蜗轮蜗杆式飞机电刹车系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及刹车系统及工作方法领域，具体是一种蜗轮蜗杆式飞机电刹车系统。
技术背景
[0002]随着电传操纵系统的持续发展与电子驱动装置的技术进步，“多电或全电”的设计思路被逐渐运用到飞机设计中。传统飞机普遍采用液压刹车机构，而全电刹车机构的优点是更加安全，不会发生由于液压油泄漏而引起的火灾，对环境的污染减小，节约能源，发热小、部件磨损小，可靠性增加，重量减小。
[0003]国外对于电刹车的研宄与应用起步比国内早，虽然技术成熟，但在极少数可查到的关于全电刹车系统的公开专利与文献中，为了得到大传动比，刹车电作动机构使用的都是多级齿轮传动机构，作动机构中齿轮数量多而结构复杂。本实用新型采用传动比较大而结构简单的蜗轮蜗杆式电作动机构，使装置重量减小，结构复杂度降低。
[0004]国内对于电刹车的研宄起步较晚，近几年逐渐发展起来。公开号为CN103711819A的《一种含信号调理模块的电刹车作动器》涉及的是一种带双联齿轮传动的电作动机构。该传动机构中通过双联齿轮与大圆柱齿轮啮合传递电机输出转矩，然而这种方式作动机构占用空间较大，本实用新型采用联轴器将电机轴与蜗杆轴相连，解决了传统设计中电机轴与滚珠丝杠同向的空间占用问题，改变了电机的位置布置，节约了安装空间。
[0005]由于飞机着陆时的刹车制动是整个飞行过程中至关重要的一个环节，其关系到飞机是否能够安全高效地刹停，所以考虑余度设计以确保刹车机构工作时的可靠性十分关键。公开号为CN102700542A的《一种飞机双余度电刹车装置和控制方法》中提出了一种飞机双余度电刹车控制方法。但未给出实际刹车装置的布局，实际设计中由于空间不足，可能会出现作动机构布置干涉问题。专利号为CN203698261U的《一种无人机用电刹车装置》中给出了一种电刹车装置的设计方案，其中仅包含2个机电作动器。而本实用新型采用蜗轮蜗杆式传动，使得该电刹车机构可以容纳4个机电作动器，实现双余度设计。
[0006]近十年，国内对于飞机全电刹车系统的理论研宄及数值仿真逐步发展，已经达到比较高的水平。然而实际刹车机构的设计和刹车地面试验与理论研宄和计算机仿真水准相差甚远。以往的全电刹车机构设计中，仅提到了压力传感器的安装与含有压力值反馈的刹车闭环控制系统，本实用新型中同时涉及了全电刹车机构中压力传感器和转速传感器的安装，可实现压力和转速双闭环反馈刹车控制系统。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的:本实用新型采用全电作动方式，提高了系统的安全性，降低了齿轮传动的机构复杂度，提供了一种减少了空间占用率、减轻机构重量、可实现双余度设计及转速闭环双反馈的蜗轮蜗杆式飞机电刹车系统及工作方法。
[0008]本实用新型的技术方案:一种蜗轮蜗杆式飞机电刹车系统包括支撑盖和机轮轴，支撑盖右侧中心位置固定有扭力管，所述机轮轴穿过扭力管和支撑盖的左右两端并与扭力管相对固定。该系统还包括位于支撑盖左侧的机电作动器组；位于支撑盖右侧从左向右依次安装于机轮轴上的热库组件、机轮、转速测量组件。机电作动器组由若干个沿机轮轴周向均布的机电作动器组成；每一机电作动器均包括固定于支撑盖左侧的作动器外壳，安装于作动器外壳之中由作动器外壳固定的电机，通过联轴器与电机相连接的蜗杆，与蜗杆相啮合的蜗轮，通过键与蜗轮固定的滚珠丝杠，套在滚珠丝杠上与滚珠丝杠配合的滚珠螺母，与滚珠螺母固定连接的外筒，安装于外筒端头的压力传感器，上述滚珠丝杠平行于所述机轮轴；上述支撑盖具有与所述外筒对应的限制槽；所述外筒穿过该限制槽，使得外筒沿轴线的转动自由度被限制在限制槽中，使得滚珠螺母带动外筒只能沿滚珠丝杠轴向平动，从而控制丝杠的前进后退。热库组件包括左侧开口的刹车盘外壳，扭力管通过该开口伸入到刹车盘外壳中；该热库组件还包括从左向右依次安装于扭力管上的第一静盘、动/静盘组，其中第一静盘、动/静盘组中的全部静盘均与扭力管采用轴向键槽方式配合且与刹车盘外壳内侧不接触，使得第一静盘、动/静盘组中的静盘不能相对扭力管转动；刹车盘外壳向内侧面还具有开槽，动/静盘组中的动盘具有与该开槽配合的外缘凸起的键，动/静盘组中的动盘与扭力管不接触，使得动盘能与刹车盘外壳一起转动；该热库组件还包括固定在扭力管的右侧端部的承压盘。机轮通过轴承安装在机轮轴上，上述热库组件的刹车盘外壳右侧与机轮左侧相固定。
[0009]上述蜗轮蜗杆式飞机电刹车系统的工作方法，其特征在于包括以下过程:飞机着陆滑跑时，机轮带动刹车盘外壳与刹车动盘绕机轮轴旋转，需要刹车时刹车控制器给驱动器信号，驱动器控制电机工作，电机带动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮旋转，同时起到减速的作用，蜗轮带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠上的滚珠螺母与外筒在支撑盖的限制槽内直线运动，通过压力传感器将第一静盘与动/静盘组轴向压紧，压力传感器将刹车压力实时反馈给刹车控制器，将测得的实际压力值与控制系统实时计算的所需刹车压力值进行比较，经过一套控制律进行调节，使得实际刹车力矩接近期望刹车力矩，实现防滑刹车的功能；第一静盘与动/静盘组接触摩擦，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉，从而使机轮减速，刹车控制器检测转速传感器的实际速度后，通过计算得到实际刹车控制系统滑移率，将其与期望的最佳滑移率值相比较，经过恰当的刹车控制律的调节，从而改变电机的输出转速，对刹车力进行调节。
[0010]本实用新型的有益效果:
[0011]1、采用电力驱动作动方式代替液压源驱动，提高刹车系统的环保性，可靠性，经济性；
[0012]2、采用蜗轮蜗杆电作动机构，减少机构部件数量，降低机构复杂度，简化全电刹车系统，减轻刹车系统重量，节省空间占用率；
[0013]3、电刹车作动器外壳的设计保证了电作动机构工作的稳定性与清洁性，可延长电作动机构的使用寿命；
[0014]4、适用于小型无人机以及对重量和空间要求较高的轻型飞机，提高飞机地面机动能力；
[0015]5、可实现压力和转速双闭环反馈刹车控制系统，使得整个系统响应速度更快，防滑刹车效率更高。
[0016]上述蜗轮蜗杆式飞机电刹车系统，其特征在于上述转速测量组件结构如下:包括转速传感器，转速传感器的空心轴部分通过转速传感器安装轴与所述机轮相固定。
[0017]上述蜗轮蜗杆式飞机电刹车系统，其特征在于:上述机电作动器组由4个沿机轮轴周向均布的机电作动器组成，其中沿机轮轴对称的2个机电作动器称为I组，共分为2组机电作动器，每组机电作动器由I套驱动器控制。
[0018]上述机电作动器共有2组。空间结构的合理设计，完成4个完全相同的机电作动器的布置，4个机电作动器采用2套独立的电机驱动器，每套驱动器控制对称的2个机电作动器，正常情况下双通道同时工作，若工作中I个机电作动器或I套驱动器遇到故障，则使用余下的I套驱动器带动对称的2个机电作动器工作。为实现双余度设计提供可能性，提高刹车系统的安全性与可靠性。
【附图说明】
[0019]附图1是全电刹车系统总体示意图；
[0020]附图2是全电刹车系统剖面图；
[0021]附图3是带蜗轮蜗杆式内部结构的机电作动机构示意图；
[0022]附图4是带蜗轮蜗杆式机电作动机构主视图；
[0023]附图5是刹车静盘安装示意图；
[0024]附图6是刹车盘外壳不意图。
[0025]图中标号名称:1、作动器外壳，2、电机，3、蜗轮，4、联轴器，5、蜗杆，6、滚珠螺母，7、滚珠丝杠，8、外筒，9、机轮轴，10、支撑盖，11、压力传感器，12、刹车