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《機械設計與制造工程雜志》2014年第六期

1執行機構設計

空壓機由動力機構、油門控制裝置、儲氣罐、感器、小型發電機、電磁閥、控制器、調壓開關、氣體壓縮機構、進氣管、飛輪、氣動馬達等構成(如圖6所示)。動力機構、調壓開關和氣體壓縮機構安裝在儲氣罐上構成空壓機的主體構架，動力機構的主體部分為柴油機或汽油機，動力機構的上部安裝有氣動馬達，氣動馬達上的齒輪與飛輪上的齒圈相嚙合，動力機構的下部安裝有功率低于20W的小型發電機;動力機構上安裝有飛輪;動力機構的中部安裝有傳感器;進氣管上安裝有電磁閥，氣動馬達的進氣管由電磁閥引出，控制器安裝在靠近調壓開關的一側，為了方便與調壓開關進行電氣連接，控制器通過導線與油門控制裝置、傳感器、小型發電機、電磁閥相連接［2］。氣動馬達只進行單方向動力輸出，因此只接有一根氣管;氣動馬達上的齒輪也進行單方向扭矩輸出，其功能猶如自行車后輪上的飛輪，這樣當氣馬達帶動動力機構啟動后，就不會跟著同時轉動，延長了氣動馬達的使用壽命;電磁閥為兩位三通氣動電磁閥或兩位四通電磁閥;傳感器為霍爾元件或轉軸電壓式;小型發電機為轉動式或振動發電式;油門控制裝置由小型氣缸、電磁閥、限位開關和彈簧構成;電磁閥用來驅動小型氣缸執行動作［3］。

2電路設計

電路主要基于51單片機系統進行開發設計，以52單片機為智能控制單元進行外圍布局。首先，發電機提供交流電能，經整流橋進行整流穩壓后，分成兩路變壓模式，變成5V后輸入到單片機和傳感器;變成12V后輸入到電磁閥。由于野外工作環境惡劣及供電電源的不穩定，因此在外圍電路上設有抗諧波構造，其主要原理是基于傅立葉分解法求出各次諧波含量。智能控制部分主要由單片機系統構成(如圖8所示)。控制信號進入單片機首先要經過光電隔離模塊進行物理隔離后進行閉環輸入，其作用就是在兩個供電控制之間創建了一個物理隔斷，這意味著信號數據包不能從一個信號路徑流向另外一個信號路徑。并且兩者線路上從不會有實際的連接，以防止外來干擾影響單片機工作。執行機構采用舵機模塊，由單片機輸入控制信號，配合12V供電進行精確控制，基本實現了電路的整體工作流程。

3結束語

通過以上幾大模塊的設計、改進與優化，并利用其自身壓縮空氣進行啟動，不增加額外的大容量電瓶電機，實現自行啟動，節能環保，同時該系統設計簡潔高效，可以節約大量油料，尤其是在大型戶外工程的使用上，節能效果更為明顯，具有廣闊的市場空間。

作者：聶廣鹿方懂平單位：北京交通大學電子信息工程學院舟山市定海區巨洋技術開發有限公司