一种舵机液压状态监控系统及监控方法
【专利摘要】本发明属于一种飞机伺服作动系统液压监控的技术,具体涉及一种舵机液压状态监控系统及监控方法。舵机作为飞机气动操纵面的执行机构，对于飞机安全至关重要。本发明利用监控活塞组件和油路的设计，将舵机主控阀液压油的压差情况进行监控，从而提高飞机舵机的安全性。本发明结构简单可靠，门限可调整，易于控制。并可模块化设计，运用到各个舵机的设计中，作为基本的功能组成，提高舵机的可靠性和安全性。
【专利说明】一种舵机液压状态监控系统及监控方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种飞机伺服作动系统液压监控的技术，具体涉及一种舵机液压状态监控系统及监控方法。
【背景技术】
[0002]舵机在飞机的伺服作动系统控制中，通常接受电信号来控制液压管路中的高压油流量的分配，从而驱动所负载的作动筒伸缩，使得飞机舵面可以按需偏转。早期的舵机设计中对液压系统中的油压并无监控的功能设计，无法正确监控和反映舵机负载中液压系统状态。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是利用舵机液压系统中机构与油路的设计，形成监控活塞组件，使得舵机通过监控活塞感知伺服阀输出负载的压差变化，完成故障检测功能。当舵机主控阀操纵缸两腔压差超过一定值时监控活塞运动，驱动旋转变压器旋转，从而向系统提供舵机状态信号。
[0004]本发明技术方案:一种舵机液压状态监控系统，其特征在于:系统包括监控活塞、压力门限活塞、壳体、位移传感器、液压油路，监控活塞为中间带有凸台结构活塞的芯杆，芯杆一端带有台阶结构，并在端部带有凸台形活塞，为限位活塞；另一端与位移传感器相连接。压力门限活塞为空腔结构，外壁与内壁均为圆柱状，局部开有缺口，既可以让液压油进入腔体内，也可以利用空腔顶部的反凸台结构挂接到监控活塞的限位活塞端上，从而形成门限活塞组件；壳体内部结构为两个圆柱型空腔，中间联通孔的直径与监控活塞芯杆相同；其中一个空腔直径与压力门限活塞相同，另一个空腔直径与监控活塞的中部凸台活塞直径相同，两个空腔各自两端均带有油路接口，液压油可以通过接口进入空腔结构内；
[0005]监控活塞安装到壳体中，监控活塞上的限位活塞卡装到压力门限活塞的空腔里，压力门限活塞安装到壳体的一个空腔中；监控活塞的中间凸台活塞安装到壳体的另一个空腔中；监控活塞的芯杆穿过壳体两个空腔的连接孔；监控活塞的另一侧通过壳体上的开孔伸出到壳体外，与位移传感器相连；壳体上的油路接口，在实际应用中与需要监控的油腔相连，因此监控活塞两侧的油压差，与被监控液压腔的油压差相同。
[0006]一种舵机液压状态监控方法，其特征在于，监控活塞的两腔与被监控两腔相连，当两腔中产生压差变化，同时其压差达到一定的门限值(9MPa)，监控活塞就会产生位移，位移变化通过与活塞杆相连的传感器进行监测输出；监控过程分为如下三种监控状态:
[0007]第一，当舵机未故障亦未工作时:A管和B管处压力相等，即PA = PB ;接通负载端的压力相等Pc = PD，此时，压力门限活塞左右侧受力Fi = PA.(Si+S3) = F2 = PB.(Si+Sj,因此压力门限活塞处于松浮随动状态；而监控活塞的限位活塞端受向右的推力，大小为F3 =PB.(S2+S4);主活塞处受左右相等的力Fc = Pc.Sc = FD = PD.SD，此时活塞会整体受力F3向右移动，并由于卡槽同时拉动压力门限活塞右移；活塞杆的右移带动位移传感器偏转，传感器给出此时的状态表不电信号；
[0008]第二，当舵机未故障正常工作时，A管接到回油低压源，B管保持高压。因此压力门限活塞仅受向左的力大= Pb.(SJS3);监控活塞的限位活塞端受向右的力F2=Pb.(S2+S4)。实际使用中，调整S1?S4、S。、Sd的面积，使之与Pb配合，从而使F1 =(18MPa.Sc) ,F2 = (9MPa -Sc)。即F2 = 2F10此时压力门限活塞向左运动到最左处直到与缸体接触限位。监控活塞的限位活塞端受F2向右运动至压力门限活塞的卡槽处。而当舵机液压未故障情况，负载C与负载D处油压差均低于9MPa，那么，F。= (Fc-Fd) < F2 = (F2-F1),监控活塞仅能保持在当前位置无法移动，被压力门限活塞组的左右力给限位住。传感器此时反馈活塞位置反映舵机的工作状态。
[0009]第三，当舵机出现液压系统故障时。负载处出现液压管路堵塞或其他情况，会导致C、D腔的压力差出现大幅度变化，提高到9MPa以上，那么此时F, = (Fc-Fd) > F2 = (F2-F1),此时压力门限活塞组件的左右压力无法限制主监控活塞的位置，出现超限报故状态，监控活塞会依据C、D腔的压力差移动到一侧，并带动传感器给出反馈电信号，报出舵机液压故障状态。
[0010]本发明的优点:本发明结构简单可靠，门限可调整，易于控制。并可模块化设计，运用到各个舵机的设计中，作为基本的功能组成，提高舵机的可靠性和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1监控活塞组件的原理示意图
[0012]1:壳体
[0013]2:压力门限活塞
[0014]3:监控活塞的门限活塞端
[0015]4:监控活塞的主活塞
[0016]5:监控活塞的传感器接口
[0017]6:密封圈
[0018]7:位移传感器
[0019]图2监控活塞模型示意图
【具体实施方式】
[0020]下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
[0021]实例一:
[0022]见图1，所示为液压状态系统包括监控活塞4、压力门限活塞2、壳体1、位移传感器7、液压油路A、B、C、D。所示监控活塞4为中间带有凸台结构活塞的芯杆，芯杆一端带有台阶结构，并在端部带有凸台形活塞，称为限位活塞3 ;另一端5与位移传感器相连接。压力门限活塞2为空腔结构，外壁与内壁均为圆柱状，局部开有缺口，利用空腔顶部的反凸台结构挂接到监控活塞的限位活塞端上，从而形成门限活塞组件。壳体I内部结构为两个圆柱型空腔，中间联通孔的直径与监控活塞4芯杆相同；其中一个空腔直径与压力门限活塞2相同，另一个空腔直径与监控活塞4的中部凸台活塞直径相同，两个空腔各自两端均带有油路接口 A、B(C、D)。
[0023]所述监控活塞4安装到壳体I中，监控活塞上的限位活塞3卡装到压力门限活塞2的空腔里，压力门限活塞2安装到壳体I的一个空腔中；监控活塞4的中间凸台活塞安装到壳体I的另一个空腔中；监控活塞4的芯杆穿过壳体I两个空腔的连接孔；监控活塞4的另一侧通过壳体I上的开孔伸出到壳体I外，与位移传感器7相连。壳体上的油路接口 A、B (C、D)，在实际应用中与需要监控的油腔相连。
[0024]其监控方法在于，监控活塞的两腔与被监控两腔相连，当两腔中产生压差变化，同时其压差达到一定的门限值(9MPa)，监控活塞就会产生位移，位移变化通过与活塞杆相连的传感器进行监测输出。
【权利要求】
1.一种舵机液压状态监控系统，其特征在于:系统包括监控活塞、压力门限活塞、壳体、位移传感器和液压油路，监控活塞为中间带有凸台结构活塞的芯杆，芯杆一端带有台阶结构，并在端部带有凸台形活塞，另一端与位移传感器相连接；压力门限活塞为空腔结构，外壁与内壁均为圆柱状，局部开有缺口 ；壳体内部结构为两个圆柱型空腔，中间联通孔的直径与监控活塞芯杆相同，其中一个空腔直径与压力门限活塞相同，另一个空腔直径与监控活塞的中部凸台活塞直径相同，两个空腔各自两端均带有油路接口，液压油可以通过接口进入空腔结构内； 监控活塞安装到壳体中，监控活塞上的限位活塞卡装到压力门限活塞的空腔里，压力门限活塞安装到壳体的一个空腔中；监控活塞的中间凸台活塞安装到壳体的另一个空腔中；监控活塞的芯杆穿过壳体两个空腔的连接孔；监控活塞的另一侧通过壳体上的开孔伸出到壳体外，与位移传感器相连；壳体上的油路接口，在实际应用中与需要监控的油腔相连，因此监控活塞两侧的油压差，与被监控液压腔的油压差相同。
2.一种舵机液压状态监控方法，其特征在于，监控活塞的两腔与被监控两腔相连，当两腔中产生压差变化，同时其压差达到一定的门限值(測?^，监控活塞就会产生位移，位移变化通过与活塞杆相连的传感器进行监测输出；监控过程分为如下三种监控状态: 第一，当舵机未故障亦未工作时-上管和8管处压力相等，即= ？8 ；接通负载端的压力相等？。= 此时，压力门限活塞左右侧受力= IV (8^+83) =^2 = ?.(81+83) ? @此压力门限活塞处于松浮随动状态；而监控活塞的限位活塞端受向右的推力，大小为=？8.(83+84)；主活塞处受左右相等的力= - 80 = = ？0 ? 3。，此时活塞会整体受力向右移动，并由于卡槽同时拉动压力门限活塞右移；活塞杆的右移带动位移传感器偏转，传感器给出此时的状态表不电信号； 第二，当舵机未故障正常工作时，八管接到回油低压源，8管保持高压；因此压力门限活塞仅受向左的力大小匕=- (8^+83)；监控活塞的限位活塞端受向右的力？2 = ，(83+84)；实际使用中，调整?34、3。、80的面积，使之与？8配合，从而使=(歷3.幻，=01？3 -幻；即？2 = ；此时压力门限活塞向左运动到最左处直到与缸体接触限位；监控活塞的限位活塞端受？2向右运动至压力门限活塞的卡槽处；而当舵机液压未故障情况，负载0与负载0处油压差均低于警3，那么，=(4-?) ?？2 =叭-匕)，监控活塞仅能保持在当前位置无法移动，被压力门限活塞组的左右力给限位住；传感器此时反馈活塞位置反映舵机的工作状态； 第三，当舵机出现液压系统故障时；负载处出现液压管路堵塞或其他情况，会导致匕0腔的压力差出现大幅度变化，提高到蘭?3以上，那么此时匕=(4-?) ?？2 =(匕-匕)，此时压力门限活塞组件的左右压力无法限制主监控活塞的位置，出现超限报故状态，监控活塞会依据匕0腔的压力差移动到一侧，并带动传感器给出反馈电信号，报出舵机液压故障状态。
【文档编号】F15B19/00GK104454787SQ201410543061
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】徐文良, 郑金磊, 初兵, 周靖翔 申请人:中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所