永磁电机直驱大吨位运载装置的制作方法

1.本实用新型涉及冶金运输车辆领域，一种永磁电机直驱大吨位运载装置。


背景技术：

2.在钢铁企业，高炉冶炼出的铁水一般都采用机车牵引“一罐制”铁水罐车或混铁车运送到炼钢厂进行下一步工艺流程处理。高炉出铁口下方一般有两条铁路线路，开始出铁前机车分别配好两列铁水罐车或混铁车，在出铁过程中，为保证出铁连续性，一罐装满后，铁水溜嘴摆送到另一条铁路线的铁水罐中，刚刚装满一罐的一列铁水罐由内燃机车牵引前进一个铁水罐的距离，将下一铁水罐对准出铁口(对位)，这样在两列铁水罐之间轮流出铁，直至全部铁水罐装满铁水，完成一次出铁。出铁后由内燃机车统一将铁水罐车或混铁车牵引至炼钢厂，设备周转率低。
3.铁水罐没有内燃机车连挂时，为防止溜车必须放置铁鞋，牵引时还需移除铁鞋，而放置和移除铁鞋必须人工完成，机车和铁水罐车车钩连挂后摘钩也必须人工完成，因此经常会出现铁水喷溅产生伤人事故。机车还需配置司机、调车员等相关工作人员，造成人工成本的浪费。
4.内燃机车为保证机动性都处于怠速等待状态，造成很大的设备资源及能源的浪费,内燃机车在启动及加载时冒黑烟严重,排放严重超标。装满铁水的铁水罐车在等待的过程中有大量热量损失，同时耐材损耗极大，铁钢界面铁水温降较大，在运送至炼钢厂后铁水还需二次加热，也造成能源的浪费。
5.为满足生产需要，采用智能纯电驱动方式，摆脱内燃机车对位及牵引，自主作业，实现无人化、智能化、清洁化，且在铁水罐装满铁水后无需等待即刻送往炼钢厂以减少热量损失，提高设备周转利用率，铁水无需二次加热即可进入下道生产工序，需要研制一种永磁直驱电机驱动大吨位“一罐制”铁水运输车及混铁车。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种永磁电机直驱大吨位运载装置，摆脱内燃机车对位及牵引，自主作业，实现无人化、智能化、清洁化，解决高炉冶炼出铁装置与铁水罐安全无缝对接，解决人为操作事故，降低铁水热量损失，降低燃油费用、维护费用及人工成本。
7.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
8.永磁电机直驱大吨位运载装置，包括从动走行装置、永磁电机直驱走行装置、运载单元，所述运载单元装载于从动走行装置与永磁电机直驱走行装置之间，所述永磁电机直驱走行装置通过永磁电机直接驱动行进，实现对运载单元和从动走行装置的牵引或推行。
9.所述运载单元为一罐制铁水运输罐，所述一罐制铁水运输罐安装在大车架上，所述大车架通过大心盘与从动走行装置和永磁电机直驱走行装置连接，在所述大车架上还安装有保温装置。
10.所述保温装置包括保温罩、连杆、液压缸、安装座，所述安装座固定在大车架上，所
述保温罩在一罐制铁水运输罐的上端，所述连杆和液压缸铰接在安装座上，所述连杆的另一端铰接保温罩，所述液压缸驱动连杆带动保温罩升降。
11.所述运载单元为铁水罐，所述铁水罐两端设置倾翻装置，所述倾翻装置分别通过大心盘安装在从动走行装置和永磁电机直驱走行装置上。
12.所述从动走行装置包括走行架体ⅰ、大摇枕ⅰ、从动转向架，所述大摇枕ⅰ通过小心盘连接从动转向架，所述走行架体ⅰ通过中心盘连接大摇枕ⅰ，所述走行架体ⅰ通过大心盘连接运载单元。
13.所述永磁电机直驱走行装置包括走行架体ⅱ、大摇枕ⅰ、大摇枕ⅱ、从动转向架、永磁电机直接驱动大轴重转向架，所述从动转向架通过小心盘与大摇枕ⅰ连接，所述永磁电机直接驱动大轴重转向架通过小心盘与大摇枕ⅱ连接，所述大摇枕ⅰ通过中心盘与走行架体ⅱ连接，所述大摇枕ⅱ通过中心盘与走行架体ⅱ连接，所述走行架体ⅱ通过大心盘连接运载单元。
14.所述永磁电机直接驱动大轴重转向架包括边梁、中间梁、减震装置、永磁电机直驱轮对，所述永磁电机直驱轮对是将永磁电机安装在两个车轮之间，所述永磁电机的输出轴作为车轮轴，所述永磁电机通过柔性悬挂或扭力杆的方式与中间梁连接，所述中间梁与两端的边梁组成一体的钢结构架，所述车轮轴的两端与边梁之间设有减震装置，所述中间梁通过小心盘与大摇枕ⅱ连接。
15.还包括单元制动及驻车系统，所述单元制动及驻车系统包括空压机、储风筒、单元制动器，空压机连接储风筒，储风筒连接单元制动器，单元制动器安装在永磁电机直驱轮对车轮轮缘上。
16.还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括永磁电机控制系统、超级电容充电系统，所述超级电容充电系统包括超级电容、断路器k0、断路器k6、分流器，所述超级电容连接断路器k0，所述断路器k0的一个输出端连接永磁电机控制系统，断路器k0的另一个输出端连接分流器的一端，所述分流器的另一端连接断路器k6同时接地，所述断路器k6的一个输出端连接充电杆；所述永磁电机控制系统包括断路器、变频器、制动电阻，所述断路器的输入端连接断路器k0，所述断路器的输出端连接变频器，所述制动电阻和永磁电机连接变频器。
17.在所述从动走行装置和永磁电机直驱走行装置的靠外侧端安装有带自动摘钩功能的连接缓冲装置。
18.与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.1)取消了炉下内燃机车或电力机车，解决了使用内燃机车燃料消耗量大和环境污染或电力机车需要架设专用直流架线的问题，节能环保，实现零排放。
20.2)具有遥控(手控)、自动驾驶功能，用于实现铁水运输无人化、智能化操作，提高设备周转利用率。
21.3)钢铁冶金系统炼铁、炼钢集控中心远程操作，启动、停车平稳，行车定位准确，安全可靠，工作效率高，节约了劳动力成本。
22.4)提高了铁水运输中的安全性能，可保证铁水罐车不会在铁水分装过程中因误操作发生移动，确保铁水分装作业时设备和人身安全。
23.5)采用模块化设计，便于实施改造及日常维护，维护费用低。
24.6)降低了从高炉出铁到将铁水运送到炼钢厂全过程中的铁水热量损失。
25.7)提升运输作业效率，实现“一罐到底”。
附图说明
26.图1是本实用新型中永磁电机直驱大吨位运载铁水运输车的整体结构示意图；
27.图2是图1的俯视图；
28.图3是大车架的结构示意图；
29.图4是图3的俯视图；
30.图5是保温装置的结构示意图；
31.图6是本实用新型中永磁电机直驱大吨位运载混铁车的整体结构示意图；
32.图7是图6的俯视图；
33.图8是图5中主动端倾翻装置的示意图；
34.图9是图5中从动端倾翻装置的示意图；
35.图10是从动走行装置的结构示意图；
36.图11是图10俯视图；
37.图12是走行架体ⅰ的结构示意图；
38.图13是图12的俯视图；
39.图14是大摇枕ⅰ的结构示意图；
40.图15是图14的俯视图；
41.图16是永磁电机直驱走行装置的结构示意图；
42.图17是图16的俯视图；
43.图18是走行架体ⅱ的结构示意图；
44.图19是图18的俯视图；
45.图20是大摇枕ⅱ的结构示意图；
46.图21是图19的俯视图；
47.图22是永磁电机直接驱动大轴重转向架的结构示意图；
48.图23是图22的俯视图；
49.图24是图22的侧视图；
50.图25是单元制动及驻车系统的示意图；
51.图26是电气控制系统的示意图；
52.图27是电气控制系统电气原理图；
53.图28是带自动摘钩功能的连接缓冲装置的结构示意图；
54.图29是图28的俯视图；
55.图30是图28的侧视图。
56.图中：1、“一罐制”铁水罐；2、大车架；3、从动走行装置；4、永磁电机直驱走行装置；5、带自动摘钩功能的连接缓冲装置；6、电气控制系统；7、超级电容；8、阻燃隔热车棚；9、单元制动及驻车系统；10、保温装置；11、架体；12、大心盘上盘；13、救援支座；14、上旁承；15、铁水罐支座；16、走行架体ⅰ；17、大摇枕ⅰ；18、从动转向架；19、防护栏杆；20、走行架体ⅰ连接梁；21、走行架体ⅰ大心盘下盘；22、走行架体ⅰ中心盘上盘；23、走行架体ⅰ旁承梁；24、大摇枕
ⅰ
大摇枕体；25、大摇枕ⅰ中心盘下盘；26、大摇枕ⅰ小心盘上盘；27、走行架体ⅱ；28、大摇枕ⅱ；29、永磁电机直接驱动大轴重转向架；30、走行架体ⅱ连接梁；31、走行架体ⅱ大心盘下盘；32、走行架体ⅱ中心盘上盘；33、走行架体ⅱ旁承梁；34、大摇枕ⅱ大摇枕体；35、大摇枕ⅱ中心盘下盘； 36、大摇枕ⅱ小心盘上盘；37、小心盘下盘；38、边梁；39、中间梁；40、柔性悬挂；41、减震装置；42、永磁电机直驱轮对；43、小下旁承；44、自动摘钩装置；45、连接缓冲装置；46、空压机；47、储风筒；48、单元制动器；49管路；50、保温罩；51、连杆；52、液压缸；53、安装座；54、混铁炉式铁水罐；55、倾翻装置；56、主动端倾翻装置；57、从动端倾翻装置；58、伸缩充电杆；59、充电极板；60、充电桩。
具体实施方式
57.下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。
58.实施例1：
59.一种永磁电机直驱大吨位运载铁水运输车，如图1-图5、图10-图30所示，包括“一罐制”铁水罐1、大车架2、从动走行装置3、永磁电机直驱走行装置4、带自动摘钩功能的连接缓冲装置5、电气控制系统6、超级电容7、阻燃隔热车棚8、单元制动及驻车系统 9、保温装置10。“一罐制”铁水罐1位于整车中上部，大车架2位于整车中部，大车架2 的两端分别通过大心盘连接从动走行装置3和永磁电机直驱走行装置4，从动走行装置3 和永磁电机直驱走行装置4靠外侧两端安装有带自动摘钩功能的车钩缓冲装置5，永磁电机直驱走行装置4上方设有阻燃隔热车棚8，电气控制系统6和超级电容7安装在阻燃隔热车棚8内，保温装置10设置在在大车架2上平面，用于对“一罐制”铁水罐1保温。
60.见图3，大车架2包括架体11、大心盘上盘12、救援支座13、上旁承14、铁水罐支座15。架体11两侧设有救援支座13，在事故抢修或车辆检修时支撑铁水罐车；大心盘上盘12设置在架体11两端部下平面，和走行架体ⅰ16上部的走行架体ⅰ大心盘下盘21安装。上旁承14设置在和大心盘上盘12位置对应的架体11下平面，铁水罐支座15设置在弯梁靠近中部上平面，用来安放“一罐制”铁水罐1。
61.见图10、图11，从动走行装置3包括走行架体ⅰ16、大摇枕ⅰ17、从动转向架18、防护栏杆19；见图12、图13，走形架体ⅰ16包括走行架体ⅰ连接梁20、走行架体ⅰ大心盘下盘21、走行架体ⅰ中心盘上盘22、走行架体ⅰ旁承梁23。连接梁20的上部设有一个大心盘下盘21，下部设有两个走行架体ⅰ中心盘上盘22，两侧设有走行架体ⅰ旁承梁23。见图14、图15，大摇枕ⅰ17包括大摇枕ⅰ大摇枕体24、大摇枕ⅰ中心盘下盘25、大摇枕ⅰ小心盘上盘26，大摇枕ⅰ大摇枕体24上平面中心设有大摇枕ⅰ中心盘下盘25，两端下平面设有大摇枕ⅰ小心盘上盘26，和从动转向架18上部中心的小心盘下盘对应安装；防护栏杆19安装在走行架体ⅰ16上平面，在车辆检修等情况下保证人员上车时的安全。
62.见图16、图17，永磁电机直驱走行装置4包括走行架体ⅱ27、大摇枕ⅰ17、大摇枕ⅱ28、从动转向架18、永磁电机直接驱动大轴重转向架29。见图18、图19，走形架体
ⅱꢀ
27包括走行架体ⅱ连接梁30、走行架体ⅱ大心盘下盘31、走行架体ⅱ连接梁中心盘上32、走行架体ⅱ连接梁旁承梁33。走行架体ⅱ连接梁连接梁30的上部设有一个走行架体ⅱ连接梁大心盘下盘31，下部设有两个走行架体ⅱ连接梁中心盘上盘32，两侧设有走行架体ⅱ连接梁旁承
梁33，防止大车架倾翻；见图20、图21，大摇枕ⅱ28包括大摇枕ⅱ大摇枕体34、大摇枕ⅱ中心盘下盘35、大摇枕ⅱ小心盘上盘36。大摇枕ⅱ大摇枕体34上平面中心设有大摇枕ⅱ中心盘下盘35，两端下平面设有大摇枕ⅱ小心盘上盘36，和从动转向架 18上部中心的小心盘下盘以及永磁电机直接驱动大轴重转向架29上部的小心盘下盘对应安装。将图22-图24，永磁电机直接驱动大轴重转向架29分为两轴驱动和单轴驱动形式，但其结构形式一致，包括小心盘下盘37、边梁38、中间梁39、柔性悬挂40(弹簧)或扭力杆、减震装置41、永磁电机直接驱动轮对42、小下旁承43。边梁38、中间梁39焊接成h型框架结构，小心盘下盘37安装在中间39中间上部，柔性悬挂或扭力杆安装在中间梁39中间侧面，用来悬挂永磁电机外壳，永磁电机直接驱动轮对42上安装的永磁电机在电气控制系统6的控制下直接驱动轮对转动，从而带动整车向前或向后运行。在需要制动的情况下，永磁电机变为电机能耗制动，将车辆运行的机械能转化为电能，从而实现减速，同时，结合精准定位技术，可实现精准停车。减震装置41对称设置在边梁38两端部下方，在车辆运行或轨道不平时起减震和平衡车辆作用；小下旁承43安装在中间梁39两端上平面，用来支撑走行架体ⅱ旁承梁33。
63.见图25，单元制动及驻车系统9包括包括空压机46、储风筒47、单元制动器48、管路49，空压机46和储风筒47安装在永磁电机直驱走行装置4上部的阻燃隔热车棚8内，单元制动器48安装在永磁电机直驱轮对42车轮轮缘上。单元制动及驻车系统9可以实现车辆制动，并且具有驻车制动功能。
64.见图27，电气控制系统包括永磁电机控制系统、超级电容充电系统，所述超级电容充电系统包括超级电容、断路器k0、断路器k6、分流器，所述超级电容连接断路器k0，所述断路器k0的一个输出端连接永磁电机控制系统，断路器k0的另一个输出端连接分流器的一端，所述分流器的另一端连接断路器k6同时接地，所述断路器k6的一个输出端连接充电杆；所述永磁电机控制系统包括断路器、变频器、制动电阻，所述断路器的输入端连接断路器k0，所述断路器的输出端连接变频器，所述制动电阻和永磁电机连接变频器。电气控制系统6包括永磁电机控制系统、超级电容充电系统。永磁电机控制系统控制永磁电机直接驱动永磁电机直驱走行装置前进、后退和行驶速度，超级电容充电系统可以对超级电容进行充电。
65.阻燃隔热车棚8安装在永磁电机直驱走行装置4上平面，防止铁水喷溅烧坏车棚内安放的电气控制系统6和超级电容7。超级电容7为快充快放型产品，为整车运行提供动力，超级电容有与地面充电桩连接的接口。超级电容快充快放的特性使得永磁直驱电机驱动大吨位“一罐制”铁水运输车可以连续交替使用，保证出铁连续性。
66.带自动摘钩功能的连接缓冲装置5包括自动摘钩装置44和连接缓冲装置45，见图28
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图30。自动摘钩装置44是由液压推杆和常规使用的挂钩装置组成，常规使用的挂钩装置是由人工实现摘挂钩，本实用新型通过液压推杆驱动实现摘挂钩，可以通过远程遥控操作控制，实现无人化操作，消除安全隐患。连接缓冲装置45连接在自动摘钩装置44和车体之间。
67.见图5，保温装置10设置在大车架2上平面用来对“一罐制”铁水罐1保温。包括保温罩50、连杆51、液压缸52、安装座53。安装座53对称焊接在大车架2两端上平面，液压缸52和连杆51分别与安装座53链接，保温罩50固定在连杆51上。在铁水罐车运行至炉口出铁前，打开保温装置10，在出完铁后关闭保温装置10，可以有效减少温降。
68.高炉出铁前，液态金属运输主控室发出前进或后退指令，永磁直驱电机驱动大吨
位“一罐制”铁水运输车主控系统的遥控信号接收器收到指令后，主控模块通过永磁电机控制电路，控制永磁电机转动，转动带动动力转向架运行，进而带动永磁直驱电机驱动大吨位“一罐制”铁水运输车运行。主控系统的通信模块将永磁直驱电机驱动大吨位“一罐制”铁水运输车的运行速度、位置等参数反馈到液态金属运输主控室，液态金属运输主控室通过可视化操作精确控制永磁直驱电机驱动大吨位“一罐制”铁水运输车的对位作业，对好位后高炉即可出铁，铁水罐装满铁水后，出铁口关闭，液态金属运输主控室控制永磁直驱电机驱动大吨位“一罐制”铁水运输车将装满铁水的铁水罐运输到炼钢厂，再拉空铁水罐返回，等待下一次出铁作业。返回后可利用出铁间隔等待时间对超级电容进行充电。
69.本实用新型的一种永磁电机直驱大吨位运载的“一罐制”铁水运输车可代替内燃机车和对位牵引车完成高炉炉下铁水罐对位、运输作业，降低运输成本和人工成本；通过接受液态金属运输主控室发出的远程信号完成远程对位和运输，操作方便，对位准确可靠，效率高，并可防止误操作和铁水喷溅；无人化、智能化操作，启动、停车平稳，行车定位准确，安全可靠，工作效率高；铁水装满即走，降低了等待过程中的铁水热量损失；采用超级电容作为电源供电，充电时间不超过15分钟，利用高炉出铁间隔时间充电，实现了高炉连续出铁和即时将铁水运送到炼钢厂。
70.实施例2：
71.如图6-图30所示，一种永磁电机直驱大吨位运载混铁车，包括混铁炉式铁水罐54、倾翻装置55、从动走行装置3、永磁电机直驱走行装置4、带自动摘钩功能的连接缓冲装置5、电气控制系统6、超级电容7、阻燃隔热车棚8、单元制动及驻车系统9。混铁式铁水罐54位于整车中上部，倾翻装置55包括主动端倾翻装置56、从动端倾翻装置57。主动端倾翻装置56安装在走行装置3上部，从动端倾翻装置57安装在永磁电机直驱走行装置4上部，从动走行装置3和永磁电机直驱走行装置4靠外侧两端安装有带自动摘钩功能的车钩缓冲装置5，永磁电机直驱走行装置4上方设有阻燃隔热车棚8，电气控制系统6 和超级电容7安装在阻燃隔热车棚8内。
72.倾翻装置55包括主动端倾翻装置56和从动端倾翻装置57，主动端倾翻装置56下部设置有大心盘上盘12，和走形架体ⅰ16上部的走形架体ⅰ大心盘下盘21安装。从动端倾翻装置57设置有大心盘上盘12，和走形架体ⅰ连接梁30上的走形架体ⅰ大心盘下盘31 安装。
73.本实施例中的从动走行装置3、永磁电机直驱走行装置4、带自动摘钩功能的连接缓冲装置5、电气控制系统6、超级电容7、阻燃隔热车棚8、单元制动及驻车系统9与实施例1相同。
74.高炉出铁前，液态金属运输主控室发出前进或后退指令，永磁直驱电机驱动混铁车主控系统的遥控信号接收器收到指令后，主控模块通过永磁电机控制电路，控制永磁电机转动，转动带动动力转向架运行，进而带动永磁直驱电机驱动混铁车运行。主控系统的通信模块将永磁直驱电机驱动混铁车的运行速度、位置等参数反馈到液态金属运输主控室，液态金属运输主控室通过可视化操作精确控制永磁直驱电机驱动混铁车的对位作业，对好位后高炉即可出铁，铁水罐装满铁水后，出铁口关闭，液态金属运输主控室控制永磁直驱电机驱动混铁车将装满铁水的铁水罐运输到炼钢厂，再拉空铁水罐返回，等待下一次出铁作业。返回后可利用出铁间隔等待时间对超级电容进行充电。
75.本实用新型的永磁电机直驱大吨位运载混铁车可代替内燃机车和对位牵引车完
成高炉炉下铁水罐对位、运输作业，降低运输成本和人工成本；通过接受液态金属运输主控室发出的远程信号完成远程对位和运输，操作方便，对位准确可靠，效率高，并可防止误操作和铁水喷溅；无人化、智能化操作，启动、停车平稳，行车定位准确，安全可靠，工作效率高；铁水装满即走，降低了等待过程中的铁水热量损失；采用超级电容作为电源供电，充电时间不超过15分钟，利用高炉出铁间隔时间充电，实现了高炉连续出铁和即时将铁水运送到炼钢厂。