CN112576636B - 弹性联轴器及具有其的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机技术领域，本发明提出了一种弹性联轴器和一种具有其的发动机。本发明提出的弹性联轴器具有角位移监测装置，在发动机的轴系扭矩传递过程中，载荷引起的弹性体形变，其变形量大小与传递载荷相对应，磁感应传感器通过感应磁感区将弹性体两边发生的角位移大小转化为角位移信号，实现实时监测弹性联轴器状态，数据处理单元收集并分析相应数据，来评判弹性联轴器匹配优劣，可实现对发动机弹性联轴器运行状态的实时监测，及预判其使用寿命，从而降低轴系传递故障率，保证发动机正常运转。

Description

弹性联轴器及具有其的发动机

技术领域

本发明属于弹性联轴器技术领域，具体涉及一种弹性联轴器。本发明还涉及一种发动机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

发动机应用在发电机组、工程机械和船机领域中一般都用到弹性联轴器，其负责将发动机输出扭矩平稳可靠地传递至后端，弹性联轴器的状态优劣直接影响动力输出，常出现老化、过载，目前配置的弹性联轴器无状态监测功能，无法判断其状态优劣，往往是弹性联轴器硫化体融化或撕裂后才被动更换，给动力传递带来一定隐患。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有技术中发动机应用的弹性联轴器的运行状态无法实时监测的问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种弹性联轴器，所述弹性联轴器包括：

第一连接体；

第二连接体，所述第一连接体和所述第二连接体同轴设置；

弹性体，所述第一连接体和所述第二连接体通过所述弹性体连接；

磁感单元，所述磁感单元安装在所述第一连接体上，所述磁感单元包括至少一个磁感区；

传感器单元，所述传感器单元安装在所述第二连接体上，所述传感器单元包括磁感应传感器，所述磁感应传感器的位置与所述磁感区的位置相对应，所述磁感应传感器将所述第一连接体相对于所述第二连接体的角位移转化为角位移信号；

数据处理单元，所述数据处理单元与所述传感器单元通信连接，所述数据处理单元接收并分析所述磁感应传感器的所述角位移信号。

本发明第一方面提出的弹性联轴器具有角位移监测装置，在发动机的轴系扭矩传递过程中，载荷引起的弹性体形变，其变形量大小与传递载荷相对应，磁感应传感器通过感应磁感区将弹性体两边发生的角位移大小转化为角位移信号，实现实时监测弹性联轴器状态，数据处理单元收集并分析相应数据，来评判弹性联轴器匹配优劣，可实现对发动机弹性联轴器运行状态的实时监测，及预判其使用寿命，从而降低轴系传递故障率，保证发动机正常运转。

另外，根据本发明的弹性联轴器，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述磁感区的数量为六个，六个所述磁感区沿所述第一连接体的周向方向设置，所述磁感应传感器的位置与六个所述磁感区所在区域的中间位置相对应。

在本发明的一些实施例中，所述六个磁感区的沿所述第一连接体的周向方向的宽度与所述弹性体的硬度呈负相关，相邻的两个所述磁感区的间隔距离与所述弹性体的硬度呈负相关。

在本发明的一些实施例中，所述磁感单元还包括第一环形件，所述第一环形件与所述第一连接体同轴设置，所述磁感区设于所述第一环形件上，所述传感器单元还包括第二环形件，所述第二环形件与所述第二连接体同轴设置，所述磁感应传感器设于所述第二环形件上。

在本发明的一些实施例中，所述磁感单元还包括设于所述第一环形件上的第一动平衡块，所述传感器单元还包括设于所述第二环形件上的第二动平衡块，所述第一动平衡块与所述磁感区以所述第一环形件的圆心为中心呈中心对称，所述第二动平衡块与所述磁感应传感器以所述第二环形件的圆心为中心呈中心对称。

在本发明的一些实施例中，所述磁感单元还包括设于所述第一环形件上的至少一个第一限位块，所述传感器单元还包括设于所述第二环形件上的至少一个第二限位块，所述第一限位块与所述第二限位块配合对所述第一连接体相对于所述第二连接体转动的角度进行限位。

在本发明的一些实施例中，所述第一限位块的数量为四个，所述第二限位块的数量为两个，所述第一环形件的第一端和第二端分别设有两个所述第一限位块，其中一个所述第二限位块的位置与位于所述第一端的两个所述第一限位块之间的位置相对应，另一个所述第二限位块的位置与位于所述第二端的两个所述第一限位块之间的位置相对应。

在本发明的一些实施例中，所述第一连接体与所述第二连接体间隔设置，所述磁感单元和所述传感器单元均设于所述第一连接体和所述第二连接体之间的空间内，所述弹性体环设于所述磁感单元和所述传感器单元的外侧。

在本发明的一些实施例中，所述数据处理单元包括无线数据发送模块、无线接收模块和数据分析模块，所述无线数据发送模块与所述传感器单元电连接，所述无线数据发送模块接收并发送所述角位移信号，所述无线接收模块通过无线通信的方式接收所述角位移信号，所述数据分析模块对所述无线接收模块接收的信号进行分析。

本发明的第二方面提出了一种发动机，所述发动机包括：

主控系统；

本发明第一方面提出的弹性联轴器，所述数据处理单元与所述主控系统通信连接。

本发明第二方面提出的发动机的主控系统对数据处理单元的数据进行进一步分析并根据情况进行预警。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施方式的弹性联轴器的结构示意图；

图2示意性地示出了根据本发明实施方式的弹性联轴器的左视示意图；

图3示意性地示出了根据本发明实施方式的弹性联轴器的俯视示意图；

图4示意性地示出了根据本发明实施方式的弹性联轴器的第一环形件及装配在第一环形件上的部件的结构示意图；

图5示意性地示出了图4的俯视示意图；

图6示意性地示出了根据本发明实施方式的弹性联轴器的第二环形件及装配在第二环形件上的部件的结构示意图；

图7示意性地示出了图6的俯视示意图；

图8示意性地示出了根据本发明实施方式的弹性联轴器(第一连接体、第二连接体和弹性体图中未示出)的俯视示意图；

图9示意性地示出了根据本发明实施方式的弹性联轴器(第一连接体、第二连接体和弹性体图中未示出)的左视示意图；

附图中各标记表示如下：

100：弹性联轴器；

10：第一连接体、20：第二连接体、30：弹性体；

400：磁感区、401：正常运行区、402：载荷预警区、403：载荷过载区、40：磁感应传感器、41：第一环形件、42：第二环形件。43：第一动平衡块、44：第二动平衡块、45：第一限位块；46：第二限位块、47：无线数据发送模块、48：无线接收模块、49：数据分析模块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至9所示，本发明的第一方面提出了一种弹性联轴器100，弹性联轴器100包括：

第一连接体10；

第二连接体20，第一连接体10和第二连接体20同轴设置；

弹性体30，第一连接体10和第二连接体20通过弹性体30连接；

磁感单元，磁感单元安装在第一连接体10上，磁感单元包括至少一个磁感区400；

传感器单元，传感器单元安装在第二连接体20上，传感器单元包括磁感应传感器40，磁感应传感器40的位置与磁感区400的位置相对应，磁感应传感器40将第一连接体10相对于第二连接体20的角位移转化为角位移信号；

数据处理单元，数据处理单元与传感器单元通信连接，数据处理单元接收并分析磁感应传感器40的角位移信号。

本发明第一方面提出的弹性联轴器100具有角位移监测装置，在发动机的轴系扭矩传递过程中，载荷引起的弹性体30形变，其变形量大小与传递载荷相对应，磁感应传感器40通过感应磁感区400将弹性体30两边发生的角位移大小转化为角位移信号，实现实时监测弹性联轴器100状态，数据处理单元收集并分析相应数据，来评判弹性联轴器100匹配优劣，可实现对发动机弹性联轴器100运行状态的实时监测，及预判其使用寿命，从而降低轴系传递故障率，保证发动机正常运转。

在本发明的一些实施例中，磁感区400的数量为六个，六个磁感区400沿第一连接体10的周向方向设置，六个磁感区400根据弹性体30形变量对应化分为正常运行区401、载荷预警区402和载荷过载区403，磁感应传感器40的初始位置与六个磁感区400所在区域的中间位置相对应，初始时，磁感应传感器40的位置在磁感区400的中间位置，随着弹性联轴器100使用弹性体30过载，磁感应传感器40移动到对应的正常运行区401、载荷预警区402和载荷过载区403。

磁感应传感器40对应正常运行区401时，数据处理单元进行弹性联轴器100运行时间的监测，用以判定弹性联轴器100的老化期。

磁感应传感器40对应载荷预警区402时，数据处理单元进行弹性联轴器100预警使用时间统计，结合运行时间综合评估其弹性联轴器100使用寿命。

磁感应传感器40对应载荷过载区403时，数据处理单元进行弹性联轴器100过载运行时间统计，用以判定整机运行工装及弹性联轴器100匹配是否合理。

在本发明的一些实施例中，六个磁感区400的沿第一连接体10的周向方向的宽度与弹性体30的硬度呈负相关，相邻的两个磁感区400的间隔距离与弹性体30的硬度呈负相关，弹性体30硬度越大，运行时形变量越小，相应的磁感区400的宽度和间隔也应该越小。

在本发明的一些实施例中，磁感单元还包括第一环形件41，第一环形件41与第一连接体10同轴设置，磁感区400设于第一环形件41上，传感器单元还包括第二环形件42，第二环形件42与第二连接体20同轴设置，磁感应传感器40设于第二环形件42上。

在本发明的一些实施例中，磁感单元还包括设于第一环形件41上的第一动平衡块43，传感器单元还包括设于第二环形件42上的第二动平衡块44，第一动平衡块43与磁感区400以第一环形件41的圆心为中心呈中心对称，第二动平衡块44与磁感应传感器40以第二环形件42的圆心为中心呈中心对称，通过设置动平衡块保持弹性联轴器100旋转时的动平衡。

在本发明的一些实施例中，磁感单元还包括设于第一环形件41上的至少一个第一限位块45，传感器单元还包括设于第二环形件42上的至少一个第二限位块46，第一限位块45与第二限位块46配合对第一连接体10相对于第二连接体20转动的角度进行限位，通过设置限位块防止弹性联轴器100过载而导致弹性体30撕裂，实现运行时超过载状态保护。

在本发明的一些实施例中，第一限位块45的数量为四个，第二限位块46的数量为两个，第一环形件41的第一端和第二端分别设有两个第一限位块45，其中一个第二限位块46的位置与位于第一端的两个第一限位块45之间的位置相对应，另一个第二限位块46的位置与位于第二端的两个第一限位块45之间的位置相对应，通过两端的限位结构避免弹性体30过载而撕裂。

在本发明的一些实施例中，第一连接体10与第二连接体20间隔设置，磁感单元和传感器单元均设于第一连接体10和第二连接体20之间的空间内，弹性体30环设于磁感单元和传感器单元的外侧，使弹性联轴器100结构更加紧凑。

在本发明的一些实施例中，数据处理单元包括无线数据发送模块47、无线接收模块48和数据分析模块49，无线数据发送模块47与传感器单元电连接，无线数据发送模块47接收并发送角位移信号，无线接收模块48通过无线通信的方式接收角位移信号，数据分析模块49对无线接收模块48接收的信号进行分析。因弹性联轴器100运行时为旋转部件，所以在弹性联轴器100内置无线数据发送模块47，在外围固定有无线接收模块48和数据分析单元，来实现数据的无线传输，数据分析模块49将接收的信号(是否运行信号、预警信号、过载信号)进行二次分析处理，再反馈给整机或台架的主控系统。

弹性联轴器100运行状态监控方法如下：

弹性联轴器100运行工作，弹性体30受载荷产生形变，第二连接体20相对于第一连接体10产生角位移，从而使磁感应传感器40相对于磁感区400产生角位移，磁感应传感器40感应磁感区400，将角位移转化为电信号通过无线数据发送模块47发送给无线接收模块48，最后无线接收模块48将信号发送给数据分析模块49分析，系统根据分析结果对弹性联轴器100使用性能提前预判。

本发明的第二方面提出了一种发动机，发动机包括：

主控系统；

本发明第一方面提出的弹性联轴器100，数据处理单元与主控系统通信连接。

发动机的主控系统对数据处理单元的数据进行进一步分析并根据情况进行预警。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种弹性联轴器，其特征在于，所述弹性联轴器包括：

第一连接体；

第二连接体，所述第一连接体和所述第二连接体同轴设置；

弹性体，所述第一连接体和所述第二连接体通过所述弹性体连接；

磁感单元，所述磁感单元安装在所述第一连接体上，所述磁感单元包括至少一个磁感区；

传感器单元，所述传感器单元安装在所述第二连接体上，所述传感器单元包括磁感应传感器，所述磁感应传感器的位置与所述磁感区的位置相对应，所述磁感应传感器将所述第一连接体相对于所述第二连接体的角位移转化为角位移信号；

数据处理单元，所述数据处理单元与所述传感器单元通信连接，所述数据处理单元接收并分析所述磁感应传感器的所述角位移信号；

所述磁感区的数量为多个，多个所述磁感区沿所述第一连接体的周向方向设置，所述磁感应传感器的位置与多个所述磁感区所在区域的中间位置相对应；

所述多个磁感区沿所述第一连接体的周向方向的宽度与所述弹性体的硬度呈负相关，相邻的两个所述磁感区的间隔距离与所述弹性体的硬度呈负相关。

2.根据权利要求1所述的弹性联轴器，其特征在于，所述磁感单元还包括第一环形件，所述第一环形件与所述第一连接体同轴设置，所述磁感区设于所述第一环形件上，所述传感器单元还包括第二环形件，所述第二环形件与所述第二连接体同轴设置，所述磁感应传感器设于所述第二环形件上。

3.根据权利要求2所述的弹性联轴器，其特征在于，所述磁感单元还包括设于所述第一环形件上的第一动平衡块，所述传感器单元还包括设于所述第二环形件上的第二动平衡块，所述第一动平衡块与所述磁感区以所述第一环形件的圆心为中心呈中心对称，所述第二动平衡块与所述磁感应传感器以所述第二环形件的圆心为中心呈中心对称。

4.根据权利要求3所述的弹性联轴器，其特征在于，所述磁感单元还包括设于所述第一环形件上的至少一个第一限位块，所述传感器单元还包括设于所述第二环形件上的至少一个第二限位块，所述第一限位块与所述第二限位块配合对所述第一连接体相对于所述第二连接体转动的角度进行限位。

5.根据权利要求4所述的弹性联轴器，其特征在于，所述第一限位块的数量为四个，所述第二限位块的数量为两个，所述第一环形件的第一端和第二端分别设有两个所述第一限位块，其中一个所述第二限位块的位置与位于所述第一端的两个所述第一限位块之间的位置相对应，另一个所述第二限位块的位置与位于所述第二端的两个所述第一限位块之间的位置相对应。

6.根据权利要求1至5任一项所述的弹性联轴器，其特征在于，所述第一连接体与所述第二连接体间隔设置，所述磁感单元和所述传感器单元均设于所述第一连接体和所述第二连接体之间的空间内，所述弹性体环设于所述磁感单元和所述传感器单元的外侧。

7.根据权利要求1至5任一项所述的弹性联轴器，其特征在于，所述数据处理单元包括无线数据发送模块、无线接收模块和数据分析模块，所述无线数据发送模块与所述传感器单元电连接，所述无线数据发送模块接收并发送所述角位移信号，所述无线接收模块通过无线通信的方式接收所述角位移信号，所述数据分析模块对所述无线接收模块接收的信号进行分析。

8.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括：

主控系统；

根据权利要求1至7任一项所述的弹性联轴器，所述数据处理单元与所述主控系统通信连接。

Images