扭矩滑差裝置的製作方法

2023-07-16 22:08:41

專利名稱：扭矩滑差裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種船舶用監控電路板，尤其是涉及用於離合器的負荷監視及過 載保護的扭矩滑差裝置。
背景技術：
傳統的變矩器包括裝有工作流體的密封腔室。該密封腔室包括被發動機驅動的泵 (或葉輪)、與輸出軸連接的渦輪以及放大轉矩的定輪。當葉輪旋轉時，離心力向外推動壓 縮流體，使渦輪旋轉。從渦輪中射出的流體衝擊定輪。當流體重入葉輪腔時，定輪的葉片使 流體的徑向運動換向從而使流體的運動方向和葉輪相同。這樣的方向反向很大地增加了葉 輪的效率。衝擊定輪葉片的液力也施加轉矩在渦輪的輸出軸上，通過增加相同的額外轉矩 來達到更高數值的傳動比。當葉輪的速度和渦輪的速度不相等時，變矩器被認為是「滑差」。高滑差率會降低 變矩器地效率並且可能產生過多的熱量。許多變矩器與例如機械離合器的鎖止機構配合使 用，在巡航速度時使葉輪和渦輪物理連接而接合機械離合器。物理連接使葉輪和渦輪以相 同或接近相同的速度旋轉，從而減少或消除滑差。通過在旋轉離合器裝置的中心軸上的中 空軸提供的流體，離合器被接合或釋放。近幾年，隨著造船業的發展，高彈性摩擦離合器的使用越來越廣泛。當負荷過大 時，發動機將超載，使高彈性摩擦離合器的扭角和/或滑差過分增大而損壞。因此需要通過 監控離合器的扭角和/或滑差來達到過載保護的目的。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用於離合器的扭角和/或滑差監控 的扭矩滑差裝置。本實用新型為解決上述技術問題而採用的技術方案是提出一種扭矩滑差裝置，包 括磁電傳感器、扭角滑差監測電子箱和扭角表或滑差表。磁電傳感器可非接觸地測量離合 器並產生有關離合器轉速的一組脈衝信號。扭角滑差監測電子箱，包括脈衝量採集模塊、微 處理器、繼電器輸出模塊和模擬量輸出調整模塊。脈衝量採集模塊連接所述磁電傳感器，用 於採集前述一組脈衝信號，經過放大和整形後輸出。微處理器連接所述脈衝量採集模塊，根 據採集的一組脈衝信號計算離合器的扭角值和/或滑差值，並與額定扭角值和/或額定滑 差值比較，當採集的扭角值大於額定扭角值或採集的滑差值大於額定滑差值時，輸出報警 信號。繼電器輸出模塊，包括用於控制離合器氣源的電磁閥的繼電器，繼電器輸出模塊連接 微處理器並響應報警信號令繼電器動作，關閉離合器氣源的電磁閥而使離合器脫開。模擬 量輸出調整模塊連接微處理器，用於將來自微處理器的扭角值和/或滑差值放大後輸出。 扭角表或滑差表連接模擬量輸出調整模塊，顯示該扭角值或該滑差值。在上述的扭矩滑差裝置中，磁電傳感器可為三個，用以採集離合器的主動、從動兩 側和聯軸節主動、從動兩側的三個脈衝信號。[0008]在上述的扭矩滑差裝置中，磁電傳感器可進一步包括磁釘和磁電發訊器。磁釘，固 定在離合器的主動、從動側圓周和聯軸節主動、從動側圓角上。磁電發訊器，安裝在面對離 合器的支架上，並根據磁釘的靠近和離開產生電脈衝信號。在上述的扭矩滑差裝置中，扭角滑差監測電子箱還可包括開關量輸入模塊，連接 微處理器，用於採集開關量信號的輸入。在上述的扭矩滑差裝置中，扭角滑差監測電子箱還可包括解碼電路模塊，連接在 微處理器和繼電器輸出模塊之間，用於產生對繼電器輸出模塊中的繼電器的選擇信號。 在上述的扭矩滑差裝置中，解碼電路模塊可為可編程邏輯控制器。在上述的扭矩滑差裝置中，所述扭角滑差監測電子箱還可包括總線驅動模塊，連 接在微處理器和解碼電路模塊之間，對地址總線進行鎖存和驅動。在上述的扭矩滑差裝置中，扭角滑差監測電子箱還包括程序下載模塊，連接微處 理器，以下載程序到微處理器。在上述的扭矩滑差裝置中，微處理器可包括ADUC832晶片。本實用新型由於採用以上技術方案，能在高彈性摩擦離合器因超載而引起扭角或 滑差超過設定值時發出報警和保護信號，保護信號能直接作用於高彈性摩擦離合器氣源的 電磁閥上，使離合器放氣而脫開，從而達到過載保護的目的。

為讓本實用新型的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，
以下結合附圖對本實用 新型的具體實施方式
作詳細說明，其中圖1示出本實用新型一實施例的扭矩滑差裝置測量原理圖。圖2示出本實用新型一實施例的扭矩滑差裝置結構框圖。圖3-12示出本實用新型一實施例的扭矩滑差裝置各部件電路圖。
具體實施方式
本實用新型實施例的扭矩滑差裝置採用非接觸脈衝技術來監測高彈性摩擦離合 器的傳遞扭矩和滑差。扭角或滑差在判斷過載上有相同的效果，一般只需計算和顯示其中 一個值。在本實用新型的實施例中可一併計算和顯示這兩個值。圖1示出本實用新型一實施例的扭矩滑差裝置測量原理圖。圖2示出本實用新型 一實施例的扭矩滑差裝置結構框圖。先參照圖1，高彈性摩擦離合器10包括外錐體11、橡 膠組件外輪12和連軸節從動側13，聯接在輸入軸和輸出軸之間。參照圖2所示，扭矩滑差裝置100由多個磁電傳感器(圖中示出3個)110、一臺扭 角滑差監測電子箱120、以及扭角表140組成。多個磁電傳感器用於非接觸式地測量來自離 合器外錐體110、橡膠組件外輪120和連軸節從動側130的三相信號並輸入給扭角滑差監測 電子箱120，扭角信號可顯示在扭角表140上。如果使用滑差信號的話，滑差信號可顯示在 滑差表上。承上述，每一磁電傳感器110進一步包括安裝在旋轉軸上的磁釘112和安裝在固 定支架上的磁電發訊器114。磁釘螺栓部分固定在高彈性摩擦離合器的離合器主動、從動側 圓周和聯軸節主動、從動側圓角上，離合器從動側的磁釘即為聯軸節主動、從動側圓周上的磁釘相互錯開45°角，為防止磁釘鬆開，磁釘安裝後應鎖緊。磁電發訊器114 一般由軟鐵芯和套在軟鐵芯上的線圈組成。三個發訊器分別安裝 在固定支架上，並加避震措施，安裝發訊器時應使磁釘的頂端通過發訊器的中心線。當裝有磁釘112的旋轉軸旋轉使磁釘靠近和離開發訊器114時，發訊器114的鐵 芯線圈中磁通發生變化，根據電磁感應原理，線圈中的磁通變化將在線圈中產生感應電勢。 因此當磁釘每經過發訊器一次，就在線圈中產生一個電脈衝信號，從而完成了機械量(轉 速)到電量(電脈衝)的轉換。繼續參照圖2所示，扭角滑差監測電子箱120作為監控的主體，在板上包含微處理 器121、程序下載模塊122、脈衝量採集模塊123、模擬量輸出調整模塊124、繼電器輸出模塊 125、解碼電路模塊126、開關量輸入模塊127、復位電路模塊128、總線驅動模塊130、以及電 源過濾模塊131、電源隔離模塊132。總體而言，從高彈性摩擦離合器主動、從動兩側的傳感器信號A、B和聯軸節主動、 從動兩側的傳感器信號B、C輸出的一組三個脈衝信號在扭角滑差監測電子箱120中經放 大、整形後，分別進行測量、計算、比較，當扭角或滑差超過設定值時，分別使報警式保護繼 電器動作。具體地說，微處理器121可由ADUC832作為核心。ADuC832是一個非常靈活的前 端傳感器，片內集成了高性能的12位自校準ADC，雙12位DAC (數模轉換)，以及8位可編 程微控制單元。片內提供62k字節非易失片內閃速/電擦除程序存儲器，4kB非易失片內 閃速/電擦除數據存儲器，256位元組RAM，和2K字節的擴展RAM。ADuC832還提供其他額外 的模擬功能，如2個12位DAC以提供額外的模擬功能。片內數字外圍設備包括2個16位 Σ -ADAC。電源過濾模塊131用於把數字電源與模擬電源分開，為DAC提供穩定的電源，並且 為電路板工作電源提供指示燈。在圖3所示的示例性電路圖中，電源過濾模塊131是由一 個電感、兩個電阻、一個LED燈、一個電容和一個2針跨接器組成。電源隔離模塊132通常是將不同種類的電源隔離以避免相互幹擾。在圖4所示的 示例性電路圖中，電源隔離模塊132中的QDl是一個橋堆，具有防反接功能，防止外部電源 反接而對內部工作電源造成毀壞，從而形成對電路板的保護。Al用於隔離24V電源電壓作 為電路板中需要24V的晶片提供工作電源，它由型號為ZUW152412的電源模塊和四個電容 組成。A2是用於將24V電壓轉成5V電壓，為AD μ C832單片微機和其它晶片提供工作電源。 Α2由型號為ZUS32405的電源模塊和兩個電容組成。微處理器121用於採集開關量信號、脈衝信號、模擬量信號ADC，根據總線數據進 行數據處理和運算，並輸出開關量信號和模擬量信號DAC，輸出相應數據供總線傳輸用。例 如微處理器121可接收採集的一組三個脈衝信號並據此計算扭角值和/或滑差值，並分別 與預設的額定扭角值和/或額定滑差值比較，當採集的扭角值大於額定扭角值或採集的滑 差值大於額定滑差值時，輸出報警信號。微處理器121包含監測ADy C832晶片工作是否正 常的運行指示燈。在圖5所示的示例性電路圖中，微處理器121由一片型號為ADyC832的 單片微處理器，一隻晶體振蕩器，一隻電阻，7隻電容和一個LED燈組成。微處理器121與上 述的電源過濾模塊1和電源隔離模塊2相連。程序下載模塊122用於ADy C832微處理器的下載程序。在圖6所示的示例性電路圖中，程序下載模塊122由一個電阻、一個4針跨接器、一個2針跨接器組成。程序下載 模塊122與上述的微處理器121相連。脈衝量採集模塊123用於採集來自磁電傳感器的一相脈衝量信號，該模塊將採集 的脈衝量信號進行調整、整形，使得輸入的波形符合要求。在圖8所示的示例性電路圖中， 脈衝量採集模塊123是由12片開關管2AK3、一片LM339、一片型號為TLP521-4的光隔，一 片74HC14、20個電阻和5個電容組成。脈衝量採集模塊123與微處理器121相連。DAC模擬量輸出調整模塊124用於模擬量信號的輸出變換，其將微處理器的 ADμ C832晶片輸出的0-2，5V電壓信號倍壓後變成0-5V電壓信號輸出。在圖9所示的示例 性電路圖中，DAC模擬量輸出調整模塊124由一片型號為LM124的放大器、10個電阻和一個 電容組成。DAC模擬量輸出調整模塊124的輸入與微處理器121相連，DAC模擬量輸出調整 模塊124的輸出與扭角表(或滑差表)相連。因此，來自微處理器121的採集的扭角值或 滑差值等經放大後可輸出到扭角表或滑差表顯示。繼電器輸出模塊125通過可編程邏輯控制器產生片選信號，再經過驅動器，使得 Κ1、Κ2繼電器工作，從而在扭角或滑差超過額定值時起到保護作用。例如，繼電器輸出模塊 125的繼電器可用於控制離合器氣源的電磁閥，當出現扭角或滑差超過額定值時使氣源電 磁閥關閉，而使離合器放氣脫開。在圖10所示的示例性電路圖中，繼電器輸出模塊125由 型號為MC1413的驅動器、型號為JZC-1M-24V的繼電器、一個電容和2個二極體ΙΝ4004組 成。繼電器輸出模塊125與解碼電路模塊126相連。解碼電路模塊126改變了以往用不可編程的晶片進行解碼的方式，採用的是型號 為GAL16V8D的可編程邏輯控制器，可節約成本簡化電路。解碼電路模塊126用於產生片選 信號，從而控制繼電器和數碼管。解碼電路模塊126的具體電路參見圖10所示，它與總線 驅動模塊130和繼電器輸出模塊125相連。開關量輸入模塊127用於8個開關量信號的輸入。並且在設計中加入3個電容為 預防關鍵性開關量信號的抖動，其中5個開關量信號為5個按鈕，設置參數時用，同時也加 入了一個在設置時顯示用的設置燈。在圖11所示的示例性電路圖中，開關量輸入模塊127 由5個按鍵、9個電阻、一個發光二極體、3個電容、一個排阻和一個2針的跨接器組成。開 關量輸入模塊127與微處理器121相連。復位電路模塊128用於產生一個由高變低和一個由低變高的電平信號，對上述的 微處理器121上的AD μ C832單片微處理器初始上電復位。在圖7所示的示例性電路圖中， 復位電路模塊128由一片型號為74HC14的六路施密特觸發反相器中的其中一路、一個電 阻、一個電容和一個2針的跨接器組成。復位電路模塊128與微處理器128和脈衝量採集 模塊123相連。總線驅動模塊130對地址總線進行鎖存和驅動。在圖5所示的示例性電路圖中，總 線驅動模塊130由一個型號為74HC244的晶片和一個電容組成。它與微處理器121相連。在實際實施時，由於線路繁多，電路板上還可包括如圖12所示的連接器模塊129， 它與電源過濾模塊131、電源隔離模塊132、脈衝量採集模塊123、DAC模擬量輸出調整模塊 124、繼電器輸出模塊125、解碼電路模塊126、開關量輸入模塊127、復位電路模塊128以及 總線驅動模塊130相連，以實現這些模塊之間的電氣相連。另外，為了避免在離合器接合前裝置的誤動作，設置了壓力閉鎖電路。當離合器操縱裝置中的壓力開關觸點閉合前滑差監測電路不工作，只有當離合器氣缸內達到規定的壓 力，離合器接合後滑差監測電路才投入工作。扭角表140 (或滑差表)可根據需要安裝在操縱臺上，電子箱130至表頭用屏蔽線 連接，屏蔽線長度應小於20米。本實用新型實施例的扭矩滑差裝置採用貼片元件，採用快速連接器，具有安裝尺 寸小、功耗低、抗幹擾能力強、溫度範圍寬(-40°C到70°C，適於船用)、功能齊全、可靠性高、 數據傳輸速度快、維修更換方便等特點。本實用新型基於ADy C832晶片為核心的智能化測量、監視裝置，用於各種動力裝 置中的高彈性摩擦離合器的負荷監視及過載保護，也可用於採用高彈性摩擦離合器的多機 並車裝置中監測負荷及過載保護。雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本實用新型，任何 本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本 實用新型的保護範圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求一種扭矩滑差裝置，用於監控離合器的扭角和/或滑差以進行過載保護，所述扭矩滑差裝置包括磁電傳感器，非接觸地測量所述離合器並輸出一組有關所述離合器轉速的脈衝信號；扭角滑差監測電子箱，包括脈衝量採集模塊，連接所述磁電傳感器，用於採集一組脈衝信號，經過放大和整形後輸出；微處理器，連接所述脈衝量採集模塊，根據採集的一組脈衝信號計算離合器的扭角值和/或滑差值，並與額定扭角值和/或額定滑差值比較，當採集的扭角值大於額定扭角值或採集的滑差值大於額定滑差值時，輸出報警信號；繼電器輸出模塊，包括用於控制離合器氣源的電磁閥的繼電器，所述繼電器輸出模塊連接所述微處理器並響應報警信號令繼電器動作，關閉離合器氣源的電磁閥而使離合器脫開；以及模擬量輸出調整模塊，連接所述微處理器，用於將來自所述微處理器的扭角值和/或滑差值放大後輸出；扭角表或滑差表，連接所述模擬量輸出調整模塊，顯示該扭角值或該滑差值。
2.如權利要求1所述的扭矩滑差裝置，其特徵在於，所述磁電傳感器為三個，用以採集 離合器的主動、從動兩側和聯軸節主動、從動兩側的三個脈衝信號。
3.如權利要求1所述的扭矩滑差裝置，其特徵在於，所述磁電傳感器包括 磁釘，固定在所述離合器的主動、從動側圓周和聯軸節主動、從動側圓角上；磁電發訊器，安裝在面對所述離合器的支架上，並根據所述磁釘的靠近和離開產生電 脈衝信號。
4.如權利要求1所述的扭矩滑差裝置，其特徵在於，所述扭角滑差監測電子箱還包括 開關量輸入模塊，連接所述微處理器，用於採集開關量信號的輸入。
5.如權利要求1所述的扭矩滑差裝置，其特徵在於，所述扭角滑差監測電子箱還包括 解碼電路模塊，連接在所述微處理器和所述繼電器輸出模塊之間，用於產生對繼電器輸出模塊中的繼電器的選擇信號。
6.如權利要求5所述的扭矩滑差裝置，其特徵在於，所述解碼電路模塊為可編程邏輯 控制器。
7.如權利要求5所述的扭矩滑差裝置，其特徵在於，所述扭角滑差監測電子箱還包括 總線驅動信號，連接在所述微處理器和所述解碼電路模塊之間，對地址總線進行鎖存和驅動。
8.如權利要求1所述的扭矩滑差裝置，其特徵在於，所述扭角滑差監測電子箱還包括 程序下載模塊，連接所述微處理器，以下載程序到微處理器。
9.如權利要求1所述的扭矩滑差裝置，其特徵在於，所述微處理器包括ADUC832晶片。
專利摘要本實用新型涉及一種扭矩滑差裝置，用於離合器的扭角和/或滑差監控以實現過載保護。為此，該裝置包括磁電傳感器、扭角滑差監測電子箱和扭角表或滑差表。磁電傳感器可非接觸地測量離合器並產生有關離合器轉速的一組脈衝信號。扭角滑差監測電子箱可採集前述一組脈衝信號，據此計算離合器的扭角值和/或滑差值，並與額定扭角值和/或額定滑差值比較，當採集的扭角值大於額定扭角值或採集的滑差值大於額定滑差值時，令繼電器動作，關閉離合器氣源的電磁閥而使離合器脫開。扭角滑差監測電子箱還將來自微處理器的扭角值和/或滑差值放大後輸出，顯示在扭角表或滑差表上。
文檔編號F16D29/00GK201621202SQ20092028655
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者餘天玲, 周江春, 周特威, 李芳芳, 王付雙, 王劍平, 黎菁 申請人:中國船舶重工集團公司第七一一研究所