专利名称：电动铲运机的减速制动机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动铲运机的减速制动机构，适用于交流伺服电动机控制静 液压调速的电动铲运机。
背景技术：
目前，地下磁铁矿采掘后留下的空区，作业人员在用铲运机进行空区充填工作时 存在安全隐患，如WJD-0. 75电动铲运机的调速系统为踏板拉杆调速系统，紧急制动为电磁 换向阀控制的钳盘式液压制动器，两者是相互独立的，而且调速踏板没有回位功能，当在正 常行驶甚至加速行驶时有可能出现紧急制动的状况，而现有的电动铲运机的减速制动时间 长，且不能进行遥控操作，很难保证作业人员的人身安全，若要实现电动铲运机的遥控操作 和减速制动，并达到人工操作和遥控兼容，难度很大；而且现有的电动铲运机不具备停车回 位功能，当主电动机突然断电时，位于斜坡巷道上的电动铲运机容易滑行，很不安全。发明内容根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作安 全方便、使电动铲运机具备停车回位功能且能够大大缩短减速制动时间的减速制动机构。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是电动铲运机的减速制动机构， 包括踏板调速系统和由电磁换向阀控制的钳盘式液压制动器，钳盘式液压制动器安装在驱 动轮内侧，其特征在于踏板调速系统包括交流伺服电动机、变频器、减速器、双向变量泵 和主电动机，变频器的输入端设置控制电路，输出端连接交流伺服电动机，交流伺服电动机 上连接减速器，减速器的输出轴上连接蜗轮蜗杆机构，扇形蜗轮上固定有行程挡铁，行程挡 铁外侧布置行驶方向行程开关ST103、ST104，扇形蜗轮通过四杆机构与双向变量泵的变量 手柄相连接，主电动机连接双向变量泵，双向变量泵的油路连接油马达，油马达连接行驶系 统。所述的控制电路包括继电器K101、K102、K104、接触器KM、紧急制动开关K105、脚 踏开关STlOl、ST102和主电动机控制按钮SBlOl、SB102，变频器的正转信号输入端接入脚 踏开关STlOl串联继电器K104常闭触点K104-1形成的第一回路和继电器K102常闭触点 K102串联继电器K104常闭触点K104-2串联形成的第二回路，继电器K104常开触点K104-2 上并联接触器KM常闭触点KM-1，变频器的反转信号输入端接入脚踏开关ST102串联继电 器K104常闭触点K104-3形成的第一回路和继电器KlOl常闭触点KlOl串联继电器K104 常闭触点K104-4形成的第二回路，继电器K104常开触点K104-4上并联接触器KM常闭触 点KM-2，变频器的主速辅助切换端接入继电器K104的常开触点K104-5，行驶方向行程开关 ST103串联继电器K101、行驶方向行程开关ST104串联继电器K102、紧急制动开关K105串 联继电器K104、SBlOl和SB102串联接触器KM分别接入信号工作电源，SBlOl上并联接触 器KM的常开触点KM-5。所述的控制电路中脚踏开关ST101、ST102、紧急制动开关K105上分别并联遥控开 关K204、K205、K206，遥控开关Κ204、Κ205上分别串联接触器KM常闭触点ΚΜ-3和ΚΜ-4，使 该电动铲运机既能通过电动铲运机上的操作人员人工操控，又能通过遥控远程控制，有利
3于保障作业人员的安全。所述的扇形蜗轮上还固定有限速挡铁，限速挡铁外侧布置最高限速行程开关 ST105、ST106，最高限速行程开关ST105、ST106的常闭触点ST105、ST106分别接入变频器 正转信号输入端的第一回路、反转信号输入端的第一回路。一旦电动铲运机到达最高速度， 交流伺服电动机便停止转动，使电动铲运机维持该速度行驶。此外，所述的减速器为少齿差行星减速器，减速比大；变频器型号多种多样，可选 用CIMR-F7A20P41型号的变频器；所述的钳盘式液压制动器为现有技术。工作原理及过程要实现遥控操作和减速制动，并达到人工操作和遥控兼容，采用交流伺服电动机 调节静液系统双向变量泵的排量及泵油方向。为使调速平滑，交流伺服电动机(可选用 SGMGH-05AAA2型号)旋转运动经少齿差行星减速器减速后(减速比为25，减速比大)，驱 动蜗轮蜗杆机构转动，通过四杆机构使双向变量泵的变量手柄摆动，从而改变双向变量泵 中斜盘倾角，最终改变双向变量泵的排量实现电动铲运机的行走调速。蜗轮蜗杆机构的减 速比为90，减速比大。人工操作通过脚踏开关ST101、ST102实现，遥控则通过K204、K205 实现，脚踏开关ST101、遥控开关K204使电动铲运机前进，脚踏开关ST102、遥控开关K205 使电动铲运机后退，使该电动铲运机既能通过电动铲运机上的操作人员人工操控，又能通 过遥控远程控制；电动铲运机在行走过程中，行驶方向行程开关(LXZ1-02Z/N型号)ST103、 ST104会显示其行走状态，前进时ST103动作，后退则ST104动作，一旦主电动机断电，即控 制主电动机的接触器KM失电，交流伺服电动机将向与行走工况相反的方向转动，使变量手 柄回到中立位置，双向变量泵中斜盘中立，静液压系统的主回路封闭，液压油无法流通，从 而使静液压系统处于工作制动状态，从而能够防止主电动机突然断电所导致的斜坡巷道上 的电动铲运机滑行，具备停车回位功能；由于设置了最高限速行程开关ST105、ST106，一旦 电动铲运机到达最高速度，交流伺服电动机便停止转动，使电动铲运机维持该速度行驶。交 流伺服电动机由CIMR-F7A20P41变频器驱动，端子R、S、T接三相电源，变频器的频率指令 的输入方式设定为控制回路端子输入，即模拟量输入方式，频率设定电源+15V，主速指令输 入端子输入电压为+IOV时，变频器输出最高频率150Hz，遥控铲运机调速伺服电动机主速 频率设定为25Hz (转速750r/min)，端子Al输入电压为5/3V ；Sl为变频器正转信号输入端 子，出厂设定“闭”是正转运行，“开”停止；S2为反转信号输入端子。变频器的端子A2为第 二速度的增量输入端，当将变频器主控板端子排上方开关Sl切换到Off位置时，端子A2为 电压输入；紧急制动时，继电器K104得电、主速/辅助切换端子S5为“0η”，Al、A2端子电 压之和作为设定频率的控制电压，实现变频器的第二运行频率，设定值为50Hz，交流伺服电 动机快速反转减速，如果紧急制动指令一直存在，则快速减速减至零速形成工作制动为止， 大大缩短了制动时间；若人工操作紧急制动而调速踏板未松开时，调速踏板失去调速功能， 不影响紧急制动。除此之外，还可以利用紧急制动取代正常减速，只须在速度降至所需大小 时，松开紧急制动按钮即可。本实用新型所具有的有益效果是提供一种电动铲运机的减速制动机构，紧急制 动指令发出后，交流伺服电动机会进行快速反转减速，直至减至零速形成工作制动为止，在 减速、制动双重作用下，大大缩短了减速制动时间；也可利用紧急制动取代正常减速，只须 在速度降至所需大小时，松开紧急制动按钮即可，操作简单方便；通过遥控对电动铲运机进行远程控制，既方便又安全；同时，具备停车回位功能，能够防止主电动机突然断电所导致 的斜坡巷道上的电动铲运机滑行，安全可靠。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是控制电路的电路图。图中1、交流伺服电动机；2、减速器；3、蜗杆；4、扇形蜗轮；5、行程挡铁；6、行驶 方向行程开关；7、限速挡铁；8、最高限速行程开关；9、四杆机构；10、变量手柄；11、双向变
量泵
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述如图1所示，电动铲运机的减速制动机构包括踏板调速系统和钳盘式液压制动 器，其中，钳盘式液压制动器为现有技术，安装在驱动轮内侧，并由电磁换向阀控制，而踏板 调速系统包括交流伺服电动机1、变频器、减速器2、双向变量泵11和主电动机，变频器的输 入端设置控制电路，变频器的输出端连接交流伺服电动机1，交流伺服电动机1上连接减速 器2，减速器2的输出轴上连接蜗轮蜗杆机构，扇形蜗轮4上固定有行程挡铁5和限速挡铁 7，行程挡铁5外侧布置行驶方向行程开关6，限速挡铁7外侧布置最高限速行程开关8，一 旦到达最高速度，交流伺服电动机1停止转动，电动铲运机维持高速行驶，扇形蜗轮4通过 四杆机构9与双向变量泵11的变量手柄10相连接，主电动机连接双向变量泵11，双向变量 泵11的油路连接油马达，油马达连接行驶系统(与现有技术相同)。如图2所示，所述的控制电路包括继电器KlOl、K102、K104、接触器KM、紧急制动 开关K105、脚踏开关STlOl、ST102和主电动机控制按钮SBlOl、SB102，变频器的正转信号 输入端接入脚踏开关STlOl串联继电器K104常闭触点K104-1形成的第一回路和继电器 K102常闭触点K102串联继电器K104常闭触点K104-2串联形成的第二回路，继电器K104 常开触点K104-2上并联接触器KM常闭触点KM-I，变频器的反转信号输入端接入脚踏开关 ST102串联继电器K104常闭触点K104-3形成的第一回路和继电器KlOl常闭触点KlOl串 联继电器K104常闭触点K104-4形成的第二回路，继电器K104常开触点K104-4上并联接 触器KM常闭触点KM-2，变频器的主速辅助切换端接入继电器K104的常开触点K104-5，行 驶方向行程开关ST103串联继电器K101、行驶方向行程开关ST104串联继电器K102、紧急 制动开关K105串联继电器K104、SBlOl和SB102串联接触器KM分别接入信号工作电源， SBlOl上并联接触器KM的常开触点KM-5。所述的控制电路中脚踏开关ST101、ST102、紧急 制动开关K105上分别并联遥控开关K204、K205、K206，遥控开关K204、K205上分别串联接 触器KM常闭触点KM-3和KM-4，使该电动铲运机既能通过电动铲运机上的操作人员人工操 控，又能通过遥控远程控制，有利于保障作业人员的安全。最高限速行程开关ST105、ST106 的常闭触点ST105、ST106分别接入变频器正转信号输入端的第一回路、反转信号输入端的 第一回路，一旦电动铲运机到达最高速度，交流伺服电动机1便停止转动，使电动铲运机维 持该速度行驶。此外，所述的减速器2为少齿差行星减速器，减速比大；变频器型号多种多样，可选用CIMR-F7A20P41型号的变频器。工作原理及过程要实现遥控操作和减速制动，并达到人工操作和遥控兼容，采用交流伺服电动机 1调节静液系统双向变量泵11的排量及泵油方向。为使调速平滑，交流伺服电动机1 (可选 用SGMGH-05AAA2型号)旋转运动经少齿差行星减速器1减速后(减速比为25，减速比大)， 驱动蜗轮蜗杆机构转动，通过四杆机构9使双向变量泵11的变量手柄10摆动，从而改变双 向变量泵11中斜盘倾角，最终改变双向变量泵11的排量实现电动铲运机的行走调速。蜗 轮蜗杆机构的减速比为90，减速比大。人工操作通过脚踏开关ST101、ST102实现，遥控则通 过K204、K205实现，脚踏开关ST101、遥控开关Κ204使电动铲运机前进，脚踏开关ST102、遥 控开关Κ205使电动铲运机后退，使该电动铲运机既能通过电动铲运机上的操作人员人工 操控，又能通过遥控远程控制；电动铲运机在行走过程中，行驶方向行程开关(LXZ1-02Z/N 型号)ST103、ST104会显示其行走状态，前进时ST103动作，后退则ST104动作，一旦主电动 机断电，即控制主电动机的接触器KM失电，交流伺服电动机1将向与行走工况相反的方向 转动，使变量手柄10回到中立位置，双向变量泵11中的斜盘中立，静液压系统的主回路封 闭，液压油无法流通，从而使静液压系统处于工作制动状态，从而能够防止主电动机突然断 电所导致的斜坡巷道上的电动铲运机滑行，具备停车回位功能；由于设置了最高限速行程 开关ST105、ST106，一旦电动铲运机到达最高速度，交流伺服电动机1便停止转动，使电动 铲运机维持该速度行驶。交流伺服电动机1由CIMR-F7A20P41变频器驱动，端子R、S、T接 三相电源，变频器的频率指令的输入方式设定为控制回路端子输入，即模拟量输入方式，频 率设定电源+15V，主速指令输入端子输入电压为+IOV时，变频器输出最高频率150Hz，遥控 铲运机调速伺服电动机主速频率设定为25Hz (转速750r/min)，端子Al输入电压为5/3V ； Sl为变频器正转信号输入端子，出厂设定“闭”是正转运行，“开”停止；S2为反转信号输入 端子。变频器的端子A2为第二速度的增量输入端，当将变频器主控板端子排上方开关Sl 切换到Off位置时，端子A2为电压输入；紧急制动时，继电器K104得电、主速/辅助切换端 子S5为“0η”，A1、A2端子电压之和作为设定频率的控制电压，实现变频器的第二运行频率， 设定值为50Hz，交流伺服电动机1快速反转减速，如果紧急制动指令一直存在，则快速减速 减至零速形成工作制动为止，大大缩短了制动时间；若人工操作紧急制动而调速踏板未松 开时，调速踏板失去调速功能，不影响紧急制动。除此之外，还可以利用紧急制动取代正常 减速，只须在速度降至所需大小时，松开紧急制动按钮即可。
权利要求1.一种电动铲运机的减速制动机构，包括踏板调速系统和由电磁换向阀控制的钳盘式 液压制动器，钳盘式液压制动器安装在驱动轮内侧，其特征在于踏板调速系统包括交流伺 服电动机、变频器、减速器、双向变量泵和主电动机，变频器的输入端设置控制电路，输出端 连接交流伺服电动机，交流伺服电动机上连接减速器，减速器的输出轴上连接蜗轮蜗杆机 构，扇形蜗轮上固定有行程挡铁，行程挡铁外侧布置行驶方向行程开关ST103、ST104，扇形 蜗轮通过四杆机构与双向变量泵的变量手柄相连接，主电动机连接双向变量泵，双向变量 泵的油路连接油马达，油马达连接行驶系统。
2.根据权利要求1所述的减速制动机构，其特征在于所述的控制电路包括继电器 KlOl、K102、K104、接触器KM、紧急制动开关K105、脚踏开关STlOl、ST102和主电动机控制 按钮SB101、SB102，变频器的正转信号输入端接入脚踏开关STlOl串联继电器K104常闭触 点K104-1形成的第一回路和继电器K102常闭触点K102串联继电器K104常闭触点K104-2 串联形成的第二回路，继电器K104常开触点K104-2上并联接触器KM常闭触点KM-1，变频 器的反转信号输入端接入脚踏开关ST102串联继电器K104常闭触点K104-3形成的第一回 路和继电器KlOl常闭触点KlOl串联继电器K104常闭触点K104-4形成的第二回路，继电 器K104常开触点K104-4上并联接触器KM常闭触点KM-2，变频器的主速辅助切换端接入继 电器K104的常开触点K104-5，行驶方向行程开关ST103串联继电器K101、行驶方向行程开 关ST104串联继电器K102、紧急制动开关K105串联继电器K104、SB101和SB102串联接触 器KM分别接入信号工作电源，SBlOl上并联接触器KM的常开触点KM-5。
3.根据权利要求2所述的减速制动机构，其特征在于所述的控制电路中脚踏开关 STlOU ST102、紧急制动开关K105上分别并联遥控开关K204、K205、K206，遥控开关K204、 K205上分别串联接触器KM常闭触点KM-3和KM-4。
4.根据权利要求1所述的减速制动机构，其特征在于扇形蜗轮上还固定有限速挡铁， 限速挡铁外侧布置最高限速行程开关ST105、ST106，最高限速行程开关ST105、ST106的常 闭触点ST105、ST106分别接入变频器正转信号输入端的第一回路、反转信号输入端的第一 回路。
5.根据权利要求1所述的减速制动机构，其特征在于所述的减速器为少齿差行星减速器。
专利摘要电动铲运机的减速制动机构，包括踏板调速系统和由电磁换向阀控制的钳盘式液压制动器，钳盘式液压制动器安装在驱动轮内侧，踏板调速系统包括交流伺服电动机、变频器、减速器、双向变量泵和主电动机，变频器的输入端设置控制电路，输出端连接交流伺服电动机，交流伺服电动机上连接减速器，减速器的输出轴上连接蜗轮蜗杆机构，扇形蜗轮上固定有行程挡铁，行程挡铁外侧布置行驶方向行程开关ST103、ST104，扇形蜗轮通过四杆机构与双向变量泵的变量手柄相连接，主电动机连接双向变量泵，双向变量泵的油路连接油马达，油马达连接行驶系统。紧急制动时，减速、制动双重作用，大大缩短制动时间；有停车回位功能，安全可靠；可遥控操作，方便且安全。
文档编号E21F13/00GK201857629SQ20102053166
公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者李庆余, 耿秀红 申请人:山东理工大学