一种全电钳式刹车系统技术方案

本发明专利技术公开了一种全电钳式刹车系统，包括左全电刹车机轮、右全电刹车机轮和刹车控制盒；刹车控制盒接收并识别飞控计算机指令，与飞控计算机通过CAN总线和RS

【技术实现步骤摘要】
一种全电钳式刹车系统


[0001]本专利技术属于刹车系统领域，尤其涉及一种全电钳式刹车系统。

技术介绍

[0002]飞机刹车系统经历了从机械惯性防滑刹车系统、电子防滑刹车系统、数字防滑刹车系统直至数字式电传防滑刹车的技术发展，系统性能及功能取得了长足的进步，但是，刹车系统的作动形式没有发生本质的变化，一直采用了机械或液压作动形式，必须由发动机驱动的集中式液压泵提供高压液压动力。面对进一步提高系统的安全性、可靠性及可维护性的要求，特别是小型飞机大量装备的液压作动刹车系统存在着难于逾越的技术障碍和问题，具体如下：
[0003](1)液压刹车系统工作介质采用的是液压油，总重量较重，且存在潜在的燃烧危险及液压泄漏问题；
[0004](2)机械液压部分难以实现故障实时自检测，系统的测试性及维护性不佳，不利于系统维护保障；
[0005](3)机械液压部分难以实现冗余设计，系统安全性低；
[0006](4)刹车装置上任何一个液压活塞作动筒发生渗漏，刹车装置必须更换、拆卸甚至彻底大修，系统维护成本高。

技术实现思路

[0007]专利技术目的
[0008]为解决目前无人机液压刹车系统存在的问题，提出了无人机全电刹车系统技术。全电刹车系统将刹车作动形式由液压作动改为电力作动，工作介质由液压油改为电力场，使用机电作动机构取代液压刹车活塞，导线取代液压管路，电机驱动器取代液压伺服阀，从而实现了功率电传刹车，取得了较大的技术进步，具体如下：
[0009]专利技术技术解决方案/>[0010]一种全电钳式刹车系统，包括左全电刹车机轮、右全电刹车机轮和刹车控制盒；刹车控制盒接收并识别飞控计算机指令，与飞控计算机进行双余度通讯，根据飞控计算机指令控制左、右全电刹车机轮的组合电机运动，输出相应的刹车推力，达到要求的刹车力矩，实现飞机的静刹车、动刹车，同时能够实现系统BIT并向飞控计算机反馈刹车推力、机轮速度及刹车系统状态。
[0011]优选的，左全电刹车机轮、右全电刹车机轮均包括机轮和电作动器；机轮包括轮毂，轮缘固定在轮毂外圆周面，导轨固定在轮毂上，刹车盘安装在导轨上，刹车盘能够随轮毂一起转动；齿轮盘固定在轮毂的端面；
[0012]电作动器包括集成在电作动器的壳体上的速度传感器、力传感器、变送器电路、霍尔传感器、滚珠丝杠、组合电机；组合电机正转，电作动器进行刹车，通过大齿轮、小齿轮啮合驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠将旋转运动转换成直线运动，推动刹车片压紧刹车盘，同时压紧
力传感器，检测滚珠丝杠作用在刹车片的推力，当达到要求的推力值时，组合电机停止工作，力传感器输出为电压信号，经变送器电路转换成电流信号并进行放大再进行反馈；组合电机反转，电作动器进行松刹车，当滚珠丝杠运动至初始位置，霍尔传感器输出低电平信号，组合电机停止工作，速度传感器输出高、低电平反馈机轮的运动速度；
[0013]刹车控制盒为左全电刹车机轮、右全电刹车机轮的力传感器、速度传感器、组合电机、霍尔传感器进行供电，并对力传感器、速度传感器、组合电机、霍尔传感器过载保护，全电钳式刹车机轮输出信号反馈给刹车控制盒，反馈信号经刹车控制盒计算后，再反馈给飞控计算机，通过飞控计算机显示全电钳式刹车系统的工作状态。
[0014]优选的，刹车控制盒包括刹车控制盒包括刹车控制盒壳体、电源板组件、控制板组件、驱动板组件、连接底板组件、刹车控制盒软件；连接底板组件固定在刹车控制盒壳体内，电源板组件、控制板组件、驱动板组件通过矩形连接器插在连接底板组件上并紧固；刹车控制盒软件包括CAN通讯模块、RS
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485通讯模块、指令识别模块、推力采集模块、PID模块、电机控制模块、零位控制模块、速度采集模块、电流采集模块、周期BIT模块；其中，CAN通讯模块和 RS
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485通讯模块为双余度通讯；指令识别模块主要用于识别飞控计算机发来的指令，包括刹车和自检指令两种，刹车指令包含刹车量；推力采集模块用于采集力传感器输出的电压信号并转换为对应的推力；PID模块根据刹车量和采集到的推力进行计算；电机控制根据PID模块计算的结果输出对应的PWM信号和高低电平信号，控制电机正转、反转或停转；零位控制模块用于识别霍尔传感器输出的低电平信号，当读到低电平信号时，则认为电机已经到达零点位置，此时控制电机停转；速度采集模块通过DSP的CAP口识别速度传感器输出信号的频率，并经过转换后得到机轮速度；电流采集模块实时采集电机工作过程的电流，并对电流值进行判断，防止电机过载；周期BIT模块在该系统工作过程中，对系统进行实时周期自检，将刹车指令与实际推力进行实时比较，若差值达到设定值且持续一定时间则认为系统故障，并将检查结果上报给飞控系统。
[0015]优选的，刹车片、速度传感器固定在壳体上，组合电机、霍尔传感器固定在壳体内，小齿轮固定在组合电机的轴上，大齿轮连接在滚珠丝杠上，小齿轮与大齿轮互相啮合；护盖固定在壳体上，变送器电路、承力座固定在护盖上，力传感器设置于护盖和承力座之间；霍尔传感器的感应部位与滚珠丝杠的磁钢之间具有一定间隙。
[0016]优选的，轮缘通过两半卡环固定在轮毂上，且轮缘通过半卡环限位。
[0017]优选的，主要电路模块包含为敏感元件供电、信号放大、VI转换等。根据半导体材料本身的特点，力传感器本身的满量程输出信号只有几到几十毫伏，结合产品装机的实际情况，毫伏级电压在传输过程中极易受干扰，系统工作不可靠，为了保证力传感器的输出信号正常传输，需对毫伏级电压进行放大处理，并转换为电流信号输出。同时力传感器采用闭环控，同时力传感器采用闭环控制，实现连续可调，便于差动刹车、防滑功能的实现。变送器电路见图18。变送器电路包括可调电阻RF1、RF2、电阻R1～R12、运算放大器U1、三极管Q1，可调电阻RF2、电阻R1一端连接运算放大器U1A的反相输入端，电阻R1的另一端、电阻R3的一端连接运算放大器U1A的输出端，电阻R3的另一端连接电阻R11一端、运算放大器U1C的同相输入端、电阻R9一端，运算放大器U1A 的输出端连接O+，可调电阻RF2另一端连接可调电阻RF1一端，可调电阻RF1 另一端、电阻R2一端连接运算放大器U1B的反相输入端，运算放大器U1B的同相输入端连接O
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，电阻R2的另一端、电阻R4的一端连接运算放大器U1B的输出端，电阻
R4的另一端连接运算放大器U1C的反相输入端、电阻R12一端、电阻R8一端，电阻R9另一端连接运算放大器U1D的反相输入端和输出端，运算放大器U1C的输出端连接Q1的基极，Q1的发射极连接电阻R8的另一端、电阻 R5～R8一端，电阻R5～R8另一端连接运算放大器U1D的同相输入端，电阻R11 另一端连接Z+。
[0018]优选的，组合电机由直流无刷电机和减速器组成，组合电机上装配防水盖，并采用密封圈3密封。
[0019]优选的，电源板组件、控制板组件、驱动板组件通过安装耳锁紧件紧固在连接底板组件上，并通过刹车控制盒壳体上的卡槽以及挡板固定限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全电钳式刹车系统，其特征在于，包括左全电刹车机轮(34)、右全电刹车机轮(35)和刹车控制盒(33)；刹车控制盒(33)接收并识别飞控计算机指令，与飞控计算机进行双余度通讯，根据飞控计算机指令控制左、右全电刹车机轮的组合电机运动，输出相应的刹车推力，达到要求的刹车力矩，实现飞机的静刹车、动刹车，同时能够实现系统BIT并向飞控计算机反馈刹车推力、机轮速度及刹车系统状态。2.如权利要求1所述的一种全电钳式刹车系统，其特征在于，左全电刹车机轮、右全电刹车机轮均包括机轮和电作动器；机轮包括轮毂(4)，轮缘(1)固定在轮毂(4)外圆周面，导轨(9)固定在轮毂(4)上，刹车盘(8)安装在导轨(9)上，刹车盘(8)能够随轮毂(4)一起转动；齿轮盘(11)固定在轮毂(4)的端面；电作动器包括集成在电作动器的壳体(28)上的速度传感器(12)、力传感器(18)、变送器电路(20)、霍尔传感器、滚珠丝杠(14)、组合电机(26)；组合电机(26)正转，电作动器进行刹车，通过大齿轮(15)、小齿轮(22)啮合驱动滚珠丝杠(14)，滚珠丝杠(14)将旋转运动转换成直线运动，推动刹车片(29)压紧刹车盘(8)，同时压紧力传感器(18)，检测滚珠丝杠(14)作用在刹车片(29)的推力，当达到要求的推力值时，组合电机(26)停止工作，力传感器(18)输出为电压信号，经变送器电路(20)转换成电流信号并进行放大再进行反馈；组合电机(26)反转，电作动器进行松刹车，当滚珠丝杠(14)运动至初始位置，霍尔传感器(31)输出低电平信号，组合电机(26)停止工作，速度传感器(12)输出高、低电平反馈机轮的运动速度；刹车控制盒(33为左全电刹车机轮、右全电刹车机轮的力传感器、速度传感器、组合电机、霍尔传感器进行供电，并对力传感器、速度传感器、组合电机、霍尔传感器过载保护，全电钳式刹车机轮输出信号反馈给刹车控制盒，反馈信号经刹车控制盒计算后，再反馈给飞控计算机，通过飞控计算机显示全电钳式刹车系统的工作状态。3.如权利要求2所述的一种全电钳式刹车系统，其特征在于，刹车控制盒(33)包括刹车控制盒包括刹车控制盒壳体(36)、电源板组件(37)、控制板组件(38)、驱动板组件(39)、连接底板组件(40)、刹车控制盒软件；连接底板组件(40)固定在刹车控制盒壳体(36)内，电源板组件(37)、控制板组件(38)、驱动板组件(39)通过矩形连接器插在连接底板组件(40)上并紧固；刹车控制盒软件包括CAN通讯模块、RS
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485通讯模块、指令识别模块、推力采集模块、PID模块、电机控制模块、零位控制模块、速度采集模块、电流采集模块、周期BIT模块；其中，CAN通讯模块和RS
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485通讯模块为双余度通讯；指令识别模块主要用于识别飞控计算机发来的指令，包括刹车和自检指令两种，刹车指令包含刹车量；推力采集模块用于采集力传感器输出的电压信号并转换为对应的推力；PID模块根据刹车量和采集到的推力进行计算；电机控制根据PID模块计算的结果输出对应的PWM信号和高低电平信号，控制电机正转、反转或停转；零位控制模块用于识别霍尔传感器输出的低电平信号，当读到低电平信号时，则认为电机已经到达零点位置，此时控制电机停转；速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾洪，涂凌，彭霞，张远，
申请(专利权)人：贵州新安航空机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：