一种变增益刹车指令传感器及确定设计参数的方法技术

一种变增益刹车指令传感器及确定设计参数的方法，在刹车指令传感器中设置不同长度第一力感弹簧和第二力感弹簧，使变增益刹车指令传感器有不同的操纵力与行程增益，以满足飞机对不同着陆状态的要求。当飞机处于非正常着陆时，输出最大操纵力，指令传感器的行程达到最大，第一力感弹簧和第二力感弹簧同时工作，保证飞机安全刹车；当飞机处于正常着陆刹车，输出的操纵力不大于中值操纵力，仅第一力感弹簧工作，保证刹车过程中飞机不打滑，从而满足飞机各种着陆状态对刹车系统的要求，提高了刹车系统对飞机各起降状态的适应性，在飞机着陆刹车过程中减少机轮的防滑次数甚至不出现防滑，保证轮胎磨损均匀，提高了刹车机轮的使用寿命，提高了刹车效率。

A Variable Gain Brake Instruction Sensor and a Method for Determining Design Parameters

【技术实现步骤摘要】
一种变增益刹车指令传感器及确定设计参数的方法
本专利技术涉及飞机刹车系统领域，具体是一种变增益刹车指令传感器及确定设计参数的方法。
技术介绍
现有飞机着陆重量越来越大、刹车速度越来越高，飞机防滑刹车系统同时满足正常着陆刹车、最大着陆刹车、正常着陆不放伞刹车、最大着陆不放伞刹车、中止起飞刹车要求，满足刹车要求的刹车压力变化范围很大，现有技术数字电传防滑刹车系统额定刹车压力必须满足飞机最严酷条件的刹车要求，所以数字电传防滑刹车系统设定的额定刹车压力较大。现有技术飞机数字电传防滑刹车系统普遍采用脚刹车、脚差动，输出的刹车压力与刹车脚凳力成正比，脚凳力越大输出的刹车压力越高，现有技术结构图具体见图1；现有技术操纵力与行程增益曲线19具体见图3。刹车指令传感器的操纵力与行程增益为9.4N/mm，飞行员用的操纵力最小为脚蹬空行程为飞行员用的操纵力最大为脚蹬行程为操纵力与脚凳行程成正比。经检索，申请号为201710086646.X的专利技术专利提出一种指令传感器及其设计参数的确定方法为了保证飞行员踩刹车指令传感器中有力感，这个专利技术创造中设计了一个力感弹簧，这个专利技术创造对其使用的弹簧进行了参数设计计算。但是，这个专利技术创造也没有提到变增益要求，也不能满足飞机的多种使用状况，存在刹车过程必须靠飞行员的个人经验选择踩刹车脚蹬力和选择刹车力距的大小，刹车过程中人为因素较高，刹车效率低。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的刹车过程中人为因素较高、刹车效率低的不足，本专利技术提出了一种变增益刹车指令传感器及确定设计参数的方法。本专利技术所述的一种变增益刹车指令传感器，包括壳体、定位套、复位弹簧、复位活塞、力感活塞、止动套和固定支架组件和力感弹簧。其中：所述壳体的一端用于安置电器元件，称为电子腔；该壳体的另一端用于安装机械组件，称为机械腔。所述固定支架组件的连接端固装在壳体电子腔的内孔中。固定支架组件固定在壳体电子腔一端端面。在所述机械腔外端端口安装有止动套。力感活塞位于所述机械腔内，并使该力感活塞的传力杆穿过所述止动套的中心孔，位于该止动套端面之外；该力感活塞的活塞端套装在复位活塞的外圆周表面。所述复位活塞位于该机械腔内并靠近所述电子腔一端。两根线位移传感器位于所述壳体内，一端位于所述定位套的中心孔内，另一端装入所述复位活塞端面的通孔中，并分别通过复位活塞固定螺母固定。位于所述力感活塞活塞端内的施压杆的端面与所述复位活塞外端面中心的施压杆凹槽相配合。在所述两根线位移传感器上分别套装有复位弹簧。所述力感弹簧位于该机械腔内。其特征在于，所述力感弹簧包括第一力感弹簧和第二力感弹簧，并且所述第二力感弹簧套装在所述力感活塞的传力杆的外圆周上，并使该第二力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间有L0的间距，该第二力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面之间有L2的间距。所述第一力感弹簧套装在所述第二力感弹簧的外圆周上，并使该第一力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间的间距为L0，并使该第一力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面贴合。工作时，所述第二力感弹簧外端端面与调隙垫片内端面之间的间距L0和所述第一力感弹簧外端端面与调隙垫片内端面之间的间距均为L0，均为刹车指令传感器空行程Ls0。所述第一力感弹簧的工作圈数n＝8.5，钢丝直径d＝3mm，外径Dw＝30mm，内径Dn＝24mm，高度H0＝94mm，节距t＝10.4，单圈变形量f＝6.57，工作圈数n＝8。所述第二力感弹簧的弹簧外径Dw1＝20mm，弹簧的内径Dn1＝15mm，钢丝直径d1＝2.5mm，高度H01＝48mm，工作圈数n1＝3.8，弹簧节距t1＝11.6，单圈变形量f1＝2.83。本专利技术提出的确定所述变增益刹车指令传感器弹簧参数的具体过程是：步骤1、确定变增益刹车指令传感器的中值操纵力和额定操纵力：刹车指令传感器行程Ls与刹车指令传感器操纵力之间的关系由公式(1)确定：式中：F操纵力、F0最小操纵力、FM中值操纵力，操纵力/行程增益K1、操纵力/行程增益K2、LM—刹车指令传感器中值行程、Lsmax—刹车指令传感器最大行程、Ls—刹车指令传感器工作行程、Ls0—刹车指令传感器空行程。步骤2、确定变增益刹车指令传感器第一力感弹簧的参数：所述第一力感弹簧的参数的参数包括其高度、外径、内径、变形量、节距、工作圈数和第一力感弹簧钢丝的直径。具体过程是：ⅰ、通过公式(2)确定该第一力感弹簧的操纵力与行程增益k1；k1＝(FM-F0)÷(LM-Ls0)(2)ⅱ、通过公式(3)确定第一力感弹簧的最大操纵力Fmax1：Fmax1＝F0+k1×(Lsmax－Ls0)(3)ⅲ、通过公式(4)确定第一力感弹簧的自由高度H0：H0＝△S1+L1＝21.7+72＝93.7mm(4)ⅳ、由壳体结构决定第一力感弹簧的外径Dw；ⅴ、确定第一力感弹簧钢丝的直径d1和第一力感弹簧的内径Dn根据确定的第一力感弹簧的最大操纵力Fmax1，以及设计的指令传感器最大行程Lsmax确定第一力感弹簧钢丝的外径为d1，第一力感弹簧的内径为Dn。ⅵ、确定第一力感弹簧的变形量：所述第一力感弹簧的变形量包括该第一力感弹簧单圈变形量f和该第二力感弹簧总变形量△S。通过手册确定该第一力感弹簧的最大许用载荷P。当向指令传感器输入中值操纵力时，通过公式(5)确定该第一力感弹簧的变形量△S1：△S1＝(FM-F0)÷k1(5)通过公式(6)确定第一力感弹簧总变形量△S：△S＝P÷k1(6)公式(6)中，P是第一力感弹簧的最大许用载荷；ⅶ、通过公式(7)确定第一力感弹簧的单圈变形量f：公式(7)中，D是第一力感弹簧的中径；G是第一力感弹簧的剪切弹性模量；d是第一力感弹簧钢丝的直径。ⅷ、确定该第一力感弹簧的节距t1通过公式(8)确定该第一力感弹簧节距t：H0＝t×n+2d(8)ⅸ、通过公式(9)确定第一力感弹簧工作圈数n：n＝△S÷f(9)至此，确定了第一力感弹簧的参数。步骤3、确定变增益刹车指令传感器的第二力感弹簧的参数：所述第二力感弹簧参数包括该第二力感弹簧的高度、外径、内径、变形量、节距、工作圈数和第二力感弹簧钢丝的直径。具体过程是：ⅰ、在确定所述第二力感弹簧各所述参数时，首先确定第二力感弹簧操纵力与行程增益k4和最大操纵力Fmax2。通过公式(10)确定第二力感弹簧操纵力与行程增益k4：k4＝(Fmax-Fmax1)÷(Lsmax-LM)(10)通过公式(11)确定第二力感弹簧的最大操纵力Fmax2：Fmax2＝Fmax-Fmax1(11)ⅱ、确定第二力感弹簧的弹簧高度H01。通过公式(12)确定第二力感弹簧的弹簧高度H01：H01＝L1－LM(12)ⅲ、通过公式(12)确定第二力感弹簧的外径为Dw1；设定所述第一力感弹簧与第二力感弹簧二者的配合面之间有2mm的配合间隙δ，故第二力感弹簧的外径为Dw1＝Dn-δ2。ⅳ、确定第二力感弹簧钢丝的直径d1和第二力感弹簧的内径Dn1：根据确定的第二力感弹簧的最大操纵力Fmax2和设计的工作行程，确定该第二力感弹簧的外径为d1，内径为Dn1。ⅴ、确定第二力感弹簧的变形量：所述第二力感弹簧的变形量包括该第二力感弹簧单圈变形量f1和该第二力感弹簧总变形量F1。通过手册确定该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变增益刹车指令传感器，包括壳体、定位套、复位弹簧、复位活塞、力感活塞、止动套和固定支架组件和力感弹簧；其中：所述壳体的一端用于安置电器元件，称为电子腔；该壳体的另一端用于安装机械组件，称为机械腔；所述固定支架组件的连接端固装在壳体电子腔的内孔中；固定支架组件固定在壳体电子腔一端端面；在所述机械腔外端端口安装有止动套；力感活塞位于所述机械腔内，并使该力感活塞的传力杆穿过所述止动套的中心孔，位于该止动套端面之外；该力感活塞的活塞端套装在复位活塞的外圆周表面；所述复位活塞位于该机械腔内并靠近所述电子腔一端；两根线位移传感器位于所述壳体内，一端位于所述定位套的中心孔内，另一端装入所述复位活塞端面的通孔中，并分别通过复位活塞固定螺母固定；位于所述力感活塞活塞端内的施压杆的端面与所述复位活塞外端面中心的施压杆凹槽相配合；在所述两根线位移传感器上分别套装有复位弹簧；所述力感弹簧位于该机械腔内；其特征在于：所述力感弹簧包括第一力感弹簧和第二力感弹簧，并且所述第二力感弹簧套装在所述力感活塞的传力杆的外圆周上，并使该第二力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间有L0的间距，该第二力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面之间有L2的间距；所述第一力感弹簧套装在所述第二力感弹簧的外圆周上，并使该第一力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间的间距为L0，并使该第一力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面贴合。...

【技术特征摘要】
1.一种变增益刹车指令传感器，包括壳体、定位套、复位弹簧、复位活塞、力感活塞、止动套和固定支架组件和力感弹簧；其中：所述壳体的一端用于安置电器元件，称为电子腔；该壳体的另一端用于安装机械组件，称为机械腔；所述固定支架组件的连接端固装在壳体电子腔的内孔中；固定支架组件固定在壳体电子腔一端端面；在所述机械腔外端端口安装有止动套；力感活塞位于所述机械腔内，并使该力感活塞的传力杆穿过所述止动套的中心孔，位于该止动套端面之外；该力感活塞的活塞端套装在复位活塞的外圆周表面；所述复位活塞位于该机械腔内并靠近所述电子腔一端；两根线位移传感器位于所述壳体内，一端位于所述定位套的中心孔内，另一端装入所述复位活塞端面的通孔中，并分别通过复位活塞固定螺母固定；位于所述力感活塞活塞端内的施压杆的端面与所述复位活塞外端面中心的施压杆凹槽相配合；在所述两根线位移传感器上分别套装有复位弹簧；所述力感弹簧位于该机械腔内；其特征在于：所述力感弹簧包括第一力感弹簧和第二力感弹簧，并且所述第二力感弹簧套装在所述力感活塞的传力杆的外圆周上，并使该第二力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间有L0的间距，该第二力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面之间有L2的间距；所述第一力感弹簧套装在所述第二力感弹簧的外圆周上，并使该第一力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间的间距为L0，并使该第一力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面贴合。2.如权利要求1所述变增益刹车指令传感器，其特征在于，工作时，所述第二力感弹簧外端端面与调隙垫片内端面之间的间距L0和所述第一力感弹簧外端端面与调隙垫片内端面之间的间距均为L0，均为刹车指令传感器空行程Ls0。3.如权利要求1所述变增益刹车指令传感器，其特征在于，所述第一力感弹簧的工作圈数n＝8.5，钢丝直径d＝3mm，外径Dw＝30mm，内径Dn＝24mm，高度H0＝94mm，节距t＝10.4，单圈变形量f＝6.57，工作圈数n＝8。4.如权利要求1所述变增益刹车指令传感器，其特征在于，所述第二力感弹簧的弹簧外径Dw1＝20mm，弹簧的内径Dn1＝15mm，钢丝直径d1＝2.5mm，高度H01＝48mm，工作圈数n1＝3.8，弹簧节距t1＝11.6，单圈变形量f1＝2.83。5.一种确定如权利要求1所述变增益刹车指令传感器弹簧参数的方法，其特征在于，具体过程是：步骤1、确定变增益刹车指令传感器的中值操纵力和额定操纵力：刹车指令传感器行程Ls与刹车指令传感器操纵力之间的关系由公式(1)确定：式中：F操纵力、F0最小操纵力、FM中值操纵力，操纵力/行程增益K1、操纵力/行程增益K2、LM—刹车指令传感器中值行程、Lsmax—刹车指令传感器最大行程、Ls—刹车指令传感器工作行程、Ls0—刹车指令传感器空行程；步骤2、确定变增益刹车指令传感器第一力感弹簧的参数：所述第一力感弹簧的参数的参数包括其高度、外径、内径、变形量、节距、工作圈数和第一力感弹簧钢丝的直径；具体过程是：ⅰ、通过公式(2)确定该第一力感弹簧的操纵力与行程增益k1；k1＝(FM-F0)÷(LM-Ls0)(2)ⅱ、通过公式(3)确定第一力感弹簧的最大操纵力Fmax1：Fmax1＝F0+k1×(Lsmax－Ls0)(3)ⅲ、通过公式(4)确定第一力感弹簧的自由高度H0：H0＝△S1+L1＝21.7+72＝93.7mm(4)ⅳ、由壳体结构决定第一力感弹簧的外径Dw；ⅴ、确定第一力感弹簧钢丝的直径d1和第一力感弹簧的内径Dn：根据确定的第一力感弹簧的最大操纵力Fmax1，以及设计的指令传感器最大行程Lsmax确定第一力感弹簧钢丝的外径为d1，第一力感弹簧的内径为Dn；ⅵ、确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠平，韩亚国，张鹏亮，董智超，
申请(专利权)人：西安航空制动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61