CN106347118A - 地下铲运机传动*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种地下铲运机传动***，包括变速箱、变速箱控制器、以及整车控制器，其中，所述整车控制器采集所述地下铲运机的油门踏板的行程信息，并将所述行程信息传输给所述变速箱控制器；所述变速箱控制器根据所述行程信息计算需要的所述牵引电动机的目标转速，并将所述目标转速传输给所述整车控制器；所述整车控制器还接收所述目标转速，并控制所述牵引电动机调整转速以达到所述目标转速。本发明能够省去变矩器，以将传动***的整体效率提高20％左右。

Description

地下铲运机传动***
技术领域
本发明涉及传动***，特别涉及一种不带变矩器的、能够应用于工程机械及矿山机械领域的地下铲运机的传动***。
背景技术
地下铲运机的传动***通常分为液力机械传动***和静液压传动***两大类型，一般铲斗容量在1m3以上的铲运机都采用液力机械传动***，铲斗容量在1m3之下的铲运机大部分采用静液压传动***。
液力机械传动***能充分利用动力机的功率，并在一定范围内自动适应外界阻力的变化，进行无级调速。在外界阻力突然增大时，可避免动力机过载及机件损坏，操作平稳，工作可靠。
图1所示为液力机械传动***典型的传动路线。传动***采用变速箱和液力机械变矩器相结合的传动***，液力变矩器位于发动机和变速箱之间，以变速箱润滑油为工作介质，具有自动变矩、变速、防振隔振、良好的启动性能和力矩保护作用。传动***换挡时，因传动比的突然改变而导致的变速箱需要的输入转速与牵引电动机实际转速的差异产生的冲击是通过变矩器来吸收的。
因为变矩器的工作原理要求及结构特点，液力传动的过程中会伴随着液力损失、机械损失和容积损失等，所以有变矩器的传动***其最高传递效率一般只有85％-92％。
发明内容
本发明的目的在于，为工程机械及矿山机械提供一种高效、节能、具有自动变速功能的传动***。
本发明的地下铲运机传动***，包括变速箱、变速箱控制器、以及整车控制器，其中，所述整车控制器采集所述地下铲运机的油门踏板的行程信息，并将所述行程信息传输给所述变速箱控制器；所述变速箱控制器根据所述行程信息计算需要的所述牵引电动机的目标转速，并将所述目标转速传输给所述整车控制器；所述整车控制器还接收所述目标转速，并控制所述牵引电动机调整转速以达到所述目标转速。
进一步地，所述整车控制器采集所述油门踏板的表示其行程变化的范围为0.5V～4.5V的电压信号，然后按照线性对应关系将范围为0.5V～4.5V的所述电压信号转换为范围为0～100％的数值，并将所述数值传输给所述变速箱控制器；所述变速箱控制器按照线性对应关系根据范围为0～100％的所述数值计算范围为0～2500转/分钟的所述目标转速。
进一步地，还包括齿轮箱，所述齿轮箱将所述地下铲运机的液压驱动电动机的输出转换为两路分别输出到两个液压泵，以分别为执行机构和冷却/润滑***提供动力。所述执行机构包括制动***、转向***、动臂举升***、和铲斗翻转***。
本发明的地下铲运机传动***，通过变速箱控制器和整车控制器之间程序的相互配合有效消除换挡过程中变速箱产生的振动和冲击并实现自动换挡功能，从而能够省去液力机械变矩器，以将传动***的整体效率提高10％以上。
附图说明
图1为现有技术的地下铲运机传动***的结构示意图；
图2为本发明的地下铲运机传动***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的地下铲运机传动***作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明提供了一种地下铲运机传动***，如图2所示，包括变速箱2、变速箱控制器3、以及整车控制器1，地下铲运机包括油门踏板4和牵引电动机8等。其中，油门踏板4将其行程信息传输到整车控制器1；整车控制器1将行程信息传输给变速箱控制器3；变速箱控制器3根据行程信息计算需要的牵引电动机8的目标转速，并将该目标转速传输给整车控制器1；整车控制器1接收目标转速，并控制牵引电动机8调整转速以达到该目标转速。
作为一种实施方式，油门踏板4根据其行程变化输出从0.5V到4.5V的电压信号给整车控制器1，作为牵引电动机8输出转速变化的依据。整车控制器1根据接收到的表示油门踏板的行程的电压信号，按照线性对应关系将其转换成0～100％的数值，然后把该数值传递给变速箱控制器3，变速箱控制器3根据该数值，按照线性对应关系得到牵引电动机8需要输出的目标转速，目标转速的范围为0～2500转/分钟，并将该目标转速回传给整车控制器1。整车控制器1根据该目标转速控制牵引电动机8的转速，以达到该目标转速。
整车控制器1将表示油门踏板4的行程变化的范围为0.5V～4.5V的电压信号按照线性对应关系转换为范围为0～100％的数值，其一个实施方式为：0.5V对应数值0，4.5V对应数值100％，其他大小的电压信号按照线性关系对应，例如，mV的电压信号，对应的数值大小为n％＝(m–0.5)/(4.5–0.5)*100％。
变速箱控制器3按照线性对应关系将范围为0～100％的数值计算为范围为0～2500转/分钟的目标转速的一个实施方式为：数值0对应目标转速0转/分钟，数值100％对应目标转速2500转/分钟，其他大小的数值按照线性关系对应，例如，n％的数值大小计算出来的目标转速为x转/分钟，其中x＝n％/100％*2500。
整车控制器1控制牵引电动机8改变转速的具体方法为：将目标转速传给与牵引电动机8相连接的逆变器12，通过调整逆变器12的输出频率来调整牵引电动机8的转速，从而使得牵引电动机8达到目标转速。
在传动***换挡时，因传动比的突然改变而导致的变速箱需要的输入转速与牵引电动机实际转速之间存在差异，现有技术的地下铲运机传动***是通过变矩器来吸收这种差异产生的冲击的。而本发明的地下铲运机传动***，通过在短时间内直接调整牵引电动机的输出转速以使得变速箱的输入转速达到要求，从而消除因变速箱的需要的输入转速和实际的输入转速之间的差异而产生的冲击，从而能够省去传动***中变矩器的设置，实现提高传动***的传递效率的效果。实验证明，本发明的地下铲运机传动***，能够将传动***的整体效率提高20％左右。
进一步地，变速箱控制器3还根据牵引电动机8的当前转速和油门踏板4的行程信息计算变速箱2的目标档位。在变速箱2是自动换挡模式的情况下，变速箱控制器3根据该目标档位控制变速箱2变换档位，以达到该目标档位。而如果变速箱2是手动换挡模式，则变速箱控制器3根据换挡手柄6的位置使整车保持在该档位行驶。
变速箱2的模式信息(即是自动换挡模式还是手动换挡模式)是由整车控制器1传输给变速箱控制器3的。图2中变速箱2的动力输出是用来给整车提供前进、后退的动力的。
继续参照图2，以说明在本发明的传动***中，数据的传输方式。在图2中，实线连接线表示数据信号的传递，虚线连接线表示电能或机械能的传递；实线框表示本发明的传动***的组成部分，虚线框表示整车中传动***之外的组成部分。
整车控制器1同时满足SAE J1939及CAN Open两种通讯协议，在该***中充当数据交换的作用。其与变速箱控制器3之间通过SAE J1939通讯协议来传输数据，与传动***中的其他组成单元，例如逆变器9、12之间，通过CAN Open通讯协议来传输数据。例如，整车控制器1和变速箱控制器3之间通过SAE J1939协议，将油门踏板4的行程、牵引电动机8的当前转速、变速箱2的输出转速、变速箱2所需要的目标转速等信息进行传递；同时，变速箱控制器3把变速箱2的档位信息、输出速度信息、温度信息、故障信息等通过SAE J1939协议传递给整车控制器1，作为整车启动、运行、停止等的控制的输入。
继续参照图2，本发明的地下铲运机还包括液压驱动电机13，其传动***还包括齿轮箱7，齿轮箱7将液压驱动电机13的输出转换为两路分别输出到两个液压泵10、11，以分别为执行机构、冷却/润滑***提供动力。地下铲运机的执行机构包括制动***、转向***、动臂举升***、铲斗翻转***等。
此外，本发明的传动***的制动过程与制动踏板5的行程相关。制动踏板5根据其行程变化，输出0.5V到4.5V的电压信号到整车控制器1，作为牵引电动机8反拖制动的输入信号。牵引电动机8反拖制动可以把整车制动过程中的动能转换为电能并存储到电池包中。整车控制器1当检测到制动踏板5的行程达到50％时，液压制动开始介入，以加速整车的制动过程。
以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种地下铲运机传动***，其特征在于，包括变速箱、变速箱控制器、以及整车控制器，其中，
所述整车控制器采集所述地下铲运机的油门踏板的行程信息，并将所述行程信息传输给所述变速箱控制器；
所述变速箱控制器根据所述行程信息计算需要的所述牵引电动机的目标转速，并将所述目标转速传输给所述整车控制器；
所述整车控制器还接收所述目标转速，并控制所述牵引电动机调整转速以达到所述目标转速。
2.根据权利要求1所述的地下铲运机传动***，其特征在于，
所述整车控制器采集所述油门踏板的表示其行程变化的范围为0.5V～4.5V的电压信号，然后按照线性对应关系将范围为0.5V～4.5V的所述电压信号转换为范围为0～100％的数值，并将所述数值传输给所述变速箱控制器；
所述变速箱控制器按照线性对应关系根据范围为0～100％的所述数值计算范围为0～2500转/分钟的所述目标转速。
3.根据权利要求1所述的地下铲运机传动***，其特征在于，还包括齿轮箱，所述齿轮箱将所述地下铲运机的液压驱动电动机的输出转换为两路分别输出到两个液压泵，以分别为执行机构和冷却/润滑***提供动力。
4.根据权利要求3所述的地下铲运机传动***，其特征在于，所述执行机构包括制动***、转向***、动臂举升、和铲斗翻转***。
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