PL204462B1 - Elektromechaniczny mechanizm wykonawczy do samolotu ogólnego przeznaczenia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektromechaniczny mechanizm wykonawczy stosowany do ustawiania płaszczyzn sterowych w samolotach ogólnego przeznaczenia.

Wymagania stawiane lotniczym mechanizmom, zwłaszcza mechanizmom wykonawczym, z uwagi na ich wpływ na bezpieczeństwo lotu, nakładają bardzo silne ograniczenia na niezawodność i szybkość dział ania, zakresy temperatury i wilgotność, w których powinny sprawnie funkcjonować oraz jak najmniejszy ciężar. Rozwój systemów sterowania, preferujący zdecydowanie układy elektroniczne, stanowiące pokładowe rozproszone sieci informatyczne spowodował rozwój konstrukcji mechanizmów wykonawczych hydraulicznych w samolotach o średniej masie startowej powyżej 5000 kg i elektromechanicznych w klasie samolotów ogólnego przeznaczenia o masie startowej do 5000 kg.

Mechanizmy wykonawcze elektromechaniczne powszechnie stosowane w wymienionej klasie samolotów są napędzane silnikiem elektrycznym prądu stałego o napięciu zasilania odpowiadającym napięciu elektrycznej instalacji pokładowej. Sposób przeniesienia napędu od silnika elektrycznego do płaszczyzny sterowej płatowca w tych mechanizmach jest rozwiązywany poprzez bardzo różne konstrukcje przekładni, sprzęgieł oraz zespołów przeniesienia ruchu na płaszczyznę sterową. Okazało się, że istotnym zespołem mechanizmu wykonawczego z punktu widzenia jego niezawodności, jak również gabarytów oraz wynikającego z tego ciężaru, jest sprzęgło przenoszące napęd z silnika elektrycznego na zespół przeniesienia ruchu na płaszczyzny sterowe a zwłaszcza jego usytuowanie w konstrukcji mechanizmu wykonawczego. W znanych elektromechanicznych mechanizmach wykonawczych wymienione sprzęgło znajduje się bezpośrednio przed zespołem przeniesienia ruchu na płaszczyzny sterowe, po stronie zredukowanych obrotów przekazywanych przez silnik elektryczny. Takie rozwiązanie konstrukcyjne powoduje, że przedmiotowe sprzęgło jest obciążone bardzo dużym momentem, co powoduje konieczność odpowiedniego powiększenia jego gabarytów i związanego z tym zwiększenia wymiarów pozostałych elementów, a w konsekwencji zwiększenia ciężaru. Obciążenie sprzęgła dużymi siłami, poza już wymienionymi wadami, powoduje zmniejszenie jego żywotności jak również niezawodności.

Celem niniejszego wynalazku jest poprawa walorów eksploatacyjnych elektromechanicznego mechanizmu wykonawczego stosowanego zwłaszcza w lekkich samolotach ogólnego przeznaczenia.

Cel ten osiągnięto poprzez skonstruowanie elektromechanicznego mechanizmu wykonawczego zawierającego: silnik elektryczny prądu stałego zasilany z sieci pokładowej płatowca, elektromagnes sterujący włączeniem napędu zespołu przeniesienia ruchu na płaszczyznę sterową, potencjometr, który charakteryzuje się tym, że silnik elektryczny połączony jest ze ślimakiem ułożyskowanym w korpusie, w którym w płaszczyźnie prostopadłej do osi ślimaka ułożyskowany jest wałek napędzający zespół przeniesienia ruchu na płaszczyznę sterową. Na zewnętrznej średnicy wymienionego wałka umieszczona jest suwliwie tuleja z kołnierzem ustalającym położenie osadzonej na niej ślimacznicy zazębionej ze ślimakiem a sprzężonej z tuleją poprzez tarcze cierne przylegające do kołnierza tulei z jednej strony oraz do tarczy połączonej z tuleją poprzez element ustalający z drugiej strony i dociskane sprężynami tarczowymi o regulowanym docisku. W otworze tulei, od strony kołnierza ustalającego, wykonane są co najmniej trzy wycięcia a naprzeciwko nich w wałku napędzającym zespół przeniesienia ruchu na płaszczyznę sterową wykonane jest też co najmniej trzy otwory, w których umieszczone są kulki sprzęgające, opierające się na podtoczeniu ze stożkiem popychacza umieszczonego w otworze w osi wałka, utrzymującym je w odpowiednim położeniu. Na końcu wałka napędzającego zespół przeniesienia ruchu na płaszczyznę sterową znajduje się uzębienie pierwszego koła dwustopniowej przekładni zębatej napędowej oraz ułożyskowane jest koło tej przekładni odbierające napęd, połączone z wałem bębna linkowego ułożyskowanego w obudowie zamocowanej do ściany korpusu przeciwległej do ściany z elektromagnesem sterującym położeniem popychacza. W obudowie z bębnem linkowym umieszczony jest potencjometr jednoobrotowy, na którego osi zamocowana jest zębatka zazębiona z trzecim kołem dwustopniowej przekładni napędowej.

W wyniku usytuowania sprzęg ł a przenoszą cego napę d na bę ben linkowy w części konstrukcji mechanizmu wykonawczego, gdzie przenoszone są znacznie mniejsze momenty, nie zachodzi potrzeba wzmocnienia jego konstrukcji w celu zagwarantowania bezawaryjnego działania również w warunkach ekstremalnych. Poza tym zmniejszone obciążenia wpł ywają na wię ksze ż ywotnoś ci tych zespołów. W rezultacie elektromechaniczny mechanizm wykonawczy wykonany zgodnie z wynalazkiem posiada zwartą konstrukcję o lepszych walorach eksploatacyjnych od dotychczas znanych tego typu mechanizmów i stosowanych na lekkich samolotach ogólnego przeznaczenia.

PL 204 462 B1

Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu przedstawiono na rysunku, na którym na fig. 1 pokazano elektromechaniczny mechanizm wykonawczy w przekroju poprzez silnik, sprzęgający go układ ze ślimakiem przenoszącym napęd na ślimacznice oraz zespół ślimacznicy ze sprzęgłem przeciążeniowym i sprzęgło łączące zespół przenoszący ruch na płaszczyzny sterowe. Natomiast na fig. 2 pokazano ten mechanizm w przekroju A-A przez elektromagnes sterujący wałek przenoszący napęd, przekładnię dwustopniową oraz zespół przenoszący ruch na płaszczyzny sterowe płatowca.

Jak to przedstawiono na fig. 1 do korpusu 1 zamocowano silnik elektryczny 2 śrubami 3, który jest połączony za pośrednictwem tulei sprzęgających 4 i 5 ze ślimakiem 6 ułożyskowanym w kadłubie 1 na łożyskach tocznych 7 i 8. Silnik elektryczny 2 z kadłubem 1 jest połączony poprzez tuleję ustalającą 9 zamocowaną do niego śrubami 10. Z przeciwnej strony ślimak 6 z łożyskiem 7 jest ustalony w korpusie 1 poprzez tuleję 11 zamocowaną do niego śrubami 12. Ślimak 6 jest zazębiony ze ślimacznicą 13 jak to pokazano z kolei na fig. 2, osadzoną na tulei 14 z kołnierzem 15 ustalającym jej położenie. Ślimacznica 13 jest sprzężona z tuleją 14 poprzez tarcze cierne 16 przylegające do kołnierza 15 tulei 14 z jednej strony oraz do tarczy 17 połączonej z tuleją 14 przez element ustalający 18 z drugiej strony i dociskana sprężynami tarczowymi 19. Siła docisku jest regulowana nakrętką 20. W otworze tulei 14 od strony kołnierza 15 wykonane są co najmniej trzy wycięcia 21 a naprzeciwko nich w wałku 22 wykonane są otwory 23, w których umieszczone są kulki sprzęgające 24, opierające się w stanie załączonego sprzęgła o stożkową część podtoczenia 25 popychacza 26. Popychacz 26 jest umieszczony w otworze 27 wałka 22, ułożyskowanego z jednej strony w kadłubie 1 poprzez łożysko toczne 28 a z przeciwnej strony na łożysku 29 w pokrywie 30 połączonej z elektromagnesem 31 poprzez śruby 32. W osi elektromagnesu 31 jest usytuowana zwora 32 napędzająca popychacz 26 za pośrednictwem bolca 33 ustalonego śrubą 34. Na końcu wałka 22 nacięte jest uzębienie 35 dwustopniowej przekładni przenoszącej napęd na bęben linkowy 36, przy czym zazębiona z nim jest dwójka zębata 37 umieszczona obrotowo na wałku 38 jednym końcem połączonym z korpusem 1, a drugim z obudową 39 zespołu przenoszącego napęd na płaszczyzny sterowe. Również w obudowie 39 zamocowany jest jednoobrotowy potencjometr 40 z zębatką 41, zazębioną z mniejszym kołem 42 dwójki zębatej 37. Z koła 42 napęd jest przenoszony na koło 43 integralne z wałem 44 ułożyskowane na końcówce wałka 22 poprzez łożysko toczne 45 oraz w obudowie 39 na łożysku 46. Na wale 44 zamocowany jest bęben linkowy 36 bezpośrednio przenoszący ruch na płaszczyznę sterową. Bęben linkowy 36 posiada ograniczenie kąta obrotu poprzez bolec 47 zamocowany w obudowie 39 i współpracujący z kanałem 48 bębna linkowego 36.

Włączenie elektromechanicznego mechanizmu wykonawczego następuje w wyniku impulsu ze sterownika tego mechanizmu przekazanego do cewki elektromagnesu 31, co z kolei powoduje ruch jego zwory 32 w kierunku popychacza 26 i przesunięcie go w otworze 27 wałka 22 przez bolec 33. Przesuwając się, popychacz 26 naciska stożkowym podtoczeniem na kulki 24, które wchodząc w wycięcia 21 tulei 14 sprzęgają ją z wałkiem 22 powodując jego obrót przenoszony od silnika elektrycznego 2 poprzez ślimak 6 oraz ślimacznicę 13. Przekładnia ślimakowa i jej napęd zabezpieczone są przed uszkodzeniem sprzęgłem przeciążeniowym, które stanowią: kołnierz 15 tulei 14, tarcze cierne 16 oraz tarcza 17 dociskana do ślimacznicy 13 sprężynami tarczowymi 19 o regulowanej sile docisku przez nakrętkę 20. Obrót wałka 22 jest przenoszony poprzez dwustopniową przekładnię zębatą na wałek 44 i umieszczony na nim bęben linkowy 36. Z uwagi na ograniczony zakres ruchu płaszczyzn sterowych płatowca kąt obrotu bębna linkowego jest również ograniczony poprzez bolec 47 i odpowiedni kanał 48 w bębnie linkowym 36. Z uzębieniem koła 42 zazębiona zębatka 41 obracając potencjometr 40 przesyła do układu sterowania impuls wielkości wychylenia płaszczyzny sterowej.

Claims (3)

1. Elektromechaniczny mechanizm wykonawczy do samolotu ogólnego przeznaczenia zawierający silnik elektryczny prądu stałego, przekładnię ślimakową, elektromagnes sterujący włączeniem napędu zespołu przeniesienia ruchu na płaszczyznę sterową oraz potencjometr, znamienny tym, że silnik elektryczny (2) połączony jest ze ślimakiem (6) ułożyskowanym w korpusie (1), w którym w płaszczyźnie prostopadłej do osi ślimaka (6) ułożyskowany jest wałek (22) napędzający zespół przeniesienia ruchu na płaszczyznę sterową, a na jego zewnętrznej powierzchni usytuowana jest suwliwie tuleja (14) z kołnierzem (15) ustalającym położenie osadzonej na niej ślimacznicy (13) zazębionej z wymienionym ślimakiem (6) a sprzężonej z tuleją (14) poprzez tarcze cierne (16) przylegające do

PL 204 462 B1 kołnierza (15) tulei (14) z jednej strony oraz do tarczy (17) sprzężonej z tuleją (14) poprzez element ustalający (18) z drugiej strony i dociskane sprężynami tarczowymi (19) o regulowanym docisku nakrętką (20), natomiast w otworze tulei (14) od strony kołnierza ustalającego (15) wykonane są co najmniej trzy wycięcia (21), a naprzeciwko nich w wałku (22) wykonane są otwory (23), w których umieszczone są kulki sprzęgające (24) opierające się na podtoczeniu ze stożkiem (25) popychacza (26) umieszczonego w otworze w osi wałka (22).

2. Elektromechaniczny mechanizm wykonawczy do samolotu ogólnego przeznaczenia według zastrz. 1, znamienny tym, że na końcu wałka (22) napędzającego zespół przeniesienia ruchu na płaszczyznę sterową znajduje się uzębienie (35) pierwszego koła dwustopniowej przekładni zębatej oraz ułożyskowane jest koło (43) tej przekładni połączone z wałem (44) bębna linkowego (36) ułożyskowanego w obudowie (39) zamocowanej do ściany korpusu (1) przeciwległej do ściany tego korpusu z elektromagnesem (31).

3. Elektromechaniczny mechanizm wykonawczy do samolotu ogólnego przeznaczenia według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że w obudowie (39) zamocowany jest potencjometr jednoobrotowy (40) z zębatką (41) zazębioną z trzecim kołem (42) dwustopniowej zębatej przekładni napędowej.