一种机车转速信号轴端输出方法及装置与流程

本发明涉及一种检测信号输出方法及装置，尤其是一种机车转速信号轴端输出方法及装置，属于检测技术领域。

背景技术：

在列车的运行过程中，必须准确采集当前运行的速度，当前普遍使用的是光电转速传感器检测方式；在光电转速传感器检测方式中，将光电传感器安装在机车轴端，利用光电转换的原理产生电信号为机车进行测速。但是光电传感器对防尘的要求高，又要留透光的缝隙，不能全封闭，而且机车在运行过程中，轮对轴承的振动较大，电磁干扰较多，光电转速传感器长期在振动、冲击、干扰的环境中工作，使得传感器信号受到严重的影响，容易出故障，存在通道无信号、丢、相位差超差等现象，大大降低了其可靠性，无法满足现有机车尤其是动车组高速电机的测速要求，因此需要将电机上现有的光电传感器替换成准确率高、故障率低的其它检测方式，如霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器等检测方式。

现有的霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器不能直接替换光电转速传感器，如果要将现有的霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器安装到已经安装了光电传感器的检测装置中，需要对现有的机车轴箱端盖进行较大的改造，造成资源浪费，因此需要研制一种能利用霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器替换现有光电传感器的检测方式及装置。

通过对国内专利进行检索，暂未发现相同的专利，发现有相关专利，举例如下：

1.专利申请号CN201420168713.4，名称为“用于非接触磁传动式机车转速传感器的磁力耦合传动装置”的实用新型专利公开了一种用于非接触磁传动式机车转速传感器的磁力耦合传动装置包括主动磁铁部件，设置在机车轮轴上的磁铁支架一端的空腔内壁上；从动磁铁部件，设置在速度检测装置中的转动轴的一端上，且其伸入所述磁铁支架的空腔内与主动磁铁部件组成磁力耦合结构，主动磁铁部件和从动磁铁部件设置成三极对至六极对，主动磁铁部件包括设置在磁铁支架一端的空腔内壁上的主动磁铁块和设置在相邻的主动磁铁块之间的阻磁材料块一，从动磁铁部件包括设置在转动轴一端上的从动磁铁块和设置在相邻的从动磁铁块之间的阻磁材料块二。采用本实用新型的磁力耦合非接触磁传动式机车转速传感器的传动力好，采集信号稳定，测速精确，有效避免了坡停事故的发生。

2. 专利申请号CN201610558692.0，名称为“可加装六通道霍尔转速传感器的机车轴端结构”的发明专利公开了一种可加装六通道霍尔转速传感器的机车轴端结构，包括车轴、轴端压盖、齿轮盘、前盖、后盖，所述轴端压盖中间分布一个用于齿轮盘的定位通孔，轴端压盖背面内沉一个车轴定位孔，车轴定位在该车轴定位孔中，轴端压盖与车轴固定在一起；所述齿轮盘正面中心开有一个供方隼组件安装的方孔，齿轮盘背面中心设置伸出一段轴端压盖的定位轴，定位轴与轴端压盖上的齿轮盘定位通孔相配合而定位齿轮盘；所述前盖侧面设置六通道霍尔转速传感器的安装孔，其安装面与前盖中心轴线的距离既要保证六通道霍尔转速传感器的有效感应距离，又能够避免传感器与齿轮盘的干涉；六通道光电转速传感器固定在前盖正面上时，六通道光电转速传感器的方隼组件固定在齿轮盘的方空中。

上述专利虽然都涉及到机车转速信号的轴端输出，但文件1中依然需要对机车的轴箱部分进行改造才能取代当前机车上的光电传感器，而文件2完全是对轴箱端的改造，因此需要一种可以不改变机车的轴箱端盖结构就直接将光电传感器替换掉的方法及装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为将当前机车上所用的光电转速传感器替换成霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器，提出了一种不需要改变机车轴箱端盖结构的机车转速信号轴端输出方法及装置。

本发明所采用的技术手段为：一种机车转速信号轴端输出方法，在机车转速信号被测转轴轴端安装一个带活动连接轴的信号输出轴，转轴转动时通过活动连接轴带动信号输出轴转动；在信号输出轴上安装信号发生装置，信号输出轴转动时带动信号发生装置一起转动，在信号发生装置的旋转周向侧面安装信号采集装置，由信号采集装置从旋转周向侧面采集信号发生装置所发出的信号，再将所采集的信号通过内部电路处理后，输出给外部设备。

进一步地，所述通过活动连接轴带动信号输出轴转动是指通过一个柔性十字连接轴分别连接转轴和信号输出轴，并通过柔性的十字连接轴带动信号输出轴转动，并将信号输出轴引出到轴箱壳体外的信号装置壳体内；信号发生装置固定在信号输出轴的末端，且信号发生装置的外围由信号装置壳体保护；信号装置壳体固定在车轴端盖上。

进一步地，所述由信号采集装置从旋转周向侧面采集信号发生装置所发出的信号是在信号发生装置的周向侧面安装独立的霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器。由霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器从旋转周向侧面采集信号发生装置所发出的信号。

进一步地，所述信号采集装置安装在与轴箱端盖连接的信号装置壳体周向侧面孔内，采取可拆卸独立安装结构，信号采集装置的探头深入到信号发生装置的周向侧面，靠近但不接触到信号发生装置。

进一步地，所述信号发生装置为测速齿轮或磁场发射装置，测速齿轮或磁场发射装置与转轴同步旋转，测速齿轮或磁场发射装置从周向侧面发出信号。

一种机车转速信号轴端输出装置，包括信号发生装置和信号采集装置，其中，信号发生装置安装在信号输出轴上，信号输出轴通过活动连接轴连接在被测转轴的轴端，并通过活动连接轴带动与被测转轴同步旋转；信号采集装置安装在信号装置壳体上，位于信号发生装置的旋转周向侧面，从侧面采集信号发生装置发出的信号。

进一步地，所述连接轴为柔性的十字连接轴，信号发生装置固定在信号输出轴的末端，信号采集装置设在信号发生装置的周向侧面，靠近但不接触到信号发生装置。

进一步地，信号发生装置为测速齿轮或磁场发射装置，以保证在旋转时能从侧面发出信号。

进一步地，信号发生装置的外围设有信号装置壳体对信号发生装置进行保护，信号装置壳体为内部中空的壳体，信号发生装置设在信号装置壳体内，信号装置壳体的一端为与轴箱端盖固定的平面，平面中心有用于信号输出轴通过的轴孔，平面外周有用于固定在轴箱端盖的连接螺孔，其中连接螺孔的位置与轴箱端盖上螺孔的位置相应设置；信号装置壳体的侧面有一个以上用于固定信号采集装置的侧面孔，侧面孔的外周设有固定螺孔一。

进一步地，信号采集装置为霍尔传感器及其线缆、磁电传感器及其线缆或磁阻传感器及其线缆等。

进一步地，信号采集装置为可拆卸的独立结构，外围有固定座保护，固定座包括定位块和外壳，定位块的一端顶部为内凹的圆弧状，圆弧状面上有一个以上的安装孔，传感器的感应元件分别设置在每个安装孔内，组装后定位块的圆弧状部分深入连接座内，感应元件的感应面靠近信号发生装置，当感应元件为多个时，每个感应元件等距离感应信号发生装置转动带来的信号变化；定位块的另一端有与安装孔连通的通孔，每个感应元件所带的线缆从安装孔伸出经过通孔与内部处理电路连接，通过传感器电缆与外部设备连接。

进一步地，定位块有通孔的一端设在外壳内，外壳的端面有用于线缆通过的线缆孔，定位块内感应元件的线缆从定位块的通孔伸出后经电路处理板处理、再穿过外壳的线缆孔后连接至外部处理设备；外壳的外周有与连接座侧面开口的固定螺孔一对应的固定螺孔二，通过外壳将信号感应传输组件固定在连接座上。

进一步地，定位块由具有绝缘效果的材料制成，如塑料、胶木等。

本发明的有益效果：

1. 本发明的电气接口和机械接口与现有的光电转速传感器相同，因此不需要改造机车轴箱端盖的结构而可以直接将原来的光电转速传感器替换为本发明的装置。

2. 本发明的信号发生装置不直接安装在机车的转动轴上，取代光电传感器时操作更简单。

3. 本发明的信号发生装置和信号采集装置分开设计安装，而通常信号采集装置相对来说容易损坏，因此更换时更方便。

4. 本发明组装后传感器的气隙固定，在现场安装时不会改变，不需要进行临时调试，因而安装更简单，节省了人工、提高了效率。

附图说明

图1为本发明整体示意图；

图2为本发明整体主视示意图；

图3为本发明整体剖视示意图；

图4为本发明信号发生部分示意图；

图5为本发明信号发生部分主视示意图；

图6为本发明信号发生部分仰视示意图；

图7为本发明信号发生部分俯视示意图；

图8为本发明信号采集部分示意图；

图9为本发明信号采集部分主视示意图；

图10为本发明信号采集部分左视示意图；

其中：1.连接轴，2.信号输出轴，3.信号发生装置，31.信号装置壳体，32.平面，33.连接螺孔，34. 侧面孔，35.圆形盖板，36.凸起，37.固定螺孔一，4.信号采集装置，40.定位块，41，安装孔，42，通孔，46.外壳， 47.固定螺孔二，48. 线缆孔，49.电路处理板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例一

如图1-图10所示，一种机车转速信号轴端输出装置，包括信号发生装置3和信号采集装置4，其中，信号发生装置3安装在信号输出轴2上，信号输出轴2通过活动连接轴1连接在被测转轴的轴端，并通过活动连接轴1带动与被测转轴同步旋转；信号采集装置安装在信号装置壳体31上，位于信号发生装置3的旋转周向侧面，从侧面采集信号发生装置3发出的信号。

进一步地，所述连接轴1为柔性的十字连接轴1，其型号与轮轴孔套的大小匹配，使信号输出轴2在机车轴端的安装更灵活，减缓了机车振动时给信号发生装置3和信号采集装置带来的磨损。

进一步地，信号发生装置3固定在信号输出轴2的末端，信号采集装置4设在信号发生装置3的旋转周向侧面，靠近但不接触到信号发生装置3。

进一步地，信号发生装置3为测速齿轮。

进一步地，信号发生装置3的外围设有信号装置壳体31对信号发生装置3进行保护，信号装置壳体31为内部中空的壳体，信号发生装置3设在信号装置壳体31内，信号装置壳体31的一端为与轴箱端盖固定的平面32，平面32中心有用于信号输出轴2通过的轴孔，平面32中心沿轴孔周围有向信号装置壳体31内部伸出的凸起36，信号输出轴2从轴孔穿过后超出凸起36，信号发生装置3从信号装置壳体31内套在连接轴1上后一面靠近凸起36，另一面用螺母等固定在信号输出轴2；平面32外周有用于固定在轴箱端盖的连接螺孔33，其中连接螺孔33的位置与轴箱端盖上螺孔的位置相应设置；信号装置壳体31的另一端有圆形盖板35，当信号输出轴2通过轴孔、信号发生装置3固定在连接轴1后，利用螺钉将圆形盖板35固定在信号装置壳体31上；信号装置壳体31的侧面有一个用于固定信号采集装置4的侧面孔，侧面孔的外周设有固定螺孔一37。

进一步地，信号装置壳体31的接口与现有光电转速传感器吻合，因而与轴端的安装结构完全匹配，轴端不经过改造就能直接安装本装置。

进一步地，信号采集装置4为可输出六路信号的霍尔传感器及其线缆。

进一步地，信号采集装置4为可拆卸的独立结构，包括定位块40和外壳46，定位块40的一端顶部为内凹的圆弧状，圆弧状面上有三个的安装孔41，霍尔感应元件分别设置在每个安装孔41内，组装后定位块40的圆弧状部分深入信号装置壳体31内，感应元件的感应面靠近信号发生装置3，感应元件等距离感应信号发生装置3转动带来的信号变化；定位块40的另一端有与安装孔41连通的通孔42，每个霍尔感应元件所带的线缆从安装孔41伸出经过通孔42与外部处理设备连接。

进一步地，定位块40有通孔42的一端设在外壳46内，外壳46的端面有用于线缆通过的线缆孔48，定位块40内感应元件的线缆从定位块40的通孔42伸出后经电路处理板49处理、再穿过外壳46的线缆孔48后连接至外部处理设备；外壳46的外周有与连接座侧面开口的固定螺孔一37对应的固定螺孔二47，通过外壳46将信号采集装置固定在信号装置壳体31上。

进一步地，定位块40由具有绝缘效果的材料制成，如塑料、胶木等。

实施例二

本实施例与实施例一原理相同，不同之处在于，本实施例的信号发生装置3为磁场发射装置等。

信号采集装置4为一个或两个，当为两个时，在信号装置壳体31的旋转周向侧面对称设有两个用于固定信号采集装置4的侧面孔34，两个信号采集装置4分别安装在信号装置壳体31的侧面孔34。

信号采集装置4为磁电传感器及其线缆或磁阻传感器及其线缆等。

定位块40圆弧状面上的安装孔41可以是一个、两个或三个，相应的感应元件可以是一个、两个或三个。

本发明还涉及一种机车转速信号轴端输出方法，在机车转速信号被测转轴轴端安装一个带活动连接轴1的信号输出轴2，转轴转动时通过活动连接轴1带动信号输出轴2转动；在信号输出轴2上安装信号发生装置3，信号输出轴2转动时带动信号发生装置3一起转动，并在转动时提供信号；同时在信号发生装置3的旋转周向侧面安装信号采集装置4，由信号采集装置4从旋转周向侧面采集信号发生装置3所发出的信号，再将所采集的信号通过内部电路处理后，输出给外部设备。

进一步地，所述通过活动连接轴1带动信号输出轴2转动是指通过一个柔性十字连接轴1分别连接转轴和信号输出轴2，并通过柔性的十字连接轴1带动信号输出轴2转动，并将信号输出轴2引出到轴箱壳体外的信号装置壳体31内；信号发生装置3固定在信号输出轴2的末端，且信号发生装置3的外围由信号装置壳体31保护；信号装置壳体31固定在车轴端盖上。

进一步地，所述由信号采集装置4从旋转周向侧面采集信号发生装置3所发出的信号是在信号发生装置3的周向侧面安装独立的霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器。由霍尔传感器、磁电传感器、磁阻传感器从旋转周向侧面采集信号发生装置3所发出的信号。

进一步地，所述信号采集装置4安装在与轴箱端盖连接的信号装置壳体31侧面孔内，采取可拆卸独立安装结构，信号采集装置的探头通过传导件深入到信号发生装置3的周向侧面，靠近但不接触到信号发生装置。

进一步地，所述信号发生装置3为测速齿轮或磁场发射装置，测速齿轮或磁场发射装置与转轴同步旋转，测速齿轮或磁场发射装置从周向侧面发出信号。

由上述实施例可以看出，本发明还具有以下有益效果：

1. 本发明的电气接口和机械接口与现有的光电转速传感器相同，因此不需要改造机车轴箱端盖的结构而可以直接将原来的光电转速传感器替换为本发明的装置。

2. 本发明的信号发生装置不直接安装在机车转动轴上，取代光电转速传感器时操作更简单。

3. 本发明的信号发生装置和信号采集装置分开设计安装，而通常信号采集装置相对来说容易损坏，因此更换时更方便。

4. 本发明组装后传感器的气隙固定，在现场安装时不会改变，不需要进行临时调试，因而安装更简单，节省了人工、提高了效率。