９８ 应用方法论 科技．２０１ ２年第６与生活 期 大型挖掘机电力传动系统探究 吴发兵 （中铁ｆ 二局集团第二Ｔ：程有限公司，山西吕梁０３３６００） 摘要本文结合大型挖掘机的运行状况，对电力传动系统的实现进行分析与阐述，以提高实践效果 关键词大 挖掘机；电力传动；系统；应用 中图分类号ＴＭ 文献标识码Ａ 文章编号１６７３—９６７１一（２０１２）０３２—００９８—０１ 在矿１１Ｉ采矿生产中，大型挖掘机是主要的装卸设备之一。由于其受 离卷筒。在启动时，由于 现剧烈是伸缩现象，以此引发｜ｌＩＩ击力和抖动 到较为强烈的振动，再加』二作业环境恶劣、粉尘大，对系统安全、可 靠运行带来威胁。挖掘机中的电铲动力主要来自电网，通过电力传动功 效，实现挖掘机的行走、回转、提升以及推压作业等，其中以提升机的 功效最大，单台传动装置的直流电流可达到１ ８００ Ａ，因此可以说传动系 统是大型挖掘机运行的核心所在。以下将对具体内容进行分析。 １电力传动系统的构成 在电力传动系统中，电铲取电为ＡＣ６０００Ｖ的电网，经过集电环送到 断路器中，其中主变压器和辅变压器分别为系统中的高压辅助电源 低 压辅助电源。完成四套主流装置的切换之后，完成电机供电过程。其中 两台行走电机，经过减速箱作用之后，分别用来推动两侧履带运行，完 成 走过程。经过减速箱之后，推压电机再次通过齿条驱动和齿轮，完 成整个推 动作；通过两台提升电机的并联作用，可实现下放与提升铲 Ｉ＿作用。对于大型挖掘机中的两台回转电机，采取分别独立安装方式， 经过减速箱之后，共同实现转盘的齿轮驱动，完成回转过程。 ２电力传动系统在提升机中的应用 ２．１负荷分配 埘于大型挖掘机的提升系统来说，两台电机并联 作，实现刚性连 接，共同使用一套完整的传动装置驱动，两部电机的运行速度持平。如 果负荷分配不均匀，可能造成某一台的电机过载现象，或者另外一台电 机处于发电模式下，具体分配负荷的方案如下所述。 １）速度与转矩环的独市运行。通过一个相同的速度实现，同时注 意速度的给定应随着转矩的不断增大或者减小而进行调整，呈现下垂特 ，并根据负载挣『生的硬度情况，白行分配转矩。 ２）某台电机的速度在软化环境下呈现下垂特性，则另外一台电机 的转矩口ｆ作为补偿作用。在— 作过程中，由具有软特性的一台实现平移 补偿量，而特性硬的一台则根据实际负载状况，确定转矩，完成两台负 载的自动分配过程。 ２．２双闭环调节 在现代化大型挖掘机械运行中，如何提高 况的静动态性能非常重 要 、由于大型挖掘机的容量大、拓扑复杂，因此普通的双闭环调节很难 满足基本运，ｊ要求，对改进与优化提｝Ｈ更高要求。 １）转速微分反馈。 挖掘机的双闭环调速系统中，转速超调是普 遍仔在的问题；再加｝ 抗扰性的限制，转速超调可能引发钢缆的震荡 抖动，难以符合提升１ 艺。当转速 现动态速降、超调等趋势，则开始 凋节微分负反馈，和速度反馈实现相抵，有效控制转速超调问题，增强 抗扰性．．只有这样， ｊ普通的双闭环系统相比，才能更快、更好地实现 衡。 ２）电流的变化率。采取双闭环凋速，可有效确保系统效率，以此 提高电流的变化率 ｆｆｌ足由于电流变化串的提高，会使直流电机产生较 人的电动势，此时换ｆ 】器中叮能 现火花；而转矩变化过快，则造成传 动机械冲 ，ＪＪ口速磨损速度。因此，在电流环中设置电流的变化率，以 此优化电流，将最大值控制在允许范围内，形成转速、电流与电流变化 的ｉ环系统，同时优化控制最大电流情况。 ２ ３弱磁的控制 铲斗向下放动时，捌动的转矩变小，通过适当的弱磁处理，当给 定卡｝Ｉｌ百＝ｌ的电动势时，适当提高速度，增强作业效率；在同等的速度下， 加夫电流，确保电流持续性，增强机械特性的硬度，可有效缓和谐波污 染问题。 ２．４预紧力的控制 当挖掘机的铲斗置放在地上，钢缆可能由于不受力而松弛，甚至脱 感。在系统中设置钢缆的预紧力，提高启动过程的平稳性，避免 现冲 击或振动。 ３电力传动系统在挖掘中的应用 ３．１挖土机的特性分析 由于大型挖掘机的阻力不确定，应充分利用挖掘机的特 ，通过电 流截止负反馈，加强对电流的保护作用；如果负载的阻力超过了截止 点，那么随着负载阻力的不断增大，电动机转速也会有所下降，发挥列 电动机的保护作用。在电动机的实际运行过程叶１，系统采取曲线形式， 方便控制、效率高。在挖掘机作业过程中，系统处于额定转速・｛，运仃． 当铲斗铲 物料之后，系统就可以实现恒功率的调速运行，目．速度始终 保持在与负载大小相一致的下作点位置。 ３．２提升力的协调作用 转矩的提升是保障挖掘栅ｌ生能的基础所在，构建推 转矩 ｊ提升转 矩之间的控制模型，可实现推压转矩和提升转矩的良好配合，尤其对于 产品的机械运行效率、运行性能等相匹配。如果提升转矩存ｌ／２以下， 则推压转矩的限定值约为６０％；如果提升转矩在ｌ，２以上，则推压转矩的 限幅随着转矩的提升而加大。那么在挖掘作业过程中，推Ｊ 转矩的限幅 值，可有效提升转矩函数。这样，既可以避免铲斗挖掘根部物料时不会 产生重臂顶起现象，也可确保挖掘物料过程中，推压机的力矢巨，确保满 斗率。 ３．３减振作用 南于考虑到减速器的齿隙影响作用，为了避免由此问题造成的反向 机械冲击或者启动问题，在正式给定转矩环之前，加入较大的圆弧 ｊ斜 坡，同时设置ｓ形的速度启停曲线，逐渐提升加速段的速度，避免｝Ｈ现 冲击现象；在系统减速阶段，由于速度在最后阶段会减小，更利于迅 速停车，以满足设备运行的可靠性与动态性，避免由于加速度或减速度 过大而造成冲击振动、机架变形和应力突变等。为了进…步控制振动ｎｄ 题，当推压结构处于零速度，可将控制方式从速度控制转变成大 矩状 态，进而避免由于退压力而引发的震动。 ３．４回转与侧向力 一方面，大型挖掘机中的回转机构是较为典型的大惯性负载机械， 为了避免启停冲击，延长机械的使用寿命，则系统的制动较为平稳，回 转机构的低速肩停，采取转矩控制方法，其主令为转矩，高速是转速控 制形式、转矩限幅，更加符合机械的操作习惯；另一方而，加强ｆ！Ｊ！ＩＩ向力 的保护能力，由于受到回转的转矩限制，当提升机 推压转矩在７５％以 上，则回转的转矩限幅为５％，避免在挖掘过程中 现大转矩回转现象， 以保障起重臂和抖杆不会受到侧向力影响。 ４保护装置 南于大型挖掘机的Ｉ 作环境’卜分恶劣，将受到严重的电磁干扰，需 要完善的保护功能，如电机的过压、欠压、超速、过热、过流过载、失 磁、定位故障分析等。为了提高冗余的可靠性能，应独 分析压差 ｊ分 流保护装置。有关压差的保护，主要用来避免负荷分配 均，造成电 机设备的损坏。分流保护功能，针对传动系统可能ｍ现的品闸管触发故 障、电机换向故障、短路与负荷分配不均、缓流故障、回馈制动故障 等，可能引发过流问题。这时候，就需要 即启动相应的分流装备，关 闭整流器的反压，同时将电机中的储能分流到制动电阻，以消耗热能， 避免出现电机失火现象。 （下转第１７７页） 辚蘑 应用方法论 １７７ 涂膜会ｍ现二次溶解致使漆膜变薄，但是电泳通过冲洗后会产生脱膜的 现象；当ｐＨ值变小，ｌ 件外观色泽不统一，漆液缺乏稳定性，出现溶解 后的树脂从表层溢 导敛漆膜外 不光滑，不易帖伏。通常在进行操作 的时候，ｐＨ值需要保持在７．５～８．５。因为电泳在运作的时候具有连续性 就会导敛阳离子的铵化合物在涂料中变厚使ｐＨ值升高。这时就需要使用 补加低ｐＨ值的原液、更换阴极罩蒸馏水、用离子交换树脂除去铵离子、 采用阳极罩等措施来使ｆ１Ｈ值变小，相反如果ｐＨ值想对付过小，则可以选 用乙醇铵中和 ２｜５涂料电阻 ３．３涂层柔韧度 汽车在完成涂装之后许多外力（装配、运输、温度变化等）会对其 产生作用力，导致涂层产生缝隙、裂痕等使基材外光粗糙不光滑。通常 情况下所使用的涂层柔韧性检测就是为了防止以上状况的形成。假如涂 层绕轴棒弯曲我们所采取的措施不一定是单纯检验涂层的弹性，一些综 合性能（抗张轻度、帖服度等）也需要进行检。 ３．４涂层帖服度 帖服度好有利于保护被涂产品，主要表现在以下两点：①涂层和被 涂物之间融合度是甭合适。两者之间的融合度主要可以分为＝ 个方面： 化学结合、机械结合和极性结合。一般情况下只有２种以上结合方式运 行时才能产生粘附效果。②涂装特别是外观操作质量。之所以要对外观 进行处理，主要是对黏贴程度提供前提条件，表面不光滑则不易黏贴。 现在所用的测试方式主要可以分为：划圈法、划格法、胶带法、拉开法 等，汽车生产厂家不同对产品的要求不同使用的方法也是不一样的。 ３．５涂层硬厚度 所谓的硬度是指涂层的机械强度具体可以解释为涂层对外力作用下 产生的抵抗力。在汽车涂装废水处理操作的过程中，对涂层的厚度是有 特殊要求的，如果不按要求操作会使涂层外观质量出现问题。如果涂层 太厚就会产生流挂、起皱等问题；相反就不易产生流平，而且涂抹的 次数和涂装费是成正比的。施＿ｌｆ 质量是否达标关键是靠对涂层厚度的检 测，检测过程中如果发现问题需要及时处理，这样可以有效地防止甚至 是避免厚薄不一而产生的不利影响。 当被涂物件进入电泳槽的杂质离子Ｔ 序时会｝ｎ现涂料电阻值降低的 现象，最终导致漆膜表层不光滑。在操作的时候，就应该及时做到表面 净化，如果想要获取质量好的涂膜就必须使用阴极罩设备，这样会容易 使铵及钙、镁等成分得到优化及处珲。 ２．６工件与阴极间距离 差距小，沉积速度快，可是如果距离太小就会导致漆膜变厚 现流 挂、橘皮等负面现象。通常间距不得小于２咂米。相对于比较大且繁杂 的的ｌ 件，如果外部沉积过厚，内部涂膜过薄时需要选择间距阴极较大 的地方，使辅助阴极得以加强。 ３车身电泳漆膜现场质量检测 在对车身电泳漆膜进行正规柃查的时候，其途径通常是检测涂层色 泽一强韧度一柔韧度一帖服程度一硬厚程度。 ３．１涂层色泽 在现场操作的时候，必须要进行检查的部分是涂层色泽其检测仪器 是便携式光泽仪。为ｒ达到测量的标准度，根据光泽度范同的差异通常 需要选择不同角度的光泽仪。 ｔ ３．２涂层强韧度 ４结束语 本文分析了汽车车身前处理及电泳车身Ｔ艺流程及规范论证了电泳 车身常见问题的解决办法。通过电泳漆膜质量枪测控制手段，能准确 认、快速地反应产品质量问题，避免批量不合格品的出现。 参考文献 Ｉ １】上锡春．最新汽车涂装技术【Ｍ］．北京：机械ｌ Ｉ业出版社，１９９８． 这一过程主要是检测涂层在外力作用下的变形、扭曲度。它是由伸 张率、附着力和硬度来决定的，标准规定是：样板受外力的地方其与边 缘距离需要大于】５ ｍｍ，在进行涂层冲击强度检测时，各个样板的冲击 点的边缘距离也应该大于５ ｍｉｌｌ。 ［２］ｑａＩ 汽车Ｔ：程学会涂装专业委员会编，电泳涂装技术交流论文集【ｃ】．北京：２００５． 【３１高级涂装Ｔ技术［Ｍ１．北京：机械工业出版社，１９９９． （上接第１９９页） 作流程。 首先要制定以状态检测的巡检制度，并建立设备状态数据库。各单 位可根据设备状态制定巡检周期如每月一次巡检。其工作流程如下： １）设备巡检：主要以现场故障诊断仪为手段，对已制定好的检测 部位进行数据采集。并结合传统检查方法完成设备的巡检。 ２）数据采集分析：通过对现场采集回的数据与设备数据库进行对 比分析，掌握设备的技术状态。如发生临时故障即对故障进行分析确定 故障的性质。 ３）根据掌握的设备运行状态，制定设备的检修保养时间及内容。 ４）实施检修：根据下达的检修时间内容对设备进行榆修，完成后 进行数据采集，汇总分析验收总结。 ５）临时故障：对突发性故障进行数据采集分析，故障判断后组织 维修，完成后进行数据采集，汇总分析验收总结。 通过上述各个环节的操作，不断完善设备的数据库，及时掌握设备 运行状态，制定浮动的榆修时间，并针对行的确定榆修内容，最大限度 的延长设备的运行时间和减少检修内容。使设备经济、安全、高效的运 行，以保证安全生产。 参考文献 ｆ１瞅路装卸机械枪修技术规范［Ｍ１．铁道部，Ｉ９９５ 『２】铁路机械设备安全管理标准 法规汇编ＩＭ Ｊ＿铁道部设备办公室 ｆ３１方同，薛璞振动理论及应用【Ｍ］西北１ 业大学出版补，１９９８． ３维修体系的建立 以振动监测技术为基础，结合其他柃测手段，建 维护保养体系其 【４］盛兆顺，伊琦岭．设备状态监测与故障诊断技术及应用ｆＭ】．化学 礼．２００８ 版 （上接第９８页） 参考文献 【１１于安才，姜继海．波压混合动力挖掘机回转装置控制方式的研究…．西安交通 大学学报，２０１ １，７． ｆ４］苗根蝉．ＷＫ系列大型矿用挖掘机中的主从控制ｌ Ｊｌｌ矿山机械，２０１１，６ ［５ Ｊ李艳杰，于安才，姜继海 挖掘机节能液压控制系统分析与应用ｌ Ｊ１．液压与气 动，２０１０，８． ｆ２１郑玉平，朱大可．变频调速技术在电动挖掘机的应用『Ｊ１．矿业装备，２０１ １，６ 【３】李兴华，胡蓉．基于Ｍａｔｌａｂ的挖掘机工作装置传动『Ｊｌ ＿作者简介 吴发兵（１９８２一），男，职称：助理工程师，单位：中铁十二局集团第 二工程有限公司。
