CN105782352B - 一种机械式转速检测及跟踪调节装置 - Google Patents

一种机械式转速检测及跟踪调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种机械式转速检测及跟踪调节装置，它主要包括底座、上盖、十字轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、圆柱齿轮及输入轴；十字轴的四个方向上分别安装有第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮，相邻的锥齿轮之间相互啮合；输入轴通过连接键与第一锥齿轮连接，圆柱齿轮由螺钉固定在第三锥齿轮的侧端面上，横轴安装在底座上且右端伸出与外部被测旋转件的转速调节装置相连；圆柱齿轮检测到外部被测旋转件的转速后传到第三锥齿轮上，与第一锥齿轮的目标转速作比较，当有转速差时十字轴及轴上的零件整体绕十字轴的横轴旋转，由旋转的横轴驱动被测旋转件的转速调节装置，使被测旋转件的转速自动跟踪目标转速。

Description

一种机械式转速检测及跟踪调节装置
技术领域
本发明涉及一种速度检测装置，尤其是指用于检测旋转机械的转速并进行反馈和跟踪调节的装置，具体是一种机械式转速检测及跟踪调节装置。
背景技术
工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、机床主轴、车轮等旋转设备的试验运转和控制中，通常需要分时或连续测量和调节其转速及方向。目前，市场上应用最多的转速传感器主要有3种：光电式、霍尔式和磁电式齿轮转速传感器。光电式需要在被测体上贴一可识别光标；霍尔式互换性差、信号随温度变化、非线性输出，需要用单片机进行非线性和温度校正；磁电式传感器易受磁电干扰，对工作环境要求较高，安装要求高，通常要求安装间隙在0.5～1.5mm范围内且低速不敏感。此外，上述转速传感器易受振动冲击、油污、粉尘及杂质等恶劣环境的影响，工程应用上有一定的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种机械式转速检测及跟踪调节装置，能够实现输入输出转速比较、偏差值输出并调节工作部件输出转速使其自动跟踪目标转速，且具有环境适应性好，抗干扰能力强、测量精度高的优点。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明机械式转速检测及跟踪调节装置，包括箱体，箱体内安装有十字轴10，十字轴10由形成刚性连接的横轴和纵轴构成，横轴的两端分别通过轴承安装有第一锥齿轮6和第三锥齿轮17，纵轴的两端分别通过轴承安装有第二锥齿轮12和第四锥齿轮27，第一锥齿轮6、第二锥齿轮12、第三锥齿轮17和第四锥齿轮27分别位于十字轴10的四个方向上，并且相邻之间相互啮合；第一锥齿轮6同时与输送目标转速的输入轴1形成固定连接，第三锥齿轮17同时与被测转速对象联接并作同步旋转，横轴通过轴承安装在箱体上，横轴的一端与外部被测旋转件的转速调节装置形成联接，当纵轴作旋转运动的同时可带动横轴转动以实现调节功能。
所述输入轴1通过连接键2与第一锥齿轮6形成连接，第三锥齿轮17的侧端面固定有圆柱齿轮21，圆柱齿轮21与被测转速对象形成啮合或通过传送带形成联接，第一锥齿轮6的转速与第三锥齿轮17大小相等，转向相反。
所述横轴和纵轴均为阶梯轴，横轴和纵轴上加工有用于轴承定位的轴肩；第一锥齿轮6侧边加工有一段直径小于齿轮外径的空心短轴，短轴外安装有轴套5及套在轴套5上的轴承4，轴套5的外径稍小于轴承4的内圈大径，轴承4上安装有轴承固定盘3，轴承4的外圈与轴承固定盘3的内孔形成过盈配合，第一锥齿轮6的轴孔上加工有阶梯孔和供连接键2卡入的键槽，轴承8安装在阶梯孔内，其外圈与阶梯孔形成过盈配合，轴承8安装在横轴上；所述第三锥齿轮17侧边加工有一段直径小于齿轮外径的空心短轴，短轴外安装有轴套18及套在轴套18上的轴承19，轴套18的外径稍小于轴承19的内圈大径，轴承19上安装有轴承固定盘20，轴承19的外圈与轴承固定盘20的内孔形成过盈配合，第三锥齿轮17的轴孔内加工有阶梯孔，轴承16安装在阶梯孔内，其外圈与阶梯孔形成过盈配合，轴承16安装在横轴上，第三锥齿轮17与圆柱齿轮21通过螺钉固定连接，轴承固定盘3和轴承固定盘20均固定在箱体上。
所述第二锥齿轮12和第四锥齿轮27的外侧均加工有一段空心短轴，第二锥齿轮12和第四锥齿轮27的轴孔上分别加工有阶梯孔，阶梯孔内安装有套在纵轴上的轴承。
所述箱体由上盖9及底座25组成，底座25及上盖9内均加工有用于安装轴承固定盘3及轴承固定盘20的内腔阶梯孔。
本发明装置利用圆柱齿轮检测到外部被测旋转件的转速后传到第三锥齿轮上，与第一锥齿轮的目标转速作比较，当有转速差时十字轴及轴上的零件整体绕十字轴的横轴旋转，由旋转的横轴驱动被测旋转件的转速调节装置，使被测旋转件的转速自动跟踪目标转速。
本发明装置具有如下有益效果：
1.本发明装置纯机械化，集测量反馈、比较、输出执行等功能于一体，既可以检测反馈转速又可以跟踪调节转速。
2.本发明装置采用齿轮啮合测速，具有测量准确、灵敏度高、结构简单、性能稳定等特点，可广泛应用于各类旋转机械转速的跟踪与调节。
3.本发明装置利用箱体的防护作用，使其适应性、抗干扰能力强，可应用于振动冲击、油污、潮湿、粉尘及高温等劣环环境下旋转机械转速的跟踪与调节。
4.本发明装置构造紧凑、简洁、占地面积小，维修方便。
附图说明
图1为本发明所述的机械式速度检测及跟踪调节装置的装配爆炸示意图。
图2为本发明所述的机械式速度检测及跟踪调节装置的装配剖视图。
图3为本发明所述的机械式速度检测及跟踪调节装置的十字轴示意图。
图4为本发明所述的机械式速度检测及跟踪调节装置在液压流量控制设备中的工作原理图。
图1—3中：1—输入轴，2—连接键，3—轴承固定盘，4—轴承，5—轴套，6—第一锥齿轮，7—六角头螺栓组，8—轴承，9—上盖，10—十字轴，10-1—纵轴，10-2—横轴，11—轴承，12—第二锥齿轮，13—轴承，14—轴承挡圈，15—内六角圆柱头螺钉，16—轴承，17—第三锥齿轮，18—轴套，19—轴承，20—轴承固定盘，21—圆柱齿轮，22—内六角圆柱头螺钉组，23—弹簧垫圈组，24—六角螺母组，25—底座，26—轴承，27—第四锥齿轮，28—轴承，29—轴承挡圈，30—内六角圆柱头螺钉；
图4中：31—机械式速度检测及跟踪调节装置，32—液压马达，33—液压流量控制回路，34—油箱，35—液压油源，36—节流阀，37—圆柱齿轮。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
对照图1、图2和图3所示，本发明所述的机械式速度检测及跟踪调节装置，包括底座25、上盖9、十字轴10、第一锥齿轮6、第二锥齿轮12、第三锥齿轮17、第四锥齿轮27、圆柱齿轮21及输入轴1，上盖9通过六角头螺栓组7、弹簧垫圈组23及六角螺母组24与底座25固定连接形成箱体结构，箱体内安装有十字轴10，十字轴10由横轴10-2和纵轴10-1形成刚性连接，横轴10-2和纵轴10-1均为阶梯轴，横轴10-2和纵轴10-1上加工有用于轴承定位的轴肩；第一锥齿轮6和第三锥齿轮17分别安装在横轴10-2的左端和右端，第二锥齿轮12和第四锥齿轮27分别安装在纵轴10-1的上端和下端，第一锥齿轮6、第二锥齿轮12、第三锥齿轮17和第四锥齿轮27分别位于十字轴10的四个方向上，并且相邻之间相互啮合。
第一锥齿轮6同时与输送目标转速的输入轴1形成固定连接，圆柱齿轮21同时与被测转速对象的输出轴联接并作同步旋转，横轴通过轴承安装在箱体上，具体结构和连接关系为：
第一锥齿轮6左侧边加工有一段直径小于齿轮外径的空心短轴，短轴外安装有轴套5及套在轴套5上的轴承4，轴套5的外径稍小于轴承4的内圈大径，轴承4上安装有轴承固定盘3，轴承4的外圈与轴承固定盘3的内孔形成过盈配合，第一锥齿轮6的轴孔上加工有阶梯孔和供连接键2卡入的键槽，轴承8安装在阶梯孔内，其外圈与阶梯孔形成过盈配合，轴承8的内圈由十字轴10上的定位轴肩定位；第三锥齿轮17右侧边加工有一段直径小于齿轮外径的空心短轴，短轴外安装有轴套18及套在轴套18上的轴承19，轴套18的外径稍小于轴承19的内圈大径，轴承19上安装有轴承固定盘20，轴承19的外圈与轴承固定盘20的内孔形成过盈配合，第三锥齿轮17的轴孔内加工有阶梯孔，轴承16安装在阶梯孔内，其外圈与阶梯孔形成过盈配合，轴承16的内圈由十字轴10上的定位轴肩定位；第三锥齿轮17与圆柱齿轮21通过内六角圆柱头螺钉组22固定连接；底座25及上盖9内均加工有用于安装轴承固定盘3及轴承固定盘20的内腔阶梯孔，轴承固定盘3和轴承固定盘20固定在内腔阶梯孔上。
第二锥齿轮12外侧加工有一段空心短轴，第二锥齿轮12的轴孔内加工有阶梯孔，用于安装轴承11及轴承13，轴承11的内圈由十字轴10上的定位轴肩定位，轴承13由轴承挡圈14及内六角圆柱头螺钉15定位在十字轴10上；第四锥齿轮27与第二锥齿轮12尺寸和形状相同，轴承26及轴承28安装在第四锥齿轮27的阶梯孔内，轴承26的内圈由十字轴10上的定位轴肩定位，轴承28由轴承挡圈29及内六角圆柱头螺钉30卡在十字轴10上。
由于十字轴10的横轴10-2两端安装有轴承8和轴承16，十字轴10及安装在其上面的其他零部件构成的整体可绕横轴10-2转动。
传送目标转速的输入轴1通过连接键2与第一锥齿轮6连接，十字轴10的横轴10-2通过轴承固定盘3及轴承固定盘20安装在箱体上，且右端伸出箱体外。圆柱齿轮21同时与安装在被测转速的传动轴如液压马达的输出轴上的圆柱齿轮37联接，并作同步旋转，横轴10-2的右端与实现调节功能的调节机构或调节杆件形成联接，当纵轴10-1作旋转运动的同时可带动横轴10-2转动，并驱动控制设备的调节机构或调节杆件转动，从而实现控制设备的调节功能。
将本发明装置应用于液压流量控制设备中的工作原理如下：
对照图4，液压流量控制回路33为现有技术，它包括液压油源PQ35、油箱34、驱动装置液压马达32及用于调节流量的节流阀36。使用时，将本发明装置机械式速度检测及跟踪调节装置31安装在液压马达32与节流阀36的阀芯调节机构或调节轴之间。本发明装置的十字轴10横轴一端与节流阀36的阀芯调节机构或调节轴通过联轴器连接，液压马达32的输出轴上的圆柱齿轮37与圆柱齿轮21相啮合或通过传送带形成联接。将设定的目标转速n2通过输入轴1传递给第一锥齿轮6，与液压马达32输出轴联接的圆柱齿轮21作同步转动并可检测出液压马达32的输出转速n1，圆柱齿轮21将测得的转速n1传递给第三锥齿轮17，第一锥齿轮6的转速与第三锥齿轮17的转速大小相等，方向相反。
当转速n1等于目标转速n2时，十字轴10静止不动。
当转速n1大于目标转速n2时，第三锥齿轮17通过第二锥齿轮12和第四锥齿轮27驱动十字轴10绕横轴10-2旋转，同时横轴10-2也随之转动，此时，十字轴10的纵横绕横轴旋转的方向与第三锥齿轮17为同方向旋转，横轴10-2带动调节轴或调节机构使流量减小，并使液压马达的输出转速n1降低直至转速n1等于目标转速n2。
当转速n1小于目标转速n2时，第一锥齿轮6通过第二锥齿轮12和第四锥齿轮27驱动十字轴10绕横轴10-2旋转，同时横轴10-2也随之转动，此时，十字轴10的纵横绕横轴旋转的方向与第一锥齿轮6同方向转动，横轴10-2带动调节轴或调节机构使流量增大，液压马达输出转速n1增加直至转速n1等于目标转速n2。
通过上述工作原理可将需控制的转速恒定至设定转速。
本发明并不局限于上述实施例，亦可实施于其他各类旋转机械转速的跟踪与调节。

Claims (4)

1.一种机械式转速检测及跟踪调节装置，包括箱体，其特征在于：所述箱体内安装有十字轴(10)，十字轴(10)由形成刚性连接的横轴和纵轴构成，横轴的两端分别通过轴承安装有第一锥齿轮(6)和第三锥齿轮(17)，纵轴的两端分别通过轴承安装有第二锥齿轮(12)和第四锥齿轮(27)，第一锥齿轮(6)、第二锥齿轮(12)、第三锥齿轮(17)和第四锥齿轮(27)分别位于十字轴(10)的四个方向上，并且相邻之间相互啮合；第一锥齿轮(6)同时与输送目标转速的输入轴(1)形成固定连接，第三锥齿轮(17)同时与被测转速对象联接并作同步旋转，横轴通过轴承安装在箱体上，横轴的一端与被测转速对象的转速调节装置形成联接，当纵轴作旋转运动的同时可带动横轴转动以实现调节功能。
2.根据权利要求1所述机械式转速检测及跟踪调节装置，其特征在于：所述输入轴(1)通过连接键(2)与第一锥齿轮(6)形成连接，第三锥齿轮(17)的侧端面固定有圆柱齿轮(21)，圆柱齿轮(21)与被测转速对象形成啮合或通过传送带形成联接，第一锥齿轮(6)的转速与第三锥齿轮(17)大小相等，转向相反。
3.根据权利要求2所述机械式转速检测及跟踪调节装置，其特征在于：所述横轴和纵轴均为阶梯轴，横轴和纵轴上加工有用于轴承定位的轴肩；第一锥齿轮(6)侧边加工有一段直径小于齿轮外径的空心短轴，短轴外安装有轴套(5)及套在轴套(5)上的轴承(4)，轴套(5)的外径稍小于轴承(4)的内圈大径，轴承(4)上安装有轴承固定盘(3)，轴承(4)的外圈与轴承固定盘(3)的内孔形成过盈配合，第一锥齿轮(6)的轴孔上加工有阶梯孔和供连接键(2)卡入的键槽，轴承(8)安装在阶梯孔内，其外圈与阶梯孔形成过盈配合，轴承(8)安装在横轴上；所述第三锥齿轮(17)侧边加工有一段直径小于齿轮外径的空心短轴，短轴外安装有轴套(18)及套在轴套(18)上的轴承(19)，轴套(18)的外径稍小于轴承(19)的内圈大径，轴承(19)上安装有轴承固定盘(20)，轴承(19)的外圈与轴承固定盘(20)的内孔形成过盈配合，第三锥齿轮(17)的轴孔内加工有阶梯孔，轴承(16)安装在阶梯孔内，其外圈与阶梯孔形成过盈配合，轴承(16)安装在横轴上，第三锥齿轮(17)与圆柱齿轮(21)通过螺钉固定连接，第一锥齿轮(6)的轴承固定盘(3)和第三锥齿轮(17)的轴承固定盘(20)均固定在箱体上。
4.根据权利要求1或2所述机械式转速检测及跟踪调节装置，其特征在于：所述第二锥齿轮(12)和第四锥齿轮(27)的外侧均加工有一段空心短轴，第二锥齿轮(12)和第四锥齿轮(27)的轴孔上分别加工有阶梯孔，阶梯孔内安装有套在纵轴上的轴承。
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