专利名称：一种驱动走行的齿轮箱挂挡的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种挂挡的控制装置，尤其是一种以液压驱动走行的铁路轨行车辆的齿轮箱挂挡的控制装置。
背景技术：
液压驱动走行的铁路轨行车辆自运行时，需要对驱动走行的齿轮箱进行挂挡操作，在现有技术条件下，司机通常采用手动方式调节走行手柄，走行手柄的控制信号输入液压泵比例放大板，比例放大板控制液压泵工作口的排量，从而改变挂挡齿轮与挡位齿轮的相对位置。当两组齿轮处于啮合位置时，司机操作挂挡开关，挂挡齿轮挂入对应挡位，完成挂挡操作。采用手动挂挡的操作方式，不但受驾驶人员操作的熟练程度的影响较大，而且挂 挡齿轮与挡位齿轮的啮合位置不可控，加大了挂挡的偶然性，甚至会因驾驶人员的操作失误，造成齿轮间相对转速过大，导致打齿。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种快速、安全的用于液压驱动走行的铁路轨行车辆的齿轮箱挂挡的控制装置。本实用新型的技术方案是包括一个对齿轮箱的挡位信号进行检测的挡位信号检测电路；一个对发动机的转速信号进行采样的发动机转速信号检测电路；一个实现挂挡的输入、输出控制的挡位开关控制电路；一个挡位显示电路；一个挡位输出控制电路；一个接收挡位信号检测电路所采集的挡位信号并将其在挡位显示电路中显示出来，接收发动机转速信号检测电路所采集的转速信号进行计算并将运算结果记录到存储器，将存储器的发动机转速值与寄存器内的预设值进行比较并通过与之相连的发动机转速控制电路使发动机降至怠速工况，接收挡位开关控制电路发出的控制信号并将其传递给挡位输出控制电路以执行挂挡和点动挂挡动作的可编程控制器；一个接收可编程控制器指令输出控制信号使油泵比例放大电路输出设定电流值以控制液压泵排量进而使挂挡齿轮微转的油泵控制电路。还包括一个为可编程控制器以及各控制回路提供直流工作电源的电源电路。所述挡位信号检测电路包括2个以上用于检测齿轮箱的挡位信号的检测传感器；所述检测传感器安装于各自齿轮箱上。所述挡位开关控制电路包括2个以上挂挡开关、按钮以及控制挡位拨杆的气缸电磁阀。所述挡位显示电路上设有2个以上挡位指示灯。所述油泵控制电路经油泵比例放大电路与液压泵连接，液压泵与液压马达连接，齿轮箱挂挡齿轮装于液压马达工作轴。所述油泵控制电路能使齿轮箱挂挡齿轮正向或反向转动一个很小的角度，所述挡位输出控制电路能使挂挡齿轮完成摘挂挡动作，可编程控制器完成挂挡齿轮的旋转与挡位的摘挂动作之间的配合方式。在执行齿轮箱挂挡操作时，若存在齿轮箱未挂上挡的情况，则按下本实用新型的点动挂挡按钮后，即可自动完成以下操作步骤I、检测并控制发动机处于怠速工况；2、控制未挂上挡的齿轮箱回空挡位，挂上挡的，挡位保持不变；3、油泵比例放大电路输出控制信号到液压泵，液压泵驱动液压马达，使装于液压4、未挂上挡的齿轮箱执行挂挡动作；5、挡位检测传感器检测是否挂挡成功；6、若仍有齿轮箱未挂上挡，则控制其回空挡位，挂上挡的，挡位保持不变；7、油泵比例放大电路再次输出控制信号到液压泵，液压泵驱动液压马达，使装于液压马达工作轴的齿轮箱挂挡齿轮反向转动一个很小的角度(即微转);8、未挂上挡的齿轮箱再次执行挂挡动作；9、挡位检测传感器检测是否挂挡成功；10、若仍有齿轮箱未挂上挡，则重复上述2-10项动作，直至所有齿轮箱都挂上挡为止。本实用新型采用可编程控制器和智能检测、控制电路，具有设计新颖，结构简单，控制性能好，可靠性高等优点，实现了齿轮箱快捷、安全挂挡的目的，有效解决了因现有技术不足造成的挂挡困难以及齿轮损坏等问题。
图I为本实用新型的电路方框图。图2为以三轴为例的可编程序控制器的输入、输出控制电路图。图3为油泵控制电路和油泵比例放大电路的电路图。图4为可编程控制器的控制流程图。图中，I、电源电路，2、可编程控制器，3、挡位信号检测电路，4、发动机转速信号检测电路，5、挡位开关控制电路，6、挡位显示电路，7、挡位输出控制电路，8、发动机转速控制电路，9、油泵控制电路，10、油泵比例放大电路。
具体实施方式
图I中，电源电路I用于可编程控制器2以及各控制回路提供24V的直流工作电源。可编程控制器2输入端分别与挡位信号检测电路3、发动机转速信号检测电路4以及挡位控制信号电路5的输出端连接，输出端分别与挡位控制输出电路7、油泵比例放大电路10以及挡位显示电路6的输入端连接。挡位信号检测电路3的输出端与可编程控制器2的输入端连接，可编程控制器2对齿轮箱的挡位信号进行检测后，通过与之相连的挡位显示电路6显示出来。[0036]可编程控制器2通过与之相连的发动机转速信号检测电路4对发动机的转速信号进行采样、计算，将运算结构记录到内部临时存储器。挡位开关控制电路5包括挡位开关和点动挂挡按钮，它将控制信号输入到可编程控制器2，可编程控制器2通过挡位输出控制电路7执行挡位开关控制电路5的控制信号，完成摘挂挡和点动挂挡动作。挡位输出控制电路7的输入端与可编程控制器2的输出端连接。当按下点动挂挡按钮后，可编程控制器2将其内部临时存储器的发动机转速值与寄存器内的预设值进行比较，通过与之相连的发动机转速控制电路8使发动机降至怠速工况。挡位输出控制电路7使各齿轮箱回空挡。油泵控制电路9输出控制信号，使油泵比例放大电路10输出设定电流值以控制液压泵的排量。油泵控制电路9的输出端与油泵比例放大电路的输入端连接，其控制电流通过油泵控制电路9中的电位器进行设定。图2 中，24V 工作电源 PLOl 由电源电路 I 提供，6ES7 214-1AD21-0XB0 (CPU 224DC/DC/DC)是可编程控制器，该可编程控制器由德国西门子公司生产，能提供14路和10路DI/DO端口，程序和数据存储能达到8KB以及6路30KHZ高速技术功能，它的输入端口 1M、2M以及输出端口 L +、1 L +、2 L +分别接24V工作电源PL01，输出端口 M、1M、2M端口分别接电源负极2。挡位检测传感器SQ1、SQ2、SQ3分别经各自的电路将挡位信号X01、X02、X03与输入端口 Ι0.0、Ι0. 1、I0. 2连接。发动机转速信号MOl由传感器SQ04检测后与输入端口 10. 5相连。挡位控制开关STl、ST2、ST3以及点动挂挡按钮ST4控制信号XII、X12、X13、X14分别与输入端口 IL O、IL I、IL 2和II. 4连接。D1、D2、D3是发光二极管，其输入信号Q01、Q02、Q03与输出端口 Q0. O,Q0. UQ O. 2
对应连接，工作时对应挡位信号X01、X02、X03有效时被点亮。YM1、YM2、YM3是控制挡位拨杆的气缸电磁阀，其控制信号Qll、Q12、Q13分别连接于输出端口 Q0. 5、Q0. 6、Q0. 7，工作时控制信号输出有效时，对应齿轮箱执行挂挡动作。发动机控制器ECM控制单元与输出端口Ql. O连接，当执行点动挂挡操作时，可编程控制器2检测到发动机转速值高于怠速值时，则输出控制信号Q21到发动机转速控制电路8，使发动机回怠速。输出端口 Ql. I与图3中油泵控制电路9中继电器KMl的线圈正极相连，用于切换油泵的旋转方向。图3中，QS-03是油泵比例放大器，该比例放大器具有功率放大、输出信号斜率调整以及故障诊断等功能，工作时通过输入端口 6d采集控制信号，经过内部运算处理后从输出端口 12z、10z输出控制信号。直流继电器KMl和可调电位器FOl组成油泵控制电路9。直流继电器KMl具有一组常开常闭(NC/N0)触点，常闭触点Kl. I的一端E50与+ 15V电压输出口 2d连接，另一端与可调电位器FOl连接；常开触点Kl. 2的一端E51与-15V电压输出口 2z连接，另一端与可调电位器FOl连接。FOl是可调电位器，其阻值IOK Ω，输入端R)A经过直流继电器KMl的触点Kl. I和Kl. 2与±15V电源相连，另一端与电源负极OA连接，输出端与输入端口 6d连接，工作时可通过对其阻值的设定，精确控制与输出端口 12z、IOz相连的油泵伺服阀BTl的电流大小，经液压泵、马达的动力传递后，进而控制挂挡齿轮的转动角度。图4中，挂挡操作前，可编程控制器上电工作，点动挂挡程序首先执行SI，判断挂挡开关是否按下，若“N”,则表不未操作挂挡开关,各齿轮箱对应挂挡气缸电磁阀不得电，并处于空挡位，程序返回上一级，重新执行SI ;若“￥”，则表示挂挡开关按下，程序顺序执行S2，判断齿轮箱是否全部挂上挡，若“Y”，则表示所有齿轮箱已经全部挂上挡，程序跳至S10，程序结束；g“N”，则表示存在未挂上挡的齿轮箱，顺序执行S3，并判断点动按钮是否按下，若“N”，则表示点动挂挡按钮未工作，程序返回上一级，重新执行并判断S3 ;若“￥”，则表示点动挂挡按钮被按下，程序执行S4 (控制发动机到怠速工况)和S5，并判断发动机是否处于怠速工况，若“N”，则返回上一级，重新执行S4、S5，直到发动机处于怠速工况时，执行S6 (未挂上挡的气缸电磁阀失电)、S7 (输出控制信号到油泵控制电路)、S8 (未挂上挡的挂挡气缸电磁阀得电)和S9，判断齿轮箱是否全部挂上挡，若“N”，则返回上一级，重新从执行S6 — S9，直到所有齿轮箱全部挂上 挡时，执行S10，程序结束。
权利要求1.一种驱动走行的齿轮箱挂档的控制装置，其特征在于包括一个对齿轮箱的挡位信号进行检测的挡位信号检测电路(3)； 一个对发动机的转速信号进行采样的发动机转速信号检测电路(4); 一个实现挂挡的输入、输出控制的挡位开关控制电路(5); 一个挡位显示电路(6)； 一个挡位输出控制电路(7)； 一个接收挡位信号检测电路(3)所采集的挡位信号并将其在挡位显示电路(6)中显示出来，接收发动机转速信号检测电路(4)所采集的转速信号进行计算并将运算结果记录到存储器，将存储器的发动机转速值与寄存器内的预设值进行比较并通过与之相连的发动机转速控制电路(8)使发动机降至怠速工况，接收挡位开关控制电路(5)发出的控制信号并将其传递给挡位输出控制电路(7)以执行挂挡和点动挂挡动作的可编程控制器(2)； 一个接收可编程控制器(2)指令输出控制信号使油泵比例放大电路(10)输出设定电流值以控制液压泵排量进而使挂挡齿轮微转的油泵控制电路(9 )。
2.根据权利要求I所述的驱动走行的齿轮箱挂挡的控制装置，其特征在于还包括一个为可编程控制器(2 )以及各控制回路提供直流工作电源的电源电路(I)。
3.根据权利要求I所述的驱动走行的齿轮箱挂挡的控制装置，其特征在于所述挡位信号检测电路(3)包括2个以上用于检测齿轮箱的挡位信号的检测传感器；所述检测传感器安装于各自齿轮箱上。
4.根据权利要求I所述的驱动走行的齿轮箱挂挡的控制装置，其特征在于所述挡位开关控制电路(5)包括2个以上挂挡开关、按钮以及控制挡位拨杆的气缸电磁阀。
5.根据权利要求I所述的驱动走行的齿轮箱挂挡的控制装置，其特征在于所述挡位显示电路(6)上设有2个以上挡位指示灯。
6.根据权利要求I所述的驱动走行的齿轮箱挂挡的控制装置，其特征在于所述油泵控制电路(9)经油泵比例放大电路(10)与液压泵连接，液压泵与液压马达连接，齿轮箱挂挡齿轮装于液压马达工作轴。
专利摘要一种驱动走行的齿轮箱挂档的控制装置，包括一个对齿轮箱的挡位信号进行检测的挡位信号检测电路；一个对发动机的转速信号进行采样的发动机转速信号检测电路；一个实现挂挡的输入、输出控制的挡位开关控制电路；一个挡位显示电路；一个挡位输出控制电路；一个可编程控制器；一个接收可编程控制器指令输出控制信号使油泵比例放大电路输出设定电流值以控制液压泵排量的油泵控制电路。本实用新型采用可编程控制器和智能检测、控制电路，具有设计新颖，结构简单，控制性能好，可靠性高等优点，实现了齿轮箱快捷、安全挂挡的目的，有效解决了因现有技术不足造成的挂挡困难以及齿轮损坏等问题。
文档编号B60W10/105GK202686355SQ201220337208
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者杨林勇, 刘明, 何干, 卢菲, 李抗 申请人:金鹰重型工程机械有限公司