RU199960U1 - Electric traction drive for hybrid articulated work machine - Google Patents
Electric traction drive for hybrid articulated work machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU199960U1 RU199960U1 RU2019145146U RU2019145146U RU199960U1 RU 199960 U1 RU199960 U1 RU 199960U1 RU 2019145146 U RU2019145146 U RU 2019145146U RU 2019145146 U RU2019145146 U RU 2019145146U RU 199960 U1 RU199960 U1 RU 199960U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- machine
- traction
- axle
- electric energy
- electric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/24—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D59/00—Trailers with driven ground wheels or the like
- B62D59/04—Trailers with driven ground wheels or the like driven from propulsion unit on trailer
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к трансмиссиям колесных транспортных средств, а именно к трансмиссиям гибридных шарнирно сочлененных рабочих машин. Технический результат в предлагаемой полезной модели - значительное снижение количества потребляемых энергоресурсов при эксплуатации транспортного средства, до 20% топлива при расчете за один цикл спуска-подъема в карьере в сравнении с дизельным самосвалом. Тяговый привод для шарнирно-сочлененной рабочей машины, состоящий из размещенных в передней части машины двигателя внутреннего сгорания, размещенного вдоль продольной оси машины, механически соединенного только с генератором электрической энергии, питающим накопитель электрической энергии, расположенный в передней части машины, тягового электрического двигателя, механически соединенного с передним мостом машины через понижающий редуктор и размещенного в задней части машины тягового электродвигателя, механически соединенного с задним тандемным мостом с таким же передаточным числом, как и в переднем мосту, но при этом соединение заднего электродвигателя с задним мостом выполнено безредукторным, тяговые электродвигатели питаются от накопителя электрической энергии и управляются блоком управления тяговым приводом.The utility model relates to transmissions of wheeled vehicles, namely, transmissions of hybrid articulated working machines. The technical result in the proposed utility model is a significant reduction in the amount of consumed energy resources during vehicle operation, up to 20% of fuel when calculated for one cycle of descent and ascent in a quarry in comparison with a diesel dump truck. Traction drive for an articulated working machine, consisting of an internal combustion engine located in the front of the machine, located along the longitudinal axis of the machine, mechanically connected only to an electric energy generator supplying an electric energy storage located in the front of the machine, a traction electric motor, mechanically a traction motor connected to the front axle of the machine through a reduction gear and located in the rear of the machine, mechanically connected to the rear tandem axle with the same gear ratio as in the front axle, but the connection of the rear electric motor to the rear axle is gearless, the traction motors are powered from the electric energy storage and are controlled by the traction drive control unit.
Description
Область техникиTechnology area
Полезная модель относится к трансмиссиям колесных транспортных средств, а именно к трансмиссиям гибридных шарнирно сочлененных рабочих машин.The utility model relates to transmissions of wheeled vehicles, namely, transmissions of hybrid articulated working machines.
Уровень техникиState of the art
Полезная модель описывается на примере шарнирно-сочлененного самосвала. Такие рабочие машины часто называют «внедорожные рабочие машины», «строительные машины», «машины для лесной промышленности» и «машины по перемещению грунта». Шарнирно-сочлененные самосвалы, как правило, применяются при строительстве дорог, в песчаных карьерах, шахтах и на строительных площадках. Их особенностью является то, что они могу перевозить грузы большой массы, как в хороших дорожных условиях, так и в условиях отсутствия дорог, т.е. на пересеченной местности и на скользких поверхностях. Такие различные условия эксплуатации шарнирно-сочлененных самосвалов требуют обеспечения на ведущих колесах широкого диапазона изменения угловых скоростей вращения и крутящего момента.The utility model is described on the example of an articulated dump truck. Such work machines are often referred to as "off-road work machines", "construction machines", "forestry machines" and "soil moving machines". Articulated dump trucks are typically used in road construction, sand pits, mines and construction sites. Their feature is that they can carry loads of large mass, both in good road conditions and in the absence of roads, i.e. on rough terrain and on slippery surfaces. Such different operating conditions of articulated dump trucks require a wide range of changes in angular speeds and torque on the drive wheels.
Шарнирно-сочлененное транспортное средство можно условно разделить на переднюю и заднюю секции, соединенные друг с другом шарниром (узлом сочленения). В случае традиционного карьерного шарнирно-сочлененного самосвала в передней секции располагается передняя рама, двигатель внутреннего сгорания, раздаточная коробка в одном корпусе с коробкой передач, передний мост и кабина; а в задней секции располагается задняя рама, грузовая платформа, средний и задний мосты, либо тандемный мост с двумя осями. Передняя и задняя части шарнирно-сочлененного самосвала соединяются друг с другом двумя последовательно расположенными шарнирами. Один шарнир позволяет передней части самосвала вращаться относительно задней вокруг вертикальной оси, проходящей через центр шарнира, и тем самым обеспечивать поворот транспортного средства. Второй шарнир позволяет взаимное вращение передней и задней частей самосвала относительно продольной оси, проходящей через центр шарнира. Второй шарнир предназначен для улучшения проходимости при движении по пересеченной местности.An articulated vehicle can be conditionally divided into front and rear sections, connected to each other by a hinge (joint unit). In the case of a traditional articulated dump truck, the front section contains the front frame, the combustion engine, the transfer case in the same housing with the gearbox, the front axle and the cab; and the rear section houses the rear frame, cargo platform, middle and rear axles, or a tandem axle with two axles. The front and rear parts of the articulated dump truck are connected to each other by two successive hinges. One hinge allows the front of the dump truck to rotate relative to the rear about a vertical axis passing through the center of the hinge, thereby allowing the vehicle to rotate. The second joint allows mutual rotation of the front and rear parts of the dump truck about a longitudinal axis passing through the center of the joint. The second pivot is designed to improve cross-country flotation.
Как правило, шарнирно-сочлененный самосвал имеет колесную формулу 6×6, т.е. три ведущие оси: одну ось в передней части и две в задней, и полностью механическую трансмиссию, включающую в себя карданный шарнир, проходящий через узел сочленения передней и задней секций рабочей машины. Как правило, этот карданный шарнир ограничивает максимальный угол складывания передней и задней секций при повороте самосвала. Требуемый широкий диапазон изменения угловых скоростей вращения и крутящего момента, подводимого к ведущим колесам, обеспечивается применением многоступенчатой коробки передач вкупе с несколькими передачами в раздаточной коробке, что приводит к существенному снижению коэффициента полезного действия всей трансмиссии и накладывает ограничение на изменение пропорции, в которой подводимый к ведущим колесам от двигателя внутреннего сгорания крутящий момент делится между колесами передней и задней секций.Typically, an articulated dump truck has a 6 × 6 wheel arrangement, i.e. three drive axles, one in the front and two in the rear, and a fully mechanical transmission, which includes a cardan joint passing through the articulation of the front and rear sections of the driven machine. Typically, this universal joint limits the maximum folding angle of the front and rear sections when turning the truck. The required wide range of changes in the angular speeds of rotation and torque supplied to the drive wheels is ensured by the use of a multi-stage gearbox, coupled with several gears in the transfer case, which leads to a significant decrease in the efficiency of the entire transmission and imposes a limitation on the change in the proportion in which the input to the the driving wheels from the internal combustion engine, the torque is divided between the wheels of the front and rear sections.
В качестве прототипа рассматривается гибридная электрическая рабочая машина (патент RU 2490161 C2 «Гибридная электрическая рабочая машина», опубликован 10.04.2012), содержащая переднюю часть с передней рамой, заднюю часть с задней рамой, первую и вторую группы взаимодействующих с поверхностью земли элементов, средство передачи электрической энергии от электромашины к электродвигателю, первый и второй шарниры между передней и задней частями, устройство рулевого управления. Одна из частей содержит источник энергии, а другая электродвигатель/электродвигатели для привода взаимодействующих с поверхностью земли элементов. Источник энергии содержит электромашину и устройство получения механической энергии. Второй шарнир в составе рулевого управления обеспечивает поворот передней части относительно задней части вокруг вертикальной оси. Часть рабочей машины, на которой установлено устройство получения механической энергии, содержит механическое устройство для передачи мощности от устройства получения механической энергии на имеющиеся у этой части взаимодействующие с поверхностью земли элементы. Двигатель внутреннего сгорания расположен поперек продольной оси транспортного средства.A hybrid electric work machine is considered as a prototype (patent RU 2490161 C2 "Hybrid electric work machine", published on 10.04.2012), containing a front part with a front frame, a rear part with a rear frame, the first and second groups of elements interacting with the ground surface, means transmission of electrical energy from the electric machine to the electric motor, the first and second joints between the front and rear parts, a steering device. One of the parts contains an energy source, and the other an electric motor / motors for driving elements interacting with the earth's surface. The energy source contains an electric machine and a device for obtaining mechanical energy. The second joint in the steering system pivots the front part relative to the rear around the vertical axis. The part of the working machine, on which the device for obtaining mechanical energy is installed, contains a mechanical device for transmitting power from the device for receiving mechanical energy to the elements available in this part interacting with the earth's surface. The internal combustion engine is located transverse to the longitudinal axis of the vehicle.
Недостатком изобретения является механический привод передней оси рабочей машины от двигателя внутреннего сгорания. Такое решение для обеспечения требуемого широкого диапазона изменения угловых скоростей вращения и крутящего момента, подводимого к колесам механически связанной с двигателем внутреннего сгорания оси, влечет за собой применение между двигателем внутреннего сгорания и осью многоступенчатой коробки передач, которая значительно снижает коэффициент полезного действия и усложняет конструкцию трансмиссии в силу большого количества подшипниковых опор, зубчатых передач и других взаимодействующих друг с другом элементов. А также приводит к тому, что двигатель внутреннего сгорания большую часть времени работает в тяговом режиме и производит при этом значительное количество вредных выбросов. При этом расположение тяговых аккумуляторных батарей в задней части самосвала приводит к снижению допустимой полезной нагрузки на величину суммарной массы накопителей электрической энергии.The disadvantage of the invention is the mechanical drive of the front axle of the working machine from the internal combustion engine. Such a solution to provide the required wide range of variation of the angular speeds of rotation and torque supplied to the wheels of an axle mechanically connected to the internal combustion engine, entails the use of a multistage gearbox between the internal combustion engine and the axle, which significantly reduces the efficiency and complicates the design of the transmission due to the large number of bearings, gears and other elements interacting with each other. And also leads to the fact that the internal combustion engine operates in traction mode most of the time and produces a significant amount of harmful emissions. In this case, the location of the traction batteries in the rear of the dump truck leads to a decrease in the permissible payload by the value of the total mass of electric energy storage units.
Раскрытие полезной моделиDisclosure of a utility model
Технический результат в предлагаемой полезной модели - значительное снижение количества потребляемых энергоресурсов при эксплуатации транспортного средства, до 20% топлива при расчете за один цикл спуска-подъема в карьере в сравнении с дизельным самосвалом.The technical result in the proposed utility model is a significant reduction in the amount of consumed energy resources during vehicle operation, up to 20% of fuel when calculated for one cycle of descent and ascent in a quarry in comparison with a diesel dump truck.
Данный технический результат достигается тем, что тяговый электрический привод для гибридной шарнирно-сочлененной рабочей машины состоит из размещенных в передней части транспортного средства двигателя внутреннего сгорания, размещенного вдоль продольной оси транспортного средства, механически соединенного с генератором электрической энергии и механически несоединенного с ведущими колесами; как минимум одного накопителя электрической энергии, расположенного в передней части рабочей машины; тягового электрического двигателя, механически соединенного с передним мостом через понижающий редуктор; и размещенного в задней части тягового электродвигателя, механически соединенного с тандемным мостом с таким же передаточным числом, как и в переднем мосту, но без дополнительного редуктора между мостом задней тележки и соответствующим ей электродвигателем.This technical result is achieved in that the traction electric drive for a hybrid articulated working machine consists of an internal combustion engine located in the front of the vehicle, located along the longitudinal axis of the vehicle, mechanically connected to an electric power generator and mechanically unconnected to the driving wheels; at least one accumulator of electrical energy located in front of the working machine; a traction electric motor mechanically connected to the front axle through a reduction gear; and located in the rear part of the traction motor, mechanically connected to the tandem axle with the same gear ratio as in the front axle, but without an additional gearbox between the axle of the rear bogie and the corresponding electric motor.
Двигатель внутреннего сгорания, установленный на борту транспортного средства, механически соединен только с генератором, а тяговые электродвигатели - с ведущими колесами. Такое решение позволяет во время эксплуатации транспортного средства обеспечить работу двигателя внутреннего сгорания при определенных фиксированных значениях оборотов коленчатого вала и степени подачи топлива в режиме экономичного потребления топлива и низкого содержания вредных веществ в отработавших газах. Электрическая энергия, вырабатываемая генератором, запасается в накопителе электрической энергии, который питает в зависимости от массы перевозимого груза и дорожных условий либо только электродвигатель передней оси, установленный на входном валу переднего моста через редуктор, либо электродвигатель передней оси и электродвигатель задней тележки. Выключение электродвигателя передней оси в легких условиях движения позволяет сократить количество потребляемого топлива.The internal combustion engine installed on board the vehicle is mechanically connected only to the generator, while the traction motors are connected to the drive wheels. This solution makes it possible, during the operation of the vehicle, to ensure the operation of the internal combustion engine at certain fixed values of the crankshaft revolutions and the degree of fuel supply in the mode of economical fuel consumption and low content of harmful substances in the exhaust gases. The electrical energy generated by the generator is stored in an electrical energy storage unit, which, depending on the weight of the transported cargo and road conditions, either only the front axle electric motor, mounted on the input shaft of the front axle through a gearbox, or the front axle electric motor and the rear bogie motor. Switching off the front axle electric motor in light driving conditions reduces the amount of fuel consumed.
Применение для привода передней оси электродвигателя, установленного через понижающий редуктор, позволяет исключить из состава трансмиссии сложную многоступенчатую коробку передач и тем самым сохранить КПД трансмиссии на высоком уровне. При этом передаточные числа главных передач всех мостов рабочей машины одинаковые, а выравнивание угловых скоростей вращения колес при движении самосвала происходит за счет согласования угловых скоростей вращения в электродвигателях передней оси и задней тележки посредством специального блока управления тяговым электроприводом.The use of an electric motor installed through a reduction gear to drive the front axle makes it possible to exclude a complex multistage gearbox from the transmission and thereby keep the transmission efficiency at a high level. In this case, the gear ratios of the main gears of all axles of the working machine are the same, and the alignment of the angular speeds of rotation of the wheels during the movement of the dump truck is due to the coordination of the angular speeds of rotation in the electric motors of the front axle and the rear bogie by means of a special traction drive control unit.
Перечень фигурList of figures
На фиг. 1 представлена схема размещения элементов тягового электрического привода в шарнирно сочлененной рабочей машине.FIG. 1 shows a diagram of the arrangement of elements of a traction electric drive in an articulated working machine.
На фиг. 2 представлены тягово-динамическая характеристика шарнирно сочлененной гибридной рабочей машины.FIG. 2 shows the traction and dynamic characteristics of an articulated hybrid working machine.
Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model
Тяговый электрический привод гибридной шарнирно-сочлененной рабочей машины состоит из размещенных в передней части транспортного средства двигателя внутреннего сгорания (1), размещенного вдоль продольной оси автомобиля, механически соединенного с генератором электрической энергии (2), инвертора вкупе с электронным модулем (3), как минимум одного накопителя электрической энергии (4), тягового электрического двигателя (5), соединенного с передним мостом (7) через понижающий одноступенчатый редуктор (6); и размещенного в задней части тягового электродвигателя (8) соединенного с тандемным мостом без дополнительного редуктора. При этом передаточные числа главных передач всех мостов рабочей машины одинаковые, а выравнивание угловых скоростей вращения колес при движении самосвала происходит за счет согласования угловых скоростей вращения в электродвигателях передней оси (5) и задней тележки (8) посредством специального блока управления тяговым электроприводом.The traction electric drive of the hybrid articulated working machine consists of an internal combustion engine (1) located in the front of the vehicle, located along the longitudinal axis of the vehicle, mechanically connected to an electric power generator (2), an inverter, together with an electronic module (3), as at least one electric energy storage unit (4), a traction electric motor (5) connected to the front axle (7) through a single-stage reduction gear (6); and located in the rear of the traction motor (8) connected to the tandem axle without an additional gearbox. In this case, the gear ratios of the main gears of all axles of the working machine are the same, and the alignment of the angular speeds of rotation of the wheels during the movement of the dump truck is due to the coordination of the angular speeds of rotation in the electric motors of the front axle (5) and the rear bogie (8) by means of a special traction drive control unit.
Установленный в передней части двигатель внутреннего сгорания (1) во время эксплуатации транспортного средства работает при определенных фиксированных значениях оборотов коленчатого вала и степени подачи топлива в режиме низкого содержания вредных веществ в отработавших газах. При этом электрическая энергия, вырабатываемая генератором (2), запасается в накопителе электрической энергии (4), который питает в зависимости от массы перевозимого груза и дорожных условий либо только электродвигатель передней оси, установленный на входном валу переднего моста (7) через редуктор (6), либо электродвигатель передней оси (5) и электродвигатель задней тележки (8). Обеспечение работы бортового двигателя внутреннего сгорания в режиме низкого содержания вредных выбросов позволяет отчасти решить проблему низкого качества воздуха в карьерах и на строительных площадках и таким образом улучшить условия труда.The internal combustion engine (1) installed in the front part, during the operation of the vehicle, operates at certain fixed values of the crankshaft speed and the degree of fuel supply in the mode of low content of harmful substances in the exhaust gases. In this case, the electric energy generated by the generator (2) is stored in an electric energy storage device (4), which, depending on the weight of the transported cargo and road conditions, or only the front axle electric motor installed on the input shaft of the front axle (7) through a gearbox (6 ), or the front axle motor (5) and the rear bogie motor (8). Ensuring the operation of an onboard internal combustion engine in a mode of low emissions of harmful emissions allows to partially solve the problem of poor air quality in quarries and on construction sites, and thus improve working conditions.
Размещение накопителей электрической энергии (4) в передней части шарнирно-сочлененного транспортного средства позволяет догрузить переднюю ось и при этом сохранить массу перевозимого груза на уровне дизельного аналога.Placing the storage units of electrical energy (4) in the front of the articulated vehicle allows to reload the front axle and at the same time keep the mass of the transported cargo at the level of a diesel analogue.
Для подобной шарнирно-сочлененной рабочей машины характерны два типовых режима движения: 1) движение без полезного груза от места разгрузки к месту загрузки и 2) движение с полезным грузом от места загрузки к месту разгрузки. Первый режим характеризуется более высокими скоростями движения и меньшей потребной для обеспечения движения мощностью, подводимой к ведущим колесам. В то время как второй режим наоборот характеризуется более низкими скоростями движения и большей необходимой для обеспечения движения подводимой мощностью к ведущим колесам.For such an articulated working machine, two typical modes of movement are characteristic: 1) movement without a payload from the place of unloading to the place of loading and 2) movement with a payload from the place of loading to the place of unloading. The first mode is characterized by higher travel speeds and less power required to ensure the movement, supplied to the driving wheels. While the second mode, on the contrary, is characterized by lower travel speeds and more power input to the drive wheels necessary to ensure the movement.
Таким образом, предлагается при движении в первом режиме двигаться только с использованием электродвигателя задней тележки (8) с широким диапазоном скоростей вращения выходного вала. А при движении во втором режиме дополнительно подключать электромотор передней оси (5) с узким диапазоном скоростей вращения выходного вала установленным через понижающий редуктор (6). Отсюда следует, что в качестве электродвигателя передней оси (5) возможно применить электродвигатель значительно меньшей массы и стоимости в сравнении с электродвигателем задней тележки (8). Таким образом, путем применения двух электродвигателей: с широким диапазоном скоростей вращения выходного вала в задней части и с узким диапазоном в передней части представляется возможным удовлетворить тягово-динамические требования без применения многоступенчатой коробки передач и раздаточной коробки и тем самым значительно упростить конструкцию трансмиссии рабочей машины и нивелировать потери в большом количестве подшипниковых опор, зубчатых пар и т.д., а также дает возможность реализации сложных алгоритмов распределения крутящего момента между осями передней и задней секций рабочей машины.Thus, when moving in the first mode, it is proposed to move only using the electric motor of the rear bogie (8) with a wide range of speeds of rotation of the output shaft. And when driving in the second mode, additionally connect the front axle electric motor (5) with a narrow range of output shaft rotation speeds installed through a reduction gear (6). Hence it follows that as the front axle electric motor (5) it is possible to use an electric motor of significantly lower mass and cost in comparison with the rear bogie electric motor (8). Thus, by using two electric motors: with a wide range of speeds of rotation of the output shaft at the rear and with a narrow range at the front, it is possible to satisfy the traction and dynamic requirements without the use of a multi-stage gearbox and transfer case and thereby significantly simplify the design of the transmission of the working machine and neutralize losses in a large number of bearing supports, gear pairs, etc., and also makes it possible to implement complex algorithms for the distribution of torque between the axles of the front and rear sections of the working machine.
Одним из типовых вариантов эксплуатации шарнирно-сочлененных рабочих машин являет доставка породы со дна карьера к месту разгрузки. В таких условиях половину всего времени эксплуатации рабочая машина движется на спуск и рекуперирует механическую энергию торможения, запасая ее в накопителях энергии. После чего расходует запасенную энергию при движении на подъем. В предлагаемой электрической трансмиссии предусмотрена возможность рекуперации энергии торможения, которая в таких условиях эксплуатации оказывает существенное влияние на снижение количества потребляемого за ездовой цикл топлива.One of the typical options for the operation of articulated working machines is the delivery of rock from the bottom of the quarry to the place of unloading. In such conditions, half of the entire operation time, the working machine moves downhill and recuperates the mechanical braking energy, storing it in energy storage devices. Then it consumes the stored energy when driving uphill. The proposed electric transmission provides for the possibility of braking energy recuperation, which in such operating conditions has a significant effect on reducing the amount of fuel consumed during the driving cycle.
Описанные приемы позволяют сэкономить до 20% топлива при расчете за один цикл спуска-подъема в карьере в сравнении с дизельным самосвалом.The described techniques allow to save up to 20% of fuel when calculated in one cycle of descent and ascent in a quarry in comparison with a diesel dump truck.
Также применение тяговых электродвигателей для привода и передней оси и задней тележки позволяет реализовать плавное трогание рабочей машины с места без пробуксовки и таким образом повысить показатели подвижности.Also, the use of traction electric motors for the drive of both the front axle and the rear bogie makes it possible to realize a smooth start-off of the working machine without slipping and thus increase the mobility indicators.
На фиг. 2 представлена тягово-динамическая характеристика гибридной шарнирно-сочлененной рабочей машины в режимах движения с грузом и без груза, подтверждающая высокие тягово-динамические свойства.FIG. 2 shows the traction and dynamic characteristics of a hybrid articulated working machine in the modes of movement with and without a load, confirming the high traction and dynamic properties.
Кроме того, тяговые аккумуляторные батареи (4) могут заряжаться от стационарного источника электрической энергии, например, на стоянке рабочей машины от стационарного источника питания, подключенного к электрической сети, как альтернатива зарядке от бортового генератора.In addition, traction rechargeable batteries (4) can be charged from a stationary source of electrical energy, for example, in the parking lot of a working machine from a stationary power source connected to the electrical network, as an alternative to charging from an on-board generator.
Данная полезная модель разработана в рамках выполнения работ по Соглашению от «26» ноября 2018 г. №075-02-2018-227 (14.577.21.0287) МГТУ им. Н.Э. Баумана с Министерством науки и высшего образования Российской Федерации. Уникальный идентификатор RFMEFI57718X0287.This utility model was developed as part of the work under the Agreement dated November 26, 2018 No. 075-02-2018-227 (14.577.21.0287) MGTU im. N.E. Bauman with the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation. Unique identifier RFMEFI57718X0287.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145146U RU199960U1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Electric traction drive for hybrid articulated work machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145146U RU199960U1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Electric traction drive for hybrid articulated work machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU199960U1 true RU199960U1 (en) | 2020-09-29 |
Family
ID=72744354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019145146U RU199960U1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Electric traction drive for hybrid articulated work machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU199960U1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490161C2 (en) * | 2008-02-29 | 2013-08-20 | Вольво Констракшн Эквипмент Аб | Hybrid electric driven machine |
| RU2681463C2 (en) * | 2014-03-06 | 2019-03-06 | Либхерр-Майнинг Иквипмент Кольмар Сас | Work machine, in particular dump truck or truck |
| RU2684816C2 (en) * | 2014-06-05 | 2019-04-15 | Либхерр-Майнинг Иквипмент Кольмар Сас | Dumper truck or truck |
| RU188506U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Four-axle vehicle with a combined power plant |
-
2019
- 2019-12-30 RU RU2019145146U patent/RU199960U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490161C2 (en) * | 2008-02-29 | 2013-08-20 | Вольво Констракшн Эквипмент Аб | Hybrid electric driven machine |
| RU2681463C2 (en) * | 2014-03-06 | 2019-03-06 | Либхерр-Майнинг Иквипмент Кольмар Сас | Work machine, in particular dump truck or truck |
| RU2684816C2 (en) * | 2014-06-05 | 2019-04-15 | Либхерр-Майнинг Иквипмент Кольмар Сас | Dumper truck or truck |
| RU188506U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Four-axle vehicle with a combined power plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2490161C2 (en) | Hybrid electric driven machine | |
| US7743859B2 (en) | Hybrid drivetrains for trailers | |
| CN105579266B (en) | Hybrid powertrain system | |
| US7325638B1 (en) | Motor vehicle with a primary engine for acceleration and secondary engine augmented by an electric motor for cruising | |
| US8573348B2 (en) | Power train, vehicle and methods | |
| US20070158119A1 (en) | Independent axle motors for a road coupled hybrid vehicle | |
| US7271555B1 (en) | Vehicle electrical assist apparatus and kit for same | |
| US8899362B2 (en) | Work machine | |
| WO1995034460A1 (en) | Motor vehicle | |
| RU199960U1 (en) | Electric traction drive for hybrid articulated work machine | |
| CN102416863A (en) | Power system for electric vehicle | |
| GB2462325A (en) | Electric vehicle having alternators connected to driven wheels | |
| CN202541304U (en) | Semiautomatic catch increasing range type electronic automobile | |
| CN115416473A (en) | Multi-shaft driving hybrid power system and vehicle | |
| CN213229140U (en) | Main force fire engine in airport | |
| RU2549749C1 (en) | Self-propelled chassis for compact vehicle | |
| RU188506U1 (en) | Four-axle vehicle with a combined power plant | |
| RU2340474C1 (en) | Vehicle power transmission to wheel-track mover with electromechanical power regulation | |
| Khomichev et al. | Chassis design of skid steer loaders | |
| RU2537931C1 (en) | Three-axle vehicle with combined powerplant | |
| CN204340649U (en) | A kind of hybrid electric drive system of single shaft front-engine rear-drive | |
| CN201317261Y (en) | Hybrid power low-speed wagon with electric drive | |
| CN218519529U (en) | Multi-shaft driving hybrid power system and vehicle | |
| US20230202561A1 (en) | Independent wheel shiftable wheel drives | |
| CN202319898U (en) | Power system for electric vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20210928 |