专利名称：电传动推土机行走驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明属工程机械技术领域，具体涉及一种新式电传动推土机行走驱动装置，它 采用三组双向离合器，利用变频驱动与控制技术来实现差速转向机构的无级转向。
背景技术：
在现有电传动推土机行走驱动系统中，一般行走驱动系统一般是由两个三相交流 电机和一个液压马达共同来完成的，当推土机直线行走时由两个电机驱动，液压马达此时 不工作。当转弯时，用液压系统驱动液压马达进行差速转向。而上述行走驱动系统中有自身的缺点。使用液压系统及液压马达进行转向，使整 机的造价增高，结构变得复杂，不利于电传动推土机的推广应用。液压马达在实际工作中存 在着诸多缺点。第一，液压的故障隐患不易发现，所以工作环境要求高，不能在超负荷和极 端环境工作，否则容易损坏。第二，液压马达的使用成本较高，包括马达本身的造价和维护 的成本等，而且其维护成本随着马达的精密度随之提高。第三，在负载突变的时候，传动比 不稳定，由此会导致行走设备在工作中出现冲击载荷，影响使用寿命。另外液压马达还存在 漏油，工作性能受温度影响较大等不足之处。所以在很多工况中并不适合使用液压马达。
发明内容
本发明的目的在于针对电传动推土机使用的液压系统结构比较复杂、成本较高 这一问题。现采用一种新的行走驱动模块，即三组双离合器控制直线行驶与转弯，采用变频 驱动与控制技术，来代替液压系统及液压马达的动力输入，用来驱动推土机的动力传动系， 从而使推土机能够进行无级转向。本发明的上述目的通过以下技术方案实现，结合
如下本发明由发动机7、发电机6、功率逆变器5、电动机、双向离合器总成、差速转向机 构组成，其中的电动机为三个，双向离合器总成为三组，其中三个电动机中的电动机4、功率 逆变器5、发电机6和发动机7串联联接，第一组双向离合器总成由齿轮1、前离合器A、轴 I 2、后离合器B、齿轮3和电动机4组成，其中轴I 2分别与离合器A、离合器B固联，且轴 I 2的右端与电动机4联接，差速转向机构中的轴II 13平行于轴I 2，太阳轮19、太阳轮15 和太阳轮8均固联于轴II 13上；第一组双向离合器总成由控制系统分别控制前离合器A和 后离合器B的结合或分离，当前离合器A结合时，齿轮1与行星齿圈22啮合，此时后离合器 B处于分离状态，齿轮3与行星架14分离，当前离合器A分离时，后离合器B结合时，齿轮3 与行星架14啮合；第二、三组双向离合器总成分别与另外二个电动机联接。三组双向离合器总成的布置方式为绕轴II 13周向120度布置；齿轮1、齿轮101 和齿轮102周向120度布置，均与行星齿圈22的外齿啮合，齿轮3、齿轮31和齿轮32周向 120度布置，均与行星架14啮合；前离合器A、前离合器Al、前离合器A2绕轴II 13周向120 度布置，后离合器B、前离合器Bi、前离合器B2绕轴II 13周向120度布置。每组双向离合器，比如取第一组双向离合器来说明，它与其中一个电动机相连，双向离合器由前离合器A、后离合器B组成，由离合器执行机构分别控制前离合器A、后离合器 B的结合或分离，当前离合器A结合时，齿轮1向行星齿圈22传递动力，此时后离合器B处 于分离状态，即齿轮3不向行星架14传递动力，同理，当前离合器A分离时，后离合器B结 合时，齿轮3向行星架14传递动力。取第一组双向离合器总成来说明，是由齿轮1、前离合器A、轴2、后离合器B、齿轮 3、电动机4组成，每组这样的双向离合器总成的布置方式为绕轴13周向120度布置三组。 这样可以利用变频驱动与控制技术为直线行驶或转弯合理分配功率，同时还可以进行无级 转向，即转向半径从零到无穷大。当推土机直线行驶时，双向离合器的前离合器A、Al、A2必须处于分离状态，与齿 轮1、101、102相啮合的行星齿圈22必须固定，而后离合器B、Bi、B2处于结合状态，此时齿 轮3、31、32与行星架14啮合，这样才能保证差速转向机构的左端输出轴20和右端输出轴 9的速度相同。左端输出轴20和右端输出轴9的速度只所以相同，是由差速转向机构的参 数决定的。电动机4的转速决定直线行驶的速度，直线行驶的功率由正在工作的电动机的 个数所决定。当推土机转弯行驶时，根据转向半径的不同，由转向控制模块决定功率的分配 以及电动机4的转动方向，即控制三组双向离合器的结合与分离。比如要实现原地转向，可 以使前离合器A、A1、A2结合，后离合器B、B1、B2分离，这样动力传给了行星齿圈22，而行星 架14无动力输入。本发明的有益效果在于(1)成本低。因为本模块取代了复杂的液压系统及液压马达，采用三组双离合器来 驱动差速转向机构，实现直线行驶与转弯。(2)无需换挡装置。通过控制离合器的结合与分离，结构简单而紧凑。(3)传动效率高。因为传动系统采用机械传动，所以具有最高的传动效率。(4)控制简单。由于只是操作双向离合器的结合与分离，所以控制系统简单易实 现。
图1为电传动推土机行走驱动装置结构示意2为一组双向离合器总成结构示意3为前离合器的右视4为后离合器的右视图其中A.前离合器 Al.前离合器 A2.前离合器 B.后离合器 Bi.后离合 器B2.后离合器1.齿轮2.轴I 3.齿轮4.电动机5.功率逆变器6.发电机 7.发动机8.太阳轮9.右端输出轴10.行星架11.行星齿轮12.行星齿圈13.轴 II 14.行星架15.太阳轮16.行星齿轮17.行星齿圈18.行星齿轮19.太阳轮 20.左端输出轴 21.行星架 22.行星齿圈 31.齿轮32.齿轮 101.齿轮 102.齿轮 181.行星齿轮182.行星齿轮
具体实施例方式本发明由发动机7、发电机6、功率逆变器5、电动机、双向离合器总成、差速转向机构组成，其中电动机为三个，双向离合器总成为三组，电动机4、功率逆变器5、发电机6和发 动机7串联联接，第一组双向离合器总成由齿轮1、前离合器A、轴I 2、后离合器B、齿轮3 和电动机4组成，轴I 2分别与离合器A、离合器B固联，且轴I 2的右端与电动机4连接， 轴II 13平行于轴I 2，太阳轮19、太阳轮15和太阳轮8均固联于轴II 13上；第一组双向离 合器总成由控制系统分别控制前离合器A和后离合器B的结合或分离，当前离合器A结合 时，齿轮1与行星齿圈22啮合，此时后离合器B处于分离状态，齿轮3与行星架14分离，当 前离合器A分离时，后离合器B结合时，齿轮3与行星架14啮合；第二、三组双向离合器总 成分别与另外二个电动机连接。三组双向离合器总成的布置方式为绕轴II 13周向120度布置；齿轮1、齿轮101 和齿轮102周向120度布置，均与行星齿圈22的外齿啮合，齿轮3、齿轮31和齿轮32周向 120度布置，均与行星架14啮合；前离合器A、前离合器Al、前离合器A2绕轴II 13周向120 度布置，后离合器B、前离合器Bi、前离合器B2绕轴II 13周向120度布置。电传动推土机行走驱动装置使用了三组双向离合器，利用变频驱动与控制技术来 实现差速转向机构的无级转向，即该机构转向半径可以从零到无穷。在电传动推土机行驶过程中，我们将推土机行驶工况分为如下几种运行状态1.直线行驶状态从发动机7发出的动力直接由发电机6发出电力，经功率逆变 器5转换，传到电动机4上，根据直线行驶中需要的动力的大小，由控制单元决定需要使用 电动机的数量，由是否前进后退决定电动机的转向，由电动机的转速决定推土机前进后退 的急或缓。当直线行驶时，后离合器B结合，前离合器A分离，此时动力由齿轮3传到行星 架14上，而此时的行星齿圈22被固定，这样才能保证左端输出轴20、右端输出轴9以相同 的速度前进或后退。根据直线行驶所需动力的大小而决定所需电动机的个数。2.原地转向行驶状态与直线行驶状态不同的是，当动力从电动机4输出后，此时 后离合器B分离，前离合器A结合，动力从齿轮1输入到行星齿圈22，而齿轮3处于空载状 态，动力由齿轮1传到行星齿圈22，到行星轮18后分两路一路由行星架(低速大转矩)至 左端输出轴20;另一路经太阳轮19(高速小转矩，其旋转方向与行星齿圈相反)到轴13，到 太阳轮8，传到行星架11，至右端输出轴9输出。控制单元根据转弯过程的急缓来决定需要 使用电动机的数量及转动速度。3.转弯行驶状态此状态处于直线行驶状态和原地转向状态之间。此种状态三个 电动机都处于工作中。(1)当缓转弯时，控制单元使第一组双向离合器中的一个前离合器A 处于结合状态，另一个后离合器B处于分离状态；另外两组双向离合器的两个前离合器Al、 A2处于分离状态，两个后离合器Bi、B2处于结合状态。这样会使一侧的输出速度增加，另 一侧的输出速度减小。(2)当急转弯时，控制单元使两组双向离合器中的两个前离合器Al、 A2处于结合状态，另两个后离合器Bi、B2处于分离状态；另外第一组双向离合器的前离合 器A处于分离状态，后离合器B处于结合状态。这样会使一侧的输出速度继续增加，另一侧 的输出速度继续减小。
权利要求
1.一种电传动推土机行走驱动装置，由发动机(7)、发电机(6)、功率逆变器(5)、电动 机、双向离合器总成、差速转向机构组成，其特征在于所述的电动机为三个，双向离合器总 成为三组，其中三个电动机中的电动机G)、功率逆变器(5)、发电机(6)和发动机(7)串联 联接，第一组双向离合器总成由齿轮(1)、前离合器(A)、轴I O)、后离合器(B)、齿轮(3) 和电动机⑷组成，其中轴I⑵分别与离合器(A)、离合器⑶固联，且轴I (2)的右端与 电动机⑷联接，差速转向机构中的轴II (13)平行于轴I 0)，太阳轮(19)、太阳轮(15) 和太阳轮(8)均固联于轴II (13)上；第一组双向离合器总成由控制系统分别控制前离合 器(A)和后离合器(B)的结合或分离，当前离合器(A)结合时，齿轮(1)与行星齿圈02) 啮合，此时后离合器(B)处于分离状态，齿轮(3)与行星架(14)分离，当前离合器(A)分离 时，后离合器(B)结合时，齿轮(3)与行星架(14)啮合；第二、三组双向离合器总成分别与 另外二个电动机联接。
2.按权利要求1所述的电传动推土机行走驱动装置，其特征在于所述的三组双向离合 器总成的布置方式为绕轴II (13)周向120度布置；齿轮(1)、齿轮(101)和齿轮(102)周 向120度布置，均与行星齿圈02)的外齿啮合，齿轮(3)、齿轮(31)和齿轮(32)周向120 度布置，均与行星架(14)啮合；前离合器(A)、前离合器(Al)、前离合器(A2)绕轴II (13) 周向120度布置，后离合器(B)、前离合器(Bi)、前离合器(B2)绕轴II (13)周向120度布 置。
全文摘要
电传动推土机行走驱动装置属工程机械技术领域，本发明由发动机、发电机、功率逆变器、三个电动机、三组双向离合器总成和差速转向机构组成，双向离合器总成包括前离合器和后离合器，每个电动机的输出轴与相应的双向离合器的输入轴相联，双向离合器总成与差速转向机构相联，每个电动机与发电机相联，采用变频驱动技术，通过控制双向离合器的结合分离实现控制直线行走与转弯时的功率分配。本发明部件少、结构紧凑、传动效率高、控制简单、造价低廉。
文档编号B60K6/20GK102069702SQ20101061665
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者孔德文, 李涛, 王宏菲 申请人:吉林大学