【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及采煤機(jī)截割部傳動，特別涉及一種電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺及其模擬實驗方法。
技術(shù)介紹
1、隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及對能源的需求增加，煤炭開采量大、開采時間長，采掘設(shè)備常出現(xiàn)功率不足現(xiàn)象。因此煤炭設(shè)備的大型化、大功率化成為煤機(jī)市場的主要發(fā)展趨勢；由于全國各地煤層厚度不均，地質(zhì)情況復(fù)雜，復(fù)雜煤層下，截割可能會遇到煤層硬度或煤巖分布突變情況，導(dǎo)致采煤機(jī)截割具有負(fù)載波動范圍大、高負(fù)載和不均衡等特點；此外采煤機(jī)左右截割滾筒工作在上下不同位置，會出現(xiàn)左右截割負(fù)載不均現(xiàn)象。
2、但受采煤機(jī)空間以及煤層空間限制，采煤機(jī)無法安裝大功率隔爆變頻器，截割部不能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。針對上述問題，傳統(tǒng)采煤機(jī)解決方案是根據(jù)用戶提供的工作面地質(zhì)條件設(shè)計對應(yīng)的滾筒、變壓器，以基本確定截割轉(zhuǎn)速和最大功率，采用最大功率需求設(shè)計，不同地質(zhì)條件工作面要重新適配截割滾筒，根據(jù)最大功率需求選擇采煤機(jī)型號。
3、隨之產(chǎn)生的新問題是受采煤機(jī)空間以及煤層空間限制，變壓器尺寸有上限，且變壓器提升功率導(dǎo)致的產(chǎn)熱問題致使功率提升有上限，此外最大功率設(shè)計、功率不可調(diào)節(jié)使得能源浪費(fèi)嚴(yán)重。
4、傳統(tǒng)采煤機(jī)截割部采用三相異步電動機(jī)作為動力源，采煤機(jī)截割搖臂采用調(diào)高液壓泵站作為動力源。采煤機(jī)在工作面開采時，首先調(diào)高泵站工作使搖臂上升或降低到目標(biāo)高度然后鎖死，調(diào)高泵站空轉(zhuǎn)待機(jī)，截割電機(jī)再工作進(jìn)行截割開采。調(diào)高時不截割，截割時調(diào)高泵站只空轉(zhuǎn)不工作，因此調(diào)高泵站存在能源浪費(fèi)現(xiàn)象且該部分能源有利用到截割部的條件。此外初步研究表明，根據(jù)煤巖特性變化，調(diào)節(jié)牽引速度和截割轉(zhuǎn)矩
5、由于采煤機(jī)設(shè)備功率大，直接進(jìn)行實驗操作危險性較大；造價高，實驗需要對搖臂殼體進(jìn)行破除，經(jīng)濟(jì)損失大；體積大，移動困難，需要較大試驗場地，且礦下環(huán)境條件差，實驗不方便，方案實施難度高。
6、以此為出發(fā)點，三項異步電動機(jī)作為主動力源，利用液壓泵站作為輔助動力源，提出一種能夠模擬采煤機(jī)截割，并且可以模擬電液混合傳動的實驗臺，以電液混合傳動提供可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的技術(shù)路線解決實際需求，測試采煤機(jī)截割特性、混合傳動系統(tǒng)機(jī)械耦合特性，驗證結(jié)構(gòu)方案、控制方法可行性，同時結(jié)構(gòu)易改動、安全可靠、實驗便利的實驗臺，來解決采煤機(jī)截割部設(shè)計實驗實際困難有著較強(qiáng)的現(xiàn)實意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述問題，本專利技術(shù)提供了一種電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，通過試驗臺能夠模擬兩個截割部運(yùn)行時的三種模式，具體方案如下：
2、一種電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，包括模擬采煤機(jī)兩個截割部的第一電液混動模擬單元和第二電液混動模擬單元，
3、所述第一電液混動模擬單元中包括輸入扭矩的第一電機(jī)、第一液壓馬達(dá)和對輸出扭矩施加負(fù)載的第一負(fù)載模擬裝置，所述第一負(fù)載模擬裝置對輸出扭矩施加負(fù)載，使所述第一電機(jī)中的電流發(fā)生改變，所述第一電機(jī)上安裝有檢測電流數(shù)值的第一電流傳感器；
4、所述第二電液混動模擬單元中包括輸入扭矩的第二電機(jī)、第二液壓馬達(dá)和對輸出扭矩施加負(fù)載的第二負(fù)載模擬裝置，所述第二負(fù)載模擬裝置對輸出扭矩施加負(fù)載，使所述第二電機(jī)中的電流發(fā)生改變，所述第二電機(jī)上安裝有檢測電流數(shù)值的第二電流傳感器；
5、第一電液混動模擬單元中的第一液壓回路，其包括與第一液壓馬達(dá)進(jìn)油口相連通的第一液壓泵站和與第一液壓馬達(dá)卸油口相連通的油缸，所述油缸與第一液壓泵站相連通；
6、第二電液混動模擬單元中的第二液壓回路，其包括與第二液壓馬達(dá)進(jìn)油口相連通的第二液壓泵站和與第二液壓馬達(dá)卸油口相連通的油缸，所述油缸與第二液壓泵站相連通；
7、位于第一液壓泵站和第一液壓馬達(dá)之間連接有第一輸油管，位于第二液壓泵站和第二液壓馬達(dá)之間連接有第二輸油管，位于第一輸油管和第二輸油管之間分別連接有能夠?qū)⒌谝惠斢凸苤械囊簤河洼斔椭恋诙斢凸苤械牡谝粏蜗蜓a(bǔ)償油管，以及能夠?qū)⒌诙斢凸苤械囊簤河洼斔椭恋谝惠斢凸苤械牡诙蜗蜓a(bǔ)償油管；
8、所述第一單向補(bǔ)償油管中設(shè)有第一電磁比例閥，第二單向補(bǔ)償油管中設(shè)有第二電磁比例閥；
9、當(dāng)?shù)谝浑娏鱾鞲衅鳈z測的電流數(shù)值增加時，所述第二電磁比例閥的開度等比例增加，或當(dāng)?shù)诙娏鱾鞲衅鳈z測的電流數(shù)值增加時，所述第一電磁比例閥的開度等比例增加。
10、進(jìn)一步，所述第一電液混動模擬單元還包括有第一轉(zhuǎn)矩耦合器，所述第一電機(jī)和第一液壓馬達(dá)分別通過與第一轉(zhuǎn)矩耦合器連接使各自輸入的動力并聯(lián)耦合，并通過第一轉(zhuǎn)矩耦合器的第一輸出軸輸出扭矩，第一輸出軸與所述第一負(fù)載模擬裝置連接；
11、所述第一轉(zhuǎn)矩耦合器中包括有兩個輸入軸，分別是第一輸入軸和第二輸入軸，第一輸入軸通過第一齒輪組與第一輸出軸傳動連接，且所述第一輸入軸與所述第一電機(jī)相連接，所述第二輸入軸通過第二齒輪組與第一輸入軸傳動連接，所述第二輸入軸與所述第一液壓馬達(dá)相連接，且第二輸入軸與第一液壓馬達(dá)相之間設(shè)置有第一單向離合器；
12、所述第二電液混動模擬單元還包括有第二轉(zhuǎn)矩耦合器，所述第二電機(jī)和第二液壓馬達(dá)分別通過與第二轉(zhuǎn)矩耦合器連接使各自輸入的動力并聯(lián)耦合，并通過第二轉(zhuǎn)矩耦合器的第二輸出軸輸出扭矩，第二輸出軸與所述第二負(fù)載模擬裝置連接；
13、所述第二轉(zhuǎn)矩耦合器中包括有兩個輸入軸，分別是第三輸入軸和第四輸入軸，所述第三輸入軸通過第三齒輪組與第二輸出軸傳動連接，且所述第三輸入軸與所述第二電機(jī)相連接；第四輸入軸通過第四齒輪組與第三輸入軸傳動連接，所述第四輸入軸與所述第二液壓馬達(dá)相連接，且第四輸入軸與第二液壓馬達(dá)相之間設(shè)置有第二單向離合器。
14、進(jìn)一步，所述第一電機(jī)、第二電機(jī)均為三相異步電動機(jī)。
15、進(jìn)一步，所述第一負(fù)載模擬裝置、第二負(fù)載模擬裝置均為磁粉制動器。
16、進(jìn)一步，所述第一負(fù)載模擬裝置與第一輸出軸之間連接有第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器；所述第二負(fù)載模擬裝置與第二輸出軸之間連接有第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。
17、進(jìn)一步，所述第一液壓回路中設(shè)有第一電磁比例換向閥，第一電磁比例換向閥的p口與第一液壓泵站的出油口相連通，第一電磁比例換向閥的a口連接有所述第一輸油管，第一液壓馬達(dá)的卸油口與第一電磁比例換向閥的b口相連通，第一電磁比例換向閥的t口與油缸相連通；
18、所述第二液壓回路中設(shè)有第二電磁比例換向閥，第二電磁比例換向閥的p口與第二液壓泵站的出油口相連通，第二電磁比例換向閥的a口連接有所述第二輸油管，第二液壓馬達(dá)的卸油口與第二電磁比例換向閥的b口相連通，第二電磁比例換向閥的t口與所述油缸相連通；
19、位于第一液壓泵站的兩端并聯(lián)有第一高壓溢流閥；
20、位于第二液壓泵站的兩端并聯(lián)有第二高壓溢流閥；
21、第一電磁比例換向閥的t口以及第二電磁比例換向閥的t口均與低壓溢流閥相連通，低壓溢流閥與油缸相連通。
22、進(jìn)一步，所述第一電磁比例換向閥和第二電磁比例換向閥均為y型中位機(jī)能。
23、進(jìn)一步，當(dāng)所述第一電機(jī)的電流值超過設(shè)定的上限值后，所述第一電磁比例換向本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，包括模擬采煤機(jī)兩個截割部的第一電液混動模擬單元和第二電液混動模擬單元，其特征在于，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一電液混動模擬單元還包括有第一轉(zhuǎn)矩耦合器(3-1)，所述第一電機(jī)(1-1)和第一液壓馬達(dá)(7-1)分別通過與第一轉(zhuǎn)矩耦合器(3-1)連接使各自輸入的動力并聯(lián)耦合，并通過第一轉(zhuǎn)矩耦合器(3-1)的第一輸出軸(19-1)輸出扭矩，第一輸出軸(19-1)與所述第一負(fù)載模擬裝置(5-1)連接；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一電機(jī)(1-1)、第二電機(jī)(1-2)均為三相異步電動機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一負(fù)載模擬裝置(5-1)、第二負(fù)載模擬裝置(5-2)均為磁粉制動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一負(fù)載模擬裝置(5-1)與第一輸出軸(19-1)之間連接有第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器（4-1）；所述第二負(fù)載模擬裝置(5-2)與第二輸出軸(19-2)之間連接
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一液壓回路中設(shè)有第一電磁比例換向閥(12-1)，第一電磁比例換向閥(12-1)的P口與第一液壓泵站(10-1)的出油口相連通，第一電磁比例換向閥(12-1)的A口連接有所述第一輸油管(15-1)，第一液壓馬達(dá)(7-1)的卸油口與第一電磁比例換向閥(12-1)的B口相連通，第一電磁比例換向閥(12-1)的T口與油缸(17)相連通；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一電磁比例換向閥(12-1)和第二電磁比例換向閥(12-2)均為Y型中位機(jī)能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，當(dāng)所述第一電機(jī)(1-1)的電流值超過設(shè)定的上限值后，所述第一電磁比例換向閥(12-1)打開，且其開度隨電流值的增加而等比例增大；當(dāng)所述第二電機(jī)(1-2)的電流值超過設(shè)定的上限值后，所述第二電磁比例換向閥(12-2)打開，且其開度隨電流值的增加而等比例增大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，還包括工控機(jī)，所述工控機(jī)分別與所述第一液壓泵站(10-1)、第一電機(jī)(1-1)、第一負(fù)載模擬裝置(5-1)、第一電磁比例換向閥(12-1)、第一電磁比例閥(11-1)、第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器（4-1）、第一電流傳感器、第二液壓泵站(10-2)、第二電機(jī)(1-2)、第二負(fù)載模擬裝置(5-2)、第二電磁比例換向閥(12-2)、第二電磁比例閥(11-2)、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器（4-2）和第二電流傳感器電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺的模擬實驗方法，其特征在于，具體步驟如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，包括模擬采煤機(jī)兩個截割部的第一電液混動模擬單元和第二電液混動模擬單元，其特征在于，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一電液混動模擬單元還包括有第一轉(zhuǎn)矩耦合器(3-1)，所述第一電機(jī)(1-1)和第一液壓馬達(dá)(7-1)分別通過與第一轉(zhuǎn)矩耦合器(3-1)連接使各自輸入的動力并聯(lián)耦合，并通過第一轉(zhuǎn)矩耦合器(3-1)的第一輸出軸(19-1)輸出扭矩，第一輸出軸(19-1)與所述第一負(fù)載模擬裝置(5-1)連接；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一電機(jī)(1-1)、第二電機(jī)(1-2)均為三相異步電動機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一負(fù)載模擬裝置(5-1)、第二負(fù)載模擬裝置(5-2)均為磁粉制動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一負(fù)載模擬裝置(5-1)與第一輸出軸(19-1)之間連接有第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器（4-1）；所述第二負(fù)載模擬裝置(5-2)與第二輸出軸(19-2)之間連接有第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器（4-2）。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合傳動系統(tǒng)實驗臺，其特征在于，所述第一液壓回路中設(shè)有第一電磁比例換向閥(12-1)，第一電磁比例換向閥(12-1)的p口與第一液壓泵站(10-1)的出油口相連通，第一電磁比例換向閥(12...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚超，遲正超，蘇冠宇，顧進(jìn)恒，王忠賓，閆海峰，司磊，鄒筱瑜，魏東，郭玉龍，紀(jì)松明，
申請(專利權(quán))人：中國礦業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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