一种速度传感器驱动装置的设计

刘晓东

摘要：速度传感器驱动装置主要用于某型速度传感器的灵敏性测试。在设备通电和产品供压的情况下，针对产品的测试要求，模拟XX－106传感器的工作环境（速度、负加速度）并在液压系统配合下完成低速灵敏度试验、高速灵敏度试验、松刹车脉冲时间的测试试验等。产品机轮速度控制器，低速灵敏性测试要求：负角加速度应满足以下要求：当产品轴的转速为r/min时，稳定工作负角加速度为（325～475）rad/s2。高速灵敏性要求；负角加速度应满足以下要求：当产品轴的转速为5000 r/min时，稳定工作负角加速度为（600～1200）rad/s2。松刹车脉冲测试要求：产品轴的转速稳定达到5000+100r/min后，急剧让转动轴停止转动。

关键词：高速旋转；负角加速度；快速启动；急剧停转；

速度传感器驱动装置主要用于驱动机轮速度传感器，模拟飞机起飞、降落、滑行以及防滑的各种工况。在产品通电和供压的情况下，为产品测试提供所需的转速和负角加速度，确保在产品在低速和高速旋转下迅速脱离和急剧停转。

速度传感器驱动装置采用智能化工作模式，在触摸屏上选择相对应的测试项目，在产品测试所需的转速下，自动设置产品所需的快速启动和制动功能。使产品在高速和低速情况下，通过电动离合器和电磁离合器实现产品的高低速脱离和制动。节约了人力成本，能够代替人工完成产品在高低速情况下的自动脱离和制动。在保证测试人员安全性的同时提高了测试的准确性和可靠性。

1设计原理

工作原理：电机通过减速器输出稳定扭矩和转速，飞轮采用双边对等设计，保证驱动设备转动平稳无偏移。增速器保证产品所需的转速，调节电机保证产品所需的负角加速度，满足产品测试的输入数据。本项目中电动离合器、电磁制动器的使用，提高了设备的智能化和安全性。电动离合器可根据产品性能要求设置相关的技术参数，电磁制动器与电动离合器配合使用，电动离合器可在高转速运行下迅速脱离和吸合，在电动离合器动作的同时，电磁制动器对产品进行刹车，保证产品转速瞬间降到零，对于产品的高低速灵敏测试和松刹车脉冲时间测试具有重要意义。

2组成结构

为驱动装置原理框图。由调速电机、减速箱、飞轮组件、轴承座组件1、联轴器、固定底座、连轴—曲柄组件、增速箱、电动离合器、电磁制动器、轴承座组件2、防滑控制器接口夹具、活动底座、直线导轨与滑块组件、偏心距调节电机（带刹车制动）、电动缸、位移传感器等主要构件组成。

选用伺服电机+行星减速器的传动方式，其中，伺服电机选用桂林星辰的480GM04-40B2N型，额定转速4000转，额定功率1.6KW，额定转矩4Nm；减速器选用纽氏达特的AB042 L1-5-P2-S2型行星减速器，速比4。伺服电机通过减速器变速后直接驱动飞轮组件旋转，其中，飞轮组件采用左右对称的方式安装在轴承支架上，飞轮直径为250mm，厚度各18mm。此种安装方式保证了飞轮重力完全作用在轴承支架上，经过专业标定后，飞轮可以达到较高的动平衡效果，从而消除对连轴-曲柄组件的影响。连轴-曲柄组件的滑槽部分设计在飞轮面上，随着飞轮旋转；连轴-曲柄组件的曲柄机构采用深沟球轴承与滑槽相对运动，随着飞轮旋转带动曲柄转动，曲柄轴线即轮速传感器旋转轴线。

调隙机构为自动控制装置，通过电动缸带动移动平台机构沿直线导轨根据需求自动滑移，从而实现偏心距e的调整。其中，电动缸安装在移动平台正下方的箱体内，电动缸滑块从移动平台的底座相应开口处伸出带动移动平台移动，可以实现0~50mm的调隙范围，同时，电动缸配置外置位移传感器，实时反馈位置信息，可以实现两端轴线间隙e的高精度控制，控制精度可达0.05mm以内。

同时，设计上保证驱动轴线和轮速传感器旋转轴线在高度方向在同一水平线上，从而能够有效的实现调隙范围内的位移量的线性变化。

连轴-曲柄组件的曲柄与增速器连接，增速器与电磁离合器通过转轴连接，通电吸合，断电分离，从而实现轮速转动与驱动端转动的旋转分离。其中，电磁离合器选用南京工诺的VMC4-5型灵敏电磁离合器，最高允许转速8000r/min，动摩擦扭矩5Nm，静摩擦扭矩5.5Nm，吸合时间和分离时间均为0.02s。

曲柄连杆组件的连杆沿滑槽移动，滑槽总长度为226mm，曲柄长度为60mm，所以可得连杆最大可移动（226/2）-60=53mm>50mm，即在53mm的行程内调隙机构不会产生负位移，满足产品测试要求。

曲柄-连杆组件与增速器连接，增速器输出端通过转轴与电磁离合器连接。如图5所示，电磁制动器动盘与内齿轴连接，内齿轴与轮速传感器齿轮啮合，带动轮速传感器转动。电磁制动器通电制动，断电分离；当电磁离合器工作的同时电磁制动器开始制动，内齿轴轮速传感器实现快速刹车响应。其中，增速器选用纽氏达特的AB042 L1-5型行星增速器，速比8；电磁制动器选用南京工诺

VMB4-5型干式电磁制动器，制动时间0.015s，制动力5Nm。

同时，内齿轴与电磁制动器的动盘固定连接，轮速传感器安装支架内设计有隔油板，隔油板中孔与内齿轴通过O型密封圈实现动密封，防止轮速传感器泄露的油污进入电磁制动器，影响制动器制动性能。

3结论

驱动装置，为产品的高低速提供快速吸合和分离，同时电磁制动器的应用保证测试切近实际工况。调节电机的保证产品负角加速度的产品，确保产品的测试条件。通过触摸屏的指令发送，由PLC进行闭环智能控制，提高了设备的自动化程度，降低了人工成本，降低产品测试过程中的人员安全风险。同时驱动装置具备实时采集和处理数据的能力，为产品的设计生产提供了可靠的技术参数。

参考文献：

[1]《机械设计手册》  2008 第二版 机械工业委员会 机械工业出版社

[2]《机械原理》 1997年 吴克坚  高等教育出版社

[3]《电子电工技术》 1998年 第一版  卢颂峰 机械工业出版社

[4]《PLC应用技术》 2008年 第二版 廖常初  机械工业出版社

[5]《机械系统创新设计》 2000年  杨家军  华中科技大学出版社