[发明专利]一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器

说明书

本发明属于机电伺服技术领域，尤其是涉及一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器。本发明提出的故障隔离式防卡塞机电作动器总体技术方案，相比传统机电作动器结构布局与功能形式，具备更高的安全性和可靠性，能够解除卡死、卡滞、卡塞故障。本发明在保证原有机电作动器主体技术基础上，具备更小的外观包络和质量，功率密度更高，利于向更多领域推广应用；该类型机电作动器可应用于民用客机辅助飞行操纵面、战斗机辅助飞行操纵面、发动机推力矢量控制、天地往返可重复使用飞行器飞行操纵面等，具有更为广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于机电伺服技术领域，尤其是涉及一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器。

背景技术

机电作动器是机电伺服系统的核心部件，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。机电作动器的核心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，是被优选的部件。

机电作动器在伺服技术领域应用广泛，但在高可靠性、高安全性场合中，应用受到很大限制，主要原因在于核心传动部件存在卡死、卡滞、卡塞的单点风险，无法达到更高的可靠性要求，故而在载人航天、载人飞机的飞行控制领域中极少使用机电作动器。

为了解决机电作动器传动部件单点故障问题，现有技术采用传动机构冗余设计方案，例如使用两台伺服电机与嵌套式丝杠副，确保其中一个丝杠出现故障后备用丝杠副继续工作，但这种解决方案使得机电作动器的复杂程度大大增加，系统重量、体积显著增大，尤其是作动器前后连接处的零位长度，往往需要额定行程的4倍以上，相比液压类型伺服作动器不具备很好的综合性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器设计方案，具备正常工作模式、故障工作模式之间切换能力，在不显著增加作动器包络尺寸和重量的基础上，既能完成额定推力输出、速度输出和位置输出，又能够利用外部独立控制方法和解锁机构，实现对丝杠卡死、卡滞、卡塞问题的故障解除，使得机电作动器成为阻尼浮动伸缩状态，不对飞行器姿态控制造成阻碍，从而提高飞控系统的安全性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器，该机电做动器包括可旋转单支耳组件1、阻尼作动筒组件2、解锁电机组件3、齿轮齿圈组件4、行星滚柱丝杠副5、钢球离合器组件6、伺服电机组件7和双支耳组件8；

所述的可旋转单支耳组件1包括单支耳1a、钢球1b和紧定螺钉1c；

单支耳1a外形为两个圆柱曲面相贯结构，一端圆柱内侧为内螺纹孔，外侧表面为两个半圆环形凹槽结构；另一端圆柱内侧为通孔结构，通孔四周设有压边槽。钢球1b为球形钢珠；紧定螺钉1c为平端圆柱螺钉；

单支耳1a两个半圆环形凹槽与一周均匀布置若干数量钢球1b接触，通过紧定螺钉1c将钢球1b压在作动筒2a对应内壁环形凹槽中，因此，钢球1b被上下两个环形凹槽卡住，可以承受整个作动器的轴向拉压力载荷，并允许可旋转单支耳组件1与阻尼作动筒组件2发生相对旋转。

所述的阻尼作动筒组件2包括作动筒2a、作动器壳体2b、前端盖2c和六角头螺钉2d；

作动筒2a外形为薄壁筒状结构，外壁设有若干数量圆周布置的矩形凹槽；内壁外形为光滑圆柱筒，左侧段内壁一定距离处，设有若干数量、一定角度的圆周布置的斜孔，斜孔为内螺纹结构；右侧段内壁设有两段环形半圆凹槽。作动器壳体2b为方形筒状法兰薄壁结构，法兰盘为方形，两侧端面分别设有四个螺钉安装孔，作动器壳体2b内壁为各段圆柱组成，靠近法兰盘的一端设有轴承安装孔，另一端为大行程往复行程光滑筒。前端盖2c为方形端盖，通孔尺寸与作动筒2a外圆相等，四个安装孔与作动器壳体2b的安装孔对应。六角头螺钉2d为T形螺钉。