CN202265847U - 机械式矿用挖掘机的提升机构 - Google Patents

Abstract

机械式矿用挖掘机的提升机构，涉及机械式矿用挖掘机的提升机构。本实用新型解决现有机械式矿用挖掘机提升机构拖动系统效率低、维护困难、可靠性低的问题。本实用新型包括：所述提升机构的卷筒，所述卷筒的转轴直接安装在左轴承和右轴承上，其特征在于：所述转轴通过联轴器直接与永磁同步电动机连接，所述永磁同步电动机通过供电电缆直接与变频器相连。本实用新型用于机械式矿用挖掘机，能实现低速运行，输出较大的转矩，直接驱动负载工作，大幅度降低运行成本，提高系统工作效率，增强了系统运行的可靠性，结构简单，降低维护难度和成本。

Description

机械式矿用挖掘机的提升机构

技术领域

本实用新型涉及机械式矿用挖掘机的提升机构，特别涉及一种采用永磁同步电动机直接驱动机械式矿用挖掘机的提升机构。 

背景技术

机械式矿用挖掘机的提升机构，是一个电气一体、典型的机械设备。担负着提升铲斗，配合推压机构完成挖掘物料的重要任务，是机械式矿用挖掘机的主要核心部件。 

目前，机械式矿用挖掘机的提升机构，主要采用的电动机拖动系统可以分为以下三类： 

1、发电机组-直流电动机拖动系统 

直流电动机的机械特性为直线，调速性能比较好，工作较可靠。发电机组-直流电动机拖动系统，提升电动机为他励式直流电动机，由直流发电机对其直接供电，通过改变直流发电机的励磁大小，来改变直流电动机电枢两端的电压，从而改变电动机的转速，达到机械式挖掘机的提升机构的调速目的。司机操作主令控制器，主令控制器信号在电子触发器中和一个反馈信号相比较(反馈信号正比于发电机的输出)，自动地调节电机的输出来得到所要求的动作。电子触发器将主令控制器的信号与正比于发电机输出电压的反馈信号进行比较，将其差值来控制可控硅励磁装置的输出。励磁装置的输出又决定发电机的激磁，从而控制着发电机的电压以驱动电动机。由于负荷所引起发电机电压的任何变化都反映到电子触发器，使之自动调整可控硅励磁装置的输出来维持所需要的发电机输出。当主令控制器给出最大信号时，发电机将输出调定的最大电压，电压负反馈信号通过电子触发器与给定信号相比较，二者的差值作用于半控桥调节发电机电压接近恒压输出，使电动机在额定转速下迅速发出较大的转矩，以满足负载的要求。发电机组-直流电动机拖动系统的特点是过载能力强，所需要的设备均为常规定型产品，供货较为容易，技术要求低，对系统以外的电网不会造成有害的影响。缺点是效率低，平均只有75％左右；调速范围由于剩磁影响不 能过大，设备复杂。 

2、晶闸管整流装置供电的直流拖动系统 

自20世纪70年代初到90年代，在20多年的时间里，伴随着电力电子技术的飞速发展，晶闸管整流装置供电的直流拖动系统得到迅速发展和普及，这是机械式矿用挖掘机提升机构电力拖动的又一个阶段。这种调速方法一般以调压为主，调磁为辅。这种系统相对发电机组-直流电动机系统来说较为节电，需要大容量的动态无功功率补偿装置，以改善可控硅直流调速功率因素低的问题；相同的是，直流电动机的故障率依然很高，没有得到彻底的改善。 

3、变频器调速的拖动系统 

70年代初，德国人F·Blaschke提出了“异步电机磁场定向的控制原理”奠定了矢量控制的基础，经过40年的发展，矢量控制理论已经成熟且它仍然是交流电机最先进的控制理论，矢量型变频器由于采用了绝缘栅双极晶体管IGBT，性能更加稳定。1994年西门子公司推出了新一代高性能、全数字式矢量型变频器，使得交流电机的控制可以像直流电机那样对转矩电流分量和励磁电流分量分别进行控制。全数字矢量型变频器是目前最成熟、最理想的电机控制装置。变频调速传动是现代电气传动的主要发展方向。它在实现生产过程自动化、提高产品质量、方便维修及节能等方面，都有着其它调速方式难以蓖美之处。工业发达国家已逐步用交流电机变频调速取代直流电机调速。它以工艺先进，通用性强、灵活性好、灵敏度高、响应快、适配性佳、保护功能全、可靠性高、操作简便等优点而受到钢铁、有色冶金、石油、化工、纺织、电力、机械、建材、轻工、医药、卷烟、造纸等行业传动领域的极大欢迎，并被广泛应用。随着电子技术的不断发展，大功率元件技术的成熟，国内外已在露天开采设备如：拉铲、单斗挖掘机等设备上使用交流变频调速技术，它除了具有卓越的调速性能外，还有非常显著的节电效果，是矿山设备技术改造和产品更新换代的理想设备。变频调速系统有如下特点：(1)节能效果显著，整机更加整洁，便于维护。(2)调速范围宽、精度高，系统实现稳定长期的低速运行，改善了定位的准确性。(3)内部设置转矩及电流调节器，智能化电动机控制，速度给定无超调，动态速降小，特别适用于挖掘机提升机构等负载波动较大的场合。(4)采用鼠笼型电动机，维护简单方便。软起动和制动，减小了机械冲击，延长传动机构 寿命。(5)全数字系统，参数设定灵活方便，保证不会发生漂移。(6)目前，由于变频调速系统价格较高，使整台设备的制造成本居高不下。 

上述三种机械式矿用挖掘机的提升机构用电机及拖动系统，都存在着一些我们不希望存在的缺点和问题。例如减速机的存在，导致整个传动系统的传动效率大为降低，并且存在着维护困难大的诸多问题。由于减速机输入端连接一个高速运行的三相异步电动机，运行时其轴承噪声大，齿轮传动不可避免的存在着机械磨损，随着运行时间的增加，磨损使运动部件之间间隙变大，导致噪声加剧、传动效率下降。在机械传动装置中，减速机传动系统虽然具有降低转速和增大扭矩的优点，但是其效率低，耗损能量，运行噪音大等缺点是无法克服的。一般而言，传动效率在68％～88％之间，约有20％～30％的电能以热损耗形式被浪费掉。减速机的磨损和传动滑移过程中产生的油气和油污也会对环境造成直接污染。 

实用新型内容

本实用新型为了克服上述现有技术的缺点，提供一种机械式矿用挖掘机的提升机构，解决现有机械式矿用挖掘机提升机构拖动系统效率低、维护困难、可靠性低的问题。 

本实用新型的任务是采用下述措施实现的： 

一种机械式矿用挖掘机的提升机构，包括：所述提升机构的卷筒，所述卷筒的转轴直接安装在左轴承和右轴承上，其特征在于：所述转轴通过联轴器直接与永磁同步电动机连接，所述永磁同步电动机通过供电电缆直接与变频器相连。 

所述永磁同步电动机由壳体、定子绕组、定子铁芯、永磁体和转子组成，所述转子上安放所述永磁体，所述永磁体外设置所述定子铁芯，所述定子铁芯安装在所述壳体上，所述定子绕组分布在所述定子铁芯上，所述壳体固定在所述提升机构的机座上。 

所述永磁同步电动机为单驱动，驱动所述永磁同步电动机的变频器为1个。 

所述永磁同步电动机为双驱动，驱动所述永磁同步电动机的变频器为2个。 

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和有益效果： 

1、采用永磁同步电动机直接驱动机械式矿用挖掘机提升机构，提高系统工 作效率，增强了系统运行的可靠性，结构简单，降低维护难度和成本。 

2、变频器直接与永磁同步电动机相连，实现永磁同步电动机变频启动和运行，节能和调速效果会更好。 

3、采用永磁同步电动机，它与励磁同步电机相比，大大降低了转子的质量和转子结构的复杂程度，为生产和安装带来了很多便利。 

4、永磁同步电动机的转子直接安装在机械式矿用挖掘机提升机构的卷筒上，结构更简单、实用，提高整个系统的效率。 

5、采用永磁同步电动机直接驱动机械式矿用挖掘机提升机构，电机传动方式可以为单驱动(一端)，也可以为双驱动(两端)。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

下面结合附图通过较佳实施例对本实用新型作详细说明。 

具体实施方式

如图1所示，一种机械式矿用挖掘机的提升机构，包括：所述提升机构的卷筒7，所述卷筒7的转轴6直接安装在左轴承9和右轴承8上，所述转轴6通过联轴器13直接与永磁同步电动机连接，所述永磁同步电动机通过供电电缆11直接与变频器12相连。 

所述永磁同步电动机由壳体1、定子绕组2、定子铁芯3、永磁体4和转子5组成，所述转子5上安放所述永磁体4，所述永磁体4外设置所述定子铁芯3，所述定子铁芯3安装在所述壳体1上，所述定子绕组2分布在所述定子铁芯3上，所述壳体1固定在所述提升机构的机座10上。 

所述永磁同步电动机为单驱动，驱动所述永磁同步电动机的变频器12为1个。 

所述永磁同步电动机为双驱动，驱动所述永磁同步电动机的变频器12为2个。 

本实用新型的优点如下： 

1、无减速机部件，此结构更简单、实用，提高整个系统的效率； 

2、永磁同步电动机运行更加可靠； 

3、采用变频器控制，功率因数高，可达到1，极大地节省了电能； 

4、采用变频器控制，机构动态性能好，系统能够在四象限平滑过渡运行和无级调速； 

5、机械特性好，启动转矩大； 

6、调速范围宽。变频调速永磁同步电动机拖动系统是机械式矿用挖掘机的必然发展方向。 

本实用新型传动系统能实现低速运行，输出较大的转矩，直接驱动负载工作，大幅度降低运行成本，提高系统工作效率，增强了系统运行的可靠性，结构简单，降低维护难度和成本。 

Claims (4)

1.一种机械式矿用挖掘机的提升机构，包括：所述提升机构的卷筒(7)，所述卷筒(7)的转轴(6)直接安装在左轴承(9)和右轴承(8)上，其特征在于：所述转轴(6)通过联轴器(13)直接与永磁同步电动机连接，所述永磁同步电动机通过供电电缆(11)直接与变频器(12)相连。

2.按照权利要求1所述的提升机构，其特征在于：所述永磁同步电动机由壳体(1)、定子绕组(2)、定子铁芯(3)、永磁体(4)和转子(5)组成，所述转子(5)上安放所述永磁体(4)，所述永磁体(4)外设置所述定子铁芯(3)，所述定子铁芯（3）安装在所述壳体(1)上，所述定子绕组(2)分布在所述定子铁芯(3)上，所述壳体(1)固定在所述提升机构的机座(10)上。

3.按照权利要求1所述的提升机构，其特征在于：所述永磁同步电动机为单驱动，驱动所述永磁同步电动机的变频器(12)为1个。

4.按照权利要求1所述的提升机构，其特征在于：所述永磁同步电动机为双驱动，驱动所述永磁同步电动机的变频器(12)为2个。 

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