CN110645104B - 一种调速装置及调速执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调速装置及调速执行方法，属于调速器技术领域。所述调速装置包括第一驱动单元、第二驱动单元、第一执行单元和第二执行单元，所述第一驱动单元用于驱动所述第一执行单元完成相应的喷油控制，所述第二驱动单元用于驱动所述第二执行单元完成相应的喷油控制，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元之间通过配对机构可选择性连接。本发明的调速装置通过两个驱动单元、两个执行单元的一一对应设置，既可以实现两个执行单元的单独调速执行，也可以通过配对机构连接两个驱动单元实现两个执行单元的联动执行，实现调速器真正的冗余，充分保证调速过程的顺利进行。

Description

一种调速装置及调速执行方法

技术领域

本发明涉及调速器技术领域，尤其涉及一种调速装置及调速执行方法。

背景技术

对于在核电站使用的柴油应急发电机组及在军舰中使用的推进用发动机来说，其对发动机的可靠性及安全性都有非常高的要求因此发动机的调速器采用电子调速器和机械调速器互为备用的方案，正常使用时，采用电子调速器进行调速控制，当电子调速器出现故障时，自动转为机械调速器进行控制。

但是不管使用机械调速控制，还是采用电子调速控制，其最终的驱动都是由液压执行装置来完成的，因此，在作为独立部件的执行装置并未进行改进的情况下，调速器采用机械调速和电子调速互为备用的方法并无法实现真正的冗余，降低了调速器使用时的可靠性。此外，现有调速器的输出轴的旋转角度大致在30°左右，且调速器在有效负载范围内的工作角度只有20°，该较窄的工作角度范围导致在使用时，需要耗费大量的人工调整调速器的输出轴与执行装置中的燃油齿条杆位置一一对应，费时费力。

因此，亟待提供一种调速装置及调速执行方法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调速装置，能够实现调速器真正的冗余，提高调速器使用的可靠性。

本发明的另一个目的在于提供一种调速执行方法，保障调速系统在不同场合的正常运行。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种调速装置，包括第一驱动单元、第二驱动单元、第一执行单元和第二执行单元，所述第一驱动单元用于驱动所述第一执行单元完成相应的喷油控制，所述第二驱动单元用于驱动所述第二执行单元完成相应的喷油控制，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元之间通过配对机构可选择性连接。

作为优选，所述配对机构为配对法兰。

作为优选，所述第一执行单元包括第一调节轴和若干呈排状分布的第一喷油泵，若干所述第一喷油泵的喷油泵齿条杆均连接于所述第一调节轴上，所述第一驱动单元能够驱动调节所述第一调节轴的位置，进而带动所述第一喷油泵的喷油泵齿条杆同步移动；

所述第二执行单元包括第二调节轴和若干呈排状分布的第二喷油泵，若干所述第二喷油泵的喷油泵齿条杆均连接于所述第二调节轴上，所述第二驱动单元驱动调节所述第二调节轴的位置，进而带动所述第二喷油泵的喷油泵齿条杆同步移动。

作为优选，所述第一驱动单元包括第一伺服电机和连接于所述第一伺服电机输出轴上的第一驱动轴，所述第一驱动轴与所述第一调节轴通过第一传动机构连接；所述第二驱动单元包括第二伺服电机和连接于所述第二伺服电机输出轴上的第二驱动轴，所述第二驱动轴与所述第二调节轴通过第二传动机构连接。

作为优选，所述第一传动机构为第一旋转力臂，所述第一旋转力臂的一端与所述第一驱动轴连接，另一端与所述第一调节轴连接；

所述第二传动机构为第二旋转力臂，所述第二旋转力臂的一端与所述第二驱动轴连接，另一端与所述第二调节轴连接。

作为优选，所述第一驱动轴与第二驱动轴之间通过所述配对机构可选择性连接。

作为优选，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元相对于所述配对机构对称分布，所述第一执行单元和所述第二执行单元也相对于所述配对机构对称分布。

作为优选，所述第二旋转力臂与所述第二驱动轴之间通过齿轮结构连接，以改变所述第二旋转力臂的旋转方向使其与所述第二驱动轴和所述第一旋转力臂的旋转方向相反。

作为优选，所述第一驱动单元还包括第一齿轮机构，所述第一齿轮机构设于所述第一伺服电机的输出轴与所述第一驱动轴之间，用于改变所述第一伺服电机输出的旋转力矩；所述第二驱动单元还包括第二齿轮机构，所述第二齿轮机构设于所述第二伺服电机的输出轴与所述第二驱动轴之间，用于改变所述第二伺服电机输出的旋转力矩。

一种调速执行方法，所述调速执行方法使用上述任一方案所述的调速装置完成，具体包括如下步骤：

在一般运用场合，第一驱动单元与第二驱动单元不采用配对机构连接，实现第一执行单元或第二执行单元的喷射独立控制；

在需要高可靠性运行的场合，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元采用所述配对机构连接，实现所述第一执行单元与所述第二执行单元的喷射联动控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的调速装置通过两个驱动单元、两个执行单元的一一对应设置，既可以实现两个执行单元的单独调速执行，也可以通过配对机构连接两个驱动单元实现两个执行单元的联动执行，实现调速器真正的冗余，充分保证调速过程的顺利进行。

附图说明

图1为本发明实施例中一种调速装置的结构示意图。

附图标记：

11-第一驱动单元；111-第一伺服电机；112-第一驱动轴；12-第二驱动单元；121-第二伺服电机；122-第二驱动轴；

21-第一执行单元；211-第一喷油泵；212-第一调节轴；22-第二执行单元；221-第二喷油泵；222-第二调节轴；

31-第一旋转力臂；32-第二旋转力臂；

400-配对机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例在于提供一种调速装置，包括两个驱动单元和两个执行单元，每个驱动单元均对应连接一个执行单元；两个驱动单元之间通过配对机构400可选择性连接。本实施例所提供的调速装置通过两个驱动单元、两个执行单元的一一对应设置，既可以实现两个执行单元的单独调速执行，也可以通过配对机构400连接两个驱动单元实现两个执行单元的联动执行，实现调速器真正的冗余，充分保证调速过程的顺利进行。

为了方便叙述，本实施例中将两个执行单元分别设为第一执行单元21和第二执行单元22，两个驱动单元分别设为第一驱动单元11和第二驱动单元12，其中第一驱动单元11用于驱动第一执行单元21完成相应的喷油控制，实现调速执行；第二驱动单元12用于驱动第二执行单元22完成相应的喷油控制，实现调速执行；第一驱动单元11与第二驱动单元12之间通过配对机构400可选择性连接。

第一执行单元21包括第一调节轴212和若干呈排状分布的第一喷油泵211，若干第一喷油泵211的喷油泵齿条杆均连接于第一调节轴212上，第一驱动单元11驱动调节第一调节轴212的位置，进而第一调节轴212能够同时带动若干第一喷油泵211的喷油泵齿条杆同步移动，改变第一喷油泵211的喷油量，完成第一执行单元21的调速执行。同样地，第二执行单元22包括第二调节轴222和若干呈排状分布的第二喷油泵221，若干第二喷油泵221的喷油泵齿条杆均连接于第二调节轴222上，第二驱动单元12驱动调节第二调节轴222的位置，进而第二调节轴222能够同时带动若干第二喷油泵221的喷油泵齿条杆同步移动，改变第二喷油泵221的喷油量，完成第二执行单元22的调速执行。

第一驱动单元11包括第一伺服电机111和连接于第一伺服电机111输出轴上的第一驱动轴112，第一驱动轴112与第一调节轴212连接，进而完成对第一喷油泵211的喷油泵齿条杆的驱动；第二驱动单元12包括第二伺服电机121和连接于第二伺服电机121输出轴上的第二驱动轴122，第二驱动轴122与第二调节轴222连接，进而完成对第二喷油泵221的喷油泵齿条杆的驱动。

进一步可选地，第一驱动单元11与第一执行单元21之间通过第一传动机构连接，以传递驱动力至第一调节轴212上；第二驱动单元12与第二执行单元22之间通过第二传动机构连接，以传递驱动力至第二调节轴222上。具体实施时，可选第一传动机构将第一驱动轴112的旋转力矩转化为第一调节轴212的直线位移，第一调节轴212与第一喷油泵211的喷油泵齿条杆之间直接连接，进而第一调节轴212直接带动该喷油泵齿条杆直线移动，改变第一喷油泵211的喷油量大小。第二传动机构同理，通过第二调节轴222的直线位移实现第二喷油泵221的喷油量的改变，这里的第一传动机构和第二传动机构均可选用旋转力臂结构。在一些其他的实施例中，可选第一传动机构将第一驱动轴112的旋转力矩传递至第一调节轴212，同时第一调节轴212与第一喷油泵211的喷油泵齿条杆之间也通过旋转力臂连接，第一调节轴212通过旋转力臂将旋转力矩转化为喷油泵齿条杆的直线移动，同样可以完成喷油量的调节；第二传动机构同理。本实施例中优选采用第一种情况，即通过第一传动机构或第二传动机构将驱动轴的旋转力矩转化为调节轴的直线位移。具体地，第一传动机构为第一旋转力臂31，其一端与第一驱动轴112连接，另一端与第一调节轴212连接；第二传动机构为第二旋转力臂32，其一端与第二驱动轴122连接，另一端与第二调节轴222连接。

具体实施时，可通过第一驱动单元11单独实现第一执行单元21的喷油控制，或第二驱动单元12单独实现第二执行单元22的喷油控制；还可以通过配对机构400完成第一驱动轴112和第二驱动轴122的连接，实现第一执行单元21和第二执行单元22的联动。具体地，配对机构400为配对法兰，第一驱动轴112与第二驱动轴122之间通过配对法兰连接，进而实现第一驱动轴112与第二驱动轴122的联动；第一伺服电机111和第二伺服电机121可同时驱动第一驱动轴112和第二驱动轴122以相同的转向和转速旋转，进而带动第一执行单元21第二执行单元22同时完成喷油控制，所有喷油泵的喷油泵齿条杆同步动作。

进一步地，第一驱动单元11和第二驱动单元12相对于配对法兰对称分布，第一执行单元21和第二执行单元22也相对于配对法兰对称分布；第二旋转力臂32与第二驱动轴122之间通过齿轮结构连接，以改变第二旋转力臂32的旋转方向使其与第二驱动轴122和第一旋转力臂31的旋转方向相反，进而使第一调节轴212对于第一喷油泵211的喷油泵齿条杆的驱动方向与第二调节轴222对于第二喷油泵221的喷油泵齿条杆的驱动方向相反，实现两个执行单元的同步调速。

可选地，为了使第一驱动单元11及第二驱动单元12输出的驱动力可调，使驱动力与执行单元的喷油泵的喷油量参数相匹配，可选第一驱动单元11还包括第一齿轮机构，第一齿轮机构设于第一伺服电机111的输出轴与第一驱动轴112之间，用于改变第一伺服电机111输出的旋转力矩；同理，第二驱动单元12还包括第二齿轮机构，第二齿轮机构设于第二伺服电机121的输出轴与第二驱动轴122之间，用于改变第二伺服电机121输出的旋转力矩。驱动轴上不同的旋转力矩可以改变调节轴的位移范围，进而与喷油泵的实际喷油量参数对应。

本实施例所提供的调速装置的两个驱动单元均采用伺服电机实现电子调速功能，具有灵敏度高、响应快的特点，可大大提供系统的性能及可靠性；其次，伺服电机的输出力矩可以通过与伺服电机连接的通讯软件进行相应的调整，调整过程简单方便，相比于现有技术中需要人工进行调速器输出轴与喷油泵齿条杆的一一对应调整，显著提高了调节效率，节省了人力物力。

本实施例还在于提供一种调速执行方法，该方法使用上述调速装置完成，具体包括如下步骤：

在一般运用场合，第一驱动单元11与第二驱动单元12不采用配对机构400连接，实现第一执行单元21或第二执行单元22的喷油独立控制；

在需要高可靠性运行的场合，第一驱动单元11与第二驱动单元12采用配对机构400连接，实现第一执行单元21与第二执行单元22的喷油联动控制。

本实施例所提供的调速执行方法实现了在一般运用场合，可以只采用一个驱动单元对一个执行单元执行驱动，避免另一个驱动单元的伺服电机的使用，节约成本；同时第一驱动单元11或第二驱动单元12在独立调速下的控制及调节更为方便灵活；而在需要高可靠性运行时，通过两个驱动单元的联动实现两个执行单元的联动控制，此时即使某一伺服电机出现驱动故障，由于两个伺服电机工作时互为冗余的，另一个伺服电机可带动两个执行单元完成执行，保障整个调速系统的正常运行。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种调速装置，其特征在于，包括第一驱动单元(11)、第二驱动单元(12)、第一执行单元(21)和第二执行单元(22)，所述第一驱动单元(11)用于驱动所述第一执行单元(21)完成相应的喷油控制，所述第二驱动单元(12)用于驱动所述第二执行单元(22)完成相应的喷油控制，所述第一驱动单元(11)与所述第二驱动单元(12)之间通过配对机构(400)可选择性连接；

所述配对机构(400)为配对法兰；

所述第一执行单元(21)包括第一调节轴(212)和若干呈排状分布的第一喷油泵(211)，若干所述第一喷油泵(211)的喷油泵齿条杆均连接于所述第一调节轴(212)上，所述第一驱动单元(11)能够驱动调节所述第一调节轴(212)的位置，进而带动所述第一喷油泵(211)的喷油泵齿条杆同步移动；

所述第二执行单元(22)包括第二调节轴(222)和若干呈排状分布的第二喷油泵(221)，若干所述第二喷油泵(221)的喷油泵齿条杆均连接于所述第二调节轴(222)上，所述第二驱动单元(12)驱动调节所述第二调节轴(222)的位置，进而带动所述第二喷油泵(221)的喷油泵齿条杆同步移动。

2.根据权利要求1所述的调速装置，其特征在于，所述第一驱动单元(11)包括第一伺服电机(111)和连接于所述第一伺服电机(111)输出轴上的第一驱动轴(112)，所述第一驱动轴(112)与所述第一调节轴(212)通过第一传动机构连接；所述第二驱动单元(12)包括第二伺服电机(121)和连接于所述第二伺服电机(121)输出轴上的第二驱动轴(122)，所述第二驱动轴(122)与所述第二调节轴(222)通过第二传动机构连接。

3.根据权利要求2所述的调速装置，其特征在于，所述第一传动机构为第一旋转力臂(31)，所述第一旋转力臂(31)的一端与所述第一驱动轴(112)连接，另一端与所述第一调节轴(212)连接；

所述第二传动机构为第二旋转力臂(32)，所述第二旋转力臂(32)的一端与所述第二驱动轴(122)连接，另一端与所述第二调节轴(222)连接。

4.根据权利要求3所述的调速装置，其特征在于，所述第一驱动轴(112)与第二驱动轴(122)之间通过所述配对机构(400)可选择性连接。

5.根据权利要求4所述的调速装置，其特征在于，所述第一驱动单元(11)和所述第二驱动单元(12)相对于所述配对机构(400)对称分布，所述第一执行单元(21)和所述第二执行单元(22)也相对于所述配对机构(400)对称分布。

6.根据权利要求5所述的调速装置，其特征在于，所述第二旋转力臂(32)与所述第二驱动轴(122)之间通过齿轮结构连接，以改变所述第二旋转力臂(32)的旋转方向使其与所述第二驱动轴(122)和所述第一旋转力臂(31)的旋转方向相反。

7.根据权利要求2所述的调速装置，其特征在于，所述第一驱动单元(11)还包括第一齿轮机构，所述第一齿轮机构设于所述第一伺服电机(111)的输出轴与所述第一驱动轴(112)之间，用于改变所述第一伺服电机(111)输出的旋转力矩；所述第二驱动单元(12)还包括第二齿轮机构，所述第二齿轮机构设于所述第二伺服电机(121)的输出轴与所述第二驱动轴(122)之间，用于改变所述第二伺服电机(121)输出的旋转力矩。

8.一种调速执行方法，其特征在于，所述调速执行方法使用权利要求1-7任一项所述的调速装置完成，具体包括如下步骤：

在一般运用场合，第一驱动单元(11)与第二驱动单元(12)不采用配对机构(400)连接，实现第一执行单元(21)或第二执行单元(22)的喷射独立控制；

在需要高可靠性运行的场合，所述第一驱动单元(11)与所述第二驱动单元(12)采用所述配对机构(400)连接，实现所述第一执行单元(21)与所述第二执行单元(22)的喷射联动控制。