RU2736658C1 - Redundant electromechanical drive - Google Patents
Redundant electromechanical drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736658C1 RU2736658C1 RU2020106159A RU2020106159A RU2736658C1 RU 2736658 C1 RU2736658 C1 RU 2736658C1 RU 2020106159 A RU2020106159 A RU 2020106159A RU 2020106159 A RU2020106159 A RU 2020106159A RU 2736658 C1 RU2736658 C1 RU 2736658C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wave
- wave transmission
- redundant
- differential wave
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C25/00—Alighting gear
- B64C25/02—Undercarriages
- B64C25/08—Undercarriages non-fixed, e.g. jettisonable
- B64C25/10—Undercarriages non-fixed, e.g. jettisonable retractable, foldable, or the like
- B64C25/18—Operating mechanisms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к резервированным электромеханическим приводам, исполнительные механизмы которых защищены от заклинивания и предназначены для приведения в движение аэродинамических поверхностей или шасси летательного аппарата.The invention relates to redundant electromechanical drives, the actuators of which are protected from jamming and are designed to drive aerodynamic surfaces or the landing gear of an aircraft.
В настоящее время в системах управления летательных аппаратов в основном используются резервированные электрогидравлические приводы управления рулевыми поверхностями и системами шасси. Использование резервированного электромеханического привода вместо электрогидравлического способствует снижению массогабаритных показателей и простоте обслуживания. Недостатком применения известных резервированных электромеханических приводов является их недостаточная надежность.Currently, aircraft control systems mainly use redundant electro-hydraulic drives for steering surfaces and landing gear systems. The use of a redundant electromechanical drive instead of an electro-hydraulic drive contributes to a decrease in weight and dimensions and ease of maintenance. The disadvantage of using known redundant electromechanical drives is their lack of reliability.
Известны резервированные электромеханические приводы, исполнительные механизмы которых (патенты US 2015/0204427 кл. В64 с 25/20; GB 0604131.3 RU 2486104) состоят из двух каналов управления, каждый из которых имеет свой электродвигатель и механическую передачу. Один канал является основным и обеспечивает управление объектом регулирования - аэродинамической поверхностью или шасси, а второй, получивший название антизаклинивающего или резервного, используется для отключения основного при электрическом или механическом отказе, имеет меньшую или ту же мощность и работает только в аварийных ситуациях.Known redundant electromechanical drives, the actuators of which (patents US 2015/0204427 class B64 from 25/20; GB 0604131.3 RU 2486104) consist of two control channels, each of which has its own electric motor and mechanical transmission. One channel is the main one and provides control of the controlled object - an aerodynamic surface or chassis, and the second, called anti-jamming or backup, is used to turn off the main one in case of electrical or mechanical failure, has less or the same power and works only in emergency situations.
Недостатком этих приводов является то, что их каналы не могут работать одновременно с суммированием моментов, каналы управления не равноценны.The disadvantage of these drives is that their channels cannot work simultaneously with the summation of the moments, the control channels are not equivalent.
Известен резервированный электромеханический привод (патент RU №2408125 от 27.01.2010), состоящий из двух приводов, каждый из которых содержит электродвигатель, волновую передачу с телами качения и электромагнитную муфту сцепления и расцепления валов, размещенную между электродвигателем и волновой передачей.Known redundant electromechanical drive (patent RU No. 2408125 dated 01/27/2010), consisting of two drives, each of which contains an electric motor, a wave transmission with rolling elements and an electromagnetic coupling and disengagement of the shafts, placed between the electric motor and the wave transmission.
Недостатком этого резервированного привода является недостаточная надежность, так как отказ волновой передачи одного из каналов может привести к отказу управления аэродинамической поверхностью.The disadvantage of this redundant drive is insufficient reliability, since the failure of the wave transmission of one of the channels can lead to a failure of the aerodynamic surface control.
Известен привод с исполнительным механизмом, построенным на основе дифференциальной волновой передачи с гибким колесом (патент GB 0618902.1, он же RU 2466316 кл. F16H 37/06, D64C 25/00), включающей волнообразователь, гибкое и жесткое колеса и два канала управления, каждый из которых содержит электродвигатель с электромагнитным тормозом и механическую передачу, входной вал которой соединен с валом ротора электродвигателя, а выходной с одним из входных звеньев дифференциальной волновой передачи.A known drive with an actuator based on a differential wave transmission with a flexible wheel (patent GB 0618902.1, aka RU 2466316 class F16H 37/06, D64C 25/00), including a wave former, flexible and rigid wheels and two control channels, each of which it contains an electric motor with an electromagnetic brake and a mechanical transmission, the input shaft of which is connected to the rotor shaft of the electric motor, and the output shaft to one of the input links of the differential wave transmission.
Достоинства этого привода заключаются:The advantages of this drive are:
- в возможности переключения каналов так, что отказавший канал не создает сопротивления исправному каналу;- in the possibility of switching channels so that the failed channel does not create resistance to the serviceable channel;
- время переключения каналов мало и определяется временем срабатывания электромагнитных тормозов;- the channel switching time is short and is determined by the response time of the electromagnetic brakes;
- реализуется режим стопорения объекта регулирования путем выключения электромагнитных тормозов обоих каналов;- the mode of locking the controlled object is implemented by turning off the electromagnetic brakes of both channels;
- реализуется режим демпфирования путем замыкания обмоток электродвигателя одного из каналов накоротко или создания противодействующего момента при задействовании электромагнитного тормоза второго канала.- the damping mode is implemented by short-circuiting the motor windings of one of the channels or creating a counter torque when the electromagnetic brake of the second channel is activated.
Недостатками рассматриваемого привода являются:The disadvantages of this drive are:
- использование дифференциального механизма, как сумматора скоростей каналов, а не их моментов;- the use of a differential mechanism as an adder of channel speeds, and not their moments;
- каналы не идентичны, что обуславливает неодинаковые их динамические характеристики, так как каналу, передающему движение через жесткое колесо необходимо преодолевать дополнительный момент инерции всей волновой передачи, и не позволяет обеспечивать одновременную работу двух каналов с половинной мощностью для повышения ресурса их работы и уровня безотказности;- the channels are not identical, which determines their unequal dynamic characteristics, since the channel transmitting motion through the rigid wheel needs to overcome the additional moment of inertia of the entire wave transmission, and does not allow simultaneous operation of two channels with half power to increase their service life and the level of reliability;
- использование волновой передачи с гибким колесом обуславливает большой наружный диаметр передачи, большое трение скольжения гибкого колеса с волнообразователем и жестким колесом;- the use of a wave transmission with a flexible wheel causes a large outer diameter of the transmission, a large sliding friction of a flexible wheel with a waveform and a rigid wheel;
- использование кулачкового волнообразователя с гибким подшипником обуславливает большой момент инерции передачи на порядки превышающий момент инерции волнообразователя с дисками.- the use of a cam waveform with a flexible bearing causes a large moment of inertia of the transmission, orders of magnitude higher than the moment of inertia of the waveform with disks.
Привод по патенту GB 0618902.1 с дифференциальной волновой передачей и двумя каналами управления обладает наибольшим количеством общих признаков и для предлагаемого изобретения принят за прототип.The drive according to patent GB 0618902.1 with differential wave transmission and two control channels has the greatest number of common features and for the present invention is taken as a prototype.
Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков.The purpose of this invention is to eliminate these disadvantages.
Поставленная цель достигается тем, что резервированный электромеханический привод, защищенный от заклинивания, состоящий из основного и резервного каналов управления, каждый из которых содержит бескорпусной бесколлекторный электродвигатель с электромагнитным тормозом и механическую передачу, входной вал которой соединен с валом ротора электродвигателя, а выходной с одним из входных звеньев дифференциальной волновой передачи, включающей волнообразователь, гибкое и жесткое колеса, при этом основной и резервный каналы выполнены одинаковыми, с резервированными электродвигателями и электромагнитными тормозами или имеющими по две обмотки на статорах, а в качестве дифференциальной волновой передачи и механических передач использованы волновые передачи с телами качения, у которых гибкими колесами являются сепараторы с телами качения, а волнообразователи выполнены из подшипников, насаженных на оси с эксцентриками, а у волновых передач, оси волнообразователей которых соединены с валом роторов электродвигателей, сепараторы закреплены к корпусу, выходными звеньями являются жесткие колеса, на которых установлены эксцентрики с подшипниками, образующими волнообразователи дифференциальной волновой передачи, при этом сепаратор дифференциальной волновой передачи установлен с возможностью вращения относительно корпуса, а его тела качения, взаимодействующие с волнообразователем основного канала, контактируют с жестким колесом, являющимся выходным звеном привода, а тела качения, взаимодействующие с волнообразователем резервного канала с жестким колесом, закреплены к корпусу.This goal is achieved by the fact that a redundant electromechanical drive, protected from jamming, consisting of the main and backup control channels, each of which contains a frameless brushless electric motor with an electromagnetic brake and a mechanical transmission, the input shaft of which is connected to the rotor shaft of the electric motor, and the output shaft to one of the input links of a differential wave transmission, including a wave former, flexible and rigid wheels, while the main and backup channels are made the same, with redundant electric motors and electromagnetic brakes or having two windings on the stators, and wave transmissions are used as differential wave transmission and mechanical transmissions with rolling bodies, in which flexible wheels are separators with rolling bodies, and waveforms are made of bearings mounted on axles with eccentrics, and waveforms, the axes of waveforms of which are connected to the rotor shaft of electric electric motors, separators are fixed to the body, the output links are rigid wheels on which eccentrics with bearings are installed, forming waveforming differential wave transmission, while the differential wave transmission separator is installed with the possibility of rotation relative to the body, and its rolling bodies interacting with the wave former of the main channel, contact with the rigid wheel, which is the output link of the drive, and the rolling bodies interacting with the waveform of the reserve channel with the rigid wheel are fixed to the body.
Предложенное техническое решение поясняется чертежом.The proposed technical solution is illustrated by a drawing.
На фиг. 1 приведено продольное сечение резервированного электромеханического привода.FIG. 1 shows a longitudinal section of a redundant electromechanical drive.
Резервированный электромеханический привод состоит из основного и резервного каналов управления, дифференциальной волновой передачи с телами качения и датчика положения объекта регулирования (датчик положения располагается на валу объекта регулирования и на фиг. 1 не показан).The redundant electromechanical drive consists of the main and backup control channels, differential wave transmission with rolling bodies and a position sensor of the controlled object (the position sensor is located on the shaft of the controlled object and is not shown in Fig. 1).
Каждый канал управления содержит волновую передачу 1 с телами качения 2 (на фиг. 1 использованы ролики), два бескорпусных бесколлекторных электродвигателя 3 (как показано на фиг. 1) или один с двумя обмотками на статоре, электромагнитный тормоз 4 с двумя обмотками управления (как показано на фиг. 1) или по тормозу на каждый электродвигатель 3, по два датчика 5 положения вала 6 роторов электродвигателей 3 и два датчика тока (на фиг. 1 не показаны).Each control channel contains a
Волновая передача с телами качения каждого канала включает волнообразователь, который является входным звеном, сепаратор 7 с телами качения 2, который является промежуточным звеном, закрепленным к корпусу 8, и выходное жесткое колесо 9. Волнообразователи выполнены дисковыми на подшипниках 10 с эксцентриками 11, насаженными на ось 12, жестко соединенную с валом 6 роторов электродвигателей 3. На жестких колесах 9 каждого канала размещены эксцентрики 13 с подшипниками 14, которые являются волнообразователями - ведущими звеньями дифференциальной волновой передачи. Дифференциальная волновая передача выполнена по схеме с общим сепаратором 15 и двумя жесткими колесами 16 и 17. Сепаратор 15 установлен с возможностью вращения относительно корпуса 8, а его тела качения 18, взаимодействующие с волнообразователем основного канала, контактируют с жестким колесом 16, являющимся выходным звеном привода, а тела качения 18, взаимодействующие с волнообразователем резервного канала с жестким колесом 17, закрепленым к корпусу 8.Wave transmission with rolling elements of each channel includes a waveforming element, which is an input link, a
Резервированный электромеханический привод работает следующим образом. В исходном положении при отключенном электропитании электромагнитные тормоза 4 находятся в положении «сцеплено», при котором валы 6 роторов электродвигателей 3 основного и резервного каналов застопорены на корпус 8 и в результате выходное жесткое колесо 16 дифференциальной волновой передачи не может поворачиваться под действием внешнего момента.The redundant electromechanical drive works as follows. In the initial position, when the power supply is off, the electromagnetic brakes 4 are in the "engaged" position, in which the shafts 6 of the rotors of the electric motors 3 of the main and backup channels are locked onto the
При включении электропитания подается напряжение на электродвигатели 3 и электромагнитные тормоза 4 основного канала. Электромагнитный тормоз 4 основного канала срабатывает и переключается в положение «расцеплено».When the power supply is turned on, voltage is applied to the electric motors 3 and the electromagnetic brakes 4 of the main channel. The electromagnetic brake 4 of the main channel is activated and switches to the "disengaged" position.
При наличии сигнала управления на электродвигатели 3 они вращаются со скоростью, пропорциональной сигналу управления, и их развиваемые моменты на общем валу 6 роторов передаются на ось 12 волнообразователя. Вращательное движение оси 12 волнообразователя и его эксцентриков 11 с подшипниками 10 преобразуется в возвратно-поступательное движение тел качения 2 относительно неподвижного сепаратора 7. Под действием тел качения 2 жесткое колесо 9 вращается в ту же сторону, что и вал 6 роторов электродвигателей 3, со скоростью, меньшей скорости электродвигателей 3 пропорционально передаточному числу волновой передачи.In the presence of a control signal to the electric motors 3, they rotate at a speed proportional to the control signal, and their developed moments on the common shaft 6 of the rotors are transmitted to the
Вместе с жестким колесом 9 вращательное движение совершают установленные на нем эксцентрики 13 с подшипниками 14. Их вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное движение тел качения 18 относительно сепаратора 15.Together with the
Сепаратор 15 удерживается от вращения электромагнитным тормозом 4 резервного канала. Вместе с валом 6 роторов электродвигателей 3 под действием тел качения 18 в ту же сторону вращается жесткое колесо 16, являющееся выходным валом привода. Скорость вращения выходного жесткого колеса 16 дифференциальной волновой передачи меньше скорости жесткого колеса волновой передачи пропорционально передаточному числу дифференциальной волновой передачи.The
При отказе в цепи управления одного из электродвигателей 3 или непосредственно самого электродвигателя 3 основного канала отключается питание этого электродвигателя, а управление выходным валом осуществляет канал с оставшимся исправным электродвигателем 3.In the event of a failure in the control circuit of one of the electric motors 3 or directly the electric motor 3 of the main channel, the power of this electric motor is turned off, and the output shaft is controlled by the channel with the remaining serviceable electric motor 3.
При отказе второго электродвигателя 3 основного канала или элементов цепи его управления или волновой передачи с телами качения отключается электропитание основного канала, при этом подаются сигналы на включение электромагнитного тормоза 4 и обмотки электродвигателей 3 резервного канала. В результате электромагнитный тормоз 4 резервного канала срабатывает и переключается в положение «расцеплено».In case of failure of the second electric motor 3 of the main channel or elements of its control circuit or wave transmission with rolling bodies, the power supply of the main channel is turned off, while signals are given to turn on the electromagnetic brake 4 and the winding of the electric motors 3 of the backup channel. As a result, the electromagnetic brake 4 of the reserve channel is triggered and switched to the "disengaged" position.
При наличии сигнала управления оба электродвигателя 3 резервного канала работают также, как работали электродвигатели 3 основного канала с половинной мощностью (половинным моментом). Вращение электродвигателей 3 приводит к вращению жесткого колеса 9 волновой передачи совместно с установленными на нем эксцентриками 13 с подшипниками 14. Их вращение преобразуется в возвратно-поступательное движение тел качения 18, которое при неподвижном жестком колесе 17 преобразуется во вращательное движение сепаратора 13 в направлении, противоположном вращению электродвигателей 3. Сепаратор 15 вращается относительно корпуса 8 совместно с жестким колесом 16, элементами волнообразователя дифференциальной волновой передачи 13, 14, 18, жестким колесом 9, элементами волнообразователя волновой передачи 10, 11,2, 12, элементами электромагнитного тормоза 4, находящихся в положении «расцеплено», и валом 6 роторов электродвигателей 3 основного канала.In the presence of a control signal, both electric motors 3 of the reserve channel work in the same way as the electric motors 3 of the main channel with half power (half torque) worked. The rotation of the electric motors 3 leads to the rotation of the
При отказе в цепи управления одного из электродвигателей 3 или самого электродвигателя 3 резервного канала, аналогично работе основного канала, отключается питание этого электродвигателя, а управление выходным валом осуществляется оставшимся исправным электродвигателем.In the event of a failure in the control circuit of one of the electric motors 3 or the electric motor 3 of the backup channel, similarly to the operation of the main channel, the power of this electric motor is turned off, and the output shaft is controlled by the remaining serviceable electric motor.
Таким образом, предлагаемый резервированный электромеханический привод с дифференциальным механизмом и двумя электродвигателями в основном и резервном каналах управления, позволяет обеспечить надежную работу при прохождении, как минимум, двух разнородных отказов.Thus, the proposed redundant electromechanical drive with a differential mechanism and two electric motors in the main and backup control channels allows reliable operation when at least two dissimilar failures pass.
Использование двух однотипных каналов управления позволяет каждому каналу быть основным или резервным. Такое переназначение каналов позволяет осуществлять их поочередное включение, что существенно увеличивает ресурс работы резервированного электромеханического привода.The use of two control channels of the same type allows each channel to be primary or backup. Such reassignment of the channels allows them to be switched on one by one, which significantly increases the service life of the redundant electromechanical drive.
Использование волновых передач с телами качения в каналах управления и в дифференциальном механизме позволяет за счет использования тел качения, размещенных в сепараторах, исключить заклинивание тел качения, уменьшить трение и габаритный наружный диаметр, а использование волнообразователей на основе эксцентриков с подшипниками существенно уменьшить момент инерции и улучшить динамические характеристики привода.The use of wave transmissions with rolling elements in the control channels and in the differential mechanism makes it possible, due to the use of rolling elements placed in separators, to exclude jamming of rolling elements, to reduce friction and overall outer diameter, and the use of waveforming elements based on eccentrics with bearings significantly reduces the moment of inertia and improves dynamic characteristics of the drive.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106159A RU2736658C1 (en) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | Redundant electromechanical drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106159A RU2736658C1 (en) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | Redundant electromechanical drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2736658C1 true RU2736658C1 (en) | 2020-11-19 |
Family
ID=73460847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020106159A RU2736658C1 (en) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | Redundant electromechanical drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2736658C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2793267C1 (en) * | 2022-12-06 | 2023-03-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Gear extension emergency drive with additional feedback |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466316C2 (en) * | 2006-09-25 | 2012-11-10 | Эйрбас Оперейшнз Лимитед | Drive |
| US20160229525A1 (en) * | 2014-09-10 | 2016-08-11 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electromechanical rotary actuator |
| RU2601368C1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-11-10 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Control system actuator |
-
2020
- 2020-02-10 RU RU2020106159A patent/RU2736658C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466316C2 (en) * | 2006-09-25 | 2012-11-10 | Эйрбас Оперейшнз Лимитед | Drive |
| US20160229525A1 (en) * | 2014-09-10 | 2016-08-11 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electromechanical rotary actuator |
| RU2601368C1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-11-10 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Control system actuator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2793267C1 (en) * | 2022-12-06 | 2023-03-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Gear extension emergency drive with additional feedback |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8267350B2 (en) | Jam-tollerant actuator | |
| US10864822B2 (en) | Vehicle drive system | |
| RU2740466C1 (en) | Redundant electromechanical power mini-drive | |
| EP3093529B1 (en) | Dual redundant linear actuator | |
| CA1319329C (en) | Electrically operated disc brakes | |
| CN107725705B (en) | Linear anti-jamming dual-redundancy electromechanical actuator | |
| JP6552874B2 (en) | Electric brake device with parking function | |
| EP1731421B1 (en) | Electro-mechanical linear actuator | |
| US10625605B2 (en) | Vehicular power unit | |
| JP6184704B2 (en) | Improved electromechanical actuator | |
| EP2915744B1 (en) | Flight control actuator drive | |
| JP6809413B2 (en) | Electronically controlled braking system | |
| RU2736658C1 (en) | Redundant electromechanical drive | |
| US6692399B2 (en) | Differential torque limiter | |
| KR20040094407A (en) | Clutch by wire having multiple starter-generator means | |
| EP0109918B1 (en) | Disk brake actuator | |
| US20010042811A1 (en) | Actuator apparatus, in particular for an aircraft flight control | |
| JP6950251B2 (en) | Vehicle drive system | |
| JP5249690B2 (en) | Electric brake | |
| US11750121B2 (en) | Fault tolerant multiple rotary actuator assembly | |
| US20240141963A1 (en) | Electromechanical Brake and Vehicle | |
| EP1663747A2 (en) | A brake system with redundancy | |
| JP2023055022A (en) | electric actuator | |
| CN118008968A (en) | Transmission system, transmission unit and clutch for motor vehicle | |
| JP2023172567A (en) | Brake device for railway vehicle |