[发明专利]混合驱动的摇臂采煤机

说明书

技术领域

本发明属于采煤机械设备领域，具体涉及一种混合驱动的摇臂采煤机。

背景技术

矿山机械是直接用于矿物开采和富选等作业的机械。矿山机械主要由采掘机械、掘进机械、矿井提升运输设备等构成。摇臂采煤机是矿用采掘机械的一种，该机械是机械化采煤作业的主要机械设备，其主要功能是落煤和装煤。

摇臂采煤机的工作系统主要包括机械系统、电气系统和液压系统，液压系统主要应用于辅助控制，如滚筒的调高和移动。根据摇臂采煤机的工作特点，主驱动电动机的功率要求很高，这样使得主电动机的体积很大，主电动机在采煤机内的合理布置较为不便，除此之外，摇臂采煤机工作环境、载荷特性恶劣，如果出现故障，将会导致整个生产过程的中断，造成巨大的经济损失，特别是采煤机遇到峰值载荷时，该设备的故障更容易发生，如在采煤时遇到坚硬的岩石，摇臂采煤机截割部所受外力加大，传动系统承受的载荷增强，动力电机的内部电流就会增大，这时就容易发生焖车现象，对摇臂采煤机主电机造成不可逆的损害。为此，摇臂采煤机常采用液力耦合器来实现过载保护，但增设液力耦合器后，会降低机器的工作效率。

由于摇臂采煤机转动惯量大，在其启动、制动和加减速时会有较大的转矩，摇臂采煤机电机本身又不存在制动装置，在实际当中常设置制动电阻，通过将这些多余的能量消耗掉来辅助制动，这不仅会造成能量浪费还会引起电机发热，使摇臂采煤机摇臂对启动制动或负载变化的响应非常缓慢，还会造成动力系统大量的能量损失与操作动作的延迟。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种混合驱动的摇臂采煤机，通过回收工作装置制动过程的动能，提高能量利用率。

混合驱动的摇臂采煤机，包括第Ⅰ牵引传动装置(11)、第Ⅰ螺旋滚筒(12)、第Ⅱ螺旋滚筒(13)、第Ⅱ牵引传动装置(14)，其特征在于：还包括动势能储运回路与电动机复合驱动系统(22)、超级电容器组(18)及控制器(20)，其中：动势能储运回路与电动机复合驱动系统包括：动势能储运回路(21)、第Ⅰ主驱动电动机(1)、第Ⅱ主驱动电动机(2)、第Ⅰ变频器(16.1)、双向DC-DC变换器(17)及两个电流互感器(15)。

所述的动势能储运回路(21)包括第Ⅰ电比例四象限液压泵/马达(3.1)、第Ⅱ电比例四象限液压泵/马达(3.2)、安全阀(5)、恒压变量液压泵(7)、液压泵驱动电动机(19)、第Ⅱ变频器(16.2)、二位二通电磁阀(8)、蓄能器(9)、油箱(6)、第Ⅰ位移传感器(4.1)、第Ⅱ位移传感器(4.2)、压力传感器(10)；第Ⅰ电比例四象限液压泵/马达的第一油口P₁、第Ⅱ电比例四象限液压泵/马达第一油口P₃、安全阀的进油口、恒压变量液压泵的出油口、二位二通电磁阀的A油口通过液压管路连通，二位二通电磁阀的B油口、压力传感器与蓄能器连接，压力传感器的输出信号p输入控制器；第Ⅰ电比例四象限液压泵/马达的第二油口P₂、第Ⅱ电比例四象限液压泵/马达第二油口P₄、安全阀的出油口、恒压变量液压泵的进油口均与油箱连通；第Ⅰ、第Ⅱ位移传感器分别与第Ⅰ、第Ⅱ电比例四象限液压泵/马达的变量活塞连接以检测其摆角变化，第Ⅰ、第Ⅱ位移传感器的输出信号输入控制器，第Ⅱ变频器的输入端和输出端分别与控制器和液压泵驱动电动机连接，液压泵驱动电动机的输出轴与恒压变量液压泵的驱动轴连接；第Ⅰ、第Ⅱ电比例四象限液压泵/马达的摆角控制器、二位二通电磁阀的控制端均与控制器连接。

第Ⅰ主驱动电动机的第一、第二输出轴分别与第Ⅰ牵引传动装置的输入轴和动势能储运回路的第Ⅰ电比例四象限液压泵/马达的驱动轴连接，第Ⅰ牵引传动装置的输出轴与第Ⅰ螺旋滚筒的驱动轴连接；第Ⅱ主驱动电动机的第一、第二输出轴分别与第Ⅱ牵引传动装置的输入轴和动势能储运回路的第Ⅱ电比例四象限液压泵/马达的驱动轴连接，第Ⅱ牵引传动装置的输出轴与第Ⅱ螺旋滚筒的驱动轴连接，第Ⅰ变频器的输入端与控制器连接，第Ⅰ变频器的输出端与第Ⅰ、第Ⅱ主驱动电动机连接，第Ⅰ变频器的直流母线与双向DC-DC变换器的一端连接，双向DC-DC变换器的另一端连接到超级电容器组，双向DC-DC变换器的控制端与控制器连接，两个电流互感器分别安装在第Ⅰ变频器与第Ⅰ主驱动电动机和第Ⅰ变频器与第Ⅱ主驱动电动机之间，其输出信号输入控制器；控制器向第Ⅰ、第Ⅱ电比例四象限液压泵/马达、二位二通电磁阀、双向DC-DC变换器、第Ⅰ和第Ⅱ变频器发送控制指令。

所述的恒压变量液压泵是机械信号控制的恒压泵或电信号控制的比例恒压泵。