一种多电机驱动的隧道混凝土搅拌车制造技术

本发明专利技术公开了一种多电机驱动的隧道混凝土搅拌车。它不只是用电机取代内燃机作为液压系统的动力，而是摒弃了液压系功率驱动之低能量利用率等缺陷——采用直接电机驱动。它的钢轮及轮胎轮的特殊组合轮，既可适用轨道行驶、又可适用隧道壁之混凝土路面行驶；以及发挥新变频电机的恒功率控制的基本性能，使同一驱动轮适应二种行驶的不同扭矩要求，从而避免了原用不同液压马达驱动不同的轮，以应付不同路面的重复配置。它利用变频电机的高效馈电功能，使设备在轨道行驶特别节能；还用了统一的冷却系统，经济地满足多电驱系统的冷却需要。前述节能措施大幅减少昂贵的电池或增加续航里程。它还利用对输出转速及扭矩的控制，经济地发挥了高工作效率。了高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多电机驱动的隧道混凝土搅拌车


[0001]本专利技术涉及一种多电机驱动的隧道混凝土搅拌车，与变频电机在行走作业机械的应用相关。

技术介绍

[0002]隧道混凝土搅拌车是我国基建中发展起来的高效隧道作业机械，沿用内燃机驱动多个液压 泵，从而驱动多个液压马达，实施对混凝土搅拌系统及行走系统传送动力，控制其作业。若只是 用电机取代内燃机，虽然减少了碳排放，改善了隧道作业环境，但是仍借助液压系进行功率驱动 以实施作业，依然存在能耗效率低下，控制不够精细，未能充分发挥现有变频电机驱动系统已取 得的先进成果等问题。而摒弃液压系驱动之缺陷，直接用电机驱动行走系统和搅拌系统；尤其是 本设备特殊地被要求：既能在轨道上行驶，也能在混凝土隧道壁行驶；而且可以变换在不同轨距 的轨道上行驶；这需要解决一系列问题。
[0003]
技术实现思路

[0004]本专利技术所设计的一种多电机驱动的隧道混凝土搅拌车方案，该车具有钢轨上行驶的钢轮，及 在隧道壁上行驶的轮胎轮，其轮分设在左、右轮架，轮架与搅拌车体之间设有左、右方向的移动 副，由此，左、右轮架同步向内或向外调节左、右轮之间距，其特征是，所述搅拌车的搅拌系统 及行走系统分别由电机作为原动机驱动；其行走系统，分左、右二个子系统，分别由二个(或二 组)电机驱动左、右子系统各自的驱动轮。
[0005]这样，用电机取代了内燃机，减少了碳排放，改善了隧道作业环境；而且在使用电机的情况 下，有了：既能在轨道上行驶，也能在混凝土隧道壁行驶；可以变换在不同轨距的轨道上行驶的 实施条件。
[0006]比较好的是：上述搅拌车的搅拌系统及行走系统分别由电机作为原动机驱动，是不通过液压 泵驱动液压马达实现，而是直接通过非液压的机械传动实现。
[0007]这样，摒弃了液压系统传动的低效率利用能量的缺点；还可发挥变频电机在行驶减速中高效 馈电的优秀性能，特别在隧道搅拌车可能主要行驶在轨道上，能将动能回收充电特别具有意义； 由上述二点，大大减少了实际功耗，从而大大降低了昂贵的车辆备用电池用量，明显降低了设备 成本，或增大了续航里程。
[0008]此外，还发挥了变频电机特别适合行走驱动的性能特点：在启动阶段，低速时，就有稳定而 强大的扭矩输出，使车辆稳定而强力地加速，而且不依靠设变速器，便能在很宽的转速范围内， 以安全的持续功率不断加速，充分利用设备功率能力，使同额定功率原动机的设备的作业效率明 显提高，这是用液压驱动的行走系统不能逾越的优点。
[0009]本专利技术提出了同轴的一个钢轮和一个轮胎轮组成的组合轮的解决方案；这使同一个组合的驱 动轮可能被既用于轨道行驶，又能被用于混凝土隧道面的行驶，避免了原方案中，使用不同的液 压马达驱动不同的驱动轮的较复杂而不够经济之处；其中，发挥了现代
变频电机具有的恒功率控 制的基本性能(方便而极经济地提供了类似变速器功能)，使轨道行驶及混凝土路面行驶需要驱 动轮不同的扭矩输出得到满足。
[0010]本专利技术提出了：上述车自带同步顶升装置，顶升时，各轮均衡地脱离行驶的轨道或管壁面；
[0011]以及：其左、右成对的轮架与其基座之间，左、右对称地各自设有摆动付，由此调节二侧轮 所在轮架的左、右摆动位置；
[0012]这样，通过上述同步顶升装置的顶升、上述的轮架的间距的改变及同步顶升装置复位，实现 其钢轮在内轨道或外轨道上轮距的改变、实施行驶轨道的改变；在轮距改变的同时，加之上述轮 架的摆动，实现钢轮在轨道上行驶、或轮胎轮在隧道壁上行驶的方式的相互转换。
[0013]本专利技术提出：上述驱动电机所在的电驱动系统组件，其壳体带有安装法兰，与驱动轮所在轮 架相连，其输出部件与驱动轮直接配合相连；这是传动效率高的解决方案。
[0014]还提出：上述驱动电机或通过机械装置驱动一个或几个同步的驱动轮，以传送功率。这样， 就增加了驱动轮，既分担了单个驱动轮的承重，也没有降低总的驱动轮的承重，尽管钢轮与钢轨 间摩擦系数有限，也能使在提供大牵引力时不至于附着力不够而打滑。
[0015]较好的一种方法是：上述组合轮之轴的二端部，都通过轴承支承在轮架上，而不采用半轴支 承方法，这样的受力状况比较均衡，有利于大负荷下轮组有较长的寿命。
[0016]较好的一种方法是：将分动箱作为上述轮架的一部分(分动箱的输入轴与分动输出轴之中心 线是前后平行布置)，驱动电机所在的电驱动系统从分动箱中部的输入端口向分动箱输入动力， 从分动箱二端分动口输出动力，同步驱动同侧的前后二个驱动轮。
[0017]这样就实施了前述增加驱动轮的方法。
[0018]较好的一种方法是：上述搅拌车设有(行驶前方)障碍测距仪，测得障碍距离；由电驱动系 统本身能感知的电机转速计得的行驶速度，以及进入馈电时的减速度预期，计得实施馈电后的减 速距离并由此得出警戒距离；当障碍进入警戒距离，自动进入馈电减速程序。
[0019]这样，可提高行驶的安全性；可多用馈电减速，减少制动，这在轨道作业中行驶节能很有意 义，从而增大了续航里程，或减少了昂贵的车辆备用电池。
[0020]本专利技术还展示了一种电驱动混凝土搅拌车，其用作搅拌系统的电驱动系统，具有对驱动电机 的输出转矩及转速的控制能力，其特征是，在执行卸料指令时，进入自动程序，其中至少包括以 下程序之一：(1)以一个足以推动搅拌筒满载时卸料的较高转速为控制目标，该转速与搅拌筒满 载卸料扭矩乘积得出的驱动功率稍高于该电驱系统的持续功率；(2)除(1)所述的转速为控制 目标外，还以峰值扭矩(或稍低于峰值扭矩)为另一个控制目标；(3)当达到上述转速控制目标 后，执行维持该转速的程序，同时测试负载扭矩；(4)当随着卸料，搅拌筒负荷减小，至驱动功 率小于持续功率时，控制程序自动将原设转速为控制目标的方式转变为以持续功率值为目标的恒 功率控制方式。
[0021]这样各步骤中:(1)可以配置较小的持续功率的电驱系统来满足满载卸料的短时功率峰值的 需要；(2)可以使搅拌筒在稳定的强扭矩驱动下，很快达到该转速目标并开始卸料；(3)在短 时的超过电机驱动系统持续功率的情况下，维持较高转速卸料；(4)又能在卸料进程中，随着负 荷的逐步减轻，自动根据恒定的持续功率值，调高转速，安全地发挥设
备功率能力，以获得更高 的生产效率。这是原液压配置不能经济地实现的，也是发挥新型变频电机驱动系统性能的结果。
[0022]本专利技术还展示了一种多电机驱动的行走作业机械，其特征是，其使用的多台电机、或多个电 驱动系统中的以冷却液为传热介质的冷却系统，合并为一个冷却系统，由一个电机驱动一个冷却 液泵(或泵组)，从一个或二个储液容器抽取低温冷却液，通过分流装置，向各电机等热源所在 部件输送；对回流的高温冷却液，用一个或二个制冷装置降温冷却后，送回储液罐；由一个上位 控制器、收集并处理该冷却系统与温度相关信息。
[0023]这样，实现了冷却控制的统一与协调，精简了硬件，节省了费用及能耗。
附图说明
[0024]图1为多电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电机驱动的(简称电驱)隧道混凝土搅拌车，具有钢轨上行驶的钢轮，及在隧道壁上行驶的轮胎轮，其轮分设在左、右轮架，轮架与搅拌车体之间设有左、右方向的移动副，由此，左、右轮架同步向内或向外调节左、右轮之间距，其特征是，所述搅拌车的搅拌系统及行走系统分别由电机作为原动机驱动；其行走系统，分左、右二个子系统，分别由二个(或二组)电机驱动左、右子系统各自的驱动轮。2.权利要求1所述的电驱隧道混凝土搅拌车，其特征是，搅拌车的搅拌系统及行走系统分别由电机，是通过(非液压泵驱动液压马达方式的)直接机械传动实现。3.权利要求1所述的钢轮和轮胎轮，其特征是，该车具有的轮中，有同轴的一个钢轮和一个轮胎轮组成的组合轮。4.权利要求1所述的电驱隧道混凝土搅拌车，其特征是，该车自带同步顶升装置，顶升时，各轮均衡地脱离行驶的轨道或管壁面。5.权利要求1所述的电驱隧道混凝土搅拌车，其特征是，其左、右成对的轮架与其基座之间，左、右对称地各自设有摆动付，由此调节二侧轮所在轮架的左、右摆动位置。6.权利要求1所述的电驱隧道混凝土搅拌车，其特征是，其驱动电机所在的电驱动系统组件，其壳体带有安装法兰，与驱动轮所在轮架相连，其输出部件与驱动轮直接配合相连，或通过机械装置驱动一个或几个同步的驱动轮。7.权利要求1所述的电驱隧道混凝土搅拌车，其特征是，权利要求2所述组合轮之轴的二端部，都通过轴承支承在轮架上。8.权利要求1所述的电驱隧道混凝土搅拌车，其特征是，分动箱作为轮架的一部分，驱动电机所在的电驱动系统从分动箱中部的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明，罗钟鸣，
申请(专利权)人：上海华丰工业控制技术工程有限公司，
类型：发明
国别省市：