[发明专利]双自锁容错防卡滞多级机电作动器

说明书

本发明提出的一种双自锁容错防卡滞多级机电作动器，具备正常工作模式、安全性可靠性更高，工作行程更大。通过下述技术方案实现：一级活塞外头设有一级上位钢球，一级下位钢球，与内封装的防卡塞组件组成一级防卡滞容错自锁组件，并由主丝杠运动副带动一级活塞筒在外筒运动腔中作一级伸缩运动；被所轴承端向限制自由端的副丝杠伸入二级活塞头，通过套合副丝杠螺母带动二级活塞筒活塞头中的二级防卡滞容错自锁组件，在一级活塞筒运动腔中作二级伸缩运动，形成以主电机、副电机机电作动器为独立单元，丝杠副作为执行机构，以主、副丝杠为主动件驱动两级活塞筒，在两套防卡滞容错自锁组件之间开锁、上锁运动转换关系的双通道运动链路。

技术领域

本发明是属于机电伺服技术领域，尤其是涉及关于应用于机电作动器上的双端锁定、长行程收放，非相似能源应急机械设备安全应急解锁、伸出及锁定结构，更具体地说，本发明是关于在规定行程下大幅减小带锁定功能机电作动器结构长度的创新结构。

背景技术

机电作动器作为机电伺服系统的核心部件，是一种是用来实现工作机构直线往复运动或小于360°摆动运动的能量转换装置。主要作用是接收控制指令后，将电能转化为机械能，克服外界的负载力矩，达到预定的速度和位置。常见的机电作动器的基本构成如下：电机、减速箱、传动部件、滚珠丝杠副、外筒组件、活塞筒组件、自锁定组件等。承载部件大都选择滚珠丝杠副或行星滚柱丝杠副，行星滚柱丝杠副螺纹牙多点接触工作原理，承载力相对更大、传动精度更高，是目前被优选的部件。带有自锁装置的机电作动器，机械锁的形式常用的为钢球锁，它一般由钢球、锁槽、锥形活塞和弹簧等组成,通常被作动筒内的机械锁锁住,在限定位置停止运动时能防止外力作用而发生窜动，但在高可靠性、高安全性场合中，传动部件存在卡死、卡滞、卡塞现象，应用受到很大限制，在飞行控制领域很难达到更高的可靠性要求。在某些安装空间受限或工作行程要求较长的应用场合，例如飞机起落架收放、舱门收放等，常用的单级机电作动器因整体死结构长度较长，电机输出响应速度和精度较差，系统相对复杂。采用的减速机构配合滚珠丝杠或滚柱丝杠，将电机的旋转运动转化为作动机构的直线运动，这种结构在作动筒高速运动，特别是高速往复作动的情况下，对电机性能要求很高，系统成本造价大，且滚珠丝杠或滚柱丝杠在动载荷作用下容易发生影响系统传动精度的疲劳点蚀，可靠性较差，而无法满足有限的安装空间要求。此外，现有的机电作动器采用单电机控制，作动筒运动范围固定，单电机控制系统冗余度差。虽然可以通过多级机电作动器实现大工作行程收放，但常规的多级机电作动器仍采用制动器抱死电机轴的方式实现机械锁定，可靠性差，较机械锁承载能力低，因而实用性较差。为了解决机电作动器传动部件单点故障问题，现有技术常规多级机电作动器采用传动机构冗余设计方案，仍然面对丝杠副卡塞等单点故障的问题，若不能保证多级机电作动器在应急状态下仍能隔离故障，实现应急作动，则会极大限制多级机电作动器使用范围。复合式四余度机电作动系统采取两台电气双余度直流无刷电机由两台无刷直流电动机组成。每台无刷直流电动机定子有两套三相绕组，由两套同样的功率驱动电路同时供电，系统共有四个独立的电气通道，只要有任何两个电气通道能正常工作，系统就能完成任务，但性能有所下降。电气型四余度需要将4套绕组安装在一个定子内，会使电机的定/转子直径增大，而使转动惯量增大，快速性下降，同时因为将多套绕组安装在一个定子内，对于呈现短路和高温的故障隔离比较困难。电气四余度结构机电作动器在某通道断路时，虽然可简单将故障通道切除，其余正常通道不受影响。但因其电气余度结构的多套绕组安装于一个定子上，当某通道短路时，则不能将故障通道简单切除。否则故障绕组中感应出很大的电流，这将会影响整个系统的运行。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单，具备正常工作模式、安全性可靠性更高，工作行程更大，能够实现小安装空间并能解除卡死、卡滞、卡塞故障,并具备应急解锁、伸出和可靠锁定活塞筒，利于向更多领域推广应用的方案。有效解决常规多级机电作动器锁定能力差，无法解决丝杠副卡塞的单点故障的难题。