Рабочая машина, в частности самосвал или грузовик

Изобретение относится к электрическим силовым установкам транспортных средств. Рабочая машина, в частности, в форме самосвала или грузовика, содержит дизель-электрический тяговый привод, передние и задние колеса, электромоторы для привода задних колес, самосвальный кузов, двигатель внутреннего сгорания, генератор переменного тока, соединенный с электромоторами и приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, обмотку возбуждения, интегрированную в генератор переменного тока, цепь возбуждения для питания током обмотки возбуждения, линию питания, соединенную с цепью возбуждения для управления напряжением возбуждения, источник напряжения, соединенный с линией питания, активируемый вручную разъединяющий переключатель, силовую электронику и распределительную коробку для низковольтных цепей. Переключатель выполнен с возможностью прерывать генерирование тока генератором с работающим двигателем внутреннего сгорания посредством прерывания цепи возбуждения. Силовая электроника выполнена с возможностью управления или регулирования электромоторов и генератора переменного тока, при этом цепь возбуждения соединена с силовой электроникой через линию питания. Технический результат заключается в возможности простого и безопасного отделения цепи генерирования тока во время обслуживания. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к рабочей машине, в частности, в форме самосвала или грузовика, имеющего дизель-электрический привод, при этом генератор переменного тока приводится или может приводиться в действие посредством, по меньшей мере, одного двигателя внутреннего сгорания рабочей машины.

Самосвалы или так называемые большегрузные самосвалы преимущественно используются в операциях добычи угля или операциях добычи руды для транспортировки добытого угля, минералов и руд. Эти самосвалы для насыпного материала производятся в размерах более 90 метрических тонн (т) вплоть до 100 т по весу и полезной нагрузке, так что они имеют очень большие габаритные размеры.

Дизель-электрический привод используется в качестве тягового привода, при этом механическая энергия, генерируемая этим дизельным двигателем, преобразуется с помощью генератора переменного тока в электрическую энергию для питания тяговых электроприводов. Причиной для этого процесса является то, что дизельные двигатели, подобно всем двигателям внутреннего сгорания, могут работать с идеальной эффективностью только в очень ограниченном диапазоне скорости и не могут запускаться под нагрузкой. AC-моторы для ведущего моста, которые используются, могут также производить желаемый крутящий момент в более низком диапазоне скорости для запуска. Используемый двигатель внутреннего сгорания может задействоваться постоянно в идеальном диапазоне скоростей. Соответствующие рабочие машины описаны, например, в DE 10 2014 003 374, DE 10 2014 003 203 и DE 10 2014 003 375.

В таких рабочих машинах большое число компонентов находится под высоким напряжением, так что соответствующее обслуживание или работа по техническому сопровождению для инженеров по обслуживанию ассоциирована с большими рисками. Вследствие этого необходимо использование специально обученного технического персонала.

Возможность безопасного выполнения соответствующего обслуживания, технической поддержки и ремонтных работ также выключает дизельный двигатель. Это, однако, зачастую нежелательно, поскольку дополнительные системы, которые приводятся в действие посредством дизельного двигателя, и которые электрически не задействованы, например, гидравлические системы и системы с механическим приводом, должны продолжать быть доступными во время работы по техническому обслуживанию в электрической системе. Решения также, в целом, уже известны из предшествующего уровня техники, в которых двигатели внутреннего сгорания продолжают работать во время работы по техническому обслуживанию. Известное решение содержит механическое отделение приводящего двигателя внутреннего сгорания от генератора переменного тока. Другое решение содержит закорачивание и заземление цепей DC-тока. Эти решения, однако, являются сложными и/или дорогостоящими, поскольку они должны выполняться со значительным механическим усилием и с помощью специальных электрических инструментов и обученного персонала.

Теперь целью настоящего изобретения также является выполнение возможного простого и безопасного отделения цепи генерирования тока во время обслуживания, технической поддержки или ремонтных работ на рабочих машинах этой категории персоналом, специально необученным для этого.

Эта цель достигается в соответствии с изобретением посредством рабочей машины, имеющей признаки по пункту 1 формулы изобретения. Для этой цели, в рабочей машине, имеющей дизель-электрический тяговый привод, в которой, по меньшей мере, один генератор переменного тока приводится или может приводиться в действие посредством, по меньшей мере, одного двигателя внутреннего сгорания рабочей машины, генерирование тока может также быть безопасно прервано с работающим двигателем внутреннего сгорания посредством прерывания цепи возбуждения генератора переменного тока посредством разъединяющего переключателя.

Магнитное поле генератора переменного тока затухает или уменьшается посредством прерывания цепи возбуждения. Генератор переменного тока, следовательно, также больше не генерирует какую-либо электрическую энергию с неизменной механической мощностью на входе; генератор переменного тока идеально обесточивается на выходной стороне. Регулирование, отсоединение или даже выключение двигателя внутреннего сгорания является необязательным. Гарантируется посредством этого решения в соответствии с изобретением то, что высокие напряжения не передаются, несмотря на работающий двигатель внутреннего сгорания. Разъединяющие переключатели для выключения генерирования напряжения, сами, каждый, размещены в низковольтных цепях.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в подчиненных пунктах формулы изобретения, зависящих от главного пункта формулы изобретения.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения разъединяющий переключатель может быть размещен в источнике напряжения цепи возбуждения. Цепь возбуждения типично работает от 24-вольтового источника напряжения. Цепь возбуждения может быть прервана простым образом посредством прерывания линии подачи напряжения.

Дополнительный предпочтительный вариант осуществления содержит аналогичное прерывание цепи возбуждения безопасным образом посредством прерывания линии для управляющих сигналов.

Комбинация двух вышеупомянутых вариантов осуществления, как правило, также возможна. Разъединяющий переключатель может, таким образом, быть размещен как в линии подачи напряжения цепи возбуждения, так и дополнительно в линии питания, проходящей параллельно с ней, для управляющих сигналов, чтобы управлять напряжением возбуждения. Переключатели, в идеале, соединены друг с другом так, что ручная активация разъединяющего переключателя инициирует прерывающее переключение второго переключателя.

Дополнительное предпочтительное решение изобретения содержит разъединяющий переключатель, размещаемый в линии питания цепи возбуждения к генератору переменного тока. Безопасное выключение электропитания рабочей машины также возможно посредством этого прерывания, несмотря на работающий двигатель внутреннего сгорания.

Соответствующие разъединяющие переключатели могут, в частности, преимущественно быть закреплены через фиксатор. Тем самым, может быть гарантировано, что только служебный персонал прерывает генерирование тока, который предположительно не был специально обучен как электрик для работы с высоким напряжением, но который был уполномочен выполнять работу по техническому обслуживанию или ремонтную работу.

Как уже представлено выше со ссылкой на пример, один или более разъединяющих переключателей могут преимущественно быть размещены в позиции рабочей машины, доступной снаружи.

Разъединяющий переключатель может, например, быть размещен близко к электроприводным моторам. Служебный персонал может, таким образом, задействовать разъединяющий переключатель в непосредственном окружении электрических компонентов и, таким образом, в области, в которой техническое обслуживание и сервис или ремонтная работа должна быть выполнена.

Альтернативно или дополнительно, разъединяющий переключатель может также быть размещен в распределительной коробке для низковольтных переключателей, которая расположена в области доступа для технической поддержки и обслуживания в передней области рабочей машины. Такой разъединяющий переключатель может иначе естественным образом также преимущественно быть в другой позиции в области доступа для технической поддержки и обслуживания в передней области рабочей машины. Альтернативно, разъединяющий переключатель может, однако, также быть размещен на верхней палубе рабочей машины, предпочтительно в области кабины водителя или даже в самой кабине водителя.

Предоставление разъединяющих переключателей делает возможным безопасное отключение токопроводящих частей без необходимости открывать распределительные коробки электрических переключателей, чтобы выключать компоненты с высоким напряжением. Открытие этих распределительных коробок возможно только специально обученным персоналом вследствие сопровождающего высокого напряжения, и такой персонал также непосредственно недоступен в горнорудном секторе или на строительных площадках.

Дополнительные признаки, детали и преимущества изобретения будут объяснены более подробно со ссылкой на вариант осуществления, показанный на чертежах. Показаны:

Фиг. 1: перспективное представление самосвала в соответствии с изобретением;

Фиг. 2: схематичное представление трансмиссии в соответствии с изобретением; и

фиг. 3-5: различные схематичные представления трансмиссии с различными возможностями решения размещения разъединяющего переключателя в соответствии с решением настоящего изобретения.

Самосвал 10 показан на фиг. 1. Здесь это так называемый большой самосвал, такой, который используется на рудных шахтах. Передние колеса 14 и задние колеса 16, приводимые в движение через электромоторы, непоказанные как-либо более подробно на фиг. 1, поддерживаются на жесткой раме. Задние колеса 16 предусмотрены с двойными шинами (см. фиг. 2).

Самосвальный кузов 18 соединяется с возможностью поворота с рамой и является поворачиваемым посредством гидравлических подъемных цилиндров, предусмотренных с обоих боков в транспортном средстве. Транспортное средство 10 ограничено бампером 22 в области транспортного средства спереди в направлении движения. Модуль 24 радиатора размещается над бампером 22. Верхняя палуба 26, в свою очередь, проходит по ширине самосвала 10 над модулем 24 радиатора. Кабина 28 водителя располагается на стороне верхней палубы 26, на стороне верхней палубы 26 слева в направлении движения. Кабина 28 водителя, таким образом, размещается над передним левым колесом 14.

Самосвал 10 содержит дизель-электрический привод, который показан в схематично детализированном виде на фиг. 2. Привод содержит дизельный двигатель 40 в области передних колес 14 под верхней палубой 26 и кабиной 28 водителя.

Двигатель 40 внутреннего сгорания приводит в действие генератор 60 переменного тока механически, чтобы генерировать требуемую электрическую энергию для тягового электропривода. Два AC-мотора 80, которые интегрированы слева и справа с задними колесами 16, служат в качестве тягового привода. Использование отдельных моторов с каждой стороны транспортного средства для задних колес 16 оптимизирует поворачивание и маневрирование, поскольку могут быть выбраны различные скорости для приводимых во вращение колес. Силовая электроника 100 с требуемыми силовыми компонентами, такими как частотные преобразователи и т.д., доступна для управления или регулирования электромоторов 80 и генератора 60 переменного тока.

В самосвале настоящего изобретения множество вторичных потребителей самосвала не приводятся в действие электрически посредством сгенерированной энергии генератора 60 переменного тока, а вместо этого снабжаются гидравлически. С этой целью, сделано возможным через раздаточную коробку 50 насоса, которая установлена непосредственно на двигателе 40, то, что небольшая часть выходной мощности двигателя ответвляется и используется для привода вторичных потребителей. Эта небольшая часть выходной мощности двигателя забирается через вторичные приводы (PTO) 51 и 52 и подается способом, не показанным как-либо более подробно здесь, к гидравлическим потребителям. Альтернативно, раздаточная коробка 50 насоса может также быть присоединена к генератору 60 переменного тока или может быть компонентом генератора 60 переменного тока.

Генератор 60 переменного тока, используемый в настоящем изобретении, является отдельно возбуждаемым синхронным генератором переменного тока. С этой целью, обмотка 62 возбуждения интегрируется в генератор 60 переменного тока известным образом и питается через цепь 64 возбуждения. Цепь 64 возбуждения соединена с линией 66 питания для управляющих сигналов для управления напряжением возбуждения. Она соединяется через распределительную коробку с источником 68 напряжения цепи возбуждения.

Различные варианты осуществления изобретения показаны на фиг. 3-5.

В варианте осуществления в связи с фиг. 3 разъединяющий переключатель 90 размещается в источнике напряжения цепи возбуждения. Источник питания для цепи возбуждения может, следовательно, быть отсоединен посредством приведения в действие разъединяющего переключателя. Генерирование мощности посредством генератора 60 переменного тока, таким образом, эффективно и безопасно прерывается.

В варианте осуществления в соответствии с фиг. 4 показано отличное, альтернативное размещение разъединяющего переключателя 92. Он размещается в линии 66 питания для управляющих сигналов для управления напряжением возбуждения. Опосредованный переключатель 94, размещенный в линии подачи напряжения цепи возбуждения дополнительно активизируется посредством разъединяющего переключателя 92. Альтернативно, опосредованный переключатель 94 может также быть сконфигурирован как ручной переключатель, так что и линия подачи 66 управляющих сигналов цепи 64 возбуждения, и источник 68 напряжения цепи 64 возбуждения могут быть вручную отсоединены.

Наконец, третий вариант осуществления изобретения показан на фиг. 5, в котором разъединяющий переключатель 96 размещается в линии 64 питания, которая протягивается между силовой электроникой 100 и генератором 60 переменного тока.

На фиг. 1 три различные позиции указаны в области самосвала 10, в которых разъединяющий переключатель может, соответственно, быть, в частности, преимущественно размещен, поскольку он может быть активирован здесь легко достижимым образом эксплуатирующим персоналом. Первая предпочтительная позиция в области самосвала 10 обозначена ссылкой 110. Разъединяющий переключатель здесь размещается поблизости от электромоторов 80 и силовой электроники 100, непоказанной как-либо более подробно здесь на фиг. 1. В этой позиции эксплуатирующий персонал может задействовать разъединяющий переключатель непосредственно перед началом технического обслуживания или ремонтной работы.

Дополнительная предпочтительная позиция получается в результате в области 112 распределительной коробки для низковольтных переключателей, непоказанной как-либо более подробно здесь, которая размещается в зоне доступа для технической поддержки и обслуживания в передней области рабочей машины.

Наконец, предпочтительное размещение разъединяющего переключателя на верхней палубе 26 самосвала 10 получается в результате в области 114 близко к кабине 28 водителя.

Конкретным свойством изобретения является то, что отвальная работа может также быть гарантирована, благодаря работающему двигателю внутреннего сгорания даже с безопасным прерыванием подачи питания. Самосвальный кузов может, таким образом, быть легко использован в целях, отличных от предполагаемых, в качестве вспомогательного подъемного крана. Некоторые компоненты машины могут быть подняты посредством наклонного движения. Например, некоторые электронные компоненты, которые предварительно были отключены от тока, могут быть подняты с рамы посредством самосвального кузова и могут быть легко заменены во время обслуживания или технической поддержки.

1. Рабочая машина, в частности, в форме самосвала или грузовика, имеющая дизель-электрический тяговый привод, содержащая:

передние и задние колеса,

электромоторы для привода задних колес,

самосвальный кузов, соединенный с возможностью поворота с рамой самосвала,

двигатель внутреннего сгорания,

генератор переменного тока, соединенный с электромоторами и приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания,

обмотку возбуждения, интегрированную в генератор переменного тока,

цепь возбуждения для питания током обмотки возбуждения,

линию питания, соединенную с цепью возбуждения для управления напряжением возбуждения,

источник напряжения, соединенный с линией питания,

активируемый вручную разъединяющий переключатель, выполненный с возможностью прерывать генерирование тока генератором с работающим двигателем внутреннего сгорания посредством прерывания цепи возбуждения,

силовую электронику, выполненную с возможностью управления или регулирования электромоторов и генератора переменного тока, при этом цепь возбуждения соединена с силовой электроникой через линию питания, и

распределительную коробку для низковольтных переключателей, соединяющих источник питания и цепь возбуждения.

2. Рабочая машина по п. 1, отличающаяся тем, что разъединяющий переключатель размещается в источнике напряжения цепи возбуждения.

3. Рабочая машина по п. 1, отличающаяся тем, что разъединяющий переключатель размещается в линии питания для управляющих сигналов для управления цепью возбуждения.

4. Рабочая машина по п. 3, отличающаяся тем, что разъединяющий переключатель в источнике питания и разъединяющий переключатель в линии подачи управляющих сигналов соединены друг с другом, так что, при ручном приведении в действие одного разъединяющего переключателя, второй разъединяющий переключатель автоматически переключается.

5. Рабочая машина по п. 1, отличающаяся тем, что разъединяющий переключатель размещается в линии питания цепи возбуждения к генератору переменного тока.

6. Рабочая машина по п. 1, отличающаяся тем, что соответствующий разъединяющий переключатель может быть закреплен через фиксатор.

7. Рабочая машина по п. 1, отличающаяся тем, что один или более разъединяющих переключателей размещаются в позиции рабочей машины, доступной снаружи.

8. Рабочая машина по п. 7, отличающаяся тем, что разъединяющий переключатель размещается поблизости от электрических приводных моторов.

9. Рабочая машина по п. 7, отличающаяся тем, что разъединяющий переключатель размещается в области доступа для технической поддержки и обслуживания в передней области рабочей машины.

10. Рабочая машина по п. 7, отличающаяся тем, что разъединяющий переключатель размещается в распределительной коробке для низковольтных переключателей.

11. Рабочая машина по п. 7, отличающаяся тем, что разъединяющий переключатель размещается на верхней палубе рабочей машины, предпочтительно в области кабины водителя.

12. Рабочая машина по п. 1, отличающаяся тем, что самосвальный кузов может быть задействован в качестве вспомогательного подъемного крана при безопасном прерывании генерирования мощности для технической поддержки и/или работы по обслуживанию, так что электронные компоненты для генерирования тока могут предпочтительно быть подняты с помощью самосвального кузова и заменены.