一種并聯(lián)雙冗余l(xiāng)vdt式位移傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器；本實(shí)用新型目的是提供一種滿足飛機(jī)剎車系統(tǒng)配套要求，測(cè)量飛機(jī)剎車踏板的位移量的并聯(lián)雙冗余位移傳感器；包括殼體（1）、前蓋（2）、推桿（4）、推桿頭（14）和兩組鐵芯組件（13），殼體（1）和前蓋（2）組成中空腔體，推桿（4）穿過(guò)前蓋（2），其前蓋（2）外一端設(shè)有推桿頭，其位于前蓋內(nèi)一端設(shè)有兩組鐵芯組件（13）；位移傳感器在結(jié)構(gòu)空間和工作環(huán)境限制非常嚴(yán)格的情況下，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)并聯(lián)、功能并聯(lián)的兩路冗余線位移測(cè)量，顯著降低了利用電磁感應(yīng)原理的位移傳感器繞組一度失效故障的危害度，有效提高了系統(tǒng)的工作可靠性，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的推廣前景。
【專利說(shuō)明】一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于位移傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]本發(fā)明一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器采用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作的,把被測(cè)物理位移量通過(guò)互感轉(zhuǎn)換為線圈的感應(yīng)電壓，從而實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量。在位移測(cè)量中的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史，以其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于飛控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)作動(dòng)器的位移測(cè)量與反饋，雷達(dá)測(cè)控系統(tǒng)位移的測(cè)量等方面。
[0003]本發(fā)明一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器是為飛機(jī)剎車系統(tǒng)配套研制的，安裝在飛機(jī)下設(shè)備艙內(nèi)，通過(guò)螺釘固定在安裝底板上。當(dāng)腳蹬機(jī)構(gòu)推動(dòng)并聯(lián)雙冗余LVDT式傳感器的推桿頭時(shí)，從而帶動(dòng)鐵芯組件移動(dòng)，將飛機(jī)剎車踏板位移轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)剎車輸出指令線位移量的測(cè)量。但這傳統(tǒng)與LVDT式位移傳感器不同，著重在實(shí)現(xiàn)良好環(huán)境適應(yīng)性、長(zhǎng)壽命和高可靠性的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種滿足飛機(jī)剎車系統(tǒng)配套要求，測(cè)量飛機(jī)剎車踏板的位移量的并聯(lián)雙冗余位移傳感器。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器，包括殼體、前蓋、推桿、推桿頭，后蓋、插座和兩組鐵芯組件，殼體和前蓋組成中空腔體，推桿穿過(guò)前蓋，其前蓋外一端設(shè)有推桿頭，其位于前蓋內(nèi)一端設(shè)有兩組鐵芯組件，后蓋設(shè)于殼體另一側(cè)，后蓋上設(shè)有插座。
[0007]所述的鐵芯組件包括大彈簧、壓緊彈簧、線圈組件、大彈簧座、空心螺釘、鎖緊螺母、拉桿部分和鐵芯部分，所述的拉桿部分一端設(shè)于推桿4上，另一端設(shè)有大彈簧座,大彈簧設(shè)于拉桿部分推桿和大彈簧座之間，所述的鐵芯部分螺接在拉桿部分的另一端，鐵芯部分外側(cè)設(shè)有線圈組件，其一端設(shè)有空心螺釘和鎖緊螺母；所述的壓緊彈簧設(shè)于大彈簧座和線圈組件之間。
[0008]所述的推桿內(nèi)部設(shè)有一小彈簧。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
[0010]1.并聯(lián)雙冗余設(shè)計(jì)的技術(shù)，克服了可靠性不高、零位調(diào)節(jié)問(wèn)題及自動(dòng)回零復(fù)位問(wèn)題。
[0011]2.位移傳感器在結(jié)構(gòu)空間和工作環(huán)境限制非常嚴(yán)格的情況下，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)并聯(lián)、功能并聯(lián)的兩路冗余線位移測(cè)量，顯著降低了利用電磁感應(yīng)原理的位移傳感器繞組一度失效故障的危害度，有效提高了系統(tǒng)的工作可靠性，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的推廣前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器示意圖；[0013]圖中:1.殼體,2.前蓋,3.大彈簧,4.推桿,5.壓緊彈簧,6.小彈簧,7.大彈簧座，
8.線圈組件，9.空心螺釘，10.鎖緊螺母，11.后蓋，12.插座，13.鐵芯組件，14.推桿頭，15.拉桿部分，16.鐵芯部分。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器進(jìn)行介紹:
[0015]如圖1所示，一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器，包括殼體1、前蓋2、推桿4、后蓋
11、插座12推桿頭14和兩組鐵芯組件13，殼體I和前蓋2組成中空腔體，推桿4穿過(guò)前蓋2，其前蓋2外一端設(shè)有推桿頭，其位于前蓋內(nèi)一端設(shè)有兩組鐵芯組件13，后蓋11設(shè)于殼體I另一側(cè)，后蓋11上設(shè)有插座12。
[0016]所述的鐵芯組件13包括大彈簧3、壓緊彈簧5、線圈組件8、大彈簧座7、空心螺釘
9、鎖緊螺母10、拉桿部分15和鐵芯部分16，所述的拉桿部分15—端設(shè)于推桿4上，另一端設(shè)有大彈簧座7，大彈簧3設(shè)于拉桿部分15上推桿4和大彈簧座7之間，所述的鐵芯部分16螺接在拉桿部分15的另一端，鐵芯部分16外側(cè)設(shè)有線圈組件8，其一端設(shè)有空心螺釘9和鎖緊螺母10 ;所述的壓緊彈簧5設(shè)于大彈簧座7和線圈組件8之間。
[0017]所述的推桿4內(nèi)部設(shè)有一小彈簧6。
[0018]殼體是長(zhǎng)136毫米，寬74毫米，厚度27毫米的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)；線圈組件的長(zhǎng)度是64毫米，其中繞線區(qū)域的長(zhǎng)度是60毫米；鐵芯組件是長(zhǎng)度為146.5毫米，直徑5毫米的桿狀結(jié)構(gòu)；其中拉桿部分長(zhǎng)度122暈米,鐵芯部分長(zhǎng)度30暈米,拉桿和鐵芯通過(guò)螺紋連接,螺紋部分長(zhǎng)度為5.5毫米；推桿頭通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與飛機(jī)剎車踏板連接，是位移輸入裝置；推桿用于安裝兩個(gè)鐵芯組件，并將推桿頭的位移量傳遞到鐵芯組件上；大彈簧安裝在傳感器兩鐵芯組件上，處于殼體與上蓋之間，用于拉桿組件復(fù)位，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品對(duì)操縱力的要求；小彈簧安裝在推桿內(nèi)部，作用是在推桿頭與推桿間實(shí)現(xiàn)3毫米空行程；壓緊彈簧安裝在大彈簧座與線圈組件之間，處于殼體內(nèi)部，用于傳感器零位調(diào)節(jié)，并保證在沖擊、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境下線圈組件穩(wěn)定工作；大彈簧座與殼體螺紋連接，作為大彈簧和壓緊彈簧的基座；插座用螺釘固定在后蓋上，用于連接線圈組件的信號(hào)引出線；前蓋和后蓋都通過(guò)螺釘安裝固定在殼體上，作為一個(gè)整體，用于密封和整體受力部件；鎖緊螺母和空心螺釘安裝在殼體內(nèi)部，是傳感器輸出零位調(diào)節(jié)裝置。
[0019]進(jìn)一步的，如上所述的一種并聯(lián)雙冗余位移傳感器，其中，線圈組件采用了兩段式結(jié)構(gòu)，傳感器線圈纏繞方式采用了在骨架上緊密排繞5層初級(jí)線圈后，以繞線窗口中心左右對(duì)稱各繞制兩組次級(jí)線圈，并采用階梯補(bǔ)償式繞法，其繞線參數(shù)為，第一階長(zhǎng)度為28.5毫米，繞制一層；第二階長(zhǎng)度為26毫米，繞制一層；第三階長(zhǎng)度為23毫米，繞制一層；第四階長(zhǎng)度為20.5毫米，繞制一層；第五階長(zhǎng)度為18毫米，繞制一層；第六階長(zhǎng)度為15.5毫米，繞制一層；第七階長(zhǎng)度為13毫米，繞制兩層；第八階長(zhǎng)度為10毫米，繞制兩層；第九階長(zhǎng)度為7毫米，繞制兩層。
[0020]其中行程由機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸和安裝接口位置保證，設(shè)計(jì)時(shí)用兩個(gè)彈簧來(lái)保證傳感器操縱力的要求，其設(shè)計(jì)計(jì)算如下。
[0021]I小彈簧[0022]安裝在推桿內(nèi)部，作用為:在推桿頭實(shí)現(xiàn)3毫米空行程后回復(fù)到初始狀態(tài)。
[0023]小彈簧選用直徑為0.8毫米的不銹鋼絲0Crl7Ni7Al，彈簧中徑D=6毫米，
[0024]工作圈數(shù)n=8，則旋繞比C=D/d=7.5，即曲度系數(shù)
,,4C-1 0.615 ,
[0025]人=-+-= 1.197
4C-4 C。
[0026]驗(yàn)算彈簧直徑:


I p'
[0027]d > 1.6 X -= {).19mm
Vw
[0028]其中許用應(yīng)力T = 729MPa

n 4
[0029]彈簧剛度&= = 2.178~ / nun

8D5/?
[0030]彈簧自由高度H。= nT+2d = 20mm (其中節(jié)距T=2.3毫米)
[0031]壓并高度Hb = (n+2) d = 8mm
[0032]該彈簧初始位置高度和力分別為14.5毫米和12.32N ;最大位移時(shí)彈簧高度和力分別為11毫米和20.16N。根據(jù)該彈簧的工作載荷計(jì)算其疲勞強(qiáng)度如下:
[0033]最大循環(huán)切應(yīng)力^nax == rUQMPa

nd
[0034]最小循環(huán)切應(yīng)力= 440MPa

nd
[0035]疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算
[0036]當(dāng)變載荷作用次數(shù)N = IO6時(shí)，Ttl = 0.33oB = 601，則安全系數(shù)為:

+ 0.75rmill
[0037]Sca = -=1-29 噴丸后 Sca = 1.46 ;
max9
[0038]當(dāng)變載荷作用次數(shù)N = IO5時(shí)，T。= 0.35 O B = 638，則安全系數(shù)為:
[0039]Sca=—^1-34 噴丸后 Sca =1.52。
max9
[0040]根據(jù)上述計(jì)算，選用直徑為0.8毫米，中徑為6毫米，工作圈數(shù)為8，自由高度為20毫米的不銹鋼絲0Crl7Ni7Al小彈簧，能夠滿足使用要求。
[0041]2)大彈簧
[0042]安裝在傳感器兩鐵芯組件上，處于殼體與上蓋之間，作用為:實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品對(duì)操縱力的要求。本傳感器設(shè)計(jì)有兩個(gè)大彈簧，均分250N的最大工作載荷因此，此彈簧加工后應(yīng)明確個(gè)彈簧工作載荷，使用時(shí)應(yīng)選用工作載荷一致或接近的彈簧配對(duì)使用，防止鐵芯組件受力不均而造成的測(cè)試差異。
[0043]
大彈簧與小彈簧采用根_林軸5取d=2毫米，D=14毫米，則旋繞比
K =--1--= 1.213
C=D/d=7,即曲度系數(shù) 4C-4 C。[0044]驗(yàn)算彈簧直徑:
【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器，其特征在于:包括殼體(I)、前蓋(2)、推桿(4)、后蓋(11)、插座(12)、推桿頭(14)和兩組鐵芯組件(13)，殼體(I)和前蓋(2)組成中空腔體，推桿(4 )穿過(guò)前蓋(2 )，其前蓋(2 )外一端設(shè)有推桿頭，其位于前蓋內(nèi)一端設(shè)有兩組鐵芯組件(13),后蓋(11)設(shè)于殼體(I)另一側(cè)，后蓋(11)上設(shè)有插座(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器，其特征在于:所述的鐵芯組件(13)包括大彈簧(3)、壓緊彈簧(5)、線圈組件(8)、大彈簧座(7)、空心螺釘(9)、鎖緊螺母(10)、拉桿部分(15)和鐵芯部分(16)，所述的拉桿部分(15)—端設(shè)于推桿(4)上，另一端設(shè)有大彈簧座(7)，大彈簧(3)設(shè)于拉桿部分(15)上推桿(4)和大彈簧座(7)之間，所述的鐵芯部分(16)螺接在拉桿部分(15)的另一端，鐵芯部分(16)外側(cè)設(shè)有線圈組件(8)，其一端設(shè)有空心螺釘(9)和鎖緊螺母(10);所述的壓緊彈簧(5)設(shè)于大彈簧座(7)和線圈組件(8)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)雙冗余LVDT式位移傳感器，其特征在于:所述的推桿(4)內(nèi)部設(shè)有一小彈簧(6)。
【文檔編號(hào)】G01B7/02GK203464898SQ201320501204
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】甘霖, 蔣曉彤, 朱廷偉, 王彥奎, 李文璋, 董舒筠, 任海燕 申請(qǐng)人:北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所