[发明专利]自动同步离合器状态监控方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业、船舶领域的自动同步离合器状态监控方法，可用于现代发电机组、舰船传动等系统中离合器活动状态的在线监测。

背景技术

自动同步离合器是一种通过齿轮元件和离合器传递功率的全自动型单向超越离合器，是一个封闭的机械系统，广泛应用于舰船、电站等动力装置中。自动同步离合器也称为SSS(Synchro-Self-Shifting)离合器，是一种通过齿轮元件传递功率的全自动型单向超越离合器。它能够根据输入、输出端转速的高低自动进行切换：当输入端相对输出端升速时，离合器自动啮合；当输入端相对输出端降速时，离合器自动脱开，独立于外部控制，啮合后同步机械完全卸载。自动同步离合器在柴-燃联合动力装置型军舰、发电站的燃气轮机和冶金行业的能量回收系统中广泛应用。目前世界上只有英国SSS公司德国MAAG公司拥有成熟的离合器设计和制造能力，国内仅有少数企业和船舶研究所在研发制造。由于离合器的特殊性，其运行时高速旋转，并在轴向方向活动，移动形成较大，监控比较困难，目前针对该类产品目前没有仪表设备对其实时监控。鉴于上述情况，国内自动同步离合器制造商希望能够突破离合器状态监控的技术瓶颈，我们在制造商的机械背景下，结合项目发明了自动同步离合器状态监控方法，并设计生产样机应用到制造商项目中，切实解决了离合器的状态监控问题。

块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时(与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流)，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值也发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压(电流)变化，最终完成机械位移(间隙)转换成电压(电流)。由上所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。电涡流传感器工作原理如图所示

按照电涡流在导体内的贯穿情况，此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类，但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、 表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小等特点。

发明内容

本发明的目的在于，设计一种能够在线监测高速旋转、大行程活动范围的自动同步离合器工作状态，使得仪器仪表能够实时将离合器的状态显示或远传，提供给操作员或中控系统判断整个传动系统工作是否正常，使得原本封闭的机械运动得以信息化。

自动同步离合器状态监控方法，其特征在于改进离合器活动部件，即同步离合器内部的自行接合或自动分离的轴活动部件，采用电涡流传感器对轴活动部件表面进行贴近非接触式检测；尤其是轴活动部件由圆柱面改为锥面，并使得活动距离与锥度成一定比例，使电涡流传感器对锥面表面进行非接触式检测；电涡流传感器通过三角计算测得离合器移动位置并显示状态及距离。

该方法包括电涡流传感器测量探头、测量仪表以及对自动同步离合器测量面的改进，使得监控高速旋转、大行程范围移动的自动同步离合器成为可能，并成功应用于工程。本发明通过对原离合器最重要的中空圆柱体活动部件(即轴活动部件)改进成一定锥度的中空圆锥体，锥面长48mm，锥度为θ，tanθ＝1/15；测量探头为直径8mm的电涡流探头，径向垂直于活动圆锥体安装，使得离合器圆锥面活动离探头最近端距离为0.5mm，离合器在高速旋转达到一定转速后自动吸合，圆椎体轴向滑动距离为30mm，此时离合器粘合，在此过程中，根据锥度计算，锥面径向变化距离为2mm，仪表通过探头测量离合器径向锥面变化，可算得离合器轴向活动位置，即可显示离合器状态、距离。

根据上述自动同步离合器状态监控装置，轴活动部件由圆柱面改为锥面，并使得活动距离与锥度成一定比例，使用电涡流传感器测量其活动过程中的径向变化距离，电涡流传感器通过三角计算测得离合器移动位置并显示状态及距离。

如上所述的自动同步离合器，其原啮合活动部件即轴活动部件为圆筒状，内部为啮合齿，对其进行设计改造，在活动部件端面作为测量面，且加工成锥筒形，形成活动部件轴向运动和径向距离变化的比例关系，可使用电涡流传感器测量测量微小的径向距离(传感器端面与锥筒形表面)变化，结合设计的仪表采集调理计算信号，根据三角关系，显示出离合器活动部件轴向移动距离。