(2〇n年4月下]|Mechanized Equipment 》机械装备I39
任伯涛
(中车北京二七机车有限公司，北京100072)
摘要：为了满足矿山提高生产效率的要求，大吨位交流传动矿用自卸车备受关注。它能降低每吨矿产的运输成本，提高经济效益。目前大型矿用电动轮自卸车的整车生产技术掌握在欧美企业手中，其核心—
—交流驱动的技术仅掌握在通用、西门子两家公司内，且这种技术仍属于保护技术。文章主要介绍矿用电动轮自卸车电气系统的主要组成部分及设计思路，为更好的使用維护电动轮提 供帮助，便于了解电动轮电控系统的构成，为电动轮的国产化道路贡献微薄之力。
关键词：电动轮；电气系统；液压控制；国产化
中图分类号：TU976+.1 文献标志码：A文章编号：1672-3872 (2017) 08-0039-02
近年来，在经济效益的推动下，大吨位矿用自卸车成为
市场需求量最大的车型。大型矿用自卸汽车一般由柴油发动
机、电控系统、液压系统、车架等组成。按传动系统的形式
可分为电传动与液力机械传动两种。早期矿用自卸车的驱动
电机采用直流电机驱动。随着变频调速技术发展和大功率逆
变器问世，由于交流传动控制在低速时有高转矩输出，更能国产电动汽车
满足大型矿车的设计要求，受到了设计开发者的广泛关注，
成为目前电动轮系统的主要发展方向，将在大型露天矿山获 得普遍应用。
1牵引特性分析
电动轮矿车电传动的系统设计，首要分析车辆的牵引特 性。矿用自卸车具有载重大、工作环境特殊、频繁起动/停 车等特点，要求其牵引特性能够满足低速和爬坡状态下稳定运 行的能力。在电动轮的轮边减速比一定的情况下，高起动牵引 力意味着高转矩和大启动电流，因此要増大变流器输出电流。为了达到较宽的恒功范围，必须増大逆变器的中间直流电压，因此，需选用大容量整流-逆变系统。在170〜220t，大部 分中间直流电压为1500V (见图1)。
2 基本原理
大吨位矿用电动轮自卸车电传动系统采用交流传动控制，其基本原理是：发电机与柴油机同轴联接，柴油机带动发电
机发出三相交流电，经电控柜整流和逆变，将可变频变压的 三相电供给后桥内的牵引电机，再通过轮边减速器将动力传 递给主动车轮（通常为后轮）实现动力传递。车辆前进和后 退通过改变牵引电动机的磁场电流方向实现（见图2)。
3 主要组成
交流电控系统主要分为主控和辅控两大部分。其中主控作者简介：任伯涛（1983-)，男，河北保定人，工程师，研究方向：自卸车总体设计。
图2交流电传动原理简图
系统由牵引控制单元和电制动单元组成。辅助控制系统由柴 油机电气控制单元、液压逻辑控制单元、照明电路、仪表报 警电路、空调系统等组成。
3.1牵引控制单元
柴油机带动主发电机发出的三相交流电将被送入整流逆 变电路，以190t矿用自卸车为例，采用590k W电动机作为驱 动电机，经过损耗和效率反推算，可以得到整流器与逆变器 的容量，进而进行元器件选型。牵引控制主要是靠微机控制 逆变器的开关通断来达到控制所需的可变频变压的三相交流 电来驱动电动机。
3.2电阻制动单元
在传统矿用电动轮自卸车交流电传动控制系统中，高速 行驶时普遍采用电阻制动方式（见图3)。
电制动工况时牵引电机处于发电机状态，逆变器作为整 流器，将三相电整流为直流电输送至制动电阻栅，将整车的 惯性能量（动能和势能）转换为电能再化为热能消耗掉。这时，电动轮电机产生的电动力矩阻碍车辆运行，起到减速制动的 作用。
3.3柴油机控制
柴油机启动控制单元分为以下四个部分：①柴油机启动 马达控制电路；②柴油机运行速度控制；③柴油机运行保护；
④柴油机电气接线（见图4)。柴油机启动电机是直流电机，电压为24V，启动工作电流很大，高达600A左右。因此必须 采用两组直流接触器串级控制。柴油机两个启动电机即分别 配有两个继电器，
起电流保护作用。
当启动钥匙闭合后，电信号传递至启动控制器，启动控 制控制滑油泵启动，当滑油压力达到一定数值，滑油压力开
关闭合，控制器将启动继电器接入电路。两个启动继电器并
40■机械装备《 Mechanized Equipment |2017年4月下
图4柴油机电气接线图
联运行，线圈绕组导通，将继电器开关吸合，24V电路接入启 动电机。此时，启动电机的保护继电器绕组导通，开关吸合，启动电流瞬间增大，启动电机工作。
3.4液压逻辑控制单元
液压系统的主要功能是控制货箱升降和制动、转向系统。其功能实现主要靠电控系统控制液压电磁阀，进而控制液压 系统各部件。在柴油机启动前和停机后，均要求液压系统进 行回油，液压系统得电后，回油继电器使得卸荷/冷启动电 磁阀得电工作，进行回油。
控制货箱工作的控制开关分为举升、降落、浮动、中位 四档。司机通过将手柄控制在各个档位来实现货箱的举升、降落等功能。液压制动控制主要由装载、驻车、紧急制动三种。驻车制动指的是停车时保持制动状态，若要车辆运行，首先 需取消驻车制动。装载制动和紧急制动则实现了在装载货物 和紧急情况时的制动功能。
为了增强整车的安全保障系数，必须增设超越开关功能。在车辆牵引状态时不允许货箱举升。超越开关的功能是在货 箱举升状态时不允许车辆运行，但此时若按下超越开关，车 辆可缓慢运行。
4 结束语
电动轮电控系统是一个复杂的控制系统。一直以来，都 是国外电动轮汽车占据中国主要市场，大部分国产电动轮自 卸车也是采用的G E或西门子的电控系统。虽然在国产化的道 路上还有很长的一段路程，但是我国己具备较成熟的电动轮 电控系统技术。在不久的将来，拥有自主知识产权的国产电 动轮必可在国内市场占有一席之地。
参考文献：
[1] 周松涛.矿用电动轮自卸车全液压转向系统设计及仿真分析[D].
华南理工大学，2012.
[2] 万海如，唐新蓬，段家典.重型矿用电动轮自卸车的现状和发展
趋势J].汽车工业研究，2001 (4):16-22.
[3] 冯庆东，帅健，许葵，等.矿用汽车的国内外现状J].煤矿机械，
2011(10):3-5.
(收稿日期：2017-4-12)
(上接第38页）
3 生活垃圾焚烧炉的机械设计研究
由于流化床焚烧炉和旋转窑焚烧炉的应用面积相对较小，目前，市场上主要使用的是机械炉排焚烧炉，文章以机械炉 排焚烧炉为例进行机械设计的分析。机械炉排焚烧炉的主要 结构包括炉排、进料斗、炉膛以及炉排液压连杆机构等组成，这些机构的合理设计和协同使用能够使机械炉排焚烧炉安全 稳定的使用。
3.1焚烧炉液压连杆机构
由于机械炉排焚烧炉在运行的过程当中，会在大量做翻 转运动及往复运动，因此此机构需要液压系统来实现工作。通过液压连杆机构的驱动可实现炉排等机构的机械动作。
3.2炉排的机械设计要求
炉排在机械炉排焚烧炉中的作用是非常关键的，直接影 响到焚烧炉能否正常的运行。首炉排的材质要求比较高，需要使用含有多种金属元素的合金，这样才能保证炉排具有耐 热、耐腐蚀等特性，保证其使用寿命。同时在炉排的加工上，表面要进行打磨处理，炉排之间的间隙也要保证尽量的光滑，防止漏灰。此外，炉排的装配方式、长度面积、配件更换以 及上风孔的设计都有比较高的要求。
3.3生活垃圾炉膛的设计要求
主要内容：①炉膛的体积要求以炉排上方至高温烟气开 始降温截面之间的全部体积；②炉膛高度的要求主要体现在炉膛内最高的烟气温度可以达到850°C，采取一定的烟气流速，并且烟气停留时间不能小于2s;③进料斗的设计。进料斗的 垃圾存储量不能低于0.5〜1h的处理量。另外，进料口的尺 寸也需要参照垃圾抓斗全开的尺寸来设计，在此基础上增加 1m左右。通过对机械炉排焚烧炉的主要结构进行精心合理的 设计，能够有效的提高垃圾的焚烧效率，保证焚烧炉的安全 稳定使用。
4 结束语
生活垃圾的处理一直是我国的重要事务，通过生活垃圾 焚烧炉，能够使垃圾得到有效的处理，并能够将能量转化，起到发电作用。因此必须切实做好焚烧炉的设备选型以及机 械设计，保证焚烧炉的安全稳定使用。
参考文献：
[1] 林仞.生活垃圾焚烧炉设备选型及机械设计[J].福建农机，2013
(1):28-30.
[2] 刘鹏.垃圾焚烧炉袋除尘器的选型与控制设计[D].西安工业大学，
2012.
[3] 董卫平.城市生活垃圾处理焚烧炉的选型J].山西化工，2009(5):
63-65.
[4] 顾恬，曹汉鼎，胡兴胜.城市生活垃圾焚烧炉结构对燃烧的影响
及结构选型的研究J].动力工程，2003(1):2185-2195+2200.
(收稿日期
：2017-4-11)
发布评论