[发明专利]一种用于直线式机电作动器的零位锁定装置

说明书

本发明属于机电伺服作动器技术领域，具体涉及一种用于直线式机电作动器的零位锁定装置。本发明包括小惯量齿轮减速器、电磁锁组件、鱼形法兰结构、电机转子轴尾端方轴；电磁锁组件和鱼形法兰结构固定安装在小惯量齿轮减速器上，电机转子轴尾端方轴穿过鱼形法兰结构插入小惯量齿轮减速器内。本发明基于小惯量、高可靠、轻质化，利用小惯量齿轮减速器，将电磁锁不通电状态下定子与转子的摩擦力矩转化为伺服电机转子轴的锁定力矩，锁定机电作动器滚珠丝杠，从而实现喷管的零位锁定。

技术领域

本发明属于机电伺服作动器技术领域，具体涉及一种用于直线式机电作动器的零位锁定装置。

背景技术

机电作动器是固体运载火箭发动机姿态控制的执行机构，安装在发动机喷管活动端和固定端，机电伺服作动器主要有伺服电机和滚珠丝杠传动机构组成，将伺服电机的旋转运动转化为传动机构的直线伸缩运动以摆动球窝喷管，需要工作时，机电作动器通电后电机转动驱动滚珠丝杠摆动喷管；不需要工作时，喷管和作动器均需要维持在零位不动。

在固体运载火箭水平贮存和运输过程中，由于发动机球窝喷管自身弹性力矩较小，球窝喷管难以通过自身弹性力矩将其维持在零位不发生偏转，喷管扩张段在自身重力矩或者运输冲击力矩的作用下下垂，可能会对箭体内其他部件造成碰撞损坏，因此需要通过机电伺服作动器实现对运载火箭发动机喷管的零位锁定。但是机电作动器本身在断电状态下无法产生锁定力矩，因此需要设计一型零位锁定装置与机电作动器集成为一体，实现在断电(即没有能源输入)的情况下，将机电作动器中伺服电机的转子轴锁定，进而将与电机轴平键连接的滚珠丝杠锁定，然后将喷管锁定在零位不发生偏转。

机电作动器根据结构布局形式一般分为平行式和直线式。平行式机电作动器为伺服电机与滚珠丝杠传动机构平行安装，二者通过高承载齿轮减速器连接，特点为占用零位空间较小，但重量因增加减速器加重，在平行式机电作动器加锁方案已有先例，该方案将电磁锁直接安装在伺服电机尾端，但因在振动环境下伺服电机转子轴发生窜动导致电磁锁失效的故障频频出现；直线式机电作动器为伺服电机与滚珠丝杠传动机构同轴，通过平键连接直接传递力矩，特点为结构简单、重量轻，但占用一定的零位安装空间，在直线式机电作动器上集成零位锁定装置未有先例，加锁方案若仍然采用直接在电机尾端加锁的方案，电磁锁不仅受到电机转子轴的影响，还会受到传动机构的轴向力的影响，产品可靠性会显著降低。

同时，随着固体运载火箭对运载能力的不断提升，对箭上产品重量的要求极其苛刻，机电伺服作动器通过采用直线式方案可大幅降低伺服系统重量，在相同飞行距离情况下则可以提高有效载荷质量。因此需要设计一型高可靠、轻质化的零位锁定装置集成在直线式机电作动器上，在机电作动器不通电状态下即可锁定伺服电机转子轴，进而实现发动机喷管的零位锁定。

发明内容

本发明解决的技术问题：本发明提供一种用于直线式机电作动器的零位锁定装置，基于小惯量、高可靠、轻质化，利用小惯量齿轮减速器，将电磁锁不通电状态下定子与转子的摩擦力矩转化为伺服电机转子轴的锁定力矩，锁定机电作动器滚珠丝杠，从而实现喷管的零位锁定。

本发明采用的技术方案：

一种用于直线式机电作动器的零位锁定装置，包括小惯量齿轮减速器、电磁锁组件、鱼形法兰结构、电机转子轴尾端方轴；电磁锁组件和鱼形法兰结构固定安装在小惯量齿轮减速器上，电机转子轴尾端方轴穿过鱼形法兰结构插入小惯量齿轮减速器内。

所述小惯量齿轮减速器包括减速器后壳体、齿轮输出轴、过渡齿轮一、过渡齿轮二、输入齿轮、减速器前壳体，其中输入齿轮内方孔与电机转子轴尾端方轴间隙配合，电机转子轴尾端方轴，齿轮输出轴、过渡齿轮一、过渡齿轮二、输入齿轮安装在减速器内，减速器前壳体和减速器后壳体固定连接。