САМОСВАЛ ИЛИ ГРУЗОВИК Российский патент 2019 года по МПК B60K11/06 B60K6/20 F01P5/04 B60P1/04 

Изобретение относится к мобильной рабочей машине, в частности, в форме самосвала или грузовика, содержащей дизельный электрический тяговый привод и систему охлаждения.

Самосвалы или, так называемые, большегрузные самосвалы, в основном, используются в операциях по добыче угля или в операциях горных разработок для транспортировки добытого угля, минералов и руд. Такие самосвалы, предназначенные для перевозки крупногабаритного материала, изготовляют с размерами больше чем 90 метрических тонн (t) вплоть до нескольких 100 тонн по весу и нагрузке так, что они могут иметь очень большие общие размеры.

Дизель-электрический привод используется, как тяговый привод, в котором механическая энергия, генерируемая дизельным двигателем, преобразуется с использованием генератора в электроэнергию для питания электрических тяговых приводов. Причина этой процедуры состоит в том, что дизельные двигатели, как все двигатели внутреннего сгорания, могут работать с идеальной эффективностью только в очень ограниченном диапазоне скоростей и не могут быть запущены под нагрузкой. Используемые электродвигатели переменного тока для привода оси, также могут производить требуемый крутящий момент в более низком диапазоне скоростей для начала движения. Используемый двигатель внутреннего сгорания может работать непрерывно в диапазоне идеальных скоростей.

Ранее все вспомогательные потребители транспортного средства имели электрическое питание; такие, как, например, все компоненты для выполнения операций охлаждения на основе воздуха в системе охлаждения рабочей машины. Подача питания для компонентов с электродвигателем системы охлаждения ранее обеспечивалось от генератора дизель-электрического привода. Недостаток такой процедуры состоял в том, что необходимо было устанавливать схемы, работающие с разным напряжением для разных вспомогательных потребителей. С этой целью требовался, по меньшей мере, один дополнительный электронный модуль в дополнение силовым электронным схемам для управления электрическим тяговым приводом, дополнительные силовые электронные компоненты составляли соответствующую схему постоянного напряжения для питания любых вспомогательных потребителей, таких как электродвигатели вентилятора и т.д.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы показать инновационную концепцию для подачи питания для вспомогательных потребителей мобильной рабочей машины такой категории.

Эта цель достигается с помощью мобильной рабочей машины, имеющей свойства по п. 1. Предпочтительные варианты осуществления рабочей машины представляют собой предмет зависимых пунктов формулы изобретения, который зависят от основного пункта.

В соответствии с п. 1 предложен самосвал или грузовик, который имеет дизельный электрический тяговый привод и систему охлаждения для охлаждения любых компонентов системы. Требуемые компоненты для работы в системе охлаждения будут называться в дальнейшем описании вспомогательными потребителями.

В соответствии с изобретением, по меньшей мере, вспомогательные потребители системы охлаждения, то есть, по меньшей мере, два вентилятора радиатора и/или нагнетательных вентилятора системы охлаждения, которые выполнены, как радиальные вентиляторы, имеют гидравлический привод. Вентиляторы радиатора или нагнетательные вентиляторы охлаждения, соответственно, каждый содержит гидравлические двигатели, которые связаны с ними и которые могут получать питание от гидравлического контура, имеющего требуемое давление. В соответствии с изобретением, вентиляторы радиатора и/или нагнетатели вентилятора охладителя больше не получают электрическое питание от генератора, но вместо этого, имеют гидравлический привод.

Вентиляторы радиатора используются для всасывания охлаждающего воздуха, в то время как охлаждающие вентиляторы используют для управления потоком охлаждающего воздуха в каналах потока.

Изобретение позволяет упростить силовые электронные схемы, поскольку ранее необходимые компоненты для силовых электронных схем, обеспечивающих отдельную схему постоянного напряжения для питания электрических двигателей вентиляторов, становятся ненужными. Производство и техническое обслуживание силовых электронных схем упрощается и становится менее дорогостоящим. Гидравлический привод двигателей вентилятора и/или двигателей нагнетательных вентиляторов, в отличие от этого, отличается более высокой стабильностью и надежностью, что представляет собой существенное преимущество, в частности, в рабочих машинах в форме самосвалов, учитывая чрезвычайные условия окружающей среды на месте использования. Кроме того, работа двигателей вентиляторов и/или двигателей нагнетательных вентиляторов может обеспечиваться фактически независимо от состояния работы двигателя внутреннего сгорания.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения генерируемое электричество дизельного электрического тягового привода используется только для питания одного или больше тяговых ведущих электродвигателей. Подача питания всем дополнительным вспомогательным потребителям, в частности, для системы охлаждения, осуществляется путем интегрирования одного или больше гидравлических контуров.

Требуемая гидравлическая энергия для подачи к гидравлическим двигателям для вентиляторов радиатора или для нагнетательных вентиляторов охлаждения обеспечивается от одного или больше гидравлических насосов. Привод гидравлических насосов предпочтительно осуществляется через, по меньшей мере, одну раздаточную коробку, которая может быть установлена либо непосредственно на двигателе внутреннего сгорания, например, используя ременную передачу, или, в качестве альтернативы, на выходном валу двигателя на двигателе внутреннего сгорания или на входной или выходной стороне генератора. При этом важно в данном варианте осуществления, чтобы двигатель внутреннего сгорания выполнял непосредственно привод генератора, в частности, через вал, проходящий через раздаточную коробку, таким образом, чтобы предотвращались любые потери при передаче в кинематической цепи трансмиссии между двигателем внутреннего сгорания и генератором в большей степени. Определенная часть крутящего момента двигателя ответвляется через раздаточную коробку для привода гидравлических насосов. В качестве альтернативы, один или больше гидравлических насосов также могут быть подключены непосредственно к двигателю внутреннего сгорания через ременную передачу.

В особенно предпочтительном варианте воплощения изобретения, используемый гидравлический привод соответственно установленного вентилятора радиатора или охлаждающего вентилятора работает на фиксированной или переменной скорости. Установка требуемой скорости, в частности, может быть установлена независимо от рабочей точки двигателя внутреннего сгорания или генератора.

Соответственно, используемый вентилятор радиатора представляет собой радиальный вентилятор, привод которого осуществляется, по меньшей мере, от одного гидравлического двигателя.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения один или больше каналов, направляющих воздух, расположены в направлении одного или больше электроприводов, то есть, в направлении электродвигателей ведущей оси транспортного средства, в частности, задней оси, и/или в направлении одного или больше компонентов силовых электронных схем дизель-электрического привода, в частности, преобразователей частоты, и/или к генератору самого дизель-электрического привода. Достаточное количество охлаждающего воздуха может быть подано в направлении компонентов, предназначенных для охлаждения, с помощью одного или больше охлаждающих вентиляторов в каналах, направляющих воздух, таким образом, что обеспечивается достаточное охлаждение.

Вентиляторы радиатора или радиальные вентиляторы, в частности, установлены, если смотреть в направлении движения, позади верхнего перекрытия рабочей машины и/или над генератором дизель-электрического привода.

Дополнительные преимущества и свойства изобретения поясняются более подробно со ссылкой на вариант осуществления, представленный на чертежах. Здесь представлены:

на фиг. 1-4: множество представлений самосвала в соответствии с изобретением;

на фиг. 5: показан подробный вид в перспективе рамы транспортного средства - самосвала, в соответствии с изобретением; и

на фиг.: 6: показано схематичное представление гидравлического контура для подачи энергии, по меньшей мере, к одному вентилятору системы охлаждения.

Самосвал 10 показан на фиг. 1-4. Здесь представлен, так называемый, большегрузный самосвал, такой как используется при горных разработках. Передние колеса 14 и задние колеса 16, привод которых осуществляется через электродвигатели, которые не показаны более подробно, установлены на жесткой раме 12. На задних колесах 16 установлены двойные шины.

Кузов 18 шарнирно соединен с рамой 12 и может шарнирно поворачиваться через гидравлические подъемные цилиндры 20, предусмотренные с обеих сторон транспортного средства. Транспортное средство ограничено бампером 22 в области транспортного средства 10, спереди в направлении движения. Модуль 24 радиатора установлен над бампером 22. Верхнее перекрытие 26, на котором установлена кабина 28 оператора, в свою очередь, продолжается по всей ширине самосвала 10 над модулем 24 радиатора. В представленном здесь варианте осуществления кабина 28 оператора установлена на стороне верхнего перекрытия 26 слева в направлении движения. Кабина оператора, таким образом, установлена над передним левым колесом 14.

Самосвал 10 содержит дизель-электрический привод, который можно легко распознать в перспективном подробном виде рамы 12 транспортного средства на фиг. 5. Привод содержит дизельный двигатель 40, который установлен в передней области рамы 12 транспортного средства, если рассматривать в направлении движения. Двигатель 40 внутреннего сгорания, в частности, установлен в области передней оси 14 под верхним перекрытием 26 и кабиной 28 оператора. Модуль 24 радиатора установлен непосредственно перед двигателем 40 внутреннего сгорания спереди транспортного средства.

Двигатель 40 внутреннего сгорания выполняет механический привод генератора 60 для генерирования необходимой электроэнергии для электрического тягового привода. Два электродвигателя 80 переменного тока, которые интегрированы слева и справа на задней оси 16, используются, как тяговый привод. Силовые электронные схемы 100 с требуемыми силовыми компонентами, такими как, например, преобразователи частоты и т.д., доступны для управления или регулирования электродвигателей 80 и генератора 60.

Контур воздушного охлаждения, помимо прочего, используется для охлаждения генератора 60, силовых электронных схем 100 и электродвигателей 80. Охлаждающийся воздух засасывают с помощью двух радиальных вентиляторов 130, которые установлены, если смотреть в направлении движения, позади верхнего перекрытия 26 над генератором 60 и, в частности, установлены центрально в поперечном направлении. Всасываемый воздух поступает через воздушные каналы к генератору 60, к силовым электронным схемам 100 и к электродвигателям 80, и к планетарной зубчатой передаче ведущей задней оси 16. Радиальные вентиляторы 130 не имеют электрического питания, но, вместо этого, каждый из них содержит, по меньшей мере, один гидравлический двигатель, который действует от требуемого гидравлического давления через гидравлический контур.

С этой целью, один или больше гидравлических насосов приводятся в движение, как вспомогательные потребители, через раздаточную коробку 50. В представленном варианте осуществления гидравлический насос 65, кроме того, приводится в движение от вала, проходящего через генератор 60.

Схематичное представление гидравлического контура можно видеть по фиг. 6. Механический привод гидравлического насоса 65, в качестве примера, осуществляется через раздаточную коробку 50. Он накачивает гидравлическое масло из гидравлического резервуара 32 в гидравлический двигатель 120, который генерирует вращательное движение радиального вентилятора 130. Гидравлическая среда, подаваемая к двигателю 120, затем поступает обратно в резервуар 32. На гидравлическом двигателе 120 установлен обратный клапан 110.

Гидравлический насос 65 разработан, как двигатель с переменной скоростью для управления скоростью нагнетательного вентилятора таким образом, что скорость двигателя 120 нагнетательного вентилятора может быть установлена переменной. Дополнительный насос, а также обратный клапан, могут быть соединены перед или после гидравлического насоса 65.

В результате использования, в соответствии с изобретением, гидравлических двигателей, в качестве двигателей вентилятора радиатора, дополнительные компоненты силовых электронных схем 100 для установки электрической схемы для питания электрических двигателей нагнетательных вентилятора, становятся ненужными. Силовые электронные схемы 100 используемые, таким образом, имеют существенно более простую конструкцию. Кроме того, скорость двигателей 120 нагнетательного вентилятора можно устанавливать независимо от рабочей точки двигателя 40 внутреннего сгорания или генератора 60.

Кроме воздушного охлаждения, также может быть предусмотрен контур жидкостного охлаждения, в частности, общий контур охлаждения, предназначенный для охлаждения генератора 60 и/или силовых электронных схем 100 и/или электродвигателей 80, и/или трансмиссионного масла планетарных зубчатых передач. Требуемые гидравлические насосы затем аналогично приводятся в движение через раздаточную коробку 50.

Изобретение относится к устройствам охлаждения силовых установок. Мобильная рабочая машина, в частности самосвал или грузовик, содержит дизель-электрический тяговый привод и систему охлаждения. При этом система охлаждения содержит нагнетательный вентилятор радиатора, включающий в себя два радиальных вентилятора и/или охлаждающих нагнетательных вентилятора, каждый из которых имеет привод от гидравлического двигателя. При этом дизель-электрический тяговый привод выполнен с возможностью генерирования электроэнергии только для питания тяговых двигателей привода. Гидравлические двигатели приспособлены для приведения их в действие гидравлической энергией, обеспечиваемой посредством одного или более гидравлических насосов, приводимых в действие через, по меньшей мере, одну раздаточную коробку на двигателе внутреннего сгорания и/или на генераторе. При этом гидравлические двигатели вентиляторов радиатора и/или охлаждающих нагнетательных вентиляторов выполнены с возможностью установки их скорости переменной, независимо от скорости двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в повышении надежности системы охлаждения. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Мобильная рабочая машина, в частности, самосвал или грузовик, имеющий дизель-электрический тяговый привод и систему охлаждения,

при этом система охлаждения содержит нагнетательный вентилятор радиатора, включающий в себя два радиальных вентилятора и/или охлаждающих нагнетательных вентилятора, каждый из которых имеет привод от гидравлического двигателя,

при этом дизель-электрический тяговый привод выполнен с возможностью генерирования электроэнергии только для питания тяговых двигателей привода,

при этом гидравлические двигатели приспособлены для приведения их в действие гидравлической энергией, обеспечиваемой посредством одного или более гидравлических насосов, приводимых в действие через, по меньшей мере, одну раздаточную коробку на двигателе внутреннего сгорания и/или на генераторе,

при этом гидравлические двигатели вентиляторов радиатора и/или охлаждающих нагнетательных вентиляторов выполнены с возможностью установки их скорости переменной, независимо от скорости двигателя внутреннего сгорания.

2. Мобильная рабочая машина по п.1, отличающаяся тем, что гидравлические двигатели работают для привода вентиляторов радиатора и/или охлаждающих нагнетательных вентиляторов с фиксированной или переменной скоростью.

3. Мобильная рабочая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что вентиляторы радиатора /нагнетательные вентиляторы подают воздух через каналы, направляющие воздух к электродвигателям ведущей оси транспортного средства, в частности к задней оси, и/или одной или больше планетарным зубчатым передачам ведущей оси транспортного средства и/или к одному или больше компонентам силовых электронных схем, в частности, к преобразователям частоты, и/или к генератору дизель-электрического привода.

4. Мобильная рабочая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что радиальные вентиляторы установлены, если смотреть в направлении движения, позади верхнего перекрытия рабочей машины и/или над или на генераторе дизель-электрического привода.