一種帶監(jiān)控活塞四余度組合舵的制造方法
【專利摘要】所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)構(gòu)成如下：伺服閥（1）、電磁閥（2）、傳感器（3）、主控閥（4）、安全閥（5）、組合閥（6）、監(jiān)控活塞（7）、殼體和底座；所述伺服閥（1）、電磁閥（2）、傳感器（3）、主控閥（4）、安全閥（5）、組合閥（6）和監(jiān)控活塞（7）均位于殼體內(nèi)，殼體位于底座上；所述伺服閥（1）與安全閥（5）和監(jiān)控活塞（7）相連接，安全閥（5）位于小舵機(jī)中伺服閥（1）和負(fù)載口之間，且安全閥（5）與伺服閥（1）、監(jiān)控活塞（7）和組合閥（6）相連接，所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)的所有組件集成安裝在鋁制殼體內(nèi)，適應(yīng)飛機(jī)安裝空間的要求。而且重量輕、體積小。
【專利說明】一種帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及四余度組合舵機(jī)，特別提供了一種帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]伺服舵機(jī)接受控制電信號，為作動筒分配液壓油，驅(qū)動飛機(jī)舵面的偏轉(zhuǎn)。
[0003]以往的電液伺服舵機(jī)也能夠正常的完成驅(qū)動飛機(jī)舵面按指令偏轉(zhuǎn)的能力，但是不具備故障自檢控能力，無法對液壓系統(tǒng)內(nèi)油壓狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，余度備份少，安全系數(shù)低，而且體積大、重量重。
[0004]人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種可靠性高，所有組件集成在鋁制殼體內(nèi)，集成度高，體積小、重量輕的帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)。
[0006]所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)構(gòu)成如下:伺服閥1、電磁閥2、傳感器3、主控閥
4、安全閥5、組合閥6、監(jiān)控活塞7、殼體和底座；所述伺服閥1、電磁閥2、傳感器3、主控閥4、安全閥5、組合閥6和監(jiān)控活塞7均位于殼體內(nèi)，殼體位于底座上；
[0007]所述伺服閥I與安全閥5和監(jiān)控活塞7相連接，安全閥5位于小舵機(jī)中伺服閥I和負(fù)載口之間，且安全閥5與伺服閥1、監(jiān)控活塞7和組合閥6相連接，安全閥5用于釋放由于溫度變化引起的高壓，保護(hù)產(chǎn)品中相關(guān)油路中的密封結(jié)構(gòu)。如圖7所示。
[0008]組合閥6與主控閥4與和作動筒相連，所述用于接通/斷開高壓油進(jìn)入組合閥的所述電磁閥2與伺服閥1、電磁閥2、傳感器3、主控閥4、安全閥5、組合閥6和監(jiān)控活塞7相連接，所述傳感器3與主控閥4和監(jiān)控活塞7相連接；傳感器3產(chǎn)生與主控閥4和監(jiān)控活塞7位移成正比的電信號，供給系統(tǒng)的伺服放大器。它是一種角位移傳感器
[0009]伺服閥I用于把來自控制系統(tǒng)的控制信號轉(zhuǎn)換成進(jìn)入主控閥4操縱活塞兩腔中的工作液流量。伺服閥I是雙噴嘴一擋板力反饋式流量伺服閥。如圖3所示。
[0010]所述組合閥用來控制控制模塊高壓油的通斷及負(fù)載腔的溝通。當(dāng)組合閥的控制腔低壓時，伺服閥負(fù)載腔溝通，伺服閥的高壓口被切斷；當(dāng)控制腔通入高壓油時，閥芯8右移，伺服閥負(fù)載腔兩腔之間隔斷，高壓油進(jìn)入伺服閥I。如圖8所示。
[0011]所述主控閥4構(gòu)成如下:閥芯8、閥套9和操縱活塞10，所述閥芯8、閥套9固定連接，操縱活塞10套在閥芯8外側(cè)，操縱活塞10接受伺服閥I的控制油操縱閥芯8運(yùn)動，從而提供給方向舵作動筒符合控制指令的流量。如圖6所示。
[0012]所述電磁閥2由電磁鐵和閥體構(gòu)成。它是兩位三通閥，電磁鐵通電時,液壓系統(tǒng)高壓油進(jìn)入組合閥控制腔，組合閥閥芯換位，當(dāng)電磁鐵斷電時，組合閥控制腔通回油，閥芯復(fù)位。如圖4所示。
[0013]監(jiān)控活塞7為中間帶有凸臺結(jié)構(gòu)活塞的芯桿，芯桿一端帶有臺階結(jié)構(gòu)，并在端部帶有凸臺形活塞，稱為限位活塞；另一端與位移傳感器相連接。壓力門限活塞為監(jiān)控活塞7的構(gòu)成部分，壓力門限活塞為空腔結(jié)構(gòu)，外壁與內(nèi)壁均為圓柱狀，局部開有缺口，既可以讓液壓油進(jìn)入腔體內(nèi)，也可以利用空腔頂部的反凸臺結(jié)構(gòu)掛接到監(jiān)控活塞的限位活塞端上，從而形成門限活塞組件。殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩個圓柱型空腔，中間聯(lián)通孔的直徑與監(jiān)控活塞芯桿相同；其中一個空腔直徑與壓力門限活塞相同，另一個空腔直徑與監(jiān)控活塞的中部凸臺活塞直徑相同，兩個空腔各自兩端均帶有油路接口，液壓油可以通過接口進(jìn)入空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)。如圖9、圖10所示。
[0014]監(jiān)控活塞安裝到殼體中，監(jiān)控活塞上的限位活塞卡裝到壓力門限活塞的空腔里，壓力門限活塞安裝到殼體的一個空腔中；監(jiān)控活塞的中間凸臺活塞安裝到殼體的另一個空腔中；監(jiān)控活塞的芯桿穿過殼體兩個空腔的連接孔；監(jiān)控活塞的另一側(cè)通過殼體上的開孔伸出到殼體外，與位移傳感器相連。殼體上的油路接口，在實(shí)際應(yīng)用中與需要監(jiān)控的油腔相連，因此監(jiān)控活塞兩側(cè)的油壓差，應(yīng)該與被監(jiān)控液壓腔的油壓差相同。
[0015]監(jiān)控活塞的兩腔與被監(jiān)控兩腔相連，當(dāng)兩腔中產(chǎn)生壓差變化，同時其壓差達(dá)到一定的門限值9MPa，監(jiān)控活塞就會產(chǎn)生位移，位移變化通過與活塞桿相連的傳感器進(jìn)行監(jiān)測輸出。監(jiān)控過程分為如下三種監(jiān)控狀態(tài):
[0016]第一，當(dāng)舵機(jī)未故障亦未工作時:A管和B管處壓力相等，即Pa=Pb ;接通負(fù)載端的壓力相等Pc=Pd,此時，壓力門限活塞左右側(cè)受力F1=Pa.(S^S3)=F2=Pb.(S^S3)，因此壓力門限活塞處于松浮隨動狀態(tài)。而監(jiān)控活塞的限位活塞端受向右的推力，大小為F3=Pb.(S2+S4)；主活塞處受左右相等的力Fc=Pc.Sc=Fd=Pd.Sd,此時活塞會整體受力F3向右移動，并由于卡槽同時拉動壓力門限活塞右移?；钊麠U的右移帶動位移傳感器偏轉(zhuǎn)，傳感器給出此時的狀態(tài)表不電信號。
[0017]第二，當(dāng)舵機(jī)未故障正常工作時。A管接到回油低壓源，B管保持高壓。因此壓力門限活塞僅受向左的力大小F1=Pb.(S^S3);監(jiān)控活塞的限位活塞端受向右的力F2=Pb.(S2+S4)。實(shí)際使用中，調(diào)整SI~S4、Se、SD的面積，使之％PB配合，從而使？1=181^ -Sc,F2=9MPa.Sco即匕=]?”此時壓力門限活塞向左運(yùn)動到最左處直到與缸體接觸限位。監(jiān)控活塞的限位活塞端受F2向右運(yùn)動至壓力門限活塞的卡槽處。而當(dāng)舵機(jī)液壓未故障情況，負(fù)載C與負(fù)載D處油壓差均低于9MPa，那么，F(xiàn)^(Fe-F11) < F2=F2-F1，監(jiān)控活塞僅能保持在當(dāng)前位置無法移動，被壓力門限活塞組的左右力給限位住。傳感器此時反饋活塞位置反映舵機(jī)的工作狀態(tài)。
[0018]第三，當(dāng)舵機(jī)出現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障時。負(fù)載處出現(xiàn)液壓管路堵塞或其他情況，會導(dǎo)致C、D腔的壓力差出現(xiàn)大幅度變化，提高到9MPa以上，那么此時F。= (Fc-Fd) > F2=F2-F1,此時壓力門限活塞組件的左右壓力無法限制主監(jiān)控活塞的位置，出現(xiàn)超限報故狀態(tài)，監(jiān)控活塞會依據(jù)C、D腔的壓力差移動到一側(cè)，并帶動傳感器給出反饋電信號，報出舵機(jī)液壓故障狀態(tài)。
[0019]所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)工作原理如下:高壓液壓油通過進(jìn)口進(jìn)入舵機(jī)和主控閥進(jìn)油口。舵機(jī)高壓油通過電磁閥控制組合閥的開啟或復(fù)位。電磁閥通電后將控制組合閥開啟換位，將高壓油接入伺服閥進(jìn)油腔，使伺服閥正常工作，其負(fù)載兩腔輸出可控流量；小舵機(jī)閥控流量操縱主控閥的運(yùn)動，進(jìn)而分配油路輸出負(fù)載流量驅(qū)動作動筒。主控活塞位移通過固聯(lián)的角位移傳感器反饋至伺服閥輸入口形成閉環(huán)。同時舵機(jī)通過監(jiān)控活塞感知伺服閥輸出負(fù)載的壓差變化，完成故障檢測功能。四組控制模塊相互并聯(lián)，稱為備份，一組故障正常工作；兩組故障安全工作；三組故障回中。
[0020]所述伺服舵機(jī)能夠監(jiān)控主控閥4監(jiān)控活塞7的傳感器，產(chǎn)生與主控閥/監(jiān)控活塞7位移成正比的電信號，供給飛機(jī)飛控計(jì)算機(jī)。使用者可以根據(jù)這兩種電信號反饋在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)邏輯來判斷舵機(jī)工作狀態(tài)是否正常。這樣就實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)的故障監(jiān)控功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。多組控制模塊的并聯(lián)所形成的安全余度設(shè)計(jì)能夠極大提高整個系統(tǒng)的安全性。
[0021]所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)的所有組件集成安裝在鋁制殼體內(nèi)，只需要重新布置舵機(jī)元器件的位置，舵機(jī)就可以設(shè)計(jì)成不同外形，以適應(yīng)飛機(jī)安裝空間的要求。而且重量輕、體積小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1四余度舵機(jī)整體組成圖；
[0023]圖2電氣組件、液壓組件、管路連接圖；
[0024]圖3伺服閥示意圖；
[0025]圖4電磁閥示意圖；
[0026]圖5主控閥傳感器/監(jiān)控閥傳感器示意圖；
[0027]圖6主控閥示意圖；
[0028]圖7安全閥示意圖；
[0029]圖8組合閥示意圖；
[0030]圖9監(jiān)控活塞原理圖
[0031]圖10監(jiān)控活塞示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例1
[0033]所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)構(gòu)成如下:伺服閥1、電磁閥2、傳感器3、主控閥
4、安全閥5、組合閥6、監(jiān)控活塞7、殼體和底座；所述伺服閥1、電磁閥2、傳感器3、主控閥4、安全閥5、組合閥6和監(jiān)控活塞7均位于殼體內(nèi)，殼體位于底座上；
[0034]所述伺服閥I與安全閥5和監(jiān)控活塞7相連接，安全閥5位于小舵機(jī)中伺服閥I和負(fù)載口之間，且安全閥5與伺服閥1、監(jiān)控活塞7和組合閥6相連接，安全閥5用于釋放由于溫度變化引起的高壓，保護(hù)產(chǎn)品中相關(guān)油路中的密封結(jié)構(gòu)。如圖7所示。
[0035]組合閥6與主控閥4與和作動筒相連，所述用于接通/斷開高壓油進(jìn)入組合閥的所述電磁閥2與伺服閥1、電磁閥2、傳感器3、主控閥4、安全閥5、組合閥6和監(jiān)控活塞7相連接，所述傳感器3與主控閥4和監(jiān)控活塞7相連接；傳感器3產(chǎn)生與主控閥4和監(jiān)控活塞7位移成正比的電信號，供給系統(tǒng)的伺服放大器。它是一種角位移傳感器
[0036]伺服閥I用于把來自控制系統(tǒng)的控制信號轉(zhuǎn)換成進(jìn)入主控閥4操縱活塞兩腔中的工作液流量。伺服閥I是雙噴嘴一擋板力反饋式流量伺服閥。如圖3所示。
[0037]所述組合閥用來控制控制模塊高壓油的通斷及負(fù)載腔的溝通。當(dāng)組合閥的控制腔低壓時，伺服閥負(fù)載腔溝通，伺服閥的高壓口被切斷；當(dāng)控制腔通入高壓油時，閥芯8右移，伺服閥負(fù)載腔兩腔之間隔斷，高壓油進(jìn)入伺服閥I。如圖8所示。[0038]所述主控閥4構(gòu)成如下:閥芯8、閥套9和操縱活塞10，所述閥芯8、閥套9固定連接，操縱活塞10套在閥芯8外側(cè)，操縱活塞10接受伺服閥I的控制油操縱閥芯8運(yùn)動，從而提供給方向舵作動筒符合控制指令的流量。如圖6所示。
[0039]所述電磁閥2由電磁鐵和閥體構(gòu)成。它是兩位三通閥，電磁鐵通電時,液壓系統(tǒng)高壓油進(jìn)入組合閥控制腔，組合閥閥芯換位，當(dāng)電磁鐵斷電時，組合閥控制腔通回油，閥芯復(fù)位。如圖4所示。
[0040]監(jiān)控活塞7為中間帶有凸臺結(jié)構(gòu)活塞的芯桿，芯桿一端帶有臺階結(jié)構(gòu)，并在端部帶有凸臺形活塞，稱為限位活塞；另一端與位移傳感器相連接。壓力門限活塞為監(jiān)控活塞7的構(gòu)成部分，壓力門限活塞為空腔結(jié)構(gòu)，外壁與內(nèi)壁均為圓柱狀，局部開有缺口，既可以讓液壓油進(jìn)入腔體內(nèi)，也可以利用空腔頂部的反凸臺結(jié)構(gòu)掛接到監(jiān)控活塞的限位活塞端上，從而形成門限活塞組件。殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩個圓柱型空腔，中間聯(lián)通孔的直徑與監(jiān)控活塞芯桿相同；其中一個空腔直徑與壓力門限活塞相同，另一個空腔直徑與監(jiān)控活塞的中部凸臺活塞直徑相同，兩個空腔各自兩端均帶有油路接口，液壓油可以通過接口進(jìn)入空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)。如圖9、圖10所示。
[0041]監(jiān)控活塞安裝到殼體中，監(jiān)控活塞上的限位活塞卡裝到壓力門限活塞的空腔里，壓力門限活塞安裝到殼體的一個空腔中；監(jiān)控活塞的中間凸臺活塞安裝到殼體的另一個空腔中；監(jiān)控活塞的芯桿穿過殼體兩個空腔的連接孔；監(jiān)控活塞的另一側(cè)通過殼體上的開孔伸出到殼體外，與位移傳感器相連。殼體上的油路接口，在實(shí)際應(yīng)用中與需要監(jiān)控的油腔相連，因此監(jiān)控活塞兩側(cè)的油壓差，應(yīng)該與被監(jiān)控液壓腔的油壓差相同。
[0042]監(jiān)控活塞的兩腔與被監(jiān)控兩腔相連，當(dāng)兩腔中產(chǎn)生壓差變化，同時其壓差達(dá)到一定的門限值9MPa，監(jiān)控活塞就會產(chǎn)生位移，位移變化通過與活塞桿相連的傳感器進(jìn)行監(jiān)測輸出。監(jiān)控過程分為如下三種監(jiān)控狀態(tài):
[0043]第一，當(dāng)舵機(jī)未故障亦未工作時:A管和B管處壓力相等，即Pa=Pb ;接通負(fù)載端的壓力相等Pc=Pd,此時，壓力門限活塞左右側(cè)受力F1=Pa.(S^S3)=F2=Pb.(S^S3)，因此壓力門限活塞處于松浮隨動狀態(tài)。而監(jiān)控活塞的限位活塞端受向右的推力，大小為F3=Pb.(S2+S4)；主活塞處受左右相等的力Fc=Pc.Sc=Fd=Pd.Sd,此時活塞會整體受力F3向右移動，并由于卡槽同時拉動壓力門限活塞右移?；钊麠U的右移帶動位移傳感器偏轉(zhuǎn)，傳感器給出此時的狀態(tài)表不電信號。
[0044]第二，當(dāng)舵機(jī)未故障正常工作時。A管接到回油低壓源，B管保持高壓。因此壓力門限活塞僅受向左的力大小F1=Pb.(S^S3);監(jiān)控活塞的限位活塞端受向右的力F2=Pb.(S2+S4)。實(shí)際使用中，調(diào)整S1~S4、S。、SD的面積，使之與PB配合，從而使F1=18MPa -Sc,F2=9MPa.Sco即匕=]?”此時壓力門限活塞向左運(yùn)動到最左處直到與缸體接觸限位。監(jiān)控活塞的限位活塞端受F2向右運(yùn)動至壓力門限活塞的卡槽處。而當(dāng)舵機(jī)液壓未故障情況，負(fù)載C與負(fù)載D處油壓差均低于9MPa，那么，F(xiàn)^(Fe-F11) < F2=F2-F1，監(jiān)控活塞僅能保持在當(dāng)前位置無法移動，被壓力門限活塞組的左右力給限位住。傳感器此時反饋活塞位置反映舵機(jī)的工作狀態(tài)。
[0045]第三，當(dāng)舵機(jī)出現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障時。負(fù)載處出現(xiàn)液壓管路堵塞或其他情況，會導(dǎo)致C、D腔的壓力差出現(xiàn)大幅度變化，提高到9MPa以上，那么此時F。= (Fc-Fd) > F2=F2-F1,此時壓力門限活塞組件的左右壓力無法限制主監(jiān)控活塞的位置，出現(xiàn)超限報故狀態(tài)，監(jiān)控活塞會依據(jù)C、D腔的壓力差移動到一側(cè)，并帶動傳感器給出反饋電信號，報出舵機(jī)液壓故障狀態(tài)。
[0046]所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)工作原理如下:高壓液壓油通過進(jìn)口進(jìn)入舵機(jī)和主控閥進(jìn)油口。舵機(jī)高壓油通過電磁閥控制組合閥的開啟或復(fù)位。電磁閥通電后將控制組合閥開啟換位，將高壓油接入伺服閥進(jìn)油腔，使伺服閥正常工作，其負(fù)載兩腔輸出可控流量；小舵機(jī)閥控流量操縱主控閥的運(yùn)動，進(jìn)而分配油路輸出負(fù)載流量驅(qū)動作動筒。主控活塞位移通過固聯(lián)的角位移傳感器反饋至伺服閥輸入口形成閉環(huán)。同時舵機(jī)通過監(jiān)控活塞感知伺服閥輸出負(fù)載的壓差變化，完成故障檢測功能。四組控制模塊相互并聯(lián)，稱為備份，一組故障正常工作；兩組故障安全工作；三組故障回中。
[0047]所述伺服舵機(jī)能夠監(jiān)控主控閥4監(jiān)控活塞7的傳感器，產(chǎn)生與主控閥/監(jiān)控活塞7位移成正比的電信號，供給飛機(jī)飛控計(jì)算機(jī)。使用者可以根據(jù)這兩種電信號反饋在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)邏輯來判斷舵機(jī)工作狀態(tài)是否正常。這樣就實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)的故障監(jiān)控功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。多組控制模塊的并聯(lián)所形成的安全余度設(shè)計(jì)能夠極大提高整個系統(tǒng)的安全性。
[0048]所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)的所有組件集成安裝在鋁制殼體內(nèi)，只需要重新布置舵機(jī)元器件的位置，舵機(jī)就可以設(shè)計(jì)成不同外形，以適應(yīng)飛機(jī)安裝空間的要求。而且重量輕、體積小。
【權(quán)利要求】
1.一種帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)，其特征在于:所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)構(gòu)成如下:伺服閥(I)、電磁閥(2)、傳感器(3)、主控閥(4)、安全閥(5)、組合閥(6)、監(jiān)控活塞(7)、殼體和底座；所述伺服閥(I)、電磁閥(2)、傳感器(3)、主控閥(4)、安全閥(5)、組合閥(6)和監(jiān)控活塞(7)均位于殼體內(nèi)，殼體位于底座上；所述伺服閥(I)與安全閥(5)和監(jiān)控活塞(7)相連接，安全閥(5)位于小舵機(jī)中伺服閥(I)和負(fù)載口之間，且安全閥(5)與伺服閥(I)、監(jiān)控活塞(7)和組合閥(6)相連接，組合閥(6)與主控閥(4)和作動筒相連，所述電磁閥(2)與伺服閥(I)、電磁閥(2)、傳感器(3)、主控閥(4)、安全閥(5)、組合閥(6)和監(jiān)控活塞(7 )相連接，所述傳感器(3 )與主控閥(4 )和監(jiān)控活塞(7 )相連接。
2.如權(quán)利要求1所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)，其特征在于:所述電磁閥(2)、伺服閥(I)、監(jiān)控活塞(7)、安全閥(5)、與監(jiān)控活塞(7)相連的傳感器(3)構(gòu)成控制模塊，所述控制模塊共有4個。
3.如權(quán)利要求2所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)，其特征在于:所述主控閥(4)構(gòu)成如下:閥芯(8)、閥套(9)和操縱活塞(10)，所述閥芯(8)、閥套(9)固定連接，操縱活塞(10)套在閥芯(8)外側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述帶監(jiān)控活塞四余度組合舵機(jī)，其特征在于:所述電磁閥(2)由電磁鐵和閥體構(gòu)成。
【文檔編號】B64C13/36GK203793644SQ201420141761
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】邵山, 孫環(huán)宇, 趙冬柏, 張磊, 宋志軍 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所