CN109319156A - 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置 - Google Patents

一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109319156A
CN109319156A CN201811272225.7A CN201811272225A CN109319156A CN 109319156 A CN109319156 A CN 109319156A CN 201811272225 A CN201811272225 A CN 201811272225A CN 109319156 A CN109319156 A CN 109319156A
Authority
CN
China
Prior art keywords
worm
shaft
sensor
decelerating
breather valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811272225.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109319156B (zh
Inventor
高鹏
贺峰
赵远鹏
汤文杰
田云鹏
曾芳
翟新华
许孟孟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Xian Aisheng Technology Group Co Ltd
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Xian Aisheng Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University, Xian Aisheng Technology Group Co Ltd filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201811272225.7A priority Critical patent/CN109319156B/zh
Priority claimed from CN201811272225.7A external-priority patent/CN109319156B/zh
Publication of CN109319156A publication Critical patent/CN109319156A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109319156B publication Critical patent/CN109319156B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44Mechanical actuating means
    • F16K31/53Mechanical actuating means with toothed gearing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Mechanically-Actuated Valves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置,由电机减速器组件、蜗轮蜗杆传动组件和传感器组件组成;电机减速器组件与装置壳体通过安装法兰固连,电机减速器组件与蜗轮蜗杆传动组件通过安装法兰凸台上的圆孔、螺栓连接。该控制装置结构简单,布局紧凑,各零部件占用的空间体积小,抗干扰性强。采用蜗轮蜗杆的传动方式,传动平稳性高,控制装置所受的振动、冲击和噪声小。采用接近传感器来检测通气阀阀口的开启状态,检测方法为非接触式检测,控制精度及灵敏度高、耗电量低、可靠性好。采用角度传感器来检测通气阀阀口开启的大小,可实现通气阀阀口不同开度的调节,调节范围广、调节精度高、智能化程度好。

Description

一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置
技术领域
本发明涉及无人机发动机通气阀控制技术领域,具体地说,涉及一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置。
背景技术
无人机在飞行过程中,随着飞行高度的变化,发动机的进气量需求也在改变,为保证提供给发动机足量的空气,应该及时的调节发动机通气阀开口的大小。现有的通气阀阀芯执行机构多采用电磁继电器和电动伺服机构,采用电磁继电器控制通气阀的阀芯的方式,只能控制通气阀阀芯的开启和关闭,无法对通气阀的阀口开度进行不同开度的调节,并且电磁继电器在工作时需要持续的供电,无人机上的电量是有限资源,采用电磁继电器会消耗大量的电量,对无人机的电源保障提出较高的要求。采用电动伺服机构控制通气阀阀芯方式是通过伺服机构输出轴的转动来控制通气阀阀芯开度的大小,伺服机构的驱动检测装置常采用接触式的微动开关来检测输出轴的位置,整个伺服机构的体积较大,且输出轴的转角精度难以控制,对通气阀阀芯开口的控制的整体性能影响较大。
专利CN201620379620.5公开了“一种阀门电动执行机构的控制装置”,该阀门电动执行机构的控制装置,对不同模块之间的连接需要通过多个连接部件构成一个支撑框架,装置的抗振动、抗冲击的稳定性差,且涉及的传感器较多,控制方法过于复杂,控制电机旋转的固态继电器的控制精度差。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足,本发明提出一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置。该控制装置结构简单,各零部件占用空间小,且传动平稳性高;装置所受的振动、冲击、噪声小,抗干扰性强。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括电机减速器组件、蜗轮蜗杆传动组件和传感器组件,其特征在于所述电机减速器组件包括直流电机、行星减速器和安装法兰,所述蜗轮蜗杆传动组件包括联轴器、蜗杆、蜗杆轴、第一轴套、蜗轮、蜗轮轴和第二轴套,所述传感器组件包括第一传感器板、第二传感器板和传感器检测探头,所述安装法兰为正方形结构,靠近外缘四角有通孔,安装法兰的中间为圆形的凸台结构,且凸台上周向开有多个圆孔,直流电机输出轴和行星减速器输入轴配合连接,电机减速器组件通过安装法兰上圆孔、螺栓与装置壳体固连,电机减速器组件与蜗轮蜗杆传动组件通过安装法兰凸台上的孔、螺栓连接;
所述电机减速器组件的输出端和蜗杆轴连接,蜗轮蜗杆传动组件的输出端和通气阀阀芯连接,所述蜗杆轴前端和电机减速器组件的输出端通过联轴器连接,蜗杆嵌套在蜗杆轴上,蜗杆为右旋圆柱蜗杆,蜗杆和蜗杆轴为过盈配合;第一轴套嵌套在蜗杆轴的后端,第一轴套和蜗杆轴为间隙配合,第一轴套的外缘套在装置外壳体的第一轴套安装座内,第一轴套限定蜗杆的轴向移动;所述蜗轮和蜗杆相互啮合,蜗轮和蜗杆的模数相同,蜗轮轴穿过蜗轮中间的通孔,蜗轮和蜗轮轴通过键连接,第二轴套位于蜗轮轴的前端部,第二轴套和蜗轮轴为过盈配合,蜗轮轴前端和通气阀阀芯连接,蜗轮轴后端通过第一轴套和装置外壳连接;
所述第一传感器板和第二传感器板固定在装置外壳上,第一传感器板和第二传感器板所在的平面相互垂直,传感器检测探头位于第二轴套上,传感器检测探头初始位置向对第一传感器板,第一传感器板和第二传感器板用于采集传感器检测探头的信号并将信号反馈给机载计算机;
所述传感器检测探头为接近传感器和角度传感器组合,其中接近传感器与第一传感器板、第二传感器板配合,角度传感器用于检测蜗轮轴旋转的角度,得到发动机通气阀阀口开度的大小。
所述安装法兰采用铝合金材质。
所述蜗杆为20Cr材质,采用碳、氮共渗热处理。
有益效果
本发明提出的一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置,由电机减速器组件、蜗轮蜗杆传动组件和传感器组件组成;电机减速器组件与装置壳体通过安装法兰固连,电机减速器组件与蜗轮蜗杆传动组件通过安装法兰凸台上的圆孔和螺栓连接。该控制装置结构简单,布局紧凑,各零部件占用的空间体积小,抗干扰性强。
本发明控制装置采用蜗轮蜗杆的传动方式,传动平稳性高,控制装置所受的振动、冲击和噪声小。采用接近传感器来检测通气阀阀口的开启状态,检测方法为非接触式检测,控制精度及灵敏度高、耗电量低、可靠性好。采用角度传感器来检测通气阀阀口开启的大小,可实现通气阀阀口不同开度的调节,调节范围广、调节精度高、智能化程度好。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置作进一步详细说明。
图1为本发明无无人机发动机通气阀的非接触式控制装置结构示意图。
图2为本发明无人机发动机通气阀的非接触式控制装置原理框图。
图中:
1.电机减速器组件 2.蜗轮蜗杆传动组件 3.传感器组件 4.安装法兰 5.联轴器6.蜗杆 7.蜗杆轴 8.第一轴套 9.蜗轮 10.传感器检测探头 11.第一传感器板 12.第二轴套 13.第二传感器板 14.蜗轮轴
具体实施方式
本实施例是一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置。
参阅图1、图2,本实施例无人机发动机通气阀的非接触式控制装置,由电机减速器组件1、蜗轮蜗杆传动组件2和传感器组件3组成;其中,电机减速器组件1包括直流电机、行星减速器和安装法兰4;蜗轮蜗杆传动组件2包括联轴器5、蜗杆6、蜗杆轴7、第一轴套8、蜗轮9、蜗轮轴14和第二轴套12;传感器组件3包括第一传感器板11、第二传感器板13和传感器检测探头10。安装法兰4为正方形结构,靠近外缘四角有通孔,安装法兰4的中间为圆形的凸台,且沿凸台周向开有多个圆孔,直流电机输出轴和行星减速器输入轴配合连接;电机减速器组件1通过安装法兰4上圆孔和螺栓与装置壳体固连,电机减速器组件1与蜗轮蜗杆传动组件2通过安装法兰4凸台上的孔、螺栓连接。本实施例中安装法兰4采用铝合金材质加工,安装法兰4的凸台周向圆孔为6个。
电机减速器组件1的输出端和蜗杆轴7连接,蜗轮蜗杆传动组件2的输出端和通气阀阀芯连接。蜗杆轴7前端和电机减速器组件的输出端通过联轴器5连接,蜗杆6嵌套在蜗杆轴7上,蜗杆6为右旋圆柱蜗杆,蜗杆6为20Cr材质,采用碳、氮共渗的热处理方式提高其耐磨性,蜗杆和蜗杆轴7为过盈配合,蜗杆6随着蜗杆轴7转动。第一轴套8套在蜗杆轴7的后端,第一轴套8和蜗杆轴7为间隙配合,第一轴套8的外缘套在装置外壳体的第一轴套8安装座内,第一轴套8限定蜗杆6的轴向移动。蜗轮9和蜗杆6相互啮合,蜗轮9为圆柱齿形蜗轮,蜗轮9的材质为耐磨材料镍青铜QAl9-4,具有强度高、耐磨性好的特性,蜗轮和蜗杆的模数相同。蜗轮轴14穿过蜗轮9中间的通孔,蜗轮9和蜗轮轴14通过键连接,第二轴套12位于蜗轮轴14的前端部,第二轴套12和蜗轮轴14为过盈配合,蜗轮轴14前端和通气阀阀芯连接,蜗轮轴14后端通过第一轴套8和装置外壳连接。
第一传感器板11和第二传感器板13安装在装置的外壳上,第一传感器板11和第二传感器板13所在的平面相互垂直,传感器检测探头10安装在第二轴套12上,安装的初始位置应保证传感器检测探头10和第一传感器板11上检测器处于一条直线上。第一传感器板11和第二传感器板13用于采集传感器检测探头10的信号,并将信号反馈给机载计算机。
传感器检测探头10为接近传感器和角度传感器的组合,其中接近传感器配合第一传感器板11和第二传感器板13工作,角度传感器用于将检测到的通气阀阀芯转过的角度值反馈给机载计算机,机载计算机的通气阀阀芯控制程序通过判断角度传感器的反馈值进一步对通气阀的阀芯进行控制。
本实施例中,当无人机飞行到一定高度,空气密度减小,需要增大通气阀的阀口开度来补充空气,发动机通气阀阀芯在关闭状态时接近传感器正好处于接通状态,机载计算机的通气阀阀芯控制程序处于待机状态;随着飞行高度的进一步升高,机载计算机开始运行通气阀阀芯控制程序,通过发送给电机减速器组件的旋转指令后,电机减速器带动蜗轮蜗杆传动组件转过一个角度,相应的通气阀阀芯也转过一个角度。角度传感器将检测到的通气阀阀芯转过的角度值反馈给机载计算机,机载计算机的通气阀阀芯控制程序通过判断角度传感器的反馈值进一步对通气阀的阀芯进行控制。
随着无人机飞行高度的增加,空气密度逐渐降低,流经发动机的空气量逐渐减少;为保证发动机正常工作,需要增大发动机的空气供给量,发动机通气阀阀口的开度需要逐渐增大。无人机飞行在一定高度后,机载计算机计算出当前飞行高度、飞行速度下对应的阀口开度β0,机载计算机发送指令驱动电机减速器组件旋转α度,安装在第二轴套上的角度传感器反馈给机载计算机随蜗轮轴转过的角度β,机载计算机将传感器反馈值β和阀口开度β0进行比较,二者相等,则判断当前通气阀阀芯打开的角度和理论计算值相符,发动机通气阀的进气量可以保证发动机正常工作;若二者不相等,则延迟1秒后,机载计算机重新计算阀口开度β0,重复上述步骤,直至满足条件。

Claims (3)

1.一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置,包括电机减速器组件、蜗轮蜗杆传动组件和传感器组件,其特征在于:所述电机减速器组件包括直流电机、行星减速器和安装法兰,所述蜗轮蜗杆传动组件包括联轴器、蜗杆、蜗杆轴、第一轴套、蜗轮、蜗轮轴和第二轴套,所述传感器组件包括第一传感器板、第二传感器板和传感器检测探头,所述安装法兰为正方形结构,靠近外缘四角有通孔,安装法兰的中间为圆形的凸台结构,且凸台上周向开有多个圆孔,直流电机输出轴和行星减速器输入轴配合连接,电机减速器组件通过安装法兰上圆孔、螺栓与装置壳体固连,电机减速器组件与蜗轮蜗杆传动组件通过安装法兰凸台上的孔、螺栓连接;
所述电机减速器组件的输出端和蜗杆轴连接,蜗轮蜗杆传动组件的输出端和通气阀阀芯连接,所述蜗杆轴前端和电机减速器组件的输出端通过联轴器连接,蜗杆嵌套在蜗杆轴上,蜗杆为右旋圆柱蜗杆,蜗杆和蜗杆轴为过盈配合;第一轴套嵌套在蜗杆轴的后端,第一轴套和蜗杆轴为间隙配合,第一轴套的外缘套在装置外壳体的第一轴套安装座内,第一轴套限定蜗杆的轴向移动;所述蜗轮和蜗杆相互啮合,蜗轮和蜗杆的模数相同,蜗轮轴穿过蜗轮中间的通孔,蜗轮和蜗轮轴通过键连接,第二轴套位于蜗轮轴的前端部,第二轴套和蜗轮轴为过盈配合,蜗轮轴前端和通气阀阀芯连接,蜗轮轴后端通过第一轴套和装置外壳连接;
所述第一传感器板和第二传感器板固定在装置外壳上,第一传感器板和第二传感器板所在的平面相互垂直,传感器检测探头位于第二轴套上,传感器检测探头初始位置向对第一传感器板,第一传感器板和第二传感器板用于采集传感器检测探头的信号并将信号反馈给机载计算机;
所述传感器检测探头为接近传感器和角度传感器组合,其中接近传感器与第一传感器板、第二传感器板配合,角度传感器用于检测蜗轮轴旋转的角度,得到发动机通气阀阀口开度的大小。
2.根据权利要求1所述的无人机发动机通气阀的非接触式控制装置,其特征在于:所述安装法兰采用铝合金材质。
3.根据权利要求1所述的无人机发动机通气阀的非接触式控制装置,其特征在于:所述蜗杆为20Cr材质,采用碳、氮共渗热处理。
CN201811272225.7A 2018-10-30 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置 Active CN109319156B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811272225.7A CN109319156B (zh) 2018-10-30 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811272225.7A CN109319156B (zh) 2018-10-30 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109319156A true CN109319156A (zh) 2019-02-12
CN109319156B CN109319156B (zh) 2024-06-04

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11864701B2 (en) 2021-08-03 2024-01-09 Yunjing Intelligence Innovation (Shenzhen) Co., Ltd. Water tank assembly, pumping and drainage system, reversing valve, base station body, base station, and cleaning system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001289071A (ja) * 2000-04-05 2001-10-19 Bosch Braking Systems Co Ltd 排気管バルブ装置
CN101875398A (zh) * 2009-10-30 2010-11-03 湖北航达科技有限公司 驱动飞机排气活门的多余度旋转电动机构
CN104948249A (zh) * 2015-06-27 2015-09-30 吉林大学 气门间隙调节机构
CN106837563A (zh) * 2017-03-29 2017-06-13 韩群山 一种增程式电动汽车发动机电子节气门
CN107458575A (zh) * 2016-06-06 2017-12-12 比亚迪股份有限公司 无人机
CN207437205U (zh) * 2017-11-02 2018-06-01 吉林大学 双椭圆阀体调节式电子节气门
CN209225403U (zh) * 2018-10-30 2019-08-09 西安爱生技术集团公司 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001289071A (ja) * 2000-04-05 2001-10-19 Bosch Braking Systems Co Ltd 排気管バルブ装置
CN101875398A (zh) * 2009-10-30 2010-11-03 湖北航达科技有限公司 驱动飞机排气活门的多余度旋转电动机构
CN104948249A (zh) * 2015-06-27 2015-09-30 吉林大学 气门间隙调节机构
CN107458575A (zh) * 2016-06-06 2017-12-12 比亚迪股份有限公司 无人机
CN106837563A (zh) * 2017-03-29 2017-06-13 韩群山 一种增程式电动汽车发动机电子节气门
CN207437205U (zh) * 2017-11-02 2018-06-01 吉林大学 双椭圆阀体调节式电子节气门
CN209225403U (zh) * 2018-10-30 2019-08-09 西安爱生技术集团公司 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11864701B2 (en) 2021-08-03 2024-01-09 Yunjing Intelligence Innovation (Shenzhen) Co., Ltd. Water tank assembly, pumping and drainage system, reversing valve, base station body, base station, and cleaning system
US11957287B2 (en) 2021-08-03 2024-04-16 Yunjing Intelligence Innovation (Shenzhen) Co, Ltd. Water tank assembly, pumping and drainage system, reversing valve, base station body, base station, and cleaning system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104942820B (zh) 一种空间仿人机器人手臂关节
CN108572576B (zh) 人机共驾及无人驾驶技术及测试用车载外接驾驶机器人
CN202006875U (zh) 一种涵道风扇
CN102562266A (zh) 用于涡轮增压器的电动废气门致动器
US10550951B2 (en) Actuator with brushless DC motor
CN113494502B (zh) 一种数字液压缸
CN209225403U (zh) 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置
CN109319156A (zh) 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置
CN206455181U (zh) 一种数控机床的主轴箱
CN206608491U (zh) 一种程控式制动间隙自动调整臂
CN109398726A (zh) 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制机构及控制方法
CN100491203C (zh) 月面巡视探测器机电控一体化轮
CN109519449A (zh) 一种集成式机电伺服机构
US20160223060A1 (en) Electric actuator and gear mechanism
CN219352114U (zh) 一种基于自动驾驶agv域控制器的总成
CN201162877Y (zh) 智能电动执行器
CN109319156B (zh) 一种无人机发动机通气阀的非接触式控制装置
US20210362844A1 (en) Rotorcraft having an electric drive for driving a main and/or tail rotor of the rotorcraft
CN114894424A (zh) 一种风洞尾撑模型地面预装调试装置
CN108638075A (zh) 一种舵机
CN106078795A (zh) 一种机器人舵机
CN104533635B (zh) 一种大功率柴油机直流无刷电机调速执行器
CN107031835A (zh) 旋翼无人机变桨半径变桨距装置
CN207060272U (zh) 一种平衡车底盘装置
CN208053663U (zh) 一种无人机机载供电设备与动力连接机构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant