一种具有单端机械锁的双余度液压作动器的制作方法

本发明属于伺服作动技术领域，尤其涉及一种具有单端机械锁的双余度液压作动器。

背景技术：

随着我国在航空领域的不断发展，固定翼大型无人机的研制种类日趋丰富，其需求也越来越大。无人机相对有人驾驶的飞机而言，其特点是：重量轻，速度慢，长航时，便维护。传统的飞机起落架收放采用集中液压能源式的功率电传作动系统，系统管路复杂，增加了高压油液泄漏的风险，另外，起落架收上到位后需要依靠独立的机械锁系统用于承受起落架重力载荷，因此起落架收放系统结构复杂、占用空间大。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种具有单端机械锁的双余度液压作动器，解决了现有飞机起落架收放集中能源式液压作动系统的系统组成复杂、管路连接漏油风险大、集成度低的缺点。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种具有单端机械锁的双余度液压作动器，包括：第一动力部件、第二动力部件、高压安全阀、油滤、增压油箱、加注活门、单向阀、电磁换向阀、第一平衡阀、第二平衡阀、作动筒、第一微动开关、第二微动开关、第三微动开关和第四微动开关；其中，第一动力部件的一端与第二动力部件的一端相连接，第一动力部件的另一端与第二动力部件的另一端相连接；第一动力部件的一端分别与高压安全阀、油滤相连接；第一动力部件的另一端分别与单向阀、电磁换向阀相连接；第二动力部件的一端分别与高压安全阀、油滤相连接；第二动力部件的另一端分别与单向阀、电磁换向阀相连接；高压安全阀分别与油滤、增压油箱、单向阀相连接；油滤与电磁换向阀相连接；增压油箱与加注活门相连接；单向阀分别与增压油箱、电磁换向阀相连接；电磁换向阀分别与第一平衡阀、第二平衡阀相连接；第一平衡阀与作动筒相连接，第二平衡阀与作动筒相连接；作动筒分别与第一微动开关、第二微动开关、第三微动开关和第四微动开关相连接。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，所述第一动力部件包括第一电机、第一凸轮轴承结构和第一阀配流泵；其中，第一电机与第一凸轮轴承结构相连接，第一凸轮轴承结构与第一阀配流泵相连接。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，所述第二动力部件包括第二电机、第二凸轮轴承结构和第二阀配流泵；其中，第二电机与第二凸轮轴承结构相连接，第二凸轮轴承结构与第二阀配流泵相连接。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，所述作动筒包括前支耳、锁紧螺母、活塞过渡接头、内六角螺钉、固定螺钉、卡抓、锁头、活塞杆、挡环、内活塞杆、弹簧、过渡螺母、后支耳、作动筒和油路块；其中，前支耳与活塞过渡接头螺纹连接，锁紧螺母锁紧前支耳和活塞过渡接头；活塞过渡接头与活塞杆连接，内六角螺钉紧固活塞过渡接头和活塞杆；卡抓与活塞过渡接头连接，并通过固定螺钉紧固；锁头螺纹连接在内活塞杆一端，锁头的外圆面与卡抓的内侧圆面接触；活塞杆安装在作动筒内部；挡环在活塞杆与内活塞杆之间；内活塞杆一端与锁投螺纹连接，内活塞杆中间通过弹簧与挡环连接，内活塞杆的另外一端通过过渡螺母与油路块连接；弹簧的一端与挡环连接，另一端与内活塞杆连接；过渡螺母内螺纹与内活塞杆连接；后支耳与油路块连接；作动筒分别与油路块连接、活塞杆连接；锁紧螺母内螺纹与前支耳连接，一端面与过渡接头连接；油路块分别与作动筒连接、与后支耳连接、与过渡螺母连接、与内活塞杆连接。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，还包括：活塞密封圈；其中，活塞密封圈安装在活塞杆一端的环形槽内。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，还包括：作动筒端面密封圈；其中，作动筒端面密封圈安装在作动筒与油路块之间。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，还包括：内活塞密封圈；其中，内活塞密封圈安装在挡环与内活塞杆之间。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，还包括：挡环密封圈；其中，挡环密封圈安装在挡环与活塞杆之间。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，还包括：作动筒密封圈；其中，作动筒密封圈安装在作动筒与活塞杆之间。

上述具有单端机械锁的双余度液压作动器中，还包括：活塞过渡接头密封圈；其中，活塞过渡接头密封圈安装在过渡接头与活塞杆之间。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明通过两组阀配流泵组件并联设计，达到了能源双余度的效果，当其中一组能源组件出现问题时，不影响另外一组能源组件的工作，保证系统功能的正常；

(2)本发明通过两组微动开关的并联设计，达到了活塞杆到位检测的双余度效果，当活塞杆运动到位后，本别通过两个独立的微动开关进行检测到位情况，提高了检测的可靠性；

(3)本发明通过作动筒内的单出杆对称活塞面积的设计，达到了节省作动筒轴向安装尺寸的效果；

(4)本发明通过在单出杆对称活塞面积的作动筒内的缩回到位机械所结构的设计，达到了在紧凑空间要求下的布置具有到位锁紧功能的作动筒的效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的具有单端机械锁的双余度液压作动器的示意图；

图2是本发明实施例提供的作动筒缩回上锁状态结构图；

图3是本发明实施例提供的作动器伸出状态剖视图；

图4是本发明实施例提供的的卡抓结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明实施例提供的具有单端机械锁的双余度液压作动器的示意图。如图1所示，该具有单端机械锁的双余度液压作动器，包括：第一动力部件、第二动力部件、高压安全阀4、油滤5、增压油箱6、加注活门7、单向阀8、电磁换向阀9、第一平衡阀10_1、第二平衡阀10_2、作动筒11、第一微动开关12_1、第二微动开关12_2、第三微动开关12_3和第四微动开关12_4；其中，

第一动力部件的一端与第二动力部件的一端相连接，第一动力部件的另一端与第二动力部件的另一端相连接；第一动力部件的一端分别与高压安全阀4、油滤5相连接；第一动力部件的另一端分别与单向阀8、电磁换向阀9相连接；第二动力部件的一端分别与高压安全阀4、油滤5相连接；第二动力部件的另一端分别与单向阀8、电磁换向阀9相连接；高压安全阀4分别与油滤5、增压油箱6、单向阀8相连接；油滤5与电磁换向阀9相连接；增压油箱6与加注活门7相连接；单向阀8分别与增压油箱6、电磁换向阀9相连接；电磁换向阀9分别与第一平衡阀10_1、第二平衡阀10_2相连接；第一平衡阀10_1与作动筒11相连接，第二平衡阀10_2与作动筒11相连接；作动筒11分别与第一微动开关12_1、第二微动开关12_2、第三微动开关12_3和第四微动开关12_4相连接。

工作原理：第一动力部件和第二动力部件组成能源双冗余，为系统提供动力能源，当其中一组动力部件出现故障时，在不需要切断该动力部件的情况下，另外一组动力部件可以正常完成系统的动力能源的提供。两组动力能源出油端提供高压油，经过油滤5、电磁阀9、平衡阀10_1进入作动筒11的一腔，作动筒另外一腔，经过平衡阀10_2、电磁阀9回到两组动力能源进油端。电磁阀9用于切换高压油进入作动筒的不同腔，实现作动筒内活塞杆的伸出和缩回动作。平衡阀10的作用是在活塞杆受到大的冲击载荷时，避免活塞杆运动出现大的波动，安全阀4的作用是设定系统最高工作压力，保护系统避免过高压力给结构件带来破坏，增压油箱6的作用是补充动力组件工作过程中的油液泄漏，加注活门7是为闭式系统进行油液的加注，单向阀8用于实现油液回油时进入增压油箱6，当作动筒11的活塞杆运动到一端时，将触发微动开关12_1和12_2，表示活塞杆运动到位，微动开关12_1和12_2组成冗余设计，保证到位检测的可靠性，当作动筒11的活塞杆运动到另一端时，将触发微动开关12_3和12_4，表示活塞杆运动到位，微动开关12_1和12_2组成冗余设计，保证到位检测的可靠性。

如图1所示，第一动力部件包括第一电机1_1、第一凸轮轴承结构2_1和第一阀配流泵3_1；其中，第一电机1_1与第一凸轮轴承结构2_1相连接，第一凸轮轴承结构2_1与第一阀配流泵3_1相连接。

工作原理：电机1_1通电后，单向恒速带动凸轮轴承2_1转动，凸轮轴承2_1的外轮廓面推动阀配流泵3_1的活塞实现轴向运动，阀配流泵3_1活塞的底端装由弹簧，因此在凸轮轴承和弹簧的共同作用下，阀配流泵3_1的活塞实现往复的直线运动，配合两个单向阀，实现油液的进油和高压出油。

如图1所示，第二动力部件包括第二电机1-2、第二凸轮轴承结构2-2和第二阀配流泵3-2；其中，第二电机1-2与第二凸轮轴承结构2-2相连接，第二凸轮轴承结构2-2与第二阀配流泵3-2相连接。

工作原理：电机1_2通电后，单向恒速带动凸轮轴承2_2转动，凸轮轴承2_2的外轮廓面推动阀配流泵3_2的活塞实现轴向运动，阀配流泵3_2活塞的底端装由弹簧，因此在凸轮轴承和弹簧的共同作用下，阀配流泵3_2的活塞实现往复的直线运动，配合两个单向阀，实现油液的进油和高压出油。

如图2和图3所示，作动筒11包括：前支耳13、锁紧螺母32、活塞过渡接头14、内六角螺钉15、固定螺钉16、卡抓17(如图4所示)、锁头18、活塞杆19、挡环20、内活塞杆21、弹簧22、活塞密封圈23、过渡螺母24、后支耳25、作动筒端面密封圈26、作动筒27、内活塞密封圈28、挡环密封圈29、作动筒密封圈30、活塞过渡接头密封圈31、油路块33；其中，

前支耳13与活塞过渡接头14螺纹连接，锁紧螺母32锁紧前支耳13和活塞过渡接头14；活塞过渡接头14与活塞杆19连接，内六角螺钉15紧固活塞过渡接头14和活塞杆19；活塞过渡接头14装有活塞过渡接头密封圈31，密封活塞过渡接头14与活塞杆19；卡抓17与活塞过渡接头14连接，并通过固定螺钉16紧固；锁头18螺纹连接在内活塞杆21一端，锁头18的外圆面与卡抓17的内侧圆面接触；活塞杆19安装在作动筒27内部，通过作动筒密封圈30和活塞杆密封圈23，完成活塞杆和作动筒之间的密封；挡环20在活塞杆19与内活塞杆21之间，并通过挡环密封圈29和内活塞杆密封圈28，完成活塞杆19与内活塞杆21之间的密封；内活塞杆21一端与锁投18螺纹连接，内活塞杆21中间通过弹簧22与挡环20连接，内活塞杆21的另外一端通过过渡螺母24与油路块33连接；弹簧22的一端与挡环20连接，另一端与内活塞杆21连接；密封圈23安装在活塞杆19一端的环形槽内；过渡螺母24内螺纹与内活塞杆21连接；后支耳25与油路块33连接；作动筒端面密封圈26安装在作动筒27与油路块33之间；作动筒27分别与油路块33连接、活塞杆19连接；内活塞密封圈28安装在挡环20与内活塞杆21之间；挡环密封圈29安装在挡环20与活塞杆19之间；作动筒密封圈30安装在作动筒27与活塞杆19之间；活塞过渡接头密封圈31安装在过渡接头14与活塞杆19之间；锁紧螺母32内螺纹与前支耳13连接，一端面与过渡接头14连接；油路块33分别与作动筒27连接、与后支耳25连接、与过渡螺母24连接、与内活塞杆21连接。

工作原理：卡抓17通过固定螺钉16固定在过渡接头14上，锁头18通过内螺纹固定安装在内活塞杆21的左端，挡环20安装在活塞杆19空腔内侧与内活塞杆21外侧之间，挡环20与内活塞杆21之间通过弹簧22连接，内活塞杆21通过过渡螺母24与油路块33固定连接。如图2所示为作动器收上锁紧状态，卡抓17的抓片顶端凸起卡在锁头18的右端，卡抓17的外侧由挡环20挡住，防止活塞杆19在外力扰动的情况下卡抓17的抓片从锁头18的右端滑出，活塞杆19完成机械锁定。当高压液压油通过油路块33经过内活塞杆21的内部空腔，进入活塞杆19内部，对活塞杆19产生向左的推力，同时，高压液压油也作用在挡环20的左端面，推动挡环20克服弹簧22的预紧力向右运动，使得挡环20离开卡抓17抓片的外侧，遮挡消失，活塞杆19在推力的作用下，带着卡抓17往左产生运动趋势，迫使卡抓17的抓片在锁头18的右端斜面的作用下往外侧张开，使得卡抓17与锁头18分离，活塞杆19完成解锁，在液压油的作用下活塞杆19继续向左运动，直到触碰伸出微动开关12，动力组件停止工作，作动器伸出到位，作动器伸出到位的状态如图3所示。当高压液压油通过油路块33经过作动筒27上的油路进入作动筒27与活塞杆19之间的容腔时，活塞杆19开始缩回，当卡抓17的抓片触碰到锁头18左端的斜面时，在其导向下抓片张开，活塞杆19继续向左运动，抓片端部推动挡环20克服弹簧22的预紧力向右运动，当抓片的端部通过锁头18右端的斜面恢复原状时，挡环20在弹簧22恢复力的作用下向左运动遮挡在卡抓17抓片的外侧，活塞杆19完成可靠的机械上锁。

本实施例的目的在于提出一种作动筒内部具有单端到位机械锁紧功能的单出杆对称缸式双余度电液作动器的设计方案，作动器采用双能源部件组成双余度，系统工作可靠性高；作动筒内部的活塞采用单出杆对称式布置，使得作动筒整体轴向尺寸更为紧凑，满足小轴向安装空间的要求；作动筒内部集成到位机械锁，结构紧凑，满足活塞杆缩回机械锁紧的要求，开锁依靠内部液压油，开锁可靠性高。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。