蝸輪蝸桿式飛機(jī)電剎車系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及剎車系統(tǒng)及工作方法領(lǐng)域，具體是一種蝸輪蝸桿式飛機(jī)電剎車系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]隨著電傳操縱系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展與電子驅(qū)動裝置的技術(shù)進(jìn)步，“多電或全電”的設(shè)計思路被逐漸運用到飛機(jī)設(shè)計中。傳統(tǒng)飛機(jī)普遍采用液壓剎車機(jī)構(gòu)，而全電剎車機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是更加安全，不會發(fā)生由于液壓油泄漏而引起的火災(zāi)，對環(huán)境的污染減小，節(jié)約能源，發(fā)熱小、部件磨損小，可靠性增加，重量減小。
[0003]國外對于電剎車的研宄與應(yīng)用起步比國內(nèi)早，雖然技術(shù)成熟，但在極少數(shù)可查到的關(guān)于全電剎車系統(tǒng)的公開專利與文獻(xiàn)中，為了得到大傳動比，剎車電作動機(jī)構(gòu)使用的都是多級齒輪傳動機(jī)構(gòu)，作動機(jī)構(gòu)中齒輪數(shù)量多而結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本實用新型采用傳動比較大而結(jié)構(gòu)簡單的蝸輪蝸桿式電作動機(jī)構(gòu)，使裝置重量減小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜度降低。
[0004]國內(nèi)對于電剎車的研宄起步較晚，近幾年逐漸發(fā)展起來。公開號為CN103711819A的《一種含信號調(diào)理模塊的電剎車作動器》涉及的是一種帶雙聯(lián)齒輪傳動的電作動機(jī)構(gòu)。該傳動機(jī)構(gòu)中通過雙聯(lián)齒輪與大圓柱齒輪嚙合傳遞電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，然而這種方式作動機(jī)構(gòu)占用空間較大，本實用新型采用聯(lián)軸器將電機(jī)軸與蝸桿軸相連，解決了傳統(tǒng)設(shè)計中電機(jī)軸與滾珠絲杠同向的空間占用問題，改變了電機(jī)的位置布置，節(jié)約了安裝空間。
[0005]由于飛機(jī)著陸時的剎車制動是整個飛行過程中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，其關(guān)系到飛機(jī)是否能夠安全高效地剎停，所以考慮余度設(shè)計以確保剎車機(jī)構(gòu)工作時的可靠性十分關(guān)鍵。公開號為CN102700542A的《一種飛機(jī)雙余度電剎車裝置和控制方法》中提出了一種飛機(jī)雙余度電剎車控制方法。但未給出實際剎車裝置的布局，實際設(shè)計中由于空間不足，可能會出現(xiàn)作動機(jī)構(gòu)布置干涉問題。專利號為CN203698261U的《一種無人機(jī)用電剎車裝置》中給出了一種電剎車裝置的設(shè)計方案，其中僅包含2個機(jī)電作動器。而本實用新型采用蝸輪蝸桿式傳動，使得該電剎車機(jī)構(gòu)可以容納4個機(jī)電作動器，實現(xiàn)雙余度設(shè)計。
[0006]近十年，國內(nèi)對于飛機(jī)全電剎車系統(tǒng)的理論研宄及數(shù)值仿真逐步發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到比較高的水平。然而實際剎車機(jī)構(gòu)的設(shè)計和剎車地面試驗與理論研宄和計算機(jī)仿真水準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。以往的全電剎車機(jī)構(gòu)設(shè)計中，僅提到了壓力傳感器的安裝與含有壓力值反饋的剎車閉環(huán)控制系統(tǒng)，本實用新型中同時涉及了全電剎車機(jī)構(gòu)中壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的安裝，可實現(xiàn)壓力和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)反饋剎車控制系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的:本實用新型采用全電作動方式，提高了系統(tǒng)的安全性，降低了齒輪傳動的機(jī)構(gòu)復(fù)雜度，提供了一種減少了空間占用率、減輕機(jī)構(gòu)重量、可實現(xiàn)雙余度設(shè)計及轉(zhuǎn)速閉環(huán)雙反饋的蝸輪蝸桿式飛機(jī)電剎車系統(tǒng)及工作方法。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案:一種蝸輪蝸桿式飛機(jī)電剎車系統(tǒng)包括支撐蓋和機(jī)輪軸，支撐蓋右側(cè)中心位置固定有扭力管，所述機(jī)輪軸穿過扭力管和支撐蓋的左右兩端并與扭力管相對固定。該系統(tǒng)還包括位于支撐蓋左側(cè)的機(jī)電作動器組；位于支撐蓋右側(cè)從左向右依次安裝于機(jī)輪軸上的熱庫組件、機(jī)輪、轉(zhuǎn)速測量組件。機(jī)電作動器組由若干個沿機(jī)輪軸周向均布的機(jī)電作動器組成；每一機(jī)電作動器均包括固定于支撐蓋左側(cè)的作動器外殼，安裝于作動器外殼之中由作動器外殼固定的電機(jī)，通過聯(lián)軸器與電機(jī)相連接的蝸桿，與蝸桿相嚙合的蝸輪，通過鍵與蝸輪固定的滾珠絲杠，套在滾珠絲杠上與滾珠絲杠配合的滾珠螺母，與滾珠螺母固定連接的外筒，安裝于外筒端頭的壓力傳感器，上述滾珠絲杠平行于所述機(jī)輪軸；上述支撐蓋具有與所述外筒對應(yīng)的限制槽；所述外筒穿過該限制槽，使得外筒沿軸線的轉(zhuǎn)動自由度被限制在限制槽中，使得滾珠螺母帶動外筒只能沿滾珠絲杠軸向平動，從而控制絲杠的前進(jìn)后退。熱庫組件包括左側(cè)開口的剎車盤外殼，扭力管通過該開口伸入到剎車盤外殼中；該熱庫組件還包括從左向右依次安裝于扭力管上的第一靜盤、動/靜盤組，其中第一靜盤、動/靜盤組中的全部靜盤均與扭力管采用軸向鍵槽方式配合且與剎車盤外殼內(nèi)側(cè)不接觸，使得第一靜盤、動/靜盤組中的靜盤不能相對扭力管轉(zhuǎn)動；剎車盤外殼向內(nèi)側(cè)面還具有開槽，動/靜盤組中的動盤具有與該開槽配合的外緣凸起的鍵，動/靜盤組中的動盤與扭力管不接觸，使得動盤能與剎車盤外殼一起轉(zhuǎn)動；該熱庫組件還包括固定在扭力管的右側(cè)端部的承壓盤。機(jī)輪通過軸承安裝在機(jī)輪軸上，上述熱庫組件的剎車盤外殼右側(cè)與機(jī)輪左側(cè)相固定。
[0009]上述蝸輪蝸桿式飛機(jī)電剎車系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下過程:飛機(jī)著陸滑跑時，機(jī)輪帶動剎車盤外殼與剎車動盤繞機(jī)輪軸旋轉(zhuǎn)，需要剎車時剎車控制器給驅(qū)動器信號，驅(qū)動器控制電機(jī)工作，電機(jī)帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，同時起到減速的作用，蝸輪帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠上的滾珠螺母與外筒在支撐蓋的限制槽內(nèi)直線運動，通過壓力傳感器將第一靜盤與動/靜盤組軸向壓緊，壓力傳感器將剎車壓力實時反饋給剎車控制器，將測得的實際壓力值與控制系統(tǒng)實時計算的所需剎車壓力值進(jìn)行比較，經(jīng)過一套控制律進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得實際剎車力矩接近期望剎車力矩，實現(xiàn)防滑剎車的功能；第一靜盤與動/靜盤組接觸摩擦，將飛行器前進(jìn)的動能以熱能的形式耗散掉，從而使機(jī)輪減速，剎車控制器檢測轉(zhuǎn)速傳感器的實際速度后，通過計算得到實際剎車控制系統(tǒng)滑移率，將其與期望的最佳滑移率值相比較，經(jīng)過恰當(dāng)?shù)膭x車控制律的調(diào)節(jié)，從而改變電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，對剎車力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011]1、采用電力驅(qū)動作動方式代替液壓源驅(qū)動，提高剎車系統(tǒng)的環(huán)保性，可靠性，經(jīng)濟(jì)性；
[0012]2、采用蝸輪蝸桿電作動機(jī)構(gòu)，減少機(jī)構(gòu)部件數(shù)量，降低機(jī)構(gòu)復(fù)雜度，簡化全電剎車系統(tǒng)，減輕剎車系統(tǒng)重量，節(jié)省空間占用率；
[0013]3、電剎車作動器外殼的設(shè)計保證了電作動機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性與清潔性，可延長電作動機(jī)構(gòu)的使用壽命；
[0014]4、適用于小型無人機(jī)以及對重量和空間要求較高的輕型飛機(jī)，提高飛機(jī)地面機(jī)動能力；
[0015]5、可實現(xiàn)壓力和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)反饋剎車控制系統(tǒng)，使得整個系統(tǒng)響應(yīng)速度更快，防滑剎車效率更高。
[0016]上述蝸輪蝸桿式飛機(jī)電剎車系統(tǒng)，其特征在于上述轉(zhuǎn)速測量組件結(jié)構(gòu)如下:包括轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器的空心軸部分通過轉(zhuǎn)速傳感器安裝軸與所述機(jī)輪相固定。
[0017]上述蝸輪蝸桿式飛機(jī)電剎車系統(tǒng)，其特征在于:上述機(jī)電作動器組由4個沿機(jī)輪軸周向均布的機(jī)電作動器組成，其中沿機(jī)輪軸對稱的2個機(jī)電作動器稱為I組，共分為2組機(jī)電作動器，每組機(jī)電作動器由I套驅(qū)動器控制。
[0018]上述機(jī)電作動器共有2組?？臻g結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，完成4個完全相同的機(jī)電作動器的布置，4個機(jī)電作動器采用2套獨立的電機(jī)驅(qū)動器，每套驅(qū)動器控制對稱的2個機(jī)電作動器，正常情況下雙通道同時工作，若工作中I個機(jī)電作動器或I套驅(qū)動器遇到故障，則使用余下的I套驅(qū)動器帶動對稱的2個機(jī)電作動器工作。為實現(xiàn)雙余度設(shè)計提供可能性，提高剎車系統(tǒng)的安全性與可靠性。
【附圖說明】
[0019]附圖1是全電剎車系統(tǒng)總體示意圖；
[0020]附圖2是全電剎車系統(tǒng)剖面圖；
[0021]附圖3是帶蝸輪蝸桿式內(nèi)部結(jié)構(gòu)的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)示意圖；
[0022]附圖4是帶蝸輪蝸桿式機(jī)電作動機(jī)構(gòu)主視圖；
[0023]附圖5是剎車靜盤安裝示意圖；
[0024]附圖6是剎車盤外殼不意圖。
[0025]圖中標(biāo)號名稱:1、作動器外殼，2、電機(jī)，3、蝸輪，4、聯(lián)軸器，5、蝸桿，6、滾珠螺母，7、滾珠絲杠，8、外筒，9、機(jī)輪軸，10、支撐蓋，11、壓力傳感器，12、剎車