專利名稱:電動機(jī)驅(qū)動的無軌翻斗式井下車輛的制作方法
本發(fā)明是一種牽引部分的電動機(jī)的無軌翻斗式井下車輛，其能源供給通過一根滑動接觸線和一個可以在接觸線上移動的集電器以及一條供電電纜實(shí)現(xiàn)，供電電纜將車輛與集電器在電氣上和機(jī)械上聯(lián)接在一起，并且能從作用有回復(fù)力的卷筒上拉出。
眾所周知，在金屬礦和鹽巖礦中主要采用自走式無軌車輛將開采出的礦石自采掘面運(yùn)輸?shù)降孛?，這種車輛通常是翻斗礦車。一般是使用由柴油發(fā)動機(jī)驅(qū)動的汽車。由于運(yùn)輸車輛用柴油發(fā)動機(jī)驅(qū)動，所以會使井下環(huán)境受到有害物質(zhì)的污染。因此人們轉(zhuǎn)而使用有軌井下車輛，這種車輛所用的電能或者由設(shè)置在運(yùn)輸平巷內(nèi)的電機(jī)車架空線提供，或者由可更換的蓄電池提供。
另外，在《CIM報(bào)告》(第7卷第2期，1981年5月4日出版)中介紹了一種電動井下翻斗礦車，其電能供給系統(tǒng)由滑動接觸線，集電弓和電纜卷筒構(gòu)成。電纜可以自動張緊，礦車可以相對接觸線作縱向或者橫向行駛。電纜卷筒屬于亂繞型，同以圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)并且安裝在礦車的前部。
在聯(lián)邦德國展出書2517836中還介紹了一種通過電纜將電能從一臺固定的設(shè)備傳輸給無軌車輛的裝置，無軌車輛上裝有一個電纜卷筒單元，該單元具有兩個同心安裝的卷筒其軸線垂直設(shè)置，卷筒可繞軸線轉(zhuǎn)動。其中一個實(shí)施例中卷筒單元和一個可以移動的集電裝置相連接，集電裝置則可沿著一個供電系統(tǒng)移動。供電電纜，例如扁平電線和一根繩索以相反的纏繞方向卷在各自的卷筒上。當(dāng)車輛在供電系統(tǒng)下面橫向行駛時(shí)，兩個卷筒相互反向的旋轉(zhuǎn)可以防止出現(xiàn)有害的扭轉(zhuǎn)和電線與繩索之間的纏繞。這種已知的車輛存在著若干缺點(diǎn)，并且不能滿足所要求的實(shí)際使用條件，即在架空線系統(tǒng)中的0至360°的角度范圍內(nèi)車輛可以移動或者轉(zhuǎn)動到任意的位置上。因?yàn)楣╇婋娎|本身并不能任意地扭轉(zhuǎn)，所以很容易出現(xiàn)機(jī)械拉伸應(yīng)力，機(jī)械斷裂和電擊穿。另外供電電纜在大多數(shù)情況下處于下垂?fàn)顟B(tài)，會與地面或者車輛磨擦造成損壞。
上述公知類型車輛的其他缺點(diǎn)是行動半徑小，通過蓄電池或者架空線驅(qū)動時(shí)車輛空載重量高，整流設(shè)備的耐沖擊性能差，用整流子直流電動機(jī)驅(qū)動時(shí)對潮濕和侵蝕性氣體及液體敏感。
本發(fā)明的任務(wù)是，制造一種上述類型的車輛，該車輛可以在系統(tǒng)的作用半徑內(nèi)的任何自由路面上行駛，不會使柔性供電電纜產(chǎn)生有害的扭轉(zhuǎn)并且車輛可機(jī)不必按照一條固定的行駛路線駕駛。
上述任務(wù)的解決方案是，采用牽引部分為電動機(jī)的無軌翻斗式井下車輛，其能源供給通過一根滑動接觸線和一個可以在接觸線上移動的集電器以及一條供電電纜實(shí)現(xiàn)，供電電纜將車輛和集電器在電氣上和機(jī)械上聯(lián)接在一起并且能從作用有回復(fù)力的卷筒上拉出;構(gòu)成本發(fā)明的還有下列各項(xiàng)特征的結(jié)合
a)供電電纜通過一個可以圍繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)架連接到集電器上;
b)由液壓馬達(dá)驅(qū)動的螺旋纏線式電纜卷筒安裝在牽引部分上并且可以圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)動，滑環(huán)架也位于垂直軸線上;
c)可以在液壓作用下擺動的導(dǎo)向桿同軸安裝在電纜卷筒上;
d)一臺靜壓軸向柱塞式變速箱與交流電動機(jī)聯(lián)接在一起。
根據(jù)本發(fā)明，從電網(wǎng)(供電系統(tǒng))至運(yùn)輸車輛的電能連續(xù)供給不但可以在縱向行駛，例如在運(yùn)輸平巷內(nèi)行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)，而且也可以在橫向行駛，例如在位于運(yùn)輸平巷端頭的自由區(qū)域內(nèi)行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)，還可以在保證可靠地避免供電電纜出現(xiàn)任何扭轉(zhuǎn)的同時(shí)使運(yùn)輸車輛具有所希望的活動半徑。
按照本發(fā)明的另一個實(shí)施例，在井下車輛的集電器上配置了一個隔離開關(guān)，用以拆卸供電電纜。該開關(guān)裝置一方面允許車輛在出現(xiàn)危險(xiǎn)或者事故、更換車輛時(shí)與固定安裝的電力供應(yīng)系統(tǒng)隔斷，另一方面還能通過另一個安裝在驅(qū)動部分上的隔離開關(guān)裝置將可移動式電源與電動井下車輛連通。此外還配置了一個機(jī)械離合裝置。通過這種方式可以使井下電動車輛在裝上了發(fā)電機(jī)組后也能適用于礦井和地面，發(fā)電機(jī)組可以安裝在分離式車輛，例如拖車上。電動車輛的供電電纜最好通過插座和發(fā)電機(jī)組連接。移動式發(fā)電機(jī)組在不使用時(shí)可以放置在地面，一旦需要時(shí)則可迅速地開到井下的使用位置上(電動裝載機(jī)，電動自卸車)。
本發(fā)明所述的井下車輛是一種具有托架的全輪驅(qū)動翻斗車。車輛的動力一般是一臺電動機(jī)，其功率例如是200千瓦(轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分鐘時(shí))，電壓為950伏。電動機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)是一臺分動器和若干臺靜壓軸向柱塞變速器，這些變速器又與所有四個車輪上的靜壓驅(qū)動馬達(dá)連在一起。工作液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和電纜卷筒以及導(dǎo)向桿的液壓驅(qū)動系統(tǒng)同樣也是由電動機(jī)通過靜壓軸向柱塞變速器驅(qū)動的。
在本發(fā)明所述的井下車輛上，供電電纜呈螺旋狀纏繞在一個可繞垂直軸線轉(zhuǎn)動的電纜卷筒上，車輛開動時(shí)電纜可以自卷筒上拉出，同時(shí)能避免電纜拖到地面上。當(dāng)車輛朝著滑動接觸線方向駛回時(shí)，連接電纜可以自動縮回。
作用在供電電纜上的拉力按照電纜的長度隨時(shí)發(fā)生變化，以保證在集電器行車和車輛之間延伸的電纜不與地面接觸。因此在電纜卷筒上作用有可連續(xù)改變的力矩，例如可以根據(jù)電纜的長度調(diào)節(jié)電纜卷筒液壓馬達(dá)的壓力。
當(dāng)車輛縱向行駛，即沿著滑動接觸線行駛時(shí)，應(yīng)按如下方式調(diào)節(jié)電纜卷筒上所纏繞的電纜拉力，使連接電纜能夠在車輛行駛中攜帶著移動式集電器行車沿著滑動接觸線一齊行走。
可圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)動的電纜卷筒最好直接安裝在車輛牽引部分的上部。這種配置可以降低車輛的結(jié)構(gòu)高度，特別是能充分適應(yīng)運(yùn)輸平巷的高度。
供電電纜與滑動接觸線之間的連通，即與位于滑動接觸線供電系統(tǒng)上面的集電器之間的連通最好通過一個懸掛在集電器行車上并可圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)動的滑環(huán)架完成。這個滑環(huán)架可以保證運(yùn)輸車輛具有完全的機(jī)動性并且能防止供電電纜出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。由于供電電纜不僅要能有控制地拉出，還要能有控制地回卷，可以還在電纜卷筒的對面設(shè)置了一個與其同軸并可適當(dāng)擺動的導(dǎo)向桿。該導(dǎo)向桿最好能在纏繞方向上通過液壓傳動移動。電纜卷筒和導(dǎo)向桿的傳動系統(tǒng)應(yīng)反向旋轉(zhuǎn)?？紤]到車輛的行駛速度，在此應(yīng)當(dāng)使供電電纜保持所需要的拉應(yīng)力并適應(yīng)已拉出部分的電纜重量。
為了防止連接電纜全部從卷筒上卷出并防止增加磨損的危險(xiǎn)，可以按照本發(fā)明的另外一個實(shí)施例，在電纜卷筒繞線螺旋槽的內(nèi)部安裝一個電氣限位開關(guān)。該開關(guān)的位置應(yīng)當(dāng)按照下述方式選擇，即在電纜被拉出時(shí)應(yīng)當(dāng)使卷筒上還能剩下一段預(yù)定長度的電纜，以提供一定的回旋余地，同時(shí)車輛則自動地被該開關(guān)切斷電源停車。供電電纜由于其直徑和所使用的材料的緣故具有一定的剛性。當(dāng)車輛駛到距滑動接觸線或滑環(huán)架只有很小的一段距離時(shí)，電纜的剛性會導(dǎo)致發(fā)生故障。為了清除電纜剛性的影響，電纜自導(dǎo)向桿至滑環(huán)架之間的自由長度不允許選擇的太小。為此按照本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例，在電纜卷筒螺旋槽的外部至少安裝了兩個組合在一起的電氣限位開關(guān)。該開關(guān)的位置應(yīng)當(dāng)按照下述方式確定，在纏繞的過程中或纏繞結(jié)束時(shí)，電纜在導(dǎo)向桿和滑環(huán)架之間至少還有一段自由長度沒有被卷上，同時(shí)車輛被自動地切斷電源并停車。最后，本發(fā)明中所述的電纜卷筒上還裝有一個聯(lián)接零件，以便將導(dǎo)向桿固定在電纜卷筒上并能使兩者一起移動和調(diào)整。
按照本發(fā)明，井下車輛的電流供給是通過滑動接觸線、集電器行車和位于車輛上面的電纜卷筒實(shí)現(xiàn)的。從安全的角度考慮例如可以采取下列電路技術(shù)上的措施只有當(dāng)行駛方向操縱桿處于中間位置并且輔助驅(qū)動已接通時(shí)才能接通行駛電動機(jī)。此外，當(dāng)行駛電動機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，車輛的停車車輪制動器和電纜卷筒制動器自動地起作用。上述措施在車輛斷電或者緊急制動時(shí)尤有必要，因?yàn)殡妱訖C(jī)本身并沒有制動功能。如果電纜卷筒的轉(zhuǎn)動超過了一個可調(diào)整的極限值，指示燈就會明顯地閃動，引起司機(jī)的注意。如果司機(jī)還繼續(xù)開離滑動接觸線，則行駛電動機(jī)會及時(shí)地?cái)嚯姴⒅苿觿x車。另外，車輛上還有自動監(jiān)視供電電纜絕緣狀況的裝置和防止供電電纜內(nèi)部單根導(dǎo)線斷裂的自動監(jiān)視裝置，從而能夠及時(shí)避免出現(xiàn)危險(xiǎn)。
絕緣狀況的監(jiān)視儀器本身已是公知的了，該儀器在礦井中一般連接在無零線的低壓電網(wǎng)中。該儀器能測量地電位與電網(wǎng)各相線之間的絕緣值。防止供電電纜內(nèi)部單根導(dǎo)線斷裂的監(jiān)視裝置同樣也是已公知的，該裝置通常位于供電電纜內(nèi)部。
本發(fā)明并不僅限于應(yīng)用在井下車輛上，它當(dāng)然還可以在具有相似運(yùn)輸條件的地面車輛上應(yīng)用。
下面對照附圖中所示的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
如附圖所示，井下車輛位于運(yùn)輸平巷11內(nèi)，運(yùn)輸平巷向圖內(nèi)延伸，其端部與位于橫斷面?zhèn)扰缘幕夭蓞^(qū)域12相連通。自回采區(qū)域采出的礦石由無軌井下車輛13穿過運(yùn)輸平巷11送出，該車輛是一臺自走式翻斗礦車。車輛13即可以如雙向箭頭B所示在回采區(qū)域內(nèi)作橫向運(yùn)動，也可以如雙向箭頭A所示在運(yùn)輸平巷內(nèi)作縱向運(yùn)動。
井下車輛13的驅(qū)動電機(jī)所需的電力由一根沿運(yùn)輸平巷11縱向延伸的懸掛式滑動接觸線21供給，接觸線安裝在走行滑道211上，一臺集電器或集電器行車212可以在走行滑道上移動。行車上的集電器和滑動接觸線上的供電系統(tǒng)之間存在著動態(tài)接觸，從而實(shí)現(xiàn)電流通路。集電器行車212的下部是一個滑環(huán)架213，抗拉電纜311從該滑環(huán)架被引向車輛13，該電纜纏繞在車輛13上面安裝的電纜卷筒31上構(gòu)成可拉出的供電電纜。
在電纜卷筒31上作用著可調(diào)節(jié)的回復(fù)力，當(dāng)車輛13如雙向箭頭A所示縱向行駛時(shí)，可以預(yù)先確定好回復(fù)力的數(shù)值，以保證車輛13在行駛的同時(shí)能帶動集電器行車212一起行走。當(dāng)車輛如雙向箭頭B所示橫向行駛時(shí)，可以改變回復(fù)力的數(shù)值，一方面使電纜311在車輛離開滑動接觸線系統(tǒng)時(shí)能從電纜卷筒31上拉出，另一方面保證使電纜311不致下垂。
當(dāng)車輛13在運(yùn)輸平巷11內(nèi)如雙向箭頭A所示縱向行駛時(shí)，集電器行車212上安裝的滑環(huán)架213可以保證電纜311在兩個行駛方向上(縱向行駛和駛向回采區(qū)域)始終朝著牽引方向(雙向箭頭C)。此外，滑環(huán)架還能保證車輛13從運(yùn)輸平巷11拐入回采區(qū)域12時(shí)電纜的定向以及車輛13在回采區(qū)域12內(nèi)如雙向箭頭B所示橫向行駛時(shí)電纜的定向。
電纜的導(dǎo)向由安裝在滑環(huán)架213上的喇叭管214和一個與電纜卷筒31同軸安裝的導(dǎo)向桿312完成，導(dǎo)向桿最好能在水平面上與電纜卷筒31作相對擺動(如雙向箭頭D所示)。
在電纜卷筒31通向車輛13的供電電纜之間的電動機(jī)上也以同樣的方式安裝了一個滑環(huán)架。該滑環(huán)架可以圍繞卷筒的垂直軸線轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明所述的井下車輛的優(yōu)點(diǎn)是，車輛實(shí)際上能不受限制地在運(yùn)輸平巷內(nèi)以較大的活動半徑行駛，整個車輛的結(jié)構(gòu)高度很低。此外在全部行駛范圍內(nèi)還有自由行駛的可能性，同時(shí)不會使供電電纜發(fā)生扭轉(zhuǎn)或者類似的損壞。
權(quán)利要求
1、牽引部分為電動機(jī)的無軌翻斗式井下車輛，其能源供給通過一根滑動接觸線和一個可以在滑動接觸線上移動的集電器以及一條供電電纜實(shí)現(xiàn)，供電電纜將車輛和集電器在電氣上和機(jī)械上聯(lián)接在一起，并且能從一個作用有回復(fù)力的卷筒上拉出，本發(fā)明的特點(diǎn)在于下列各項(xiàng)特征的結(jié)合
a)供電電纜通過一個可以圍繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)架(213)連接到集電器(212)上；
b)由液壓馬達(dá)驅(qū)動的螺旋纏線式電纜卷筒(31)安裝在牽引部分上，并且可以圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)動，滑環(huán)架也位于垂直軸線上；
c)可以在液壓作用下擺動的導(dǎo)向桿(312)同軸安裝在電纜卷筒(31)上；
d)一臺靜壓軸向柱塞式變速箱與交流電動機(jī)聯(lián)接在一起。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的井下車輛，其特征是，在集電器上裝有用于供電電纜(311)的隔離開關(guān)。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1至2所述的井下車輛，其特征是，電纜卷筒(31)上電纜的拉力可以調(diào)節(jié)。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1至3所述的井下車輛，其特征是，電纜卷筒(31)上電纜的拉力可以根據(jù)從卷筒上所拉出的電纜的重量來改變。
5、根據(jù)權(quán)利要求
1至4所述的井下車輛，其特征是，電纜卷筒(31)和導(dǎo)向桿(312)的驅(qū)動系統(tǒng)反向旋轉(zhuǎn)。
6、根據(jù)權(quán)利要求
1至5所述的井下車輛，其特征是，在電纜卷筒的纏線螺旋槽內(nèi)部裝有一個電氣限位開關(guān)，當(dāng)電纜達(dá)到預(yù)定的剩余匝數(shù)時(shí)，該開關(guān)可以切斷車輛的電源(停車)。
7、根據(jù)權(quán)利要求
1至6所述的井下車輛，其特征是，在電纜卷筒的纏線螺旋槽外部至少裝有兩個組合在一起的電氣限位開關(guān)，當(dāng)導(dǎo)向桿(312)和滑環(huán)架(213)之間的電纜達(dá)到一段最小的自由長度時(shí)，該開關(guān)可以切斷車輛的電源(停車)。
8、根據(jù)權(quán)利要求
1至7所述的井下車輛，其特征是，電纜卷筒(31)上裝有一個聯(lián)接零件將導(dǎo)向桿(312)固定在卷筒上。
專利摘要
一種牽引部分為電動機(jī)的無軌翻斗式井下車輛，其能源供給通過一根滑動接觸線和一個可以在接觸線上移動的集電器以及一條供電電纜實(shí)現(xiàn)。其特征在于供電電纜通過一個可以圍繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)架連接到集電器上并可從作用有回復(fù)力的卷筒上拉出；由液壓馬達(dá)驅(qū)動的螺旋纏線式電繞卷筒安裝在車輛的牽引部分上，并可圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)動；導(dǎo)向桿同軸安裝在電纜卷筒上；一臺靜壓軸向柱塞式變速箱與交流電動機(jī)聯(lián)接在一起。
文檔編號H02G11/02GK86100737SQ86100737
公開日1986年10月15日 申請日期1986年1月28日
發(fā)明者威利·黑爾曼, 赫曼·保斯, 埃伯哈德·德里 申請人:保羅·瓦爾有限公司和兩合公司, 金屬股份有限公司, 赫曼·保斯有限公司機(jī)械廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan