[發(fā)明專利]一種直線式柴油機(jī)力矩電機(jī)執(zhí)行器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910071809.2
• 申請(qǐng)日: 2009-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN101520005A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石勇;姚崇;馬修真;宋恩哲;費(fèi)紅姿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): F02D11/10
• 分類號(hào): F02D11/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)的調(diào)速執(zhí)行裝置，特別是一種船用柴油機(jī)位置控制式電子調(diào)速執(zhí)行器。

(二)背景技術(shù)

目前在我國艦船上使用的柴油機(jī)位置控制式電子調(diào)速執(zhí)行器，基本上采用比例電磁鐵、力矩電機(jī)或電液執(zhí)行器作為執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)元件，分別用于小、中、大功率柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。比例電磁鐵作為電子調(diào)速執(zhí)行器只能通過增加復(fù)位彈簧實(shí)現(xiàn)雙向的移動(dòng)，這樣其輸出力一部分用于克服復(fù)位彈簧的拉力，影響了其輸出力大小。力矩電機(jī)作為執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)元件只能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，若要獲得直線運(yùn)動(dòng)需要通過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。

中國專利號(hào)：ZL?97242519.5、名稱為“電磁執(zhí)行器”的專利文件中公開了一種電磁執(zhí)行器，其電磁鐵線圈為單繞組線圈、傳感器為單轉(zhuǎn)角傳感器；位置傳感器總成的從動(dòng)桿與執(zhí)行器本體上的執(zhí)行器軸經(jīng)同步桿聯(lián)成一體，以達(dá)到將銜鐵的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角傳感器所需的轉(zhuǎn)動(dòng)的目的；執(zhí)行器軸借助聯(lián)接器實(shí)現(xiàn)其與油泵齒條間的無間隙傳動(dòng)。其缺點(diǎn)在于：?jiǎn)卫@組線圈和單傳感器工作的可靠性低；轉(zhuǎn)角傳感器線性度差；傳感器沒有間隙消除機(jī)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)復(fù)雜，降低了裝置的響應(yīng)速度、控制精度。綜上所述，其性能與可靠性不能滿足柴油機(jī)高壓油泵對(duì)其驅(qū)動(dòng)裝置的要求。

采用電機(jī)作為柴油機(jī)位置控制式電子調(diào)速執(zhí)行器的關(guān)鍵部件，已經(jīng)獲得研究。中國申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)枮?2243850的專利文件中，提出一種直線運(yùn)動(dòng)式電子控制電動(dòng)油門執(zhí)行器，具有殼體、微型直流減速電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、通過螺紋傳動(dòng)連接的兩個(gè)連接件、手動(dòng)調(diào)整旋鈕、手動(dòng)/電動(dòng)轉(zhuǎn)換鈕機(jī)構(gòu)、軸向限位體、電機(jī)控制電路。該結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜，采用直流電機(jī)作為運(yùn)動(dòng)部件，減速機(jī)構(gòu)沒有齒隙消除裝置，螺紋傳動(dòng)難以保證精度。

中國申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)枮?00620113604的專利文件中，提出一種油門執(zhí)行器，該執(zhí)行器包括：控制器、數(shù)據(jù)采集調(diào)理裝置、伺服控制器和伺服電機(jī)。該執(zhí)行器采用伺服電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，精度高的優(yōu)點(diǎn)，但伺服電機(jī)沒有轉(zhuǎn)角硬限位，沒有安全保護(hù)。

此外，2008年8月在哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)論文“有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)作為柴油機(jī)調(diào)速執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究”提出了采用有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)作為柴油機(jī)調(diào)速執(zhí)行器。有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)與普通力矩電機(jī)相比設(shè)計(jì)復(fù)雜，價(jià)格成本較高，控制復(fù)雜。作為執(zhí)行器時(shí)，體積較大，因此應(yīng)用受到限制。

力矩電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出扭矩大，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)堵轉(zhuǎn)，技術(shù)成熟，重量和體積小，有較好的工業(yè)應(yīng)用，將其作為柴油機(jī)位置控制式電子調(diào)速執(zhí)行器的主要運(yùn)動(dòng)元件，可以實(shí)現(xiàn)較大功率范圍內(nèi)的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制。但由于力矩電機(jī)不能可靠的限制轉(zhuǎn)動(dòng)角度，不能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和不能直接反饋柴油機(jī)噴油泵齒條位移量等問題，因此，必須設(shè)計(jì)一套附加機(jī)構(gòu)保證力矩電機(jī)作為柴油機(jī)調(diào)速執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠安全使用。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種響應(yīng)速度快，可靠性高，適用于中、小功率柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的一種直線式柴油機(jī)力矩電機(jī)執(zhí)行器。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

它包括力矩電機(jī)、位移傳感器、行程調(diào)節(jié)擋鐵、殼體、控制器，力矩電機(jī)安裝在一偏心輪上，力矩電機(jī)上安裝扇形齒輪，齒條軸通過兩個(gè)直線軸承安裝在殼體上，齒條軸的一端安裝有一個(gè)彈簧，偏心輪調(diào)整好后緊固在殼體內(nèi)，齒條軸的至少一個(gè)端點(diǎn)處安裝有位移傳感器，位移傳感器與控制器相連將齒條軸的位移量反饋給控制器，控制器的輸出控制力矩電機(jī)。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述的偏心輪調(diào)整好后緊固在殼體內(nèi)是指調(diào)整偏心輪的角度，來消除安裝在力矩電機(jī)上的扇形齒輪與齒輪軸間的齒隙后偏心輪緊固在殼體內(nèi)。

2、在扇形齒輪的兩側(cè)各安裝有一個(gè)限位擋鐵，限位擋鐵通過螺釘連接固定在殼體上。

3、一個(gè)位移傳感器安裝在齒條軸的一個(gè)端點(diǎn)處。如果采用冗余傳感器設(shè)計(jì)，可將兩個(gè)傳感器安裝在齒條軸的同一個(gè)端點(diǎn)處。

在正常工作時(shí)，控制器通過轉(zhuǎn)速傳感器和柴油機(jī)其他信號(hào)傳感器計(jì)算出本次噴油的需要的齒條位移量，然后控制力矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，并通過齒輪齒條傳動(dòng)，帶動(dòng)齒條軸運(yùn)動(dòng)，齒條軸推動(dòng)噴油泵齒條移動(dòng)，并通過位移傳感器反饋噴油泵齒條實(shí)際位移量給控制器，控制力矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)角度值。

本發(fā)明提出了一種直線式柴油機(jī)力矩電機(jī)執(zhí)行器，采用力矩電機(jī)作為運(yùn)動(dòng)部件，通過齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，并通過安裝有齒輪齒條間的齒間隙消除機(jī)構(gòu)和力矩電機(jī)最大轉(zhuǎn)角限位機(jī)構(gòu)，可較好的實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)位置控制式電子調(diào)速功能。

本發(fā)明提供的直線式柴油機(jī)力矩電機(jī)執(zhí)行器能夠保證柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的可靠控制，其響應(yīng)速度較快，適用于中、小功率柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。

(四)附圖說明

附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。