專利名稱：一種驅(qū)動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)動走行的鐵路軌行車輛自運(yùn)行時，需要對驅(qū)動走行的齒輪箱進(jìn)行掛擋操作，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，司機(jī)通常采用手動方式調(diào)節(jié)走行手柄，走行手柄的控制信號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位置。當(dāng)兩組齒輪處于嚙合位置時，司機(jī)操作掛擋開關(guān)，掛擋齒輪掛入對應(yīng)擋位，完成掛擋操作。采用手動掛擋的操作方式，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)方案是包括一個對齒輪箱的擋位信號進(jìn)行檢測的擋位信號檢測電路；一個對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行采樣的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號檢測電路；一個實(shí)現(xiàn)掛擋的輸入、輸出控制的擋位開關(guān)控制電路；一個擋位顯示電路；一個擋位輸出控制電路；一個接收擋位信號檢測電路所采集的擋位信號并將其在擋位顯示電路中顯示出來，接收發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號檢測電路所采集的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行計算并將運(yùn)算結(jié)果記錄到存儲器，將存儲器的發(fā)動機(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)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路使發(fā)動機(jī)降至怠速工況，接收擋位開關(guān)控制電路發(fā)出的控制信號并將其傳遞給擋位輸出控制電路以執(zhí)行掛擋和點(diǎn)動掛擋動作的可編程控制器；一個接收可編程控制器指令輸出控制信號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。所述擋位信號檢測電路包括2個以上用于檢測齒輪箱的擋位信號的檢測傳感器；所述檢測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)動一個很小的角度，所述擋位輸出控制電路能使掛擋齒輪完成摘掛擋動作，可編程控制器完成掛擋齒輪的旋轉(zhuǎn)與擋位的摘掛動作之間的配合方式。在執(zhí)行齒輪箱掛擋操作時，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)動掛擋按鈕后，即可自動完成以下操作步驟I、檢測并控制發(fā)動機(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到液壓泵，液壓泵驅(qū)動液壓馬達(dá)，使裝于液壓4、未掛上擋的齒輪箱執(zhí)行掛擋動作；5、擋位檢測傳感器檢測是否掛擋成功；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到液壓泵，液壓泵驅(qū)動液壓馬達(dá)，使裝于液壓馬達(dá)工作軸的齒輪箱掛擋齒輪反向轉(zhuǎn)動一個很小的角度(即微轉(zhuǎn));8、未掛上擋的齒輪箱再次執(zhí)行掛擋動作；9、擋位檢測傳感器檢測是否掛擋成功；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、控制電路，具有設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)簡單，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、擋位信號檢測電路，4、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號檢測電路，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檢測電路3、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號檢測電路4以及擋位控制信號電路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。擋位信號檢測電路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對齒輪箱的擋位信號進(jìn)行檢測后，通過與之相連的擋位顯示電路6顯示出來。[0036]可編程控制器2通過與之相連的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號檢測電路4對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行采樣、計算，將運(yùn)算結(jié)構(gòu)記錄到內(nèi)部臨時存儲器。擋位開關(guān)控制電路5包括擋位開關(guān)和點(diǎn)動掛擋按鈕，它將控制信號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，完成摘掛擋和點(diǎn)動掛擋動作。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)動掛擋按鈕后，可編程控制器2將其內(nèi)部臨時存儲器的發(fā)動機(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)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路8使發(fā)動機(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，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。擋位檢測傳感器SQ1、SQ2、SQ3分別經(jīng)各自的電路將擋位信號X01、X02、X03與輸入端口 Ι0.0、Ι0. 1、I0. 2連接。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號MOl由傳感器SQ04檢測后與輸入端口 10. 5相連。擋位控制開關(guān)STl、ST2、ST3以及點(diǎn)動掛擋按鈕ST4控制信號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Q01、Q02、Q03與輸出端口 Q0. O,Q0. UQ O. 2
對應(yīng)連接，工作時對應(yīng)擋位信號X01、X02、X03有效時被點(diǎn)亮。YM1、YM2、YM3是控制擋位撥桿的氣缸電磁閥，其控制信號Qll、Q12、Q13分別連接于輸出端口 Q0. 5、Q0. 6、Q0. 7，工作時控制信號輸出有效時，對應(yīng)齒輪箱執(zhí)行掛擋動作。發(fā)動機(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)動掛擋操作時，可編程控制器2檢測到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速值高于怠速值時，則輸出控制信號Q21到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路8，使發(fā)動機(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、輸出信號斜率調(diào)整以及故障診斷等功能，工作時通過輸入端口 6d采集控制信號，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。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，工作時可通過對其阻值的設(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)的動力傳遞后，進(jìn)而控制掛擋齒輪的轉(zhuǎn)動角度。圖4中，掛擋操作前，可編程控制器上電工作，點(diǎn)動掛擋程序首先執(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，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)動按鈕是否按下，若“N”，則表示點(diǎn)動掛擋按鈕未工作，程序返回上一級，重新執(zhí)行并判斷S3 ;若“￥”，則表示點(diǎn)動掛擋按鈕被按下，程序執(zhí)行S4 (控制發(fā)動機(jī)到怠速工況)和S5，并判斷發(fā)動機(jī)是否處于怠速工況，若“N”，則返回上一級，重新執(zhí)行S4、S5，直到發(fā)動機(jī)處于怠速工況時，執(zhí)行S6 (未掛上擋的氣缸電磁閥失電)、S7 (輸出控制信號到油泵控制電路)、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，重新從執(zhí)行S6 — S9，直到所有齒輪箱全部掛上 擋時，執(zhí)行S10，程序結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種驅(qū)動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，其特征在于包括一個對齒輪箱的擋位信號進(jìn)行檢測的擋位信號檢測電路(3)； 一個對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行采樣的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號檢測電路(4); 一個實(shí)現(xiàn)掛擋的輸入、輸出控制的擋位開關(guān)控制電路(5); 一個擋位顯示電路(6)； 一個擋位輸出控制電路(7)； 一個接收擋位信號檢測電路(3)所采集的擋位信號并將其在擋位顯示電路(6)中顯示出來，接收發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號檢測電路(4)所采集的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行計算并將運(yùn)算結(jié)果記錄到存儲器，將存儲器的發(fā)動機(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)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路(8)使發(fā)動機(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)動掛擋動作的可編程控制器(2)； 一個接收可編程控制器(2)指令輸出控制信號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)動走行的齒輪箱掛擋的控制裝置，其特征在于還包括一個為可編程控制器(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)動走行的齒輪箱掛擋的控制裝置，其特征在于所述擋位信號檢測電路(3)包括2個以上用于檢測齒輪箱的擋位信號的檢測傳感器；所述檢測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個以上擋位指示燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動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)動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，包括一個對齒輪箱的擋位信號進(jìn)行檢測的擋位信號檢測電路；一個對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行采樣的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號檢測電路；一個實(shí)現(xiàn)掛擋的輸入、輸出控制的擋位開關(guān)控制電路；一個擋位顯示電路；一個擋位輸出控制電路；一個可編程控制器；一個接收可編程控制器指令輸出控制信號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、控制電路，具有設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)簡單，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B60W10/105GK202686355SQ201220337208
公開日2013年1月23日 申請日期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 申請人:金鷹重型工程機(jī)械有限公司