一種舵機(jī)液壓狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于一種飛機(jī)伺服作動(dòng)系統(tǒng)液壓監(jiān)控的技術(shù),具體涉及一種舵機(jī)液壓狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法。舵機(jī)作為飛機(jī)氣動(dòng)操縱面的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)于飛機(jī)安全至關(guān)重要。本發(fā)明利用監(jiān)控活塞組件和油路的設(shè)計(jì)，將舵機(jī)主控閥液壓油的壓差情況進(jìn)行監(jiān)控，從而提高飛機(jī)舵機(jī)的安全性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，門(mén)限可調(diào)整，易于控制。并可模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)用到各個(gè)舵機(jī)的設(shè)計(jì)中，作為基本的功能組成，提高舵機(jī)的可靠性和安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種舵機(jī)液壓狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種飛機(jī)伺服作動(dòng)系統(tǒng)液壓監(jiān)控的技術(shù)，具體涉及一種舵機(jī)液壓狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法。

【背景技術(shù)】
[0002]舵機(jī)在飛機(jī)的伺服作動(dòng)系統(tǒng)控制中，通常接受電信號(hào)來(lái)控制液壓管路中的高壓油流量的分配，從而驅(qū)動(dòng)所負(fù)載的作動(dòng)筒伸縮，使得飛機(jī)舵面可以按需偏轉(zhuǎn)。早期的舵機(jī)設(shè)計(jì)中對(duì)液壓系統(tǒng)中的油壓并無(wú)監(jiān)控的功能設(shè)計(jì)，無(wú)法正確監(jiān)控和反映舵機(jī)負(fù)載中液壓系統(tǒng)狀態(tài)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是利用舵機(jī)液壓系統(tǒng)中機(jī)構(gòu)與油路的設(shè)計(jì)，形成監(jiān)控活塞組件，使得舵機(jī)通過(guò)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(cè)功能。當(dāng)舵機(jī)主控閥操縱缸兩腔壓差超過(guò)一定值時(shí)監(jiān)控活塞運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)，從而向系統(tǒng)提供舵機(jī)狀態(tài)信號(hào)。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案:一種舵機(jī)液壓狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)包括監(jiān)控活塞、壓力門(mén)限活塞、殼體、位移傳感器、液壓油路，監(jiān)控活塞為中間帶有凸臺(tái)結(jié)構(gòu)活塞的芯桿，芯桿一端帶有臺(tái)階結(jié)構(gòu)，并在端部帶有凸臺(tái)形活塞，為限位活塞；另一端與位移傳感器相連接。壓力門(mén)限活塞為空腔結(jié)構(gòu)，外壁與內(nèi)壁均為圓柱狀，局部開(kāi)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(tái)結(jié)構(gòu)掛接到監(jiān)控活塞的限位活塞端上，從而形成門(mén)限活塞組件；殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩個(gè)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(gè)空腔直徑與壓力門(mén)限活塞相同，另一個(gè)空腔直徑與監(jiān)控活塞的中部凸臺(tái)活塞直徑相同，兩個(gè)空腔各自?xún)啥司鶐в杏吐方涌?，液壓油可以通過(guò)接口進(jìn)入空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；
[0005]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(mén)限活塞的空腔里，壓力門(mén)限活塞安裝到殼體的一個(gè)空腔中；監(jiān)控活塞的中間凸臺(tái)活塞安裝到殼體的另一個(gè)空腔中；監(jiān)控活塞的芯桿穿過(guò)殼體兩個(gè)空腔的連接孔；監(jiān)控活塞的另一側(cè)通過(guò)殼體上的開(kāi)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，與被監(jiān)控液壓腔的油壓差相同。
[0006]一種舵機(jī)液壓狀態(tài)監(jiān)控方法，其特征在于，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(shí)其壓差達(dá)到一定的門(mén)限值(9MPa)，監(jiān)控活塞就會(huì)產(chǎn)生位移，位移變化通過(guò)與活塞桿相連的傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)輸出；監(jiān)控過(guò)程分為如下三種監(jiān)控狀態(tài):
[0007]第一，當(dāng)舵機(jī)未故障亦未工作時(shí):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(shí)，壓力門(mén)限活塞左右側(cè)受力Fi = PA.(Si+S3) = F2 = PB.(Si+Sj,因此壓力門(mén)限活塞處于松浮隨動(dòng)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(shí)活塞會(huì)整體受力F3向右移動(dòng)，并由于卡槽同時(shí)拉動(dòng)壓力門(mén)限活塞右移；活塞桿的右移帶動(dòng)位移傳感器偏轉(zhuǎn)，傳感器給出此時(shí)的狀態(tài)表不電信號(hào)；
[0008]第二，當(dāng)舵機(jī)未故障正常工作時(shí)，A管接到回油低壓源，B管保持高壓。因此壓力門(mén)限活塞僅受向左的力大= Pb.(SJS3);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 -Sc)。即F2 = 2F10此時(shí)壓力門(mén)限活塞向左運(yùn)動(dòng)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(dòng)至壓力門(mén)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)。= (Fc-Fd) < F2 = (F2-F1),監(jiān)控活塞僅能保持在當(dāng)前位置無(wú)法移動(dòng)，被壓力門(mén)限活塞組的左右力給限位住。傳感器此時(shí)反饋活塞位置反映舵機(jī)的工作狀態(tài)。
[0009]第三，當(dāng)舵機(jī)出現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障時(shí)。負(fù)載處出現(xiàn)液壓管路堵塞或其他情況，會(huì)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(shí)F, = (Fc-Fd) > F2 = (F2-F1),此時(shí)壓力門(mén)限活塞組件的左右壓力無(wú)法限制主監(jiān)控活塞的位置，出現(xiàn)超限報(bào)故狀態(tài)，監(jiān)控活塞會(huì)依據(jù)C、D腔的壓力差移動(dòng)到一側(cè)，并帶動(dòng)傳感器給出反饋電信號(hào)，報(bào)出舵機(jī)液壓故障狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，門(mén)限可調(diào)整，易于控制。并可模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)用到各個(gè)舵機(jī)的設(shè)計(jì)中，作為基本的功能組成，提高舵機(jī)的可靠性和安全性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1監(jiān)控活塞組件的原理示意圖
[0012]1:殼體
[0013]2:壓力門(mén)限活塞
[0014]3:監(jiān)控活塞的門(mén)限活塞端
[0015]4:監(jiān)控活塞的主活塞
[0016]5:監(jiān)控活塞的傳感器接口
[0017]6:密封圈
[0018]7:位移傳感器
[0019]圖2監(jiān)控活塞模型示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0021]實(shí)例一:
[0022]見(jiàn)圖1，所示為液壓狀態(tài)系統(tǒng)包括監(jiān)控活塞4、壓力門(mén)限活塞2、殼體1、位移傳感器7、液壓油路A、B、C、D。所示監(jiān)控活塞4為中間帶有凸臺(tái)結(jié)構(gòu)活塞的芯桿，芯桿一端帶有臺(tái)階結(jié)構(gòu)，并在端部帶有凸臺(tái)形活塞，稱(chēng)為限位活塞3 ;另一端5與位移傳感器相連接。壓力門(mén)限活塞2為空腔結(jié)構(gòu)，外壁與內(nèi)壁均為圓柱狀，局部開(kāi)有缺口，利用空腔頂部的反凸臺(tái)結(jié)構(gòu)掛接到監(jiān)控活塞的限位活塞端上，從而形成門(mén)限活塞組件。殼體I內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩個(gè)圓柱型空腔，中間聯(lián)通孔的直徑與監(jiān)控活塞4芯桿相同；其中一個(gè)空腔直徑與壓力門(mén)限活塞2相同，另一個(gè)空腔直徑與監(jiān)控活塞4的中部凸臺(tái)活塞直徑相同，兩個(gè)空腔各自?xún)啥司鶐в杏吐方涌?A、B(C、D)。
[0023]所述監(jiān)控活塞4安裝到殼體I中，監(jiān)控活塞上的限位活塞3卡裝到壓力門(mén)限活塞2的空腔里，壓力門(mén)限活塞2安裝到殼體I的一個(gè)空腔中；監(jiān)控活塞4的中間凸臺(tái)活塞安裝到殼體I的另一個(gè)空腔中；監(jiān)控活塞4的芯桿穿過(guò)殼體I兩個(gè)空腔的連接孔；監(jiān)控活塞4的另一側(cè)通過(guò)殼體I上的開(kāi)孔伸出到殼體I外，與位移傳感器7相連。殼體上的油路接口 A、B (C、D)，在實(shí)際應(yīng)用中與需要監(jiān)控的油腔相連。
[0024]其監(jiān)控方法在于，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(shí)其壓差達(dá)到一定的門(mén)限值(9MPa)，監(jiān)控活塞就會(huì)產(chǎn)生位移，位移變化通過(guò)與活塞桿相連的傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種舵機(jī)液壓狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)包括監(jiān)控活塞、壓力門(mén)限活塞、殼體、位移傳感器和液壓油路，監(jiān)控活塞為中間帶有凸臺(tái)結(jié)構(gòu)活塞的芯桿，芯桿一端帶有臺(tái)階結(jié)構(gòu)，并在端部帶有凸臺(tái)形活塞，另一端與位移傳感器相連接；壓力門(mén)限活塞為空腔結(jié)構(gòu)，外壁與內(nèi)壁均為圓柱狀，局部開(kāi)有缺口 ；殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩個(gè)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(gè)空腔直徑與壓力門(mén)限活塞相同，另一個(gè)空腔直徑與監(jiān)控活塞的中部凸臺(tái)活塞直徑相同，兩個(gè)空腔各自?xún)啥司鶐в杏吐方涌?，液壓油可以通過(guò)接口進(jìn)入空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)； 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(mén)限活塞的空腔里，壓力門(mén)限活塞安裝到殼體的一個(gè)空腔中；監(jiān)控活塞的中間凸臺(tái)活塞安裝到殼體的另一個(gè)空腔中；監(jiān)控活塞的芯桿穿過(guò)殼體兩個(gè)空腔的連接孔；監(jiān)控活塞的另一側(cè)通過(guò)殼體上的開(kāi)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，與被監(jiān)控液壓腔的油壓差相同。
2.一種舵機(jī)液壓狀態(tài)監(jiān)控方法，其特征在于，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(shí)其壓差達(dá)到一定的門(mén)限值(測(cè)?^，監(jiān)控活塞就會(huì)產(chǎn)生位移，位移變化通過(guò)與活塞桿相連的傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)輸出；監(jiān)控過(guò)程分為如下三種監(jiān)控狀態(tài): 第一，當(dāng)舵機(jī)未故障亦未工作時(shí)-上管和8管處壓力相等，即= ？8 ；接通負(fù)載端的壓力相等？。= 此時(shí)，壓力門(mén)限活塞左右側(cè)受力= IV (8^+83) =^2 = ?.(81+83) ? @此壓力門(mén)限活塞處于松浮隨動(dòng)狀態(tài)；而監(jiān)控活塞的限位活塞端受向右的推力，大小為=？8.(83+84)；主活塞處受左右相等的力= - 80 = = ？0 ? 3。，此時(shí)活塞會(huì)整體受力向右移動(dòng)，并由于卡槽同時(shí)拉動(dòng)壓力門(mén)限活塞右移；活塞桿的右移帶動(dòng)位移傳感器偏轉(zhuǎn)，傳感器給出此時(shí)的狀態(tài)表不電信號(hào)； 第二，當(dāng)舵機(jī)未故障正常工作時(shí)，八管接到回油低壓源，8管保持高壓；因此壓力門(mén)限活塞僅受向左的力大小匕=- (8^+83)；監(jiān)控活塞的限位活塞端受向右的力？2 = ，(83+84)；實(shí)際使用中，調(diào)整?34、3。、80的面積，使之與？8配合，從而使=(歷3.幻，=01？3 -幻；即？2 = ；此時(shí)壓力門(mén)限活塞向左運(yùn)動(dòng)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？2向右運(yùn)動(dòng)至壓力門(mén)限活塞的卡槽處；而當(dāng)舵機(jī)液壓未故障情況，負(fù)載0與負(fù)載0處油壓差均低于警3，那么，=(4-?) ?？2 =叭-匕)，監(jiān)控活塞僅能保持在當(dāng)前位置無(wú)法移動(dòng)，被壓力門(mén)限活塞組的左右力給限位住；傳感器此時(shí)反饋活塞位置反映舵機(jī)的工作狀態(tài)； 第三，當(dāng)舵機(jī)出現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障時(shí)；負(fù)載處出現(xiàn)液壓管路堵塞或其他情況，會(huì)導(dǎo)致匕0腔的壓力差出現(xiàn)大幅度變化，提高到蘭?3以上，那么此時(shí)匕=(4-?) ?？2 =(匕-匕)，此時(shí)壓力門(mén)限活塞組件的左右壓力無(wú)法限制主監(jiān)控活塞的位置，出現(xiàn)超限報(bào)故狀態(tài)，監(jiān)控活塞會(huì)依據(jù)匕0腔的壓力差移動(dòng)到一側(cè)，并帶動(dòng)傳感器給出反饋電信號(hào)，報(bào)出舵機(jī)液壓故障狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】F15B19/00GK104454787SQ201410543061
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】徐文良, 鄭金磊, 初兵, 周靖翔 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所