[發明專利]混合驅動的搖臂采煤機

在審

• 申請號: 201710698926.6
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107387081A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 權龍;王翔宇;劉赫;權仲翊
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C31/00
• 分類號: E21C31/00
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司)14105
• 代理人: 雷立康

技術領域

本發明屬于采煤機械設備領域，具體涉及一種混合驅動的搖臂采煤機。

背景技術

礦山機械是直接用于礦物開采和富選等作業的機械。礦山機械主要由采掘機械、掘進機械、礦井提升運輸設備等構成。搖臂采煤機是礦用采掘機械的一種，該機械是機械化采煤作業的主要機械設備，其主要功能是落煤和裝煤。

搖臂采煤機的工作系統主要包括機械系統、電氣系統和液壓系統，液壓系統主要應用于輔助控制，如滾筒的調高和移動。根據搖臂采煤機的工作特點，主驅動電動機的功率要求很高，這樣使得主電動機的體積很大，主電動機在采煤機內的合理布置較為不便，除此之外，搖臂采煤機工作環境、載荷特性惡劣，如果出現故障，將會導致整個生產過程的中斷，造成巨大的經濟損失，特別是采煤機遇到峰值載荷時，該設備的故障更容易發生，如在采煤時遇到堅硬的巖石，搖臂采煤機截割部所受外力加大，傳動系統承受的載荷增強，動力電機的內部電流就會增大，這時就容易發生燜車現象，對搖臂采煤機主電機造成不可逆的損害。為此，搖臂采煤機常采用液力耦合器來實現過載保護，但增設液力耦合器后，會降低機器的工作效率。

由于搖臂采煤機轉動慣量大，在其啟動、制動和加減速時會有較大的轉矩，搖臂采煤機電機本身又不存在制動裝置，在實際當中常設置制動電阻，通過將這些多余的能量消耗掉來輔助制動，這不僅會造成能量浪費還會引起電機發熱，使搖臂采煤機搖臂對啟動制動或負載變化的響應非常緩慢，還會造成動力系統大量的能量損失與操作動作的延遲。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明提供一種混合驅動的搖臂采煤機，通過回收工作裝置制動過程的動能，提高能量利用率。

混合驅動的搖臂采煤機，包括第Ⅰ牽引傳動裝置(11)、第Ⅰ螺旋滾筒(12)、第Ⅱ螺旋滾筒(13)、第Ⅱ牽引傳動裝置(14)，其特征在于：還包括動勢能儲運回路與電動機復合驅動系統(22)、超級電容器組(18)及控制器(20)，其中：動勢能儲運回路與電動機復合驅動系統包括：動勢能儲運回路(21)、第Ⅰ主驅動電動機(1)、第Ⅱ主驅動電動機(2)、第Ⅰ變頻器(16.1)、雙向DC-DC變換器(17)及兩個電流互感器(15)。

所述的動勢能儲運回路(21)包括第Ⅰ電比例四象限液壓泵/馬達(3.1)、第Ⅱ電比例四象限液壓泵/馬達(3.2)、安全閥(5)、恒壓變量液壓泵(7)、液壓泵驅動電動機(19)、第Ⅱ變頻器(16.2)、二位二通電磁閥(8)、蓄能器(9)、油箱(6)、第Ⅰ位移傳感器(4.1)、第Ⅱ位移傳感器(4.2)、壓力傳感器(10)；第Ⅰ電比例四象限液壓泵/馬達的第一油口P₁、第Ⅱ電比例四象限液壓泵/馬達第一油口P₃、安全閥的進油口、恒壓變量液壓泵的出油口、二位二通電磁閥的A油口通過液壓管路連通，二位二通電磁閥的B油口、壓力傳感器與蓄能器連接，壓力傳感器的輸出信號p輸入控制器；第Ⅰ電比例四象限液壓泵/馬達的第二油口P₂、第Ⅱ電比例四象限液壓泵/馬達第二油口P₄、安全閥的出油口、恒壓變量液壓泵的進油口均與油箱連通；第Ⅰ、第Ⅱ位移傳感器分別與第Ⅰ、第Ⅱ電比例四象限液壓泵/馬達的變量活塞連接以檢測其擺角變化，第Ⅰ、第Ⅱ位移傳感器的輸出信號輸入控制器，第Ⅱ變頻器的輸入端和輸出端分別與控制器和液壓泵驅動電動機連接，液壓泵驅動電動機的輸出軸與恒壓變量液壓泵的驅動軸連接；第Ⅰ、第Ⅱ電比例四象限液壓泵/馬達的擺角控制器、二位二通電磁閥的控制端均與控制器連接。

第Ⅰ主驅動電動機的第一、第二輸出軸分別與第Ⅰ牽引傳動裝置的輸入軸和動勢能儲運回路的第Ⅰ電比例四象限液壓泵/馬達的驅動軸連接，第Ⅰ牽引傳動裝置的輸出軸與第Ⅰ螺旋滾筒的驅動軸連接；第Ⅱ主驅動電動機的第一、第二輸出軸分別與第Ⅱ牽引傳動裝置的輸入軸和動勢能儲運回路的第Ⅱ電比例四象限液壓泵/馬達的驅動軸連接，第Ⅱ牽引傳動裝置的輸出軸與第Ⅱ螺旋滾筒的驅動軸連接，第Ⅰ變頻器的輸入端與控制器連接，第Ⅰ變頻器的輸出端與第Ⅰ、第Ⅱ主驅動電動機連接，第Ⅰ變頻器的直流母線與雙向DC-DC變換器的一端連接，雙向DC-DC變換器的另一端連接到超級電容器組，雙向DC-DC變換器的控制端與控制器連接，兩個電流互感器分別安裝在第Ⅰ變頻器與第Ⅰ主驅動電動機和第Ⅰ變頻器與第Ⅱ主驅動電動機之間，其輸出信號輸入控制器；控制器向第Ⅰ、第Ⅱ電比例四象限液壓泵/馬達、二位二通電磁閥、雙向DC-DC變換器、第Ⅰ和第Ⅱ變頻器發送控制指令。

所述的恒壓變量液壓泵是機械信號控制的恒壓泵或電信號控制的比例恒壓泵。