專利名稱：一種驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱掛擋的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種掛擋的控制裝置，尤其是一種以液壓驅(qū)動(dòng)走行的鐵路軌行車輛的齒輪箱掛擋的控制裝置。
背景技術(shù)：
液壓驅(qū)動(dòng)走行的鐵路軌行車輛自運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱進(jìn)行掛擋操作，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，司機(jī)通常采用手動(dòng)方式調(diào)節(jié)走行手柄，走行手柄的控制信號(hào)輸入液壓泵比例放大板，比例放大板控制液壓泵工作口的排量，從而改變掛擋齒輪與擋位齒輪的相對(duì)位置。當(dāng)兩組齒輪處于嚙合位置時(shí)，司機(jī)操作掛擋開關(guān)，掛擋齒輪掛入對(duì)應(yīng)擋位，完成掛擋操作。采用手動(dòng)掛擋的操作方式，不但受駕駛?cè)藛T操作的熟練程度的影響較大，而且掛 擋齒輪與擋位齒輪的嚙合位置不可控，加大了掛擋的偶然性，甚至?xí)蝰{駛?cè)藛T的操作失誤，造成齒輪間相對(duì)轉(zhuǎn)速過大，導(dǎo)致打齒。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種快速、安全的用于液壓驅(qū)動(dòng)走行的鐵路軌行車輛的齒輪箱掛擋的控制裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括一個(gè)對(duì)齒輪箱的擋位信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的擋位信號(hào)檢測(cè)電路；一個(gè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行采樣的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路；一個(gè)實(shí)現(xiàn)掛擋的輸入、輸出控制的擋位開關(guān)控制電路；一個(gè)擋位顯示電路；一個(gè)擋位輸出控制電路；一個(gè)接收擋位信號(hào)檢測(cè)電路所采集的擋位信號(hào)并將其在擋位顯示電路中顯示出來(lái)，接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路所采集的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行計(jì)算并將運(yùn)算結(jié)果記錄到存儲(chǔ)器，將存儲(chǔ)器的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值與寄存器內(nèi)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較并通過與之相連的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路使發(fā)動(dòng)機(jī)降至怠速工況，接收擋位開關(guān)控制電路發(fā)出的控制信號(hào)并將其傳遞給擋位輸出控制電路以執(zhí)行掛擋和點(diǎn)動(dòng)掛擋動(dòng)作的可編程控制器；一個(gè)接收可編程控制器指令輸出控制信號(hào)使油泵比例放大電路輸出設(shè)定電流值以控制液壓泵排量進(jìn)而使掛擋齒輪微轉(zhuǎn)的油泵控制電路。還包括一個(gè)為可編程控制器以及各控制回路提供直流工作電源的電源電路。所述擋位信號(hào)檢測(cè)電路包括2個(gè)以上用于檢測(cè)齒輪箱的擋位信號(hào)的檢測(cè)傳感器；所述檢測(cè)傳感器安裝于各自齒輪箱上。所述擋位開關(guān)控制電路包括2個(gè)以上掛擋開關(guān)、按鈕以及控制擋位撥桿的氣缸電磁閥。所述擋位顯示電路上設(shè)有2個(gè)以上擋位指示燈。所述油泵控制電路經(jīng)油泵比例放大電路與液壓泵連接，液壓泵與液壓馬達(dá)連接，齒輪箱掛擋齒輪裝于液壓馬達(dá)工作軸。所述油泵控制電路能使齒輪箱掛擋齒輪正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)很小的角度，所述擋位輸出控制電路能使掛擋齒輪完成摘掛擋動(dòng)作，可編程控制器完成掛擋齒輪的旋轉(zhuǎn)與擋位的摘掛動(dòng)作之間的配合方式。在執(zhí)行齒輪箱掛擋操作時(shí)，若存在齒輪箱未掛上擋的情況，則按下本實(shí)用新型的點(diǎn)動(dòng)掛擋按鈕后，即可自動(dòng)完成以下操作步驟I、檢測(cè)并控制發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況；2、控制未掛上擋的齒輪箱回空擋位，掛上擋的，擋位保持不變；3、油泵比例放大電路輸出控制信號(hào)到液壓泵，液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，使裝于液壓4、未掛上擋的齒輪箱執(zhí)行掛擋動(dòng)作；5、擋位檢測(cè)傳感器檢測(cè)是否掛擋成功；6、若仍有齒輪箱未掛上擋，則控制其回空擋位，掛上擋的，擋位保持不變；7、油泵比例放大電路再次輸出控制信號(hào)到液壓泵，液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，使裝于液壓馬達(dá)工作軸的齒輪箱掛擋齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)很小的角度(即微轉(zhuǎn));8、未掛上擋的齒輪箱再次執(zhí)行掛擋動(dòng)作；9、擋位檢測(cè)傳感器檢測(cè)是否掛擋成功；10、若仍有齒輪箱未掛上擋，則重復(fù)上述2-10項(xiàng)動(dòng)作，直至所有齒輪箱都掛上擋為止。本實(shí)用新型采用可編程控制器和智能檢測(cè)、控制電路，具有設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制性能好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了齒輪箱快捷、安全掛擋的目的，有效解決了因現(xiàn)有技術(shù)不足造成的掛擋困難以及齒輪損壞等問題。

圖I為本實(shí)用新型的電路方框圖。圖2為以三軸為例的可編程序控制器的輸入、輸出控制電路圖。圖3為油泵控制電路和油泵比例放大電路的電路圖。圖4為可編程控制器的控制流程圖。圖中，I、電源電路，2、可編程控制器，3、擋位信號(hào)檢測(cè)電路，4、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路，5、擋位開關(guān)控制電路，6、擋位顯示電路，7、擋位輸出控制電路，8、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路，9、油泵控制電路，10、油泵比例放大電路。
具體實(shí)施方式
圖I中，電源電路I用于可編程控制器2以及各控制回路提供24V的直流工作電源?？删幊炭刂破?輸入端分別與擋位信號(hào)檢測(cè)電路3、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路4以及擋位控制信號(hào)電路5的輸出端連接，輸出端分別與擋位控制輸出電路7、油泵比例放大電路10以及擋位顯示電路6的輸入端連接。擋位信號(hào)檢測(cè)電路3的輸出端與可編程控制器2的輸入端連接，可編程控制器2對(duì)齒輪箱的擋位信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)后，通過與之相連的擋位顯示電路6顯示出來(lái)。[0036]可編程控制器2通過與之相連的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路4對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行采樣、計(jì)算，將運(yùn)算結(jié)構(gòu)記錄到內(nèi)部臨時(shí)存儲(chǔ)器。擋位開關(guān)控制電路5包括擋位開關(guān)和點(diǎn)動(dòng)掛擋按鈕，它將控制信號(hào)輸入到可編程控制器2，可編程控制器2通過擋位輸出控制電路7執(zhí)行擋位開關(guān)控制電路5的控制信號(hào)，完成摘掛擋和點(diǎn)動(dòng)掛擋動(dòng)作。擋位輸出控制電路7的輸入端與可編程控制器2的輸出端連接。當(dāng)按下點(diǎn)動(dòng)掛擋按鈕后，可編程控制器2將其內(nèi)部臨時(shí)存儲(chǔ)器的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值與寄存器內(nèi)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，通過與之相連的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路8使發(fā)動(dòng)機(jī)降至怠速工況。擋位輸出控制電路7使各齒輪箱回空擋。油泵控制電路9輸出控制信號(hào)，使油泵比例放大電路10輸出設(shè)定電流值以控制液壓泵的排量。油泵控制電路9的輸出端與油泵比例放大電路的輸入端連接，其控制電流通過油泵控制電路9中的電位器進(jìn)行設(shè)定。圖2 中，24V 工作電源 PLOl 由電源電路 I 提供，6ES7 214-1AD21-0XB0 (CPU 224DC/DC/DC)是可編程控制器，該可編程控制器由德國(guó)西門子公司生產(chǎn)，能提供14路和10路DI/DO端口，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能達(dá)到8KB以及6路30KHZ高速技術(shù)功能，它的輸入端口 1M、2M以及輸出端口 L +、1 L +、2 L +分別接24V工作電源PL01，輸出端口 M、1M、2M端口分別接電源負(fù)極2。擋位檢測(cè)傳感器SQ1、SQ2、SQ3分別經(jīng)各自的電路將擋位信號(hào)X01、X02、X03與輸入端口 Ι0.0、Ι0. 1、I0. 2連接。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)MOl由傳感器SQ04檢測(cè)后與輸入端口 10. 5相連。擋位控制開關(guān)STl、ST2、ST3以及點(diǎn)動(dòng)掛擋按鈕ST4控制信號(hào)XII、X12、X13、X14分別與輸入端口 IL O、IL I、IL 2和II. 4連接。D1、D2、D3是發(fā)光二極管，其輸入信號(hào)Q01、Q02、Q03與輸出端口 Q0. O,Q0. UQ O. 2
對(duì)應(yīng)連接，工作時(shí)對(duì)應(yīng)擋位信號(hào)X01、X02、X03有效時(shí)被點(diǎn)亮。YM1、YM2、YM3是控制擋位撥桿的氣缸電磁閥，其控制信號(hào)Qll、Q12、Q13分別連接于輸出端口 Q0. 5、Q0. 6、Q0. 7，工作時(shí)控制信號(hào)輸出有效時(shí)，對(duì)應(yīng)齒輪箱執(zhí)行掛擋動(dòng)作。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器ECM控制單元與輸出端口Ql. O連接，當(dāng)執(zhí)行點(diǎn)動(dòng)掛擋操作時(shí)，可編程控制器2檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值高于怠速值時(shí)，則輸出控制信號(hào)Q21到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路8，使發(fā)動(dòng)機(jī)回怠速。輸出端口 Ql. I與圖3中油泵控制電路9中繼電器KMl的線圈正極相連，用于切換油泵的旋轉(zhuǎn)方向。圖3中，QS-03是油泵比例放大器，該比例放大器具有功率放大、輸出信號(hào)斜率調(diào)整以及故障診斷等功能，工作時(shí)通過輸入端口 6d采集控制信號(hào)，經(jīng)過內(nèi)部運(yùn)算處理后從輸出端口 12z、10z輸出控制信號(hào)。直流繼電器KMl和可調(diào)電位器FOl組成油泵控制電路9。直流繼電器KMl具有一組常開常閉(NC/N0)觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)Kl. I的一端E50與+ 15V電壓輸出口 2d連接，另一端與可調(diào)電位器FOl連接；常開觸點(diǎn)Kl. 2的一端E51與-15V電壓輸出口 2z連接，另一端與可調(diào)電位器FOl連接。FOl是可調(diào)電位器，其阻值IOK Ω，輸入端R)A經(jīng)過直流繼電器KMl的觸點(diǎn)Kl. I和Kl. 2與±15V電源相連，另一端與電源負(fù)極OA連接，輸出端與輸入端口 6d連接，工作時(shí)可通過對(duì)其阻值的設(shè)定，精確控制與輸出端口 12z、IOz相連的油泵伺服閥BTl的電流大小，經(jīng)液壓泵、馬達(dá)的動(dòng)力傳遞后，進(jìn)而控制掛擋齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。圖4中，掛擋操作前，可編程控制器上電工作，點(diǎn)動(dòng)掛擋程序首先執(zhí)行SI，判斷掛擋開關(guān)是否按下，若“N”,則表不未操作掛擋開關(guān),各齒輪箱對(duì)應(yīng)掛擋氣缸電磁閥不得電，并處于空擋位，程序返回上一級(jí)，重新執(zhí)行SI ;若“￥”，則表示掛擋開關(guān)按下，程序順序執(zhí)行S2，判斷齒輪箱是否全部掛上擋，若“Y”，則表示所有齒輪箱已經(jīng)全部掛上擋，程序跳至S10，程序結(jié)束；g“N”，則表示存在未掛上擋的齒輪箱，順序執(zhí)行S3，并判斷點(diǎn)動(dòng)按鈕是否按下，若“N”，則表示點(diǎn)動(dòng)掛擋按鈕未工作，程序返回上一級(jí)，重新執(zhí)行并判斷S3 ;若“￥”，則表示點(diǎn)動(dòng)掛擋按鈕被按下，程序執(zhí)行S4 (控制發(fā)動(dòng)機(jī)到怠速工況)和S5，并判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于怠速工況，若“N”，則返回上一級(jí)，重新執(zhí)行S4、S5，直到發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況時(shí)，執(zhí)行S6 (未掛上擋的氣缸電磁閥失電)、S7 (輸出控制信號(hào)到油泵控制電路)、S8 (未掛上擋的掛擋氣缸電磁閥得電)和S9，判斷齒輪箱是否全部掛上擋，若“N”，則返回上一級(jí)，重新從執(zhí)行S6 — S9，直到所有齒輪箱全部掛上 擋時(shí)，執(zhí)行S10，程序結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，其特征在于包括一個(gè)對(duì)齒輪箱的擋位信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的擋位信號(hào)檢測(cè)電路(3)； 一個(gè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行采樣的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路(4); 一個(gè)實(shí)現(xiàn)掛擋的輸入、輸出控制的擋位開關(guān)控制電路(5); 一個(gè)擋位顯示電路(6)； 一個(gè)擋位輸出控制電路(7)； 一個(gè)接收擋位信號(hào)檢測(cè)電路(3)所采集的擋位信號(hào)并將其在擋位顯示電路(6)中顯示出來(lái)，接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路(4)所采集的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行計(jì)算并將運(yùn)算結(jié)果記錄到存儲(chǔ)器，將存儲(chǔ)器的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值與寄存器內(nèi)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較并通過與之相連的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路(8)使發(fā)動(dòng)機(jī)降至怠速工況，接收擋位開關(guān)控制電路(5)發(fā)出的控制信號(hào)并將其傳遞給擋位輸出控制電路(7)以執(zhí)行掛擋和點(diǎn)動(dòng)掛擋動(dòng)作的可編程控制器(2)； 一個(gè)接收可編程控制器(2)指令輸出控制信號(hào)使油泵比例放大電路(10)輸出設(shè)定電流值以控制液壓泵排量進(jìn)而使掛擋齒輪微轉(zhuǎn)的油泵控制電路(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱掛擋的控制裝置，其特征在于還包括一個(gè)為可編程控制器(2 )以及各控制回路提供直流工作電源的電源電路(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱掛擋的控制裝置，其特征在于所述擋位信號(hào)檢測(cè)電路(3)包括2個(gè)以上用于檢測(cè)齒輪箱的擋位信號(hào)的檢測(cè)傳感器；所述檢測(cè)傳感器安裝于各自齒輪箱上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱掛擋的控制裝置，其特征在于所述擋位開關(guān)控制電路(5)包括2個(gè)以上掛擋開關(guān)、按鈕以及控制擋位撥桿的氣缸電磁閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱掛擋的控制裝置，其特征在于所述擋位顯示電路(6)上設(shè)有2個(gè)以上擋位指示燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱掛擋的控制裝置，其特征在于所述油泵控制電路(9)經(jīng)油泵比例放大電路(10)與液壓泵連接，液壓泵與液壓馬達(dá)連接，齒輪箱掛擋齒輪裝于液壓馬達(dá)工作軸。
專利摘要一種驅(qū)動(dòng)走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，包括一個(gè)對(duì)齒輪箱的擋位信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的擋位信號(hào)檢測(cè)電路；一個(gè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行采樣的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路；一個(gè)實(shí)現(xiàn)掛擋的輸入、輸出控制的擋位開關(guān)控制電路；一個(gè)擋位顯示電路；一個(gè)擋位輸出控制電路；一個(gè)可編程控制器；一個(gè)接收可編程控制器指令輸出控制信號(hào)使油泵比例放大電路輸出設(shè)定電流值以控制液壓泵排量的油泵控制電路。本實(shí)用新型采用可編程控制器和智能檢測(cè)、控制電路，具有設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制性能好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了齒輪箱快捷、安全掛擋的目的，有效解決了因現(xiàn)有技術(shù)不足造成的掛擋困難以及齒輪損壞等問題。
文檔編號(hào)B60W10/105GK202686355SQ201220337208
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者楊林勇, 劉明, 何干, 盧菲, 李抗 申請(qǐng)人:金鷹重型工程機(jī)械有限公司