電牽引齒軌卡軌車的製作方法
2023-10-09 11:57:59
電牽引齒軌卡軌車的製作方法
【專利摘要】本發明為一種電牽引齒軌卡軌車，該車的成功研製緩解了我國採煤、支護、掘進設備快速發展與煤礦井下輔助運輸設備落後的矛盾。最大程度促進了我國煤礦裝備的換代升級。本發明包括軌道和機架，機架上設有駕駛艙、防爆柴油發電機、防爆變頻電機、三級齒輪減速器、電控箱、導向防側翻轉向架等，機車整體採用電-機械傳動，以車載防爆柴油發電機為動力，通過防爆變頻電機、三級齒輪減速，實現低速大扭矩驅動；採用防爆變頻電機，通過變頻調速和制動系統的協調運用，實現機車的緊急制動、行車制動、駐車制動等；採用帶導向輪的導向防側翻轉向架，可起導向防側翻作用；本發明電牽引齒軌卡軌車，是一種綠色、安全高效、自動化功能為一體的新型礦用運輸車。
【專利說明】電牽引齒軌卡軌車
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機械、電子、液壓【技術領域】，具體是一種電牽引齒軌卡軌車。
【背景技術】
[0002] 近年來，因國內煤礦輔助運輸設備技術發展緩慢，造成國內一些先進運輸設備絕 大部分依賴進口。齒軌卡軌車運輸系統是高瓦斯、大傾角煤礦井下安全運輸的理想裝備。可 實現煤礦和隧道工程輔助運輸自動化，最大程度消除事故隱患。
[0003] 德國、波蘭、俄羅斯等國家已相繼研製出了以大功率、防爆柴油發動機為動力，以 液壓-機械驅動為主傳動的井下輔助運輸專用設備齒軌卡軌車。其主要特點是可在大傾 角、高瓦斯井下執行重載運輸任務，包括運輸綜採設備、材料、人員，能夠有效避免溜車、側 翻等安全隱患。但根據用戶反映，在使用過程中，全程鋪設齒軌，運輸系統均存在效率低(大 約60%)，液壓系統維護難等缺陷。
[0004] 目前，我國煤礦使用的卡軌車大多依賴進口，成本高、維修困難。據了解國內最近 相繼有幾家研發機構進行齒軌車的研製，但機車主傳動均延續國外技術採用液壓-機械驅 動，並已部分形成小批量生產，但均存在牽引力小，爬坡能力不足，運輸效率低等弊端，具體 表現為：1)現有產品主要以液壓一機械傳動為主，存在效率低，一般在50-60%，系統維護 難等弊端；2)軌道齒軌全程鋪設，運輸效率低；3)國內產品均存在牽引力小，爬坡能力不 足；4)機車調速採用液力調速，響應速度慢，不靈活。上述原因是制約我國煤礦齒軌車廣泛 應用的主要原因。
[0005] 因此，為了緩解我國採煤、支護、掘進設備快速發展與煤礦井下輔助運輸設備落後 的矛盾，積極研製一種以綠色、安全高效、自動化功能為一體的新型電牽引齒軌卡軌車運輸 系統，以替代進口，替代低效率液壓傳動運輸系統勢在必行。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是為了解決上述現有技術中存在的問題，而提供一種電牽引齒軌卡 軌車。
[0007] 本發明是通過如下技術方案實現的： 一種電牽引齒軌卡軌車，包括兩道直軌和至少四節相互鉸接連接的機架，兩道直軌中 間布置有一道齒軌，每節機架上都安裝有卡置在直軌上的兩對粘著輪，首尾兩節機架上設 有駕駛艙，其中，直軌為縱向截面為Z字形的Z字形軌道，駕駛艙內設有機車操作杆、瓦斯報 警器、故障顯示儀等；在位於中間的其中一節機架上安裝有防爆柴油發電機，在位於中間的 另一節機架上安裝有電控箱和兩臺防爆變頻電機，兩臺防爆變頻電機分置於機架的兩端， 電控箱位於兩臺防爆變頻電機之間，並且該節機架上安裝的兩對粘著輪分別與兩臺防爆變 頻電機對應，每對粘著輪的輪軸中間安裝有銷齒輪，每個銷齒輪的兩側都安裝有一片制動 盤，每片制動盤上設有兩個制動閘；防爆變頻電機的輸出端連接有三級齒輪減速器，其中一 級採用傘齒輪減速器、二三級採用展開式減速箱，三級齒輪減速器的輸出端作用於對應的 粘著輪的連接軸上；電控箱內安裝有變頻器和PLC編程控制器，變頻器由防爆柴油發電機 供電，變頻器通過調頻控制防爆變頻電機的轉速；電控箱下方安裝有冷卻泵站和液壓泵站， 冷卻泵站用於防爆變頻電機的冷卻，液壓泵站控制制動閘的開關，制動閘通過控制制動盤 來實現卡軌車的制動和松閘動作；安裝電控箱的機架上安裝有用於監測卡軌車行駛速度的 速度傳感器；卡軌車上的所有功能電控元件均由PLC編程控制器控制，如：收集速度傳感器 檢測到的速度信號，對變頻器進行控制、從而實現對卡軌車速度的控制，對液壓泵站相關控 制閥的控制、從而實現對卡軌車制動的控制，對冷卻泵站的相關控制閥的控制、從而實現對 防爆變頻電機冷卻的控制等等。
[0008] 每節機架的兩側還分別安裝有導向防側翻轉向架，導向防側翻轉向架包括上連接 板、下連接板和導向輪，下連接板為一個堅向截面為L形的L形板，上連接板的下部中間位 置和下連接板的堅板上部中間位置通過連接軸連接，連接軸端部通過鎖緊螺母鎖緊；下連 接板的橫板兩端各開設有一個堅向的安裝孔，安裝孔內穿設有安裝軸，安裝軸的頂部通過 鎖緊螺母固定在下連接板的橫板上，導向輪安裝在安裝軸的底部，且導向輪卡置在直軌上。 導向輪和安裝軸之間安裝有軸承、防塵圈和端蓋。
[0009] 本發明卡軌車上由液壓泵站、制動閘及制動盤組成的制動系統配備有閘瓦間隙實 時監測功能。
[0010] 本發明卡軌車在軌道上運行，軌道分直軌和齒軌(直軌為z字形軌道，S卩堅向截面 為"Z"字形，如圖所示)，兩道直軌中間布置有一道齒軌。運行坡度小於5°時，兩道直軌中 間不鋪設齒軌，運行坡度大於5°小於25°時，兩道直軌中間鋪設齒軌。卡軌車前後部均設 有駕駛艙，駕駛艙中設有操作杆、報警器等先進電子監控系統。卡軌車中部為動力部和驅動 部，動力部採用防爆柴油發電機，驅動部包括兩個防爆變頻電機。
[0011] 驅動部的兩個防爆變頻電機對稱布置，中間為電控箱，電控箱內裝有變頻器和PLC 編程控制器等，電控箱下部為冷卻泵站和液壓泵站，驅動單元由防爆變頻電機、一級傘齒輪 減速器、二級三級開式齒輪減速箱組成，輪軸上有一個銷齒輪、兩個粘著輪，銷齒輪在齒軌 上運行，兩個粘著輪在直軌上運行，三輪同軸、同速運行。兩個制動盤分別固定在銷齒輪的 兩側，每個制動盤上設有兩個制動閘，機架上安裝的速度傳感器可實時監測卡軌車行駛速 度，當卡軌車超速時通過PLC編程控制器可實施自動緊急停車。導向防側翻轉向架通過螺 釘固定在機架上，導向輪卡置在直軌（Z字形軌道）的上沿下方，起導向和防側翻作用。
[0012] 本發明卡軌車採用電-機械傳動，以車載動力部的防爆柴油發電機為動力，帶動 防爆變頻電機轉動、經過一級傘齒輪減速器、二級三級開式齒輪減速箱進行減速，實現低速 大扭矩傳動，最終獲得牽引力。卡軌車調速採用變頻調速，卡軌車行駛分兩種狀態：一是在 坡度小於5°時，兩根直軌中間不鋪設齒軌，此時卡軌車牽引力只克服直軌與粘著輪的粘著 力進行牽引運動，運行最大速度可達3m/s;二是在坡度大於5°小於25°時，卡軌車牽引 力克服齒軌與銷齒輪上的銷齒與齒軌的摩擦力進行牽引運動，此時運行速度控制在0.2? 0. 5m/s，這樣可大大提高卡軌車的運輸效率。
[0013] 卡軌車上安裝有導向防側翻轉向架，當卡軌車直行時，導向輪通過軸承可靈活運 動起到一定的導向作用；當卡軌車轉彎時，導向輪卡在Z字形軌道的上沿下方，導向輪會對 軌道產生一定的側向力以抵消卡軌車產生的離心力從而防止機車側翻。
[0014] 卡軌車配有液壓比例制動系統，採用液壓盤式制動閘和制動盤，同時利用比例閥 卸載可實現卡軌車的軟制動，並配有閘瓦間隙實時監測功能。在卡軌車電子監控系統以及 變頻技術的配合使用下，實現機車在不同環境，不同載荷下的行車制動、緊急制動、緊急停 車等，達到故障報警，安全行駛的目的。
[0015] 本發明與現有技術相比，具有的有益效果為： 1) 機車整體採用電-機械傳動，以車載防爆柴油發電機為動力，通過防爆變頻電機、三 級齒輪減速，實現低速大扭矩驅動； 2) 採用防爆變頻電機，通過變頻調速和制動系統的協調運用，實現機車的緊急制動、行 車制動、駐車制動等； 3) 液壓制動系統通過採用比例閥調節，實現機車的軟制動，並配閘瓦間隙實時監測功 能。
[0016] 4 )採用帶導向輪的導向防側翻轉向架，當機車直行時，導向輪通過軸承可靈活運 動起到一定的導向；當機車轉彎時，導向輪卡在Z字形軌道下，對軌道產生一定的側向力以 抵消機車產生的離心力從而防止機車側翻； 5) 運行坡度小於5°時，兩根直軌中間不鋪設齒軌，運行坡度大於5°小於25°時，兩 根直軌中間鋪設齒軌用以提高運輸效率； 6) 本發明新型齒軌卡軌車運輸系統，是一種綠色、安全高效、自動化功能為一體的新型 電牽引齒軌卡軌車運輸系統，該運輸系統以其安全高效獨特的優勢最大程度促進了煤礦裝 備的不斷發展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明裝置的結構示意圖。
[0018] 圖2為本發明裝置中驅動部的結構示意圖。
[0019] 圖3為圖2的左視圖。
[0020] 圖4為本發明裝置中導向防側翻轉向架的結構示意圖。
[0021] 圖5為圖4的右視圖。
[0022] 圖中：1_直軌、2-機架、3-齒軌、4-粘著輪、5-駕駛艙、6-防爆柴油發電機、7-電控 箱、8-防爆變頻電機、9-銷齒輪、10-制動盤、11-制動閘、12-三級齒輪減速器、13-冷卻泵 站、14-液壓泵站、15-上連接板、16-下連接板、17-導向輪、18-連接軸、19-安裝軸、20-鎖 緊螺母、21-軸承、22-防塵圈、23-端蓋。
【具體實施方式】
[0023] 以下結合附圖對本發明作進一步的描述： 如圖1-5所示，一種電牽引齒軌卡軌車，包括兩道直軌1和至少四節相互鉸接連接的機 架2,兩道直軌1中間布置有一道齒軌3,每節機架2上都安裝有卡置在直軌1上的兩對粘 著輪4,首尾兩節機架2上設有駕駛艙5,在位於中間的其中一節機架2上安裝有防爆柴油 發電機6,在位於中間的另一節機架2上安裝有電控箱7和兩臺防爆變頻電機8,兩臺防爆 變頻電機8分置於機架2的兩端，電控箱7位於兩臺防爆變頻電機8之間，並且該節機架2 上安裝的兩對粘著輪4分別與兩臺防爆變頻電機8對應，每對粘著輪4的輪軸中間安裝有 銷齒輪9,每個銷齒輪9的兩側都安裝有一片制動盤10,每片制動盤10上設有兩個制動閘 11 ;防爆變頻電機8的輸出端連接有三級齒輪減速器12,其中一級採用傘齒輪減速器、二三 級採用展開式減速箱，三級齒輪減速器12的輸出端作用於對應的粘著輪4的連接軸上；電 控箱7內安裝有變頻器和PLC編程控制器，變頻器由防爆柴油發電機6供電，變頻器通過調 頻控制防爆變頻電機8的轉速；電控箱7下方安裝有冷卻泵站13和液壓泵站14,冷卻泵站 13用於防爆變頻電機8的冷卻，液壓泵站14控制制動閘11的開關，制動閘11通過控制制 動盤10來實現卡軌車的制動和松閘動作；安裝電控箱7的機架2上安裝有用於監測卡軌車 行駛速度的速度傳感器；卡軌車上的所有功能電控元件均由PLC編程控制器控制。
[0024] 具體實施時，每節機架2的兩側還分別安裝有導向防側翻轉向架，導向防側翻轉 向架包括上連接板15、下連接板16和導向輪17,下連接板16為一個堅向截面為L形的L 形板，上連接板15的下部中間位置和下連接板16的堅板上部中間位置通過連接軸18鉸接 連接，下連接板16的橫板兩端各開設有一個堅向的安裝孔，安裝孔內穿設有安裝軸19,安 裝軸19的頂部通過鎖緊螺母20固定在下連接板16的橫板上，導向輪17安裝在安裝軸19 的底部，且導向輪17卡置在直軌1上。導向輪17和安裝軸19之間安裝有軸承21、防塵圈 22和端蓋23。
[0025] 由液壓泵站14、制動閘11及制動盤10組成的制動系統配備有閘瓦間隙實時監測 功能。
【權利要求】
1. 一種電牽引齒軌卡軌車，包括兩道直軌（1)和至少四節相互鉸接連接的機架（2)， 兩道直軌（1)中間布置有一道齒軌（3 )，每節機架（2 )上都安裝有卡置在直軌（1)上的兩對 粘著輪（4)，首尾兩節機架（2)上設有駕駛艙（5)，其特徵在於：在位於中間的其中一節機架 (2)上安裝有防爆柴油發電機（6)，在位於中間的另一節機架（2)上安裝有電控箱（7)和兩 臺防爆變頻電機（8)，兩臺防爆變頻電機（8)分置於機架（2)的兩端，電控箱（7)位於兩臺 防爆變頻電機（8)之間，並且該節機架（2)上安裝的兩對粘著輪（4)分別與兩臺防爆變頻電 機（8 )對應，每對粘著輪（4)的輪軸中間安裝有銷齒輪（9 )，每個銷齒輪（9 )的兩側都安裝有 一片制動盤（10)，每片制動盤（10)上設有兩個制動閘（11);防爆變頻電機（8)的輸出端連 接有三級齒輪減速器（12 )，其中一級採用傘齒輪減速器、二三級採用展開式減速箱，三級齒 輪減速器（12)的輸出端作用於對應的粘著輪（4)的連接軸上；電控箱（7)內安裝有變頻器 和PLC編程控制器，變頻器由防爆柴油發電機（6)供電，變頻器通過調頻控制防爆變頻電機 (8)的轉速；電控箱（7)下方安裝有冷卻泵站（13)和液壓泵站（14)，冷卻泵站（13)用於防 爆變頻電機（8)的冷卻，液壓泵站（14)控制制動閘（11)的開關，制動閘（11)通過控制制動 盤（10)來實現卡軌車的制動和松閘動作；安裝電控箱（7)的機架（2)上安裝有用於監測卡 軌車行駛速度的速度傳感器；卡軌車上的所有功能電控元件均由PLC編程控制器控制。
2. 根據權利要求1所述的電牽引齒軌卡軌車，其特徵在於：每節機架（2)的兩側還分 別安裝有導向防側翻轉向架，導向防側翻轉向架包括上連接板（15)、下連接板（16)和導向 輪（17)，下連接板（16)為一個堅向截面為L形的L形板，上連接板（15)的下部中間位置和 下連接板（16)的堅板上部中間位置通過連接軸（18)連接，連接軸（18)端部通過鎖緊螺母 (20)鎖緊；下連接板（16)的橫板兩端各開設有一個堅向的安裝孔，安裝孔內穿設有安裝軸 (19)，安裝軸（19)的頂部通過鎖緊螺母（20)固定在下連接板（16)的橫板上，導向輪（17) 安裝在安裝軸（19 )的底部，且導向輪（17)卡置在直軌（1)上。
3. 據權利要求2所述的電牽引齒軌卡軌車，其特徵在於：導向輪（17)和安裝軸（19)之 間安裝有軸承（21)、防塵圈（22)和端蓋（23)。
4. 據權利要求1或2所述的電牽引齒軌卡軌車，其特徵在於：由液壓泵站（14)、制動閘 (11)及制動盤（10)組成的制動系統配備有閘瓦間隙實時監測功能。
【文檔編號】B61C9/38GK104108398SQ201410341493
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】範勇, 鄭海燕, 王賓, 閆培峰, 趙雲會, 馬佔江, 呂紅來 申請人:山西平陽重工機械有限責任公司