带自动锁组件的双余度机电作动器制造技术

本实用新型专利技术提出的一种带自动锁组件的双余度机电作动器，安全可靠，传动效率较高。本实用新型专利技术通过下述技术方案予以实现：所述自动锁组件包括：紧贴在活塞头台阶孔内壁，控制上位钢球、下位钢球滚动锁定、解锁的左位上锁衬套、右位上锁衬套，左位上锁衬套、右位上锁衬套相向对称套合的余度解锁衬套，约束在余度解锁衬套外环面与上述左、右位上锁衬套对合环腔中的双余度锁定弹簧，被余度解锁衬套三阶内凸两边对称台阶孔约束的左复位弹簧和右复位弹簧，以及余度解锁衬套通过其三阶内凸环，将周向分布的锁块约束在环套、丝杠螺母环面上的锁块滑槽。本实用新型专利技术解决了作动器失电或传动部件卡塞的工况，无法完成伸出、缩回活塞筒全行程往复工作的难题。复工作的难题。复工作的难题。

【技术实现步骤摘要】
带自动锁组件的双余度机电作动器


[0001]本技术涉及传动控制领域。是关于应用于机电作动器上的双余度工作结构，更具体地说，本技术是关于可提高机电作动器任务可靠性，在作动器失电或传动部件卡塞的工况下，实现多介质开锁、上锁和伸出、缩回活塞筒的创新结构。

技术介绍

[0002]现阶段，功率电传作动系统与传统的飞控作动系统，包括目前的电传飞控作动系统不同之处在于：不需依赖机身复杂的液压管路，将高压油液送到飞机各舵面作动系统的飞机液压系统；而是将电能直接传送至舵面作动系统，控制舵面偏转。功率电传作动器的目的是要得到具有工程实用价值的机载电传作动系统方案，而机载电传作动系统对作动器的可靠性要求很高。由于机电作动器的动态响应速度慢、负载刚度低并存在难以解决的静差，另外，大功率的机械传动机构体积庞大、重量较重，造成整个电传系统的转动惯量太大，使机电作动器在大功率机载传动系统的实现较为困难。而且其液压伺服系统占系统重量比较大，不利于系统集成，并且降低了可靠性。机电作动器作为一种直线运动执行元件，是用来实现工作机构直线往复运动或小于360
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动运动的能量转换装置，也是进行机动动作的传动机构的运动控制装置。目前常见的机电作动器的基本构成如下：减速箱、传动部件、滚珠丝杠副、缸筒组件、活塞筒组件、自锁定组件等。带有自锁装置的机电作动器，在限定位置停止运动时能防止外力作用而发生窜动，通常由作动筒内的机械锁锁住。机械锁的形式常用的为钢球锁，它由钢球、锁槽、锥形活塞和弹簧等组成。当作动器不运动时，电机驱动单向定量泵，溢流阀使系统处于恒压状态，多余流量通过溢流阀泄流，全部转化为热量，如果散热条件不好，作动器的温度上升很快，因此该方案的电静液作动器不能长时间工作(一般为几分钟～几十分钟)，不能满足飞机长时间工作的需要。如何提高系统的可靠性；如何增大系统的功率密度。在提高可靠性上，主要应用的是余度技术，即对系统采用冗余设计实现。提高系统的功率密度的主要方法是应用高功率密度电机实现传动。根据可靠性分析可以知道：单余度功率电传作动器的失效率是10
‑4的量级，因此，如果只采用单套系统，不能满足机载电传作动系统的可靠性要求。在单通道故障工作模式下，必须对故障通道进行有效隔离，由于滚珠丝杆螺旋副不能反向自锁，必须对故障通道电机进行制动处理，以防故障通道丝杆在受负载力的情况下的反向运动而影响正常通道的工作进而影响整个作动器的有效输出。齿轮直接啮合余度方式的安全性以及力纷争问题严重影响系统工作的可靠性，差动轮系方式相对齿轮啮合方式优势明显，但是就加工精度以及传动特性的要求而言，工程上很难达到要求，可行性不高。
[0003]目前构成机电作动系统余度的两种方式分别是：采用高可靠性容错电机构成余度和采用多台电机通过机械运动合成装置构成余度。高可靠性容错电机通过各种形式的绕组备份来实现高可靠性，然而采用非相似余度的高可靠性电机都存在一个缺点：在一次故障发生的情况下，如果相似的故障条件再次出现，剩余绕组同样会发生故障。所谓非相似余度功率电传作动系统是指采用不同工作原理、不同结构元件来完成同一任务的两种作动器构
成余度作动系统。主
‑
备式余度作动器最重要的问题是当故障发生后，能迅速检测出故障并及时接通备用作动器。因故障检测时间和门限与故障瞬态是直接相关的，故障检测时间过长或门限太大，会使故障瞬态过大，可能对飞机造成危害；如果故障检测时间太短或门限太小，会使作动器产生误切除。
[0004]目前，作为传动机构的机电作动器，其功能为通电后根据指令驱动旋转。从机电作动器的电机到飞行器舵轴是减速增矩的过程。因此，需要在机电作动器不通电时，在其电机轴上安装相应的锁定装置，以在减速增矩后，提供所需锁定力矩。由于现代飞行器的起落架通常是可收放的，一般利用液压进行起落架正常收放，当飞行器液压、电气等系统发生故障导致起落架无法正常放下时，飞行器必须具有人工应急放下起落架的措施，其工作性能直接影响到飞机的安全性。但以往有不少飞行器起落架应急放不到位，导致飞行器迫降的事例，可见起落架应急放系统对于保证飞行安全是极为重要的。在某些安全性要求较高的应用场合，例如应用于飞机起落架收放的机电作动器，要求其必须具备一定的安全余度。常规余度方案采用电机、气动马达主备驱动形式，属于非相似余度设计，其非相似余度的配置方式，各通道间的力纷争现象更加严重，而且从理论上无法消除，只能采取有效的方法对其加以限制。由于力纷争问题的存在，当一个电机通道出现故障时，必须将其隔离，否则故障通道的强耦合作用仍旧会影响舵机系统本身的安全。这些方法安全性不好。仅适用于拥有相同技术的余度作动系统。常用的机电作动器多余度设计为备份一个的电机，当主电机失效时备用电机工作而实现应急放下或收回活塞筒，仍需依赖电力实现应急收放，但与电机、气动马达主备驱动形式一样，不能解决丝杠副卡塞的单点故障，任务可靠性低，因而实用性受限制。

技术实现思路

[0005]本技术是提供一种结构简单，安全可靠，传动效率较高，能够实现不依赖于电力的解锁、上锁及伸出、缩回活塞筒的方案。以实现有效解决常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放但不能解决丝杠副卡塞的单点故障，实现不同工作介质的多余度工作，满足作动器全行程往复运动的需求。
[0006]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带自动锁组件的双余度机电作动器，包括：输出端齿轮从作动器缸筒1轴向一侧伸入传动腔体与传动齿轮26进行啮合的伺服电机25，通过所述传动齿轮26啮合丝杠16端向齿轮，在作动器缸筒1作伸缩运动的中空活塞筒13及面向缸筒底端的中空活塞头，以及丝杠螺母19套合的丝杠16和设置在中空活塞头内的自动锁组件，其特征在于：所述自动锁组件包括：紧贴在活塞头台阶孔内壁，控制上位钢球4、下位钢球12滚动锁定、解锁的左位上锁衬套23、右位上锁衬套20，左位上锁衬套23、右位上锁衬套20相向对称套合的余度解锁衬套22，约束在余度解锁衬套22外环面与上述左、右位上锁衬套对合环腔中的双余度锁定弹簧21，被余度解锁衬套22三阶内凸两边对称台阶孔约束的左复位弹簧24和右复位弹簧18，以及余度解锁衬套22通过其三阶内凸环8，将周向分布的锁块7约束在环套17的锁块滑槽9、丝杠螺母19环面上的缩颈槽。
[0007]本技术相比于现有技术具有如下增益效果：
[0008]本技术基于非相似双余度控制策略，滚珠丝杠及螺母由伺服电机驱动，并通过滚珠丝杠来直接传递位移，通过在丝杠螺母19外环面套装在环套17内环面，环套17中部
与丝杠螺母19中部缩颈环槽相对位置设置锁块滑槽9，并且环套17的中部设有被所述缩颈环槽、锁块滑槽9约束的锁块7及锁块7耦合相连的余度解锁衬套22，余度解锁衬套22被左复位弹簧24和右复位弹簧18轴向约束在环套17台阶槽中部，使得丝杠螺母19与环套17锁定在一起，形成余度切换锁定机构，忽略换相过程对伺服电机控制的影响，组成非相似双余度作动系统的各通道都进行主动的位置控制，结构简单，传动效率较高。
[0009本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带自动锁组件的双余度机电作动器，包括：输出端齿轮从作动器缸筒(1)轴向一侧伸入传动腔体与传动齿轮(26)进行啮合的伺服电机(25)，通过所述传动齿轮(26)啮合丝杠(16)端向齿轮，在作动器缸筒(1)作伸缩运动的中空活塞筒(13)及面向缸筒底端的中空活塞头，以及丝杠螺母(19)套合的丝杠(16)和设置在中空活塞头内的自动锁组件，其特征在于：所述自动锁组件包括：紧贴在活塞头台阶孔内壁，控制上位钢球(4)、下位钢球(12)滚动锁定、解锁的左位上锁衬套(23)、右位上锁衬套(20)，左位上锁衬套(23)、右位上锁衬套(20)相向对称套合的余度解锁衬套(22)，约束在余度解锁衬套(22)外环面与上述左、右位上锁衬套对合环腔中的双余度锁定弹簧(21)，被余度解锁衬套(22)三阶内凸两边对称台阶孔约束的左复位弹簧(24)和右复位弹簧(18)，以及余度解锁衬套(22)通过其三阶内凸环(8)，将周向分布的锁块(7)约束在环套(17)的锁块滑槽(9)、丝杠螺母(19)环面上的缩颈槽。2.如权利要求1所述的带自动锁组件的双余度机电作动器，其特征在于：作动器缸筒(1)上设有径向连通底部腔体的非相似能源入口(2)和径向连通前端运动腔体的非相似余度入口(15)，相邻非相似能源入口(2)内壁上制有锁止上位钢球(4)的上位钢球锁槽(3)。3.如权利要求1所述的带自动锁组件的双余度机电作动器，其特征在于：活塞筒(13)缩回活塞头将上位钢球(4)落锁在上位钢球导向孔(5)中，同时把下位钢球(12)落锁在下位钢球导向孔(11)中。4.如权利要求1所述的带自动锁组件的双余度机电作动器，其特征在于：高压介质从作动器缸筒(1)后方非相似能源入口(2)进入活塞头推进让出作动器缸筒(1)底端腔体形成高压腔，推动自动锁组件向右运动，带动上位钢球(4)、下位钢球(12)滚动，实现活塞筒(13)机械锁开锁，下位钢球(12)跟随活塞头滚动至作动器缸筒(1)内壁极限位置上的下位钢球锁槽(14)，自动锁组件将下位钢球(12)推入下位钢球锁槽(14)，实现活塞筒(13)伸出锁定。5.如权利要求1所述的带自动锁组件的双余度机电作动器，其特征在于：活塞筒(13)缩回，高压介质从作动器缸筒(1)末端上的非相似余度入口(15)进入作动器缸筒(1)前腔体，推动活塞头回缩，下位钢球(12)脱离下位钢球锁槽(14)，带动自动锁组件向左运动，将上位钢球(4)落锁在上位钢球锁槽(3)中，实现活塞筒(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡克焕，王虎成，吴通，张力允，
申请(专利权)人：四川凌峰航空液压机械有限公司，
类型：新型
国别省市：