内锁式应急缩回解锁机电作动器的制作方法

本发明涉及机械领域，是关于应用于机电作动器上的应急解锁和缩回结构，更具体地说，本发明是关于可提高机电作动器安全性和任务可靠性，在作动器失电或传动部件卡塞的工况下，实现多介质应急开锁和缩回活塞筒的创新结构。

背景技术：

1、随着现代技术的发展，对收放或开闭机构提出控制系统简单，操纵简便，结构简洁紧凑，功能齐全，质量可靠，性能稳定，长寿命，重量轻，易于维护，制造和使用成本低，在应急状态下，能安全、迅速地放下或开启机构等要求。由于现代飞行器的起落架通常是可收放的，一般利用液压进行起落架正常收放，当飞行器液压、电气等系统发生故障导致起落架无法正常放下时，飞行器必须具有人工应急放下起落架的措施，其工作性能直接影响到飞机的安全性。但以往有不少飞行器起落架应急放不到位，导致飞行器迫降的事例，可见起落架应急放系统对于保证飞行安全是极为重要的。利用电能进行起落架正常收放的作动缸是将输入轴的转动转化为作动杆的直线式运动的传动机构。如果在负载摆动过程中，作动缸内部的丝杆和螺母卡滞，将导致作动杆不会再伸缩，不能再推动负载，有可能会发生灾难性的故障，此时，需要一种电气控制系统及其内锁式电动作动筒机构，使得作动杆能继续推动负载，把故障降低到可以允许的范围内。但传统内锁式电动作动筒及其电气控制系统，特别是其应急开锁方法或形式已逐渐不能适应现代技术尤其是现代飞行器技术的发展。

2、机电作动器作为一种直线运动执行元件，是用来实现工作机构直线往复运动或小于360°动运动的能量转换装置。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、缸筒组件、活塞筒组件、自锁定组件等。滚珠丝杠副是机电作动器的核心传动元件，其传动可靠性对机电作动器的整机可靠性有重要影响。为了降低在极限传动位置时滚珠丝杠与滚珠螺母之间的碰撞冲击，传统滚珠丝杠副在滚珠丝杠与滚珠螺母之间增加缓冲垫，此方案在以往配套的机电伺服机构中，将缓冲垫作为一种被动式防撞结构，在系统动力电故障或闭环位置控制失效时，机电作动器极限位置滚珠丝杠副内部端面与端面间刚性碰撞挤压，会导致滚珠丝杠副钢球螺旋滚道变形而间隙增大，降低螺旋传动精度，甚至引起丝杠副卡死故障导致机电作动器功能丧失。带有自锁装置的机电作动器，在限定位置停止运动时能防止外力作用而发生窜动，通常由作动筒内的机械锁锁住。机械锁的形式常用的为钢球锁，它由钢球、锁槽、锥形活塞和弹簧等组成。目前，作为传动机构的机电作动器，其功能为通电后根据指令驱动旋转。从机电作动器的电机到飞行器舵轴是减速增矩的过程。因此，需要在机电作动器不通电时，在其电机轴上安装相应的锁定装置，以在减速增矩后，提供所需锁定力矩。在某些安全性要求较高的应用场合，例如应用于飞机起落架收放的机电作动器，要求其必须具备一定的安全余度。余度方案采用电机、气动马达主备驱动形式属于非相似余度设计，能够提高系统可靠性。内置锁方案采用钢珠锁形式，能实现作动筒到位锁定、收放解锁及可靠锁紧功能。但是能应对紧急情况发生而快速开锁的产品并不多见。常用的机电作动器多余度设计为备份一个的电机，当主电机失效时备用电机工作而实现应急放下或收回活塞筒。常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放，但和电机、气动马达主备驱动形式一样，不能解决丝杠副卡塞的单点故障，任务可靠性低，因而实用性较差。

技术实现思路

1、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，安全可靠，能够实现不依赖于电力的应急解锁并缩回活塞筒的方案。有效解决了常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放，但不能解决丝杠副卡塞的单点故障，实现不同工作介质的多余度的应急内锁式应急缩回解锁机电作动器。

2、]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内锁式应急缩回解锁机电作动器，包括：通过齿轮传动机构相连伺服电机轴齿轮的机电作动器缸筒1，装配在缸筒1传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副8，以及缸筒1作伸缩运动的活塞筒6和防卡塞随动机构，其特征在于：活塞头中空且朝向缸筒1腔体的自由端，丝杠通过装配在活塞头中空阶梯孔中的丝杠螺母7转变成外环面上套装的螺母套筒9的机械能，丝杠螺母7前部径向缩颈槽15对应螺母套筒9的上锁导向槽16，被螺母套筒9下方设有的滑块14约束，滑块14耦合相连应急滑套13，将上锁力弹簧12和保持上锁力的复位弹簧10轴向约束在活塞头中空台阶孔的端面及应急滑套13端面和阶梯筒上锁滑套11的端面上，丝杠螺母7带动螺母套筒9，推动阶梯筒上锁滑套11一起克服复位弹簧10和上锁力弹簧12的弹力运动，完成刚性锁球4机械切换上锁或开锁，活塞筒6直线收放到位锁定、解锁位置，沟通作动器上的应急能源进入口2高压介质应急释放回路，预压于活塞头内部的复位弹簧10被压缩，阶梯筒上锁滑套11、应急滑套13克服弹簧力应急脱离刚性锁球4，锁应急解锁，高压介质推动活塞筒6缩回。

3、进一步的，防卡塞随动机构通过丝杠螺母7外环面套装在螺母套筒9内环面，螺母套筒9末端与丝杠螺母7前部径向缩颈槽15相对位置设置上锁导向槽16，并且螺母套筒9的下方设有被所述上锁导向槽16、缩颈槽15约束的滑块14及滑块14耦合相连的应急滑套13，应急滑套13被上锁力弹簧12轴向约束在螺母套筒9的端面台阶，将丝杠螺母7与螺母套筒9锁定在一起。

4、进一步的，应急滑套13内密封环密封螺母套筒9外环面，通过高压应急介质应急释放回路驱动而克服上锁力弹簧12弹力打开防卡塞随动机构的机械锁，给应急滑套13内外圆相应的应急介质进入作动器驱动机械锁开锁，使丝杠螺母7与螺母套筒9脱离，并将活塞筒6缩回。

5、进一步的，开锁时由丝杠螺母7、螺母套筒9同步带动阶梯筒上锁滑套11，从刚性锁球4下端脱出，刚性锁球4沿导向孔5滚动从锁槽3脱离，螺母套筒9端面推动活塞筒6缩回。

6、进一步的，高压介质从缸筒1自由端上的应急能源进入口2进入机电作动器缸筒1内腔体，高压介质推动应急滑套13克服上锁力弹簧12弹力从滑块14上端脱出，滑块14沿上锁导向槽16径向滑动并从缩颈槽15脱出，丝杠螺母7与螺母套筒9脱离；高压介质推动阶梯筒上锁滑套11克服复位弹簧10弹力从刚性锁球4下端脱出，刚性锁球4沿导向孔5滚动从锁槽3脱离，高压介质推动活塞筒6缩回。

7、本发明相比于现有技术具有如下增益效果：

8、本发明采用通过齿轮传动机构相连伺服电机轴齿轮的机电作动器缸筒1，装配在缸筒1传动腔体中与所述齿轮传动机构进行啮合的丝杠传动副8，以及缸筒1作伸缩运动的活塞筒6和防卡塞随动机构，结构简单，机械强度高，可以承受较大的稳定载荷和动载荷。能使机械减少振动，降低噪音，改善工作环境。防卡塞随动机构通过丝杠螺母7外环面套装在螺母套筒9内环面，螺母套筒9末端与丝杠螺母7前部径向缩颈槽15相对位置设置上锁导向槽16，并且螺母套筒9的下方设有被所述上锁导向槽16、缩颈槽15约束的滑块14及滑块14耦合相连的应急滑套13，应急滑套13被上锁力弹簧12轴向约束在螺母套筒9的端面台阶，使得丝杠螺母7与螺母套筒9锁定在一起。这种具有良好的安装固定结构，结构简洁紧凑，占用空间小，使得丝杠螺母7与螺母套筒9锁定在一起，又能被高压介质解锁，能够有效隔离丝杠副卡塞带来的故障。

9、本发明通过应急滑套13内外圆设计密封结构，使之可被应急介质驱动而打开防卡塞随动机构机械锁，通过给阶梯筒上锁滑套11内外圆设计相应密封结构，使之可被应急介质驱动而打开刚性锁球4的机械锁，保证需应急操作时，进入作动器的应急介质能够驱动机械锁开锁，使丝杠螺母7与螺母套筒9脱离，并将活塞筒6缩回，从而解决了常规机电作动器无法解决丝杠副卡塞单点故障的问题。

10、本发明采用活塞头中空且朝向缸筒1腔体的自由端，丝杠通过装配在活塞头中空阶梯孔中的丝杠螺母7转变成外环面上套装的螺母套筒9的机械能，丝杠螺母7)前部径向缩颈槽15对应螺母套筒9的上锁导向槽16，被螺母套筒9下方设有的滑块14约束，滑块14耦合相连应急滑套13，将上锁力弹簧12和保持上锁力的复位弹簧10轴向约束在活塞头中空台阶孔的端面及应急滑套13端面和阶梯筒上锁滑套11的端面上，丝杠螺母7带动螺母套筒9，推动阶梯筒上锁滑套11一起克服复位弹簧10和上锁力弹簧12的弹力运动，完成刚性锁球4机械上锁或开锁，当刚性锁球4位于缸筒1内环面内壁的锁槽3内，下端靠在阶梯筒上锁滑套11外环面时，实现刚性锁球4的机械锁上锁，开锁时由丝杠螺母7、螺母套筒9带动阶梯筒上锁滑套11从刚性锁球4下端脱出，刚性锁球4沿导向孔5滚动从锁槽3脱离，螺母套筒9端面推动活塞筒6缩回。

11、本发明采用高压介质从缸筒1自由端上的应急能源进入口2进入机电作动器缸筒1内腔体，高压介质推动应急滑套13克服上锁力弹簧12弹力从滑块14上端脱出，滑块14沿上锁导向槽16径向滑动并从缩颈槽15脱出，丝杠螺母7与螺母套筒9脱离；高压介质推动阶梯筒上锁滑套11克服复位弹簧10弹力从刚性锁球4下端脱出，刚性锁球4沿导向孔5滚动从锁槽3脱离，高压介质推动活塞筒6缩回，有效解决了常规双余度机电作动器仍需依赖电力实现应急收放但不能解决丝杠副卡塞的单点故障的问题。