專利名稱：一種驅動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種掛檔的控制裝置，尤其是一種以液壓驅動走行的鐵路軌行車輛的齒輪箱掛檔的控制裝置。
背景技術：
液壓驅動走行的鐵路軌行車輛自運行時，需要對驅動走行的齒輪箱進行掛檔操作，在現有技術條件下，司機通常采用手動方式調節走行手柄，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，從而改變掛檔齒輪與檔位齒輪的相對位置。當兩組齒輪處于嚙合位置時，司機操作掛檔開關，掛檔齒輪掛入對應檔位，完成掛檔操作。采用手動掛檔的操作方式，不但受駕駛人員操作的熟練程度的影響較大，而且掛檔齒輪與檔位齒輪的嚙合位置不可控，加大了掛檔的偶然性，甚至會因駕駛人員的操作失誤，造成齒輪間相對轉速過大，導致打齒。發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種快速、安全的用于液壓驅動走行的鐵路軌行車輛的齒輪箱掛檔的控制裝置。
本發明的技術方案是:包括一個對齒輪箱的檔位信號進行檢測的檔位信號檢測電路； 一個對發動機的轉速信號進行采樣的發動機轉速信號檢測電路； 一個實現掛檔的輸入、輸出控制的檔位開關控制電路； 一個檔位顯示電路； 一個檔位輸出控制電路； 一個接收檔位信號檢測電路所采集的檔位信號并將其在檔位顯示電路中顯示出來，接收發動機轉速信號檢測電路所采集的轉速信號進行計算并將運算結果記錄到存儲器，將存儲器的發動機轉速值與寄存器內的預設值進行比較并通過與之相連的發動機轉速控制電路使發動機降至怠速工況，接收檔位開關控制電路發出的控制信號并將其傳遞給檔位輸出控制電路以執行掛檔和點動掛檔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定電流值以控制液壓泵排量進而使掛檔齒輪微轉的油泵控制電路。
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。
所述檔位信號檢測電路包括2個以上用于檢測齒輪箱的檔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。
所述檔位開關控制電路包括2個以上掛檔開關、按鈕以及控制檔位撥桿的氣缸電磁閥。
所述檔位顯示電路上設有2個以上檔位指示燈。
所述油泵控制電路經油泵比例放大電路與液壓泵連接，液壓泵與液壓馬達連接，齒輪箱掛檔齒輪裝于液壓馬達工作軸。
所述油泵控制電路能使齒輪箱掛檔齒輪正向或反向轉動一個很小的角度，所述檔位輸出控制電路能使掛檔齒輪完成摘掛檔動作，可編程控制器完成掛檔齒輪的旋轉與檔位的摘掛動作之間的配合方式。
在執行齒輪箱掛檔操作時，若存在齒輪箱未掛上檔的情況，則按下本發明的點動掛檔按鈕后，即可自動完成以下操作步驟: 1、檢測并控制發動機處于怠速工況； 2、控制未掛上檔的齒輪箱回空檔位，掛上檔的，檔位保持不變； 3、油泵比例放大電路輸出控制信號到液壓泵，液壓泵驅動液壓馬達，使裝于液壓馬達工作軸的齒輪箱掛檔齒輪正向轉動一個很小的角度(即微轉); 4、未掛上檔的齒輪箱執行掛檔動作； 5、檔位檢測傳感器檢測是否掛檔成功； 6、若仍有齒輪箱未掛上檔，則控制其回空檔位，掛上檔的，檔位保持不變； 7、油泵比例放大電路再次輸出控制信號到液壓泵，液壓泵驅動液壓馬達，使裝于液壓馬達工作軸的齒輪箱掛檔齒輪反向轉動一個很小的角度(即微轉)； 8、未掛上檔的齒輪箱再次執行掛檔動作； 9、檔位檢測傳感器檢測是否掛檔成功； 10、若仍有齒輪箱未掛上檔，則重復上述2-10項動作，直至所有齒輪箱都掛上檔為止。
本發明采用可編程控制器和智能檢測、控制電路，具有設計新穎，結構簡單，控制性能好，可靠性高等優點，實現了齒輪箱快捷、安全掛檔的目的，有效解決了因現有技術不足造成的掛檔困難以及齒輪損壞等問題。
圖1為本發明的電路方框圖。
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，1、電源電路，2、可編程控制器，3、檔位信號檢測電路，4、發動機轉速信號檢測電路，5、檔位開關控制電路，6、檔位顯示電路，7、檔位輸出控制電路，8、發動機轉速控制電路，9、油泵控制電路，10、油泵比例放大電路。
具體實施方式
圖1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。可編程控制器2輸入端分別與檔位信號檢測電路3、發動機轉速信號檢測電路4以及檔位控制信號電路5的輸出端連接，輸出端分別與檔位控制輸出電路7、油泵比例放大電路10以及檔位顯示電路6的輸入端連接。
檔位信號檢測電路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對齒輪箱的檔位信號進行檢測后，通過與之相連的檔位顯示電路6顯示出來。
可編程控制器2通過與之相連的發動機轉速信號檢測電路4對發動機的轉速信號進行采樣、計算，將運算結構記錄到內部臨時存儲器。
檔位開關控制電路5包括檔位開關和點動掛檔按鈕，它將控制信號輸入到可編程控制器2，可編程控制器2通過檔位輸出控制電路7執行檔位開關控制電路5的控制信號，完成摘掛檔和點動掛檔動作。檔位輸出控制電路7的輸入端與可編程控制器2的輸出端連接。
當按下點動掛檔按鈕后，可編程控制器2將其內部臨時存儲器的發動機轉速值與寄存器內的預設值進行比較，通過與之相連的發動機轉速控制電路8使發動機降至怠速工況。檔位輸出控制電路7使各齒輪箱回空檔。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中的電位器進行設定。
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，能提供14路和10路DI/DO端口，程序和數據存儲能達到8KB以及6路30KHZ高速技術功能，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端口分別接電源負極2。檔位檢測傳感器SQ1、SQ2、SQ3分別經各自的電路將檔位信號X01、X02、X03與輸入端口 Ι0.0、Ι0.1、10.2連接。發動機轉速信號MOl由傳感器SQ04檢測后與輸入端口 10.5相連。檔位控制開關STl、ST2、ST3以及點動掛檔按鈕ST4控制信號XI1、X12、X13、X14分別與輸入端口 IL O、IL 1、IL 2和I1.4連接。
D1、D2、D3是發光二極管，其輸入信號Q01、Q02、Q03與輸出端口 Q0.0,Q0.UQ 0.2對應連接，工作時對應檔位信號X01、X02、X03有效時被點亮。YM1、YM2、YM3是控制檔位撥 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，對應齒 輪箱執行掛檔動作。發動機控制器ECM控制單元與輸出端口Ql.0連接，當執行點動掛檔操作時，可編程控制器2檢測到發動機轉速值高于怠速值時，則輸出控制信號Q21到發動機轉速控制電路8，使發動機回怠速。輸出端口 Ql.1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，經過內部運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，常閉觸點Kl.1的一端E50與+ 15V電壓輸出口 2d連接，另一端與可調電位器FOl連接；常開觸點Kl.2的一端E51與-15V電壓輸出口 2z連接，另一端與可調電位器FOl連接。FOl是可調電位器，其阻值IOK Ω，輸入端R)A經過直流繼電器KMl的觸點Kl.1和Kl.2與±15V電源相連，另一端與電源負極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，經液壓泵、馬達的動力傳遞后，進而控制掛檔齒輪的轉動角度。
圖4中，掛檔操作前，可編程控制器上電工作，點動掛檔程序首先執行SI，判斷掛檔開關是否按下，若“N”，則表示未操作掛檔開關，各齒輪箱對應掛檔氣缸電磁閥不得電，并處于空檔位，程序返回上一級，重新執行SI ;若“￥”，則表示掛檔開關按下，程序順序執行S2，判斷齒輪箱是否全部掛上檔，若“Y”，則表示所有齒輪箱已經全部掛上檔，程序跳至S10，程序結束；g“N”，則表示存在未掛上檔的齒輪箱，順序執行S3，并判斷點動按鈕是否按下，若“N”，則表示點動掛檔按鈕未工作，程序返回上一級，重新執行并判斷S3 ;若“￥”，則表示點動掛檔按鈕被按下，程序執行S4 (控制發動機到怠速工況)和S5，并判斷發動機是否處于怠速工況，若“N”，則返回上一級，重新執行S4、S5，直到發動機處于怠速工況時，執行S6 (未掛上檔的氣缸電磁閥失電)、S7 (輸出控制信號到油泵控制電路)、S8 (未掛上檔的掛檔氣缸電磁閥得電)和S9，判斷齒輪箱是否全部掛上檔，若“N”，則返回上一級，重新從執行S6 — S9，直到所有齒輪箱全部掛上 檔時，執行S10，程序結束。
權利要求
1.一種驅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檔位信號進行檢測的檔位信號檢測電路(3)； 一個對發動機的轉速信號進行采樣的發動機轉速信號檢測電路(4); 一個實現掛檔的輸入、輸出控制的檔位開關控制電路(5)； 一個檔位顯示電路(6)； 一個檔位輸出控制電路(7)； 一個接收檔位信號檢測電路(3)所采集的檔位信號并將其在檔位顯示電路(6)中顯示出來，接收發動機轉速信號檢測電路(4)所采集的轉速信號進行計算并將運算結果記錄到存儲器，將存儲器的發動機轉速值與寄存器內的預設值進行比較并通過與之相連的發動機轉速控制電路(8)使發動機降至怠速工況，接收檔位開關控制電路(5)發出的控制信號并將其傳遞給檔位輸出控制電路(7)以執行掛檔和點動掛檔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)輸出設定電流值以控制液壓泵排量進而使掛檔齒輪微轉的油泵控制電路(9 )。
2.根據權利要求1所述的驅動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，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.根據權利要求1所述的驅動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，其特征在于:所述檔位信號檢測電路(3)包括2個以上用于檢測齒輪箱的檔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.根據權利要求1所述的驅動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，其特征在于:所述檔位開關控制電路(5)包括2個以上掛檔開關、按鈕以及控制檔位撥桿的氣缸電磁閥。
5.根據權利要求1所述的驅動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，其特征在于:所述檔位顯示電路(6)上設有2個以上檔位指示燈。
6.根據權利要求1所述的驅動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，其特征在于:所述油泵控制電路(9)經油泵比例放 大電路(10)與液壓泵連接，液壓泵與液壓馬達連接，齒輪箱掛檔齒輪裝于液壓馬達工作軸。
全文摘要
一種驅動走行的齒輪箱掛檔的控制裝置，包括一個對齒輪箱的檔位信號進行檢測的檔位信號檢測電路；一個對發動機的轉速信號進行采樣的發動機轉速信號檢測電路；一個實現掛檔的輸入、輸出控制的檔位開關控制電路；一個檔位顯示電路；一個檔位輸出控制電路；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定電流值以控制液壓泵排量的油泵控制電路。本發明采用可編程控制器和智能檢測、控制電路，具有設計新穎，結構簡單，控制性能好，可靠性高等優點，實現了齒輪箱快捷、安全掛檔的目的，有效解決了因現有技術不足造成的掛檔困難以及齒輪損壞等問題。
文檔編號B60W10/04GK103213576SQ201210240899
公開日2013年7月24日 申請日期2012年7月12日 優先權日2012年7月12日
發明者楊林勇, 劉明, 何干, 盧菲, 李抗 申請人:金鷹重型工程機械有限公司