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            电动轮

            日期:2016年6月3日 13:03

            矿用卡车电动轮简介
            矿用卡车,也称为非公路矿用自卸车,是大型露天矿的常用运输车辆,载重量通常从50吨到300吨甚至更高,目前主要分为机械传动和电传动两种形式,这里讨论的是电传动矿用卡车。其动力仍然是由柴油发动机提供,但是与普通车辆不同的是,柴油发动机并不是直接向车轮提供动力,而是带动发电机,然后由发电机向轮边电机供电,由轮边电机经减速机构将动力传至车轮。这一动力传递过程中,轮边电机和减速机构以及制动机构等通常集成在一起,成为一个独立的单元,通常将其称为电动轮,有的称之为轮马达。
            1 电动轮的基本结构
            电动轮结构紧凑,控制灵活,传动效率高,而且与动力源的连接是以电缆、管线为主的软连接,因此使整车结构设计更加灵活,不受刚性轴连接的局限。
            最早的电动轮结构出现于20世纪50年代,其结构如图1所示,集成于车轮内部,位于车辆轮毂的位置,内部集成了电动机、减速机构、制动器。

             
            目前的 电动轮结构,主要部分与早期相比变化不大,其减速机构通常为行星齿轮机构。电机的转子轴将转矩传递给行星齿轮机构中的太阳轮,通过行星轮、行星架及齿圈的结构,讲转矩传递给轮辋,同时实现转速的降低和力矩的放大,驱动车辆运动。

             
            2 电动轮机构的特点和优势
            电机加行星齿轮机构组成的传动单元,具有三个显著的特点:
            第一 传动比大, 由此可以使力矩放大的倍数较大,有利于重载车辆的驱动。矿用卡车载重加车辆自重都在数百吨级,电动轮的输出力矩必须足够大才能实现车辆的驱动。
            第二是变速顺畅。电动轮的变速由电气控制系统控制 电机的转速来实现,避开了传统机械变速机构的摩擦和冲击,同时省去了庞大的齿轮传动结构,减轻了整体重量。
            第三是结构紧凑。行星齿轮机构本身体积小,电机布置在太阳轮的对应位置上,使整个电动轮的径向尺寸得以有效控制。而且,电动轮在矿用卡车上的使用,省去了传动机械传动的传动轴、离合器、差速器等结构复杂的传动部件,节省了大量的空间。
            以上特点,使得这种传动机构得以广泛的应用在各种要求低转速、高扭矩的设备上,目前许多电动旋具和起重设备上,例如电动/气动力矩放大扳手、电动/气动起重机等,用的也是类似的机构。如图2,图3所示。
             

            图2  气动起重机的传动结构



             

            图3 气动力矩放大扳手



            当然,电动轮机构具备许多优点的同时,也存在诸多弊端,例如由于集成度高,使得车轮整体重量增加许多,对车辆行驶性能存在影响。并且由于轮毂尺寸的限制,对电动轮径向尺寸要求较高,对轴向尺寸也有一定要求。驱动电机要求能够频繁起动、变速、停车,对转矩控制的动态性能要求较高。
            3 电动轮的发展趋势
            目前,电动轮的应用正在迅速扩大,从最初在重载车辆上的应用逐渐向民用电动车辆方向发展的趋势比较明显。随着节能环保要求的逐渐提高,新型混合动力车型的不断出现,发动机、发电机、电动轮这种动力方案越来越多地应用于一些车辆上,许多车辆生产厂商都采用了类似这种电动轮的部件。

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