CN114132489B - 一种双向末端降载作动装置及其降载方法 - Google Patents

一种双向末端降载作动装置及其降载方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双向末端降载作动装置及其降载方法。所述作动装置包括外筒、活塞杆、外浮动活塞、内浮动活塞和限位螺套；所述活塞杆上设有凸台，所述限位螺套套装于所述活塞杆的头部；所述外浮动活塞的外圆与所述外筒活动配合，内孔与所述内浮动活塞的外圆活动配合；所述内浮动活塞的内孔与所述活塞杆的头部外圆活动配合；内、外浮动活塞在所述凸台和限位螺套之间轴向移动以形成第一位置或第二位置；在第一位置时，压力作用面积小于活塞杆伸出时的作用面积；在第二位置时，压力作用面积小于活塞杆缩回时的作用面积。本发明同时可以满足起落架收气和放下上锁时对收放作动装置的降载需求，对减轻起落架结构重量、降低收放功率等具有重要意义。

Description

一种双向末端降载作动装置及其降载方法
技术领域
本发明涉及飞机起落装置设计技术领域，尤其涉及一种双向末端降载作动装置及其降载方法，应用于飞机起落架收放时对收上端和放下端的载荷同时进行降载的情况。
背景技术
飞机起落架收放平稳、降低末端冲击载荷提升起落架收放末端相关锁定机构的使用寿命是现代飞设计的重要指标。通常情况下，起落架的收放由收放作动筒驱动实现。起落架收放过程中，受气动载荷、重心、收放力臂等因素变化的影响，起落架不同收放角度需要的收放载荷不同。对一些构型的起落架，当其接近收上或放下的末端位置时，在满足需要的收放载荷的情况下，应尽可能减小作动筒的输出载荷，以降低起落架上锁时由于收放载荷与上锁载荷抵触引起的内力，同时降低上锁后收放载荷对锁机构不必要的作用应力，提高上锁的可靠性，提升飞机起落架收放的安全性。
现有技术的收放作动筒只能实现一个末端方向的降载，不能满足两端均需要降载的工况需求。为了适应由于收放作动筒输出载荷大引起的上锁内力和结构应力，通常需要增加起落架的上锁载荷，并加强相关结构强度以保证合理的应力水平，因此会引起结构重量大等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双向末端降载作动装置及其降载方法，同时可以满足起落架收气和放下上锁时对收放作动装置的降载需求，对减轻起落架结构重量、降低收放功率等具有重要意义。
本发明的技术方案是：一种双向末端降载作动装置包括外筒、伸缩套装于所述外筒内的活塞杆、外浮动活塞、内浮动活塞和限位螺套；所述活塞杆上设有凸台，所述限位螺套套装于所述活塞杆的头部；所述外浮动活塞的外圆与所述外筒活动配合，内孔与所述内浮动活塞的外圆活动配合；所述内浮动活塞的内孔与所述活塞杆的头部外圆活动配合；所述外浮动活塞和内浮动活塞在所述凸台和限位螺套之间轴向移动以形成第一位置或第二位置；
在第一位置时，所述外浮动活塞与凸台贴合，内浮动活塞与外浮动活塞贴合，所述内浮动活塞与限位螺套之间形成伸出降载行程L1；所述活塞杆伸出并位移所述伸出降载行程L1时，压力作用面积小于活塞杆伸出时的作用面积；
在第二位置时，所述内浮动活塞与限位螺套贴合，外浮动活塞与内浮动活塞贴合，凸台与外浮动活塞之间形成缩回降载行程L2；所述活塞杆缩回并位移所述缩回降载行程L2时，压力作用面积小于活塞杆缩回时的作用面积。
优选的，活塞杆伸出时，作动装置内的压力作用面积为外筒内孔ΦD1的面积；所述活塞杆位移所述伸出降载行程L1时，作动装置内的压力作用面积为活塞杆头部外圆ΦD2的截面积，ΦD1＞ΦD2；
活塞杆缩回时，作动装置内的压力作用面积为外筒的内径与活塞杆的外径形成的H1环形面积；活塞杆位移所述缩回降载行程L2时，作动装置内的压力作用面积为内浮动活塞外径与活塞杆外径之间的H2环形面积，H1＞H2。
优选的，所述限位螺套包括联接部和设于所述联接部一端的限位部，所述联接部与所述活塞杆的头部连接；所述限位部位于所述活塞杆的外侧，且所述限位部与所述凸台相对设置。
优选的，所述双向末端降载作动装置还包括端盖；所述活塞杆的头部与所述外筒之间形成无杆腔，另一侧为有杆腔，所述端盖套装于外筒的无杆腔的外侧。
优选的，所述端盖上设有与所述无杆腔相通的无杆腔油口，所述外筒上设有与所述有杆腔相通的有杆腔油口。
优选的，所述外浮动活塞的内圆面上径向凸伸有挡环，所述挡环与限位螺套位于所述内浮动活塞的两个相对侧。
优选的，所述外浮动活塞的外圆面上设有与外筒的内圆面贴合的密封圈；所述内浮动活塞的外圆面上设有与外浮动活塞的内圆面贴合的密封圈；所述内浮动活塞的内圆面上设有与所述活塞杆头部的外圆面贴合的密封圈。
本发明还提供一种上述双向末端降载作动装置的降载方法，包括：
作动装置在全压缩开始伸长时：
在外筒的无杆腔内产生压力，该压力直接作用在外浮动活塞和内浮动活塞上，使外浮动活塞和内浮动活塞位移至第一位置处；
外浮动活塞、内浮动活塞和活塞杆一同相对于外筒伸出，此时输出的载荷为外筒内径ΦD1的圆面积与系统压力的乘积；
外浮动活塞移动至外筒一侧底部不再移动，内浮动活塞也不再移动，活塞杆继续移动走完伸出降载行程L1，此时输出载荷为活塞杆头部外圆ΦD2截面积与系统压力的乘积，输出载荷减小；
作动装置在全伸长开始压缩时：
在外筒的有杆腔产生压力，该压力直接作用在外浮动活塞和内浮动活塞上，使外浮动活塞和内浮动活塞位移至第二位置处；
外浮动活塞、内浮动活塞和活塞杆一同相对于外筒缩回，此时输出的载荷为外筒的内径与活塞杆的外圆形成的H1环形面积与系统压力的乘积；
外浮动活塞移动至外筒另一侧底部不再移动，内浮动活塞推动限位螺套带动活塞杆继续移动，此时输出的载荷为内浮动活塞外径与活塞杆外径之间的H2环形面积与系统压力的乘积，输出载荷减小。
与相关技术相比，本发明的有益效果为：
一、在常规具有伸缩作用的作动装置的活塞杆上增加了内外两个浮动活塞，实现了在不改变供压压力情况下，作动装置在伸出末端及缩回末端两个状态时降低输出载荷的功能；
二、用简单可靠的方式，满足起落架收起和放下上锁时的降载需求，降低起落架的上锁内力和上锁后收放载荷对锁机构不必要的作用应力，解决现有技术的不足。
附图说明
图1为本发明提供的双向末端降载作动装置的内部结构示意图；
图2为本发明提供的双向末端降载作动装置在正常伸出时的原理示意图；
图3为本发明提供的双向末端降载作动装置在伸出末端降载的原理示意图；
图4为本发明提供的双向末端降载作动装置在正常缩回时的原理示意图；
图5为本发明提供的双向末端降载作动装置在缩回末端降载的原理示意图。
附图中：1、外筒；2、活塞杆；21、凸台；3、外浮动活塞；31、挡环；4、端盖；5、内浮动活塞；6、限位螺套；61、联接部；62、限位部；A、无杆腔油口；B、有杆腔油口；F、无杆腔；R、有杆腔；L1、伸出降载行程；L2、缩回降载行程；ΦD1、外筒内孔直径；ΦD2、活塞杆头部外圆直径；H1、外筒内径与活塞杆外径形成的环形腔；H2、内浮动活塞外径与活塞杆外径形成的环形腔。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图1所示，本实施例提供的一种双向末端降载作动装置包括外筒1、活塞杆2、外浮动活塞3、端盖4、内浮动活塞5和限位螺套6。
所述活塞杆2伸缩套装于所述外筒1内，使外筒1内形成有杆腔R和无杆腔F。所述端盖4套装于外筒1的无杆腔F的外侧。所述端盖4上设有与所述无杆腔F相通的无杆腔油口A，所述外筒1上设有与所述有杆腔R相通的有杆腔油口B。
所述活塞杆2上设有凸台21，所述限位螺套6套装于所述活塞杆2的头部。所述限位螺套6包括联接部61和设于所述联接部61一端的限位部62，所述联接部61与所述活塞杆2的头部连接。所述限位部62位于所述活塞杆2的外侧，且所述限位部62与所述凸台21相对设置。
所述外浮动活塞3的外圆与所述外筒1活动配合，并在两者之间设置有密封圈。所述浮动活塞3的内孔与所述内浮动活塞5的外圆活动配合，并在两者之间设置有密封圈。所述内浮动活塞5的内孔与所述活塞杆2的头部外圆活动配合，并在两者之间设置有密封圈。
所述外浮动活塞3和内浮动活塞5在所述凸台21和限位螺套6的限位部62之间轴向移动以形成第一位置或第二位置。在具体的实施例中，所述限位部62的直径大于活塞杆2的头部外径，并在所述外浮动活塞3的内圆面上径向凸伸有挡环31，所述挡环31与限位部62位于所述内浮动活塞5的两个相对侧。
在第一位置时，所述外浮动活塞3与凸台21贴合，内浮动活塞5与外浮动活塞3贴合，所述内浮动活塞5与限位螺套6之间形成伸出降载行程L1；所述活塞杆2伸出并位移所述伸出降载行程L1时，压力作用面积小于活塞杆2伸出时的作用面积。活塞杆2伸出时，作动装置内的压力作用面积为外筒1内孔ΦD1的面积；所述活塞杆2位移所述伸出降载行程L1时，作动装置内的压力作用面积为活塞杆2头部外圆ΦD2的截面积，ΦD1＞ΦD2(如图3所述)。
在第二位置时，所述内浮动活塞5与限位螺套6贴合，外浮动活塞3与内浮动活塞5贴合，凸台21与外浮动活塞3之间形成缩回降载行程L2；所述活塞杆2缩回并位移所述缩回降载行程L2时，压力作用面积小于活塞杆2缩回时的作用面积。活塞杆2缩回时，作动装置内的压力作用面积为外筒1的内径与活塞杆2的外径形成的H1环形面积；活塞杆2位移所述缩回降载行程L2时，作动装置内的压力作用面积为内浮动活塞5外径与活塞杆2外径之间的H2环形面积，H1＞H2(如图5所示)。
本发明还提供一种上述双向末端降载作动装置的降载方法，包括：
作动装置在全压缩开始伸长时：
步骤S1，如图2所示，液压油自无杆腔油口A进入无杆腔F中，在外筒1的无杆腔内产生压力，该压力直接作用在外浮动活塞3和内浮动活塞5上，使外浮动活塞3和内浮动活塞5位移至第一位置处；即在液压作用下外浮动活塞3与活塞杆2头部的凸台21贴合，同时内浮动活塞5与外浮动活塞3内的挡环31贴合，此时液压作用面积为内、外浮动活塞和活塞杆2头部外圆形成的总面积(即外筒1内孔ΦD1的面积)。
步骤S2，外浮动活塞3、内浮动活塞5和活塞杆2一同相对于外筒1伸出，此时输出的载荷为外筒1内径ΦD1的圆面积与系统压力的乘积。
步骤S3，外浮动活塞3移动至外筒1一侧底部(远离端盖4的一侧)不再移动，内浮动活塞5也不再移动，内、外浮动活塞不再对活塞杆2输出载荷。但由于活塞杆2头部的限位螺套6与内浮动活塞5之间存在降载形成L1，使活塞杆2可继续移动，此时液压作用面积减小为活塞杆2头部外圆ΦD2的截面积，输出载荷降低为活塞杆2头部外圆ΦD2截面积与系统压力的乘积。
步骤S4，最终活塞杆2走完L1降载行程，使凸台21与内浮动活塞5贴合(如图3所示)。通过调节活塞杆2头部外圆尺寸ΦD2来达到降载预定指标。
作动装置在全伸长开始压缩时：
步骤S1，如图4所示，液压油自有杆腔油口B进入有杆腔R中，在外筒1的有杆腔产生压力，该压力直接作用在外浮动活塞3和内浮动活塞5上，使外浮动活塞3和内浮动活塞5位移至第二位置处；即在液压作用下内浮动活塞5与限位部62贴合，外浮动活塞3的挡环31与内浮动活塞5贴合。此时作动装置液压作用面积为外筒1的内径与活塞杆2的外径形成的H1环形面积。
步骤S2，外浮动活塞3、内浮动活塞5和活塞杆2一同相对于外筒1缩回，此时输出的载荷为外筒1的内径与活塞杆2的外圆形成的H1环形面积与系统压力的乘积。
步骤S3，如图5所示，外浮动活塞3移动至外筒1的端盖4处不再移动，内浮动活塞5推动限位螺套6带动活塞杆2继续移动，直至走完降载形成L2，此时液压作用面积减小为内浮动活塞5外径与活塞杆2外径之间的H2环形面积，输出载荷降低为内浮动活塞5外径与活塞杆2外径之间的H2环形面积与系统压力的乘积。
步骤S4，最终活塞杆2走完L2降载行程后，凸台21与外浮动活塞3的挡环31贴合，通过调节内浮动活塞5外径尺寸来达到降载预定指标。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种双向末端降载作动装置，包括外筒（1）及伸缩套装于所述外筒（1）内的活塞杆（2），其特征在于，还包括外浮动活塞（3）、内浮动活塞（5）和限位螺套（6）；所述活塞杆（2）上设有凸台（21），所述限位螺套（6）套装于所述活塞杆（2）的头部；所述外浮动活塞（3）的外圆与所述外筒（1）活动配合，内孔与所述内浮动活塞（5）的外圆活动配合；所述内浮动活塞（5）的内孔与所述活塞杆（2）的头部外圆活动配合；所述外浮动活塞（3）和内浮动活塞（5）在所述凸台（21）和限位螺套（6）之间轴向移动以形成第一位置或第二位置；
在第一位置时，所述外浮动活塞（3）与凸台（21）贴合，内浮动活塞（5）与外浮动活塞（3）贴合，所述内浮动活塞（5）与限位螺套（6）之间形成伸出降载行程L1；所述活塞杆（2）伸出并位移所述伸出降载行程L1时，压力作用面积小于活塞杆（2）伸出时的作用面积；
在第二位置时，所述内浮动活塞（5）与限位螺套（6）贴合，外浮动活塞（3）与内浮动活塞（5）贴合，凸台（21）与外浮动活塞（3）之间形成缩回降载行程L2；所述活塞杆（2）缩回并位移所述缩回降载行程L2时，压力作用面积小于活塞杆（2）缩回时的作用面积。
2.根据权利要求1所述的双向末端降载作动装置，其特征在于，活塞杆（2）伸出时，作动装置内的压力作用面积为外筒（1）内孔ΦD1的面积；所述活塞杆（2）位移所述伸出降载行程L1时，作动装置内的压力作用面积为活塞杆（2）头部外圆ΦD2的截面积，ΦD1＞ΦD2；
活塞杆（2）缩回时，作动装置内的压力作用面积为外筒（1）的内径与活塞杆（2）的外径形成的H1环形面积；活塞杆（2）位移所述缩回降载行程L2时，作动装置内的压力作用面积为内浮动活塞（5）外径与活塞杆（2）外径之间的H2环形面积，H1＞H2。
3.根据权利要求1所述的双向末端降载作动装置，其特征在于，所述限位螺套（6）包括联接部（61）和设于所述联接部（61）一端的限位部（62），所述联接部（61）与所述活塞杆（2）的头部连接；所述限位部（62）位于所述活塞杆（2）的外侧，且所述限位部（62）与所述凸台（21）相对设置。
4.根据权利要求1所述的双向末端降载作动装置，其特征在于，还包括端盖（4）；所述活塞杆（2）的头部与所述外筒（1）之间形成无杆腔（F），另一侧为有杆腔（R），所述端盖（4）套装于外筒（1）的无杆腔（F）的外侧。
5.根据权利要求4所述的双向末端降载作动装置，其特征在于，所述端盖（4）上设有与所述无杆腔（F）相通的无杆腔油口（A），所述外筒（1）上设有与所述有杆腔（R）相通的有杆腔油口（B）。
6.根据权利要求1所述的双向末端降载作动装置，其特征在于，所述外浮动活塞（3）的内圆面上径向凸伸有挡环（31），所述挡环（31）与限位螺套（6）位于所述内浮动活塞（5）的两个相对侧。
7.根据权利要求1所述的双向末端降载作动装置，其特征在于，所述外浮动活塞（3）的外圆面上设有与外筒（1）的内圆面贴合的密封圈；所述内浮动活塞（5）的外圆面上设有与外浮动活塞（3）的内圆面贴合的密封圈；所述内浮动活塞（5）的内圆面上设有与所述活塞杆（2）头部的外圆面贴合的密封圈。
8.一种如权利要求1~7任一项所述的双向末端降载作动装置的降载方法，其特征在于，所述双向末端降载作动装置的活塞杆（2）的头部与外筒（1）之间形成无杆腔（F），另一侧为有杆腔（R）；所述双向末端降载作动装置的降载方法包括：
作动装置在全压缩开始伸长时：
在外筒（1）的无杆腔（F）内产生压力，该压力直接作用在外浮动活塞（3）和内浮动活塞（5）上，使外浮动活塞（3）和内浮动活塞（5）位移至第一位置处；
外浮动活塞（3）、内浮动活塞（5）和活塞杆（2）一同相对于外筒（1）伸出，此时输出的载荷为外筒（1）内径ΦD1的圆面积与系统压力的乘积；
外浮动活塞（3）移动至外筒（1）一侧底部不再移动，内浮动活塞（5）也不再移动，活塞杆（2）继续移动走完伸出降载行程L1，此时输出载荷为活塞杆（2）头部外圆ΦD2截面积与系统压力的乘积，输出载荷减小；
作动装置在全伸长开始压缩时：
在外筒（1）的有杆腔（R）产生压力，该压力直接作用在外浮动活塞（3）和内浮动活塞（5）上，使外浮动活塞（3）和内浮动活塞（5）位移至第二位置处；
外浮动活塞（3）、内浮动活塞（5）和活塞杆（2）一同相对于外筒（1）缩回，此时输出的载荷为外筒（1）的内径与活塞杆（2）的外圆形成的H1环形面积与系统压力的乘积；
外浮动活塞（3）移动至外筒（1）另一侧底部不再移动，内浮动活塞（5）推动限位螺套（6）带动活塞杆（2）继续移动，此时输出的载荷为内浮动活塞（5）外径与活塞杆（2）外径之间的H2环形面积与系统压力的乘积，输出载荷减小。
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