RU2583518C1 - Multi-motor electric drive for turning nose landing gear and operation method thereof - Google Patents
Multi-motor electric drive for turning nose landing gear and operation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583518C1 RU2583518C1 RU2015115112/11A RU2015115112A RU2583518C1 RU 2583518 C1 RU2583518 C1 RU 2583518C1 RU 2015115112/11 A RU2015115112/11 A RU 2015115112/11A RU 2015115112 A RU2015115112 A RU 2015115112A RU 2583518 C1 RU2583518 C1 RU 2583518C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- servo
- electric
- gear
- drives
- electric drives
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиастроению, а именно к конструкциям шасси самолета.The invention relates to aircraft manufacturing, and in particular to aircraft landing gear designs.
Известна носовая опора шасси, на неподвижной относительно вертикальной оси части стойки которой установлен электропривод поворота штока с поперечной осью и колесами (патенты GB №2511856 от 15.03.2013, US №8752790 от 29.04.2009, US №8177160 от 31.03.2009, RU №2485015 от 06.04.2010). На выходном валу электродвигателя имеется шестерня, взаимодействующая с зубчатым колесом, закрепленным на штоке амортизатора (GB №2511856) непосредственно или через управляемую муфту (RU №2485015, US №8177160). Зубчатое колесо может быть входным звеном волнового или планетарного (US №8177160) редуктора (US №8752790).Known nose landing gear, on a fixed relative to the vertical axis of the rack part which is installed electric rod rotation with the transverse axis and wheels (GB patents No. 2511856 dated 03.15.2013, US No. 8752790 dated April 29, 2009, US No. 8177160 dated March 31, 2009, RU No. 2485015 dated 04/06/2010). On the output shaft of the electric motor there is a gear interacting with a gear wheel mounted on the shock absorber rod (GB No. 2511856) directly or via a controlled coupling (RU No. 2485015, US No. 8177160). The gear wheel can be an input link of a wave or planetary (US No. 8177160) gearbox (US No. 8752790).
Известные электроприводы поворота носовой опоры шасси имеют ряд существенных недостатков: при одноступенчатых зубчатых передачах электродвигатель должен иметь низкую частоту вращения ротора и, следовательно, большие габариты и массу; при безмуфтовом приводе зубья зубчатой передачи подвержены интенсивному износу и поломкам под воздействием вибраций (шимми) колес при посадке и взлете самолета, и при наличии муфты существенно возрастают габариты зубчатого редуктора; при двухступенчатом редукторе одна из ступеней которого является зубчатой волновой, поэтому понижается надежность электропривода.Known electric drives for turning the nose landing gear have a number of disadvantages: with single-stage gears, the electric motor must have a low rotor speed and, therefore, large dimensions and weight; with a clutchless drive, the gear teeth are subject to intensive wear and damage due to vibration (shimmy) of the wheels during landing and take-off of the aircraft, and in the presence of a coupling, the dimensions of the gear reducer increase significantly; with a two-stage gearbox one of the stages of which is a gear wave, therefore the reliability of the electric drive is reduced.
Известен многодвигательный электропривод с зубчатым и волновым редукторами (патент US №8117945 от 26.09.2005), имеющий корпус с несколькими закрепленными на корпусе электродвигателями, на выходных валах которых установлены зубчатые шестерни, взаимодействующие с зубчатым колесом первой ступени зубчатого редуктора, на ступице которого установлено зубчатое колесо второй ступени зубчатого редуктора, которое взаимодействует с зубчатыми шестернями, закрепленными на входных валах с эксцентриками, размещенными внутри колеса эксцентриково-циклоидальной волновой передачи, к главному валу которой подсоединяется приводимый объект [патент US №8117945, фиг. 1с]Known multi-motor drive with gear and wave gears (US patent No. 8117945 from 09.26.2005), having a housing with several motors mounted on the housing, on the output shafts of which are mounted gears interacting with the gear wheel of the first gear stage, on the hub of which a gear is installed a wheel of the second stage of the gear reducer, which interacts with gears mounted on input shafts with eccentrics located inside the eccentric-cycloid wheel flax wave transmission, to the main shaft of which a driven object is connected [US patent No. 8117945, FIG. 1s]
Недостатки данного многодвигательного электромеханического привода - в его сложности, значительных габаритах и невысокой надежности двухступенчатого зубчатого редуктора, а также в отсутствии механизма, позволяющего отключать многодвигательный электропривод от главного вала для его свободного вращения.The disadvantages of this multi-motor electromechanical drive are its complexity, significant dimensions and low reliability of a two-stage gear reducer, as well as the absence of a mechanism that allows disconnecting a multi-motor electric drive from the main shaft for its free rotation.
Известно эксцентриково-циклоидальное внутреннее или внешнее зацепление составных зубчатых профилей (патент RU №2385435 от 22.12.2008), состоящее из нескольких смещенных по фазе относительно друг друга колес с циклоидальным венцом, взаимодействующим с эксцентриковым валом с числом эксцентриков, равным числу колес. Каждый эксцентрик является цилиндрическим и имеет подшипник, установленный на эксцентрично смещенный участок общего вала. Вал приводится во вращение от одного двигателя любого типа, в том числе электродвигателя.Eccentric-cycloidal internal or external gearing of composite gear profiles is known (patent RU No. 2385435 dated December 22, 2008), consisting of several phase-shifted wheels with a cycloidal ring interacting with an eccentric shaft with the number of eccentrics equal to the number of wheels. Each eccentric is cylindrical and has a bearing mounted on an eccentrically offset portion of the common shaft. The shaft is driven from one engine of any type, including an electric motor.
Недостаток электромеханического привода с редуктором, имеющим описанное зацепление, - сложность конструкции зацепления, высокая трудоемкость изготовления и пониженная надежность, обусловленная отсутствием резервирования электроприводов.The disadvantage of an electromechanical drive with a gear having the described gearing is the complexity of the gearing design, the high complexity of manufacturing and reduced reliability due to the lack of redundancy of electric drives.
Известен многодвигательный электропривод поворота носовой опоры самолета (патент US №7854411 от 22.08.2006, прототип), включающий два электродвигателя, каждый из которых соединен с зубчатым редуктором первой ступени и с зубчатым волновым редуктором второй ступени, выходной вал которого соединен через управляемую муфту с зубчатой шестерней, взаимодействующей с зубчатым колесом, размещенным внутри корпуса, закрепленного на поворотной колонне носовой опоры шасси.Known multi-motor drive rotation of the nose of the aircraft (US patent No. 7854411 from 08/22/2006, prototype), comprising two electric motors, each of which is connected to the gear gear of the first stage and to the gear wave gear of the second stage, the output shaft of which is connected via a controlled clutch to the gear a gear interacting with a gear placed inside the housing, mounted on a rotary column of the nose landing gear.
Недостатком известного многодвигательного электропривода является сложность и пониженная надежность трехступенчатого зубчато-волнового редуктора с включенной между второй и третьей ступенями управляемой зубчатой муфтой, имеющего пониженную надежность в условиях шимми-эффекта, возникающего при движении самолета по взлетно-посадочной полосе.A disadvantage of the known multi-motor electric drive is the complexity and reduced reliability of a three-stage gear-wave gearbox with a controlled gear clutch connected between the second and third steps, which has reduced reliability under the conditions of the shimmy effect that occurs when the aircraft moves along the runway.
Известны система и устройство многодвигательного следящего безредукторного электропривода (заявка US №2014/0097859 от 12.12.2013), включающие:A known system and device of a multi-motor servo gearless electric drive (application US No. 2014/0097859 from 12/12/2013), including:
- множество электродвигателей, каждый с датчиком углового положения вала и определителем скорости его вращения;- a lot of electric motors, each with a shaft angle sensor and a determinant of its rotation speed;
- множество блоков управления электродвигателями, каждый из которых обеспечивает подачу электрического тока каждому электродвигателю;- a lot of electric motor control units, each of which provides an electric current supply to each electric motor;
- микропроцессорные средства управления, образующие главный блок (контроллер), соединенный с множеством блоков управления электродвигателями и с датчиками положения валов электродвигателей, выдающий команды блокам управления электродвигателями в соответствии с заданными параметрами и положением валов.- microprocessor controls, forming the main unit (controller), connected to many electric motor control units and with position sensors of the motor shafts, issuing commands to the motor control units in accordance with the specified parameters and the position of the shafts.
В данной системе исключается соединение блоков управления с электродвигателями, не соответствующее заданному главным блоком управления.In this system, the connection of control units with electric motors that does not match the specified main control unit is excluded.
В описании данного изобретения отсутствуют данные о работе множества электродвигателей на общий вал.In the description of the present invention there is no data on the operation of many electric motors on a common shaft.
Известен многодвигательный электропривод, включающий несколько одинаковых по мощности электроприводов (патент RU №2326488 от 24.10.2006). Каждый электропривод включает электродвигатель, передаточный механизм (мультипликатор момента), датчик скорости вращения и угла поворота ротора электродвигателя, задатчик текущей угловой скорости и регулятор скорости вращения ротора электродвигателя, соединенные с микропроцессорными средствами управления в виде блока управления моментом электродвигателя и силового преобразователя, подключенного к обмоткам электродвигателя и соединенного с блоком управления. В данном многодвигательном электромеханическом приводе не раскрыта конструкция главного передаточного механизма от выходных валов электроприводов на главный вал, соединенный с объектом нагрузки, отсутствуют средства отсоединения множества электроприводов от главного вала для его свободного вращения.A multi-motor electric drive is known, including several electric drives with the same power (patent RU No. 2323288 from 10.24.2006). Each electric drive includes an electric motor, a transmission mechanism (torque multiplier), a sensor for rotational speed and rotation angle of an electric motor rotor, a current angular speed adjuster, and an electric motor rotor speed controller, connected to microprocessor control devices in the form of an electric motor torque control unit and a power converter connected to windings an electric motor and connected to a control unit. In this multi-motor electromechanical drive, the design of the main gear mechanism from the output shafts of the electric drives to the main shaft connected to the load object is not disclosed; there are no means for disconnecting the plurality of electric drives from the main shaft for its free rotation.
Известен способ выработки команд для управления поворотом носовой опоры шасси самолета (US №2014/0156113 от 27.02.2013). Способ регламентирует сервоуправление двигателем для поворота носовой опоры на вычисляемый компьютером предельный угол, зависящий от скорости движения самолета и его длины.A known method of generating commands for controlling the rotation of the nose landing gear of the aircraft (US No. 2014/0156113 from 02.27.2013). The method regulates the servo control of the engine to rotate the nose support on a computer-calculated limit angle, depending on the speed of the aircraft and its length.
Известен способ, включающий последовательность действий, связанных с управлением носовой опорой шасси самолета в процессе его передвижения по аэродрому (US №2011/0046819 от 07.10.2008). В способе предписывается определение углового положения носовой опоры на основе сигналов, поступающих от датчика углового положения к компьютеру, определение параметров углового перемещения носовой опоры и передвижения самолета, ограничение времени обработки данных, выдачи сигналов управления и информации для пилота.A known method, including a sequence of actions associated with the management of the nose support of the landing gear of the aircraft in the process of its movement on the airfield (US No. 2011/0046819 from 10/07/2008). The method requires determining the angular position of the nose support based on the signals from the angle sensor to the computer, determining the parameters of the angular movement of the nose support and the movement of the aircraft, limiting the time for processing data, issuing control signals and information for the pilot.
Описанные способы не учитывают типа привода поворота носовой опоры шасси и особенности конструкции привода, влияющие на выполнение команд, вырабатываемых системой управления.The described methods do not take into account the type of drive for turning the nose landing gear and the design features of the drive that affect the execution of commands generated by the control system.
Известен способ работы многодвигательного электромеханического привода с вентильными электродвигателями с датчиками положения ротора (http://www.kaskod.ru/product/motorsrm/srm_article01/) с микропроцессорным блоком управления, электронным коммутатором и электромеханическим преобразователем, включающий:A known method of operation of a multi-motor electromechanical drive with valve motors with rotor position sensors (http://www.kaskod.ru/product/motorsrm/srm_article01/) with a microprocessor control unit, an electronic switch and an electromechanical converter, including:
- пуск МЭМП по сигналам, подаваемым ГБУ в блоки управления следящих электроприводов в соответствии с алгоритмами, заложенными в программы управления;- MEMP start-up according to the signals supplied by the GBU to the control units of the tracking electric drives in accordance with the algorithms laid down in the control programs;
- разгон и торможение приводимого объекта с необходимым ускорением по программе, задаваемой ГБУ и выдаваемым сигналам, преобразуемым в блоках управления следящих электроприводов;- acceleration and braking of the driven object with the necessary acceleration according to the program specified by the GBU and the generated signals, which are converted in the control units of the tracking electric drives;
- отслеживание углового положения главного выходного вала и приводимого объекта по сигналам, поступающим от ГБУ и преобразуемым в блоках управления следящих электроприводов;- tracking the angular position of the main output shaft and the driven object according to the signals received from the GBU and converted in the control units of the tracking electric drives;
- остановка всех электродвигателей и приводимого объекта в заданном ГБУ угловом положении валов по сигналам, поступающим от ГБУ и преобразуемым в блоках управления следящих электроприводов;- stopping all electric motors and the driven object in the specified GBU angular position of the shafts according to the signals received from the GBU and converted in the control units of the tracking electric drives;
- изменение направления вращения главного вала с приводимым объектом по сигналам, поступающим от ГБУ и преобразуемым в блоках управления следящих электроприводов.- a change in the direction of rotation of the main shaft with the driven object according to the signals received from the GBU and converted in the control units of the tracking electric drives.
В данном способе работы многодвигательного электромеханического привода не предусмотрена возможность свободного вращения главного вала с приводимым объектом.In this method of operation of a multi-motor electromechanical drive, the possibility of free rotation of the main shaft with the driven object is not provided.
Техническая задача изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности многодвигательного электропривода поворота носовой опоры самолета.The technical task of the invention is to simplify the design and increase the reliability of a multi-motor electric drive turning the nose of the aircraft.
Техническая задача решена в многодвигательном электроприводе поворота носовой опоры шасси самолета, состоящей из неподвижной части стойки и подвижной части стойки со штоком с поперечной осью и закрепленным на ней, по меньшей мере, одним колесом, который содержит:The technical problem is solved in a multi-motor drive turning the nose landing gear of the aircraft, consisting of a fixed part of the rack and the moving part of the rack with a rod with a transverse axis and mounted on it with at least one wheel, which contains:
- корпус многодвигательного привода поворота подвижной части стойки, закрепленный на неподвижной части стойки;- housing multi-rotational drive turning the movable part of the rack, mounted on a fixed part of the rack;
- несколько электроприводов с электродвигателями с редукторами, закрепленные на корпусе так, что оси электроприводов параллельны продольной оси носовой опоры, выходные валы редукторов имеют средства зацепления с цилиндрическим зубчатым колесом, установленным на подвижной части стойки;- several electric drives with electric motors with gears, mounted on the body so that the axis of the electric drives are parallel to the longitudinal axis of the nose support, the output shafts of the gearboxes have gearing means with a cylindrical gear mounted on the movable part of the rack;
- датчик углового положения штока относительно стойки;- the sensor of the angular position of the rod relative to the rack;
- блоков управления следящими электроприводами;- control units for tracking electric drives;
- главного блока управления, соединенного интерфейсной шиной с датчиком углового положения подвижной части стойки и с блоками управления следящими электроприводами, при этом- the main control unit connected by an interface bus to the sensor of the angular position of the movable part of the rack and to the control units of the tracking electric drives, while
- каждый электродвигатель следящего электропривода является бесколлекторным электродвигателем постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов;- each servo electric drive motor is a brushless DC motor with excitation from permanent magnets;
- количество следящих электроприводов не менее трех;- the number of follow-up electric drives is not less than three;
- редуктор каждого следящего электропривода является волновым с телами вращения;- the gearbox of each servo drive is wave with bodies of revolution;
- выходной вал каждого следящего электропривода имеет датчик углового положения, соединенный интерфейсной шиной с блоком управления соответствующего следящего электропривода и с главным блоком управления;- the output shaft of each servo drive has an angular position sensor connected by an interface bus to the control unit of the corresponding servo drive and to the main control unit;
- цилиндрическое зубчатое колесо имеет зубья, образованные циклоидальной поверхностью;- a cylindrical gear has teeth formed by a cycloidal surface;
- каждый выходной вал следящего электропривода является эксцентриковым с одним цилиндрическим эксцентриком и установленным на нем подшипником качения, взаимодействующим при вращении выходного вала с зубьями, образованными циклоидальной поверхностью цилиндрического зубчатого колеса, при этом оси выходных валов размещены на окружности, радиус которой определяется по зависимости:- each output shaft of the follow-up electric drive is an eccentric with one cylindrical eccentric and a rolling bearing mounted on it, interacting with the rotation of the output shaft with the teeth formed by the cycloidal surface of the cylindrical gear wheel, while the axis of the output shafts are placed on a circle whose radius is determined by the dependence:
Re=Rmax-e±rп,R e = R max -e ± r p ,
где Re - радиус окружности, на которой размещены оси валов следящих электроприводов, описанной относительно оси подвижной части стойки носовой опоры;where R e is the radius of the circle on which the axes of the shafts of the servo-electric drives are located, described relative to the axis of the movable part of the nose support strut;
Rmax - радиус окружности, на которой расположены вершины зубьев или впадины колеса соответственно внешнего (фиг. 7, 8) или внутреннего (фиг. 4, 5) эксцентриково-циклоидального зацепления, описанной относительно оси подвижной части стойки носовой опоры;R max - the radius of the circle on which the tops of the teeth or the hollow of the wheel are located, respectively external (Fig. 7, 8) or internal (Fig. 4, 5) eccentric-cycloidal engagement described relative to the axis of the movable part of the nose support strut;
e - эксцентриситет цилиндрического эксцентрика;e is the eccentricity of the cylindrical eccentric;
rп - внешний радиус подшипника качения, установленного на цилиндрическом эксцентрике;r p - the outer radius of the rolling bearing mounted on a cylindrical eccentric;
+rп - для внешнего эксцентриково-циклоидального зацепления;+ r p - for external eccentric-cycloidal engagement;
-rп - для внутреннего эксцентриково-циклоидального зацепления.-r p - for internal eccentric-cycloidal engagement.
Для уменьшения габаритов электропривода частота вращения ротора каждого электродвигателя находится в интервале 7000…100000 мин-1, а волновой редуктор с телами вращения имеет от одной до трех ступеней.To reduce the dimensions of the electric drive, the rotor speed of each electric motor is in the range of 7000 ... 100000 min -1 , and the wave gear with rotation bodies has from one to three stages.
Для повышения надежности многодвигательного электропривода путем резервирования он имеет четыре следящих электропривода, закрепленных на корпусе попарно на осевых линиях, расположенных под углом ±45° к направлению движения самолета на противоположных сторонах от оси носовой опоры.To increase the reliability of a multi-motor electric drive by redundancy, it has four servo electric drives mounted on the body in pairs on axial lines located at an angle of ± 45 ° to the direction of the aircraft on opposite sides of the axis of the nose support.
Технический эффект достигается при способе работы многодвигательного электропривода носовой опоры шасси самолета, включающем:The technical effect is achieved with the method of operation of a multi-motor electric nose support of the aircraft landing gear, including:
- пуск следящих электроприводов после посадки самолета по сигналу, поступающему в ГБУ от системы управления самолетом в соответствии с заданной скоростью самолета и алгоритмом, заложенным в программу управления;- start-up of tracking electric drives after the aircraft lands on a signal arriving at the control unit from the aircraft control system in accordance with the set aircraft speed and the algorithm laid down in the control program;
- выполнение поворота штока с колесами при рулежке по сигналам, поступающим от ГБУ в блоки управления следящих электроприводов, и преобразуемым в них, в процессе отслеживания углового положения штока с колесами и выходных валов следящих электроприводов;- performing the rotation of the rod with the wheels when taxiing according to the signals received from the GBU in the control units of the servo electric drives, and converted into them, in the process of tracking the angular position of the rod with wheels and the output shafts of the servo electric drives;
- вывод выходных валов следящих электроприводов из зацепления с зубчатым колесом и остановку всех следящих электроприводов в заданном ГБУ угловом положении выходных валов по сигналам, поступающим от ГБУ и преобразуемым в блоках управления следящих электроприводов; при этом- output of output shafts of servo-driven electric drives from meshing with a gear wheel and stop of all servo-electric drives in a given GBU angular position of output shafts according to signals received from GBU and converted in control units of servo-electric drives; wherein
- пуск следящих электроприводов для рулежки после посадки или перед взлетом самолета и достижения заданной скорости по сигналу, поступающему в ГБУ на определение углового положения выходных валов электроприводов, формирование и подачу от блоков управления последовательности управляющих сигналов для установки каждого из выходных валов поворотом в заданное взаимное угловое положение линий симметрии эксцентриков при вводе в зацепление с зубьями, образованными циклоидальной поверхностью зубчатого колеса;- start-up of tracking electric drives for taxiing after landing or before take-off of the aircraft and reaching a predetermined speed according to a signal supplied to the GBU to determine the angular position of the output shafts of the electric drives, generating and supplying from the control units a sequence of control signals for installing each of the output shafts by turning into a predetermined mutual angular the position of the lines of symmetry of the eccentrics when engaged with the teeth formed by the cycloidal surface of the gear;
- поворот подвижной части стойки со штоком на заданный угол при рулежке после посадки или перед взлетом осуществляется при поддержании заданного взаимного углового положения линий симметрии эксцентриков всех следящих электроприводов в соответствии с алгоритмом, заложенным в программе ГБУ;- rotation of the movable part of the rack with the rod at a predetermined angle when taxiing after landing or before take-off is carried out while maintaining a given mutual angular position of the lines of symmetry of the eccentrics of all servo drives in accordance with the algorithm laid down in the GBU program;
- вывод следящих электроприводов из зацепления с зубчатым колесом при буксировке самолета осуществляется остановкой всех следящих электроприводов в заданном угловом положении их выходных валов по сигналу от ГБУ в соответствии с программой управления, задаваемой алгоритмом, для занятия центрами всех эксцентриков положения на радиальных линиях, соединяющих ось зубчатого колеса с осью вала каждого следящего электропривода.- servo drives are disengaged from the gear when the aircraft is towed by stopping all servo drives in the specified angular position of their output shafts by a signal from the GBU in accordance with the control program specified by the algorithm to occupy the centers of all eccentrics on radial lines connecting the gear axis wheels with a shaft axis of each servo drive.
Технический эффект - упрощение конструкции и повышение надежности многодвигательного электропривода поворота носовой опоры самолета - обеспечивается следующей совокупностью отличительных признаков:The technical effect - simplifying the design and improving the reliability of a multi-motor electric drive turning the nose of the aircraft - is provided by the following combination of distinctive features:
- каждый электродвигатель следящего электропривода является бесколлекторным электродвигателем постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов;- each servo electric drive motor is a brushless DC motor with excitation from permanent magnets;
- количество следящих электроприводов не менее трех;- the number of follow-up electric drives is not less than three;
- редуктор каждого следящего электропривода является волновым с телами вращения;- the gearbox of each servo drive is wave with bodies of revolution;
- выходной вал каждого следящего электропривода имеет датчик углового положения, соединенный интерфейсной шиной с блоком управления соответствующего следящего электропривода и с главным блоком управления;- the output shaft of each servo drive has an angular position sensor connected by an interface bus to the control unit of the corresponding servo drive and to the main control unit;
- цилиндрическое зубчатое колесо имеет зубья, образованные циклоидальной поверхностью;- a cylindrical gear has teeth formed by a cycloidal surface;
- каждый выходной вал следящего электропривода является эксцентриковым с одним цилиндрическим эксцентриком и установленным на нем подшипником качения, взаимодействующим при вращении выходного вала с зубьями, образованными циклоидальной поверхностью цилиндрического зубчатого колеса, при этом оси выходных валов размещены на окружности, радиус которой определяется по зависимости:- each output shaft of the follow-up electric drive is an eccentric with one cylindrical eccentric and a rolling bearing mounted on it, interacting with the rotation of the output shaft with the teeth formed by the cycloidal surface of the cylindrical gear wheel, while the axis of the output shafts are placed on a circle whose radius is determined by the dependence:
Re=Rmax-e±rп.R e = R max -e ± r p .
Для уменьшения габаритов электропривода частота вращения ротора каждого электродвигателя находится в интервале 7000…100000 мин-1, а волновой редуктор с телами вращения имеет от одной до трех ступеней.To reduce the dimensions of the electric drive, the rotor speed of each electric motor is in the range of 7000 ... 100000 min -1 , and the wave gear with rotation bodies has from one to three stages.
Для повышения надежности многодвигательного электропривода путем резервирования он имеет четыре следящих электропривода, закрепленных на корпусе попарно на осевых линиях, расположенных под углом ±45° к направлению движения самолета на противоположных сторонах от оси носовой опоры.To increase the reliability of a multi-motor electric drive by redundancy, it has four servo electric drives mounted on the body in pairs on axial lines located at an angle of ± 45 ° to the direction of the aircraft on opposite sides of the axis of the nose support.
Технический эффект достигается при способе работы многодвигательного электропривода носовой опоры шасси самолета по п. 1, включающем:The technical effect is achieved with the method of operation of a multi-motor electric nose support of the aircraft landing gear according to
- пуск следящих электроприводов для рулежки после посадки или перед взлетом самолета и достижения заданной скорости по сигналу, поступающему в ГБУ на определение углового положения выходных валов электроприводов, формирование и подачу от блоков управления последовательности управляющих сигналов для установки каждого из выходных валов поворотом в заданное взаимное угловое положение линий симметрии эксцентриков при вводе в зацепление с зубьями, образованными циклоидальной поверхностью зубчатого колеса;- start-up of tracking electric drives for taxiing after landing or before take-off of the aircraft and reaching a predetermined speed according to a signal supplied to the GBU to determine the angular position of the output shafts of the electric drives, generating and supplying from the control units a sequence of control signals for installing each of the output shafts by turning into a predetermined mutual angular the position of the lines of symmetry of the eccentrics when engaged with the teeth formed by the cycloidal surface of the gear;
- поворот подвижной части стойки со штоком на заданный угол при рулежке после посадки или перед взлетом осуществляется при поддержании заданного взаимного углового положения линий симметрии эксцентриков всех следящих электроприводов в соответствии с алгоритмом, заложенным в программе ГБУ;- rotation of the movable part of the rack with the rod at a predetermined angle when taxiing after landing or before take-off is carried out while maintaining a given mutual angular position of the lines of symmetry of the eccentrics of all servo drives in accordance with the algorithm laid down in the GBU program;
- вывод следящих электроприводов из зацепления с зубчатым колесом при буксировке самолета осуществляется остановкой всех следящих электроприводов в заданном угловом положении их выходных валов по сигналу от ГБУ в соответствии с программой управления, задаваемой алгоритмом, для занятия центрами всех (от 1 до n) эксцентриков положения на радиальных линиях, соединяющих ось зубчатого колеса с осью вала каждого следящего электропривода.- the servo-driven drives are disengaged from the gear when the aircraft is towed by stopping all the servo-drives in the given angular position of their output shafts by a signal from the control unit in accordance with the control program defined by the algorithm to occupy the centers of all (from 1 to n) eccentrics in radial lines connecting the axis of the gear with the shaft axis of each servo drive.
Данная совокупность отличительных признаков не обнаружена в ходе проведенного патентно-информационного поиска, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».This set of distinctive features was not found during the patent information search, therefore, the invention meets the criterion of "novelty."
Данная совокупность отличительных признаков не следует явно из уровня техники, поэтому изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».This set of distinctive features does not follow explicitly from the prior art, therefore, the invention meets the criterion of "inventive step".
На фиг. 1 показана носовая опора самолета с многодвигательным электроприводом поворота.In FIG. 1 shows the nose support of an aircraft with multi-engine electric rotation.
На фиг. 2 - вид А на фиг. 1.In FIG. 2 is a view A in FIG. one.
На фиг. 3 - сечение В-В на фиг. 2 (при внутреннем эксцентриково-циклоидальном зацеплении).In FIG. 3 is a section BB in FIG. 2 (with internal eccentric-cycloidal engagement).
На фиг. 4 - сечение С-С на фиг. 3 (эксцентрики в состоянии зацепления с зубчатым колесом).In FIG. 4 is a section CC in FIG. 3 (eccentrics in gearing state).
На фиг. 5 - сечение D-D на фиг. 4 (эксцентрики выведены из зацепления с зубчатым колесом).In FIG. 5 is a section D-D in FIG. 4 (eccentrics disengaged from the gear).
На фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 2 (при внешнем эксцентриково-циклоидальном зацеплении).In FIG. 6 is a section BB in FIG. 2 (with external eccentric-cycloidal engagement).
На фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 6 (эксцентрики в состоянии зацепления с зубчатым колесом).In FIG. 7 is a cross-section EE in FIG. 6 (eccentrics in gearing state).
На фиг. 8 - сечение Е-Е на фиг. 6 (эксцентрики выведены из зацепления с зубчатым колесом).In FIG. 8 is a cross-section EE in FIG. 6 (eccentrics disengaged from the gear).
На фиг. 9 - блок-схема системы управления поворотом носовой опоры шасси.In FIG. 9 is a block diagram of a control system for turning the nose support of the chassis.
Многодвигательный электропривод поворота носовой опоры 1 шасси самолета (фиг. 1-9) состоит из:A multi-motor electric drive for turning the
- неподвижной части 2 стойки 3 (фиг. 1, 2) и подвижной части 4 стойки 3 со штоком 5 с поперечной осью 6 и закрепленным на ней, по меньшей мере, одним колесом 7;- the
- корпуса 8 многодвигательного привода 9 поворота подвижной части 4 стойки 3, закрепленного на неподвижной части 2 стойки 3;-
- датчика 10 (фиг. 3) углового положения подвижной части 4 стойки 3 относительно неподвижной части 2;- sensor 10 (Fig. 3) of the angular position of the
- четырех следящих электроприводов 11 (фиг. 1, 2, 9) с блоками управления 12 (фиг. 9), с бесколлекторными электродвигателями 13 постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов и с волновыми редукторами 14 (фиг. 3, 6) с телами вращения, закрепленных на корпусе 8 так, что оси электроприводов параллельны продольной оси носовой опоры 1, выходные валы 15 редукторов 14 являются уравновешенными выходными валами следящих электроприводов 11 и имеют средства зацепления в виде выполняющих роль однозубой шестерни цилиндрических эксцентриков 16 с закрепленным на подвижной части 4 стойки 3 цилиндрическим зубчатым колесом 17, зубья 18 которого (фиг. 4, 5, 7, 8) образованы циклоидальной поверхностью 19 (гипо-циклоидальной для внутреннего зацепления, фиг. 4, 5 и эпициклоидальной - для внешнего зацепления, фиг. 7, 8), а количество зубьев 18 равно или более семи. Так как передаточное отношение такой передачи равно числу зубьев, то при меньшем количестве зубьев эксцентриково-циклоидального зацепления можно использовать зубчатую передачу с эвольвентным зацеплением. Датчики 20 углового положения выходных валов 15 соединены интерфейсной шиной 21 (фиг. 9) с блоками управления 12 соответствующих следящих электроприводов 11, а каждый электродвигатель 13 имеет собственный датчик 13а углового положения ротора (фиг. 3, 6) соединенный с блоком управления 12;- four servo electric drives 11 (Fig. 1, 2, 9) with control units 12 (Fig. 9), with
- на цилиндрическом эксцентрике 16, имеющем симметрию относительно линии 16а (фиг. 4, 7) каждого выходного вала 15 следящего электропривода 11 установлен подшипник качения 22 (фиг. 3-8), взаимодействующий при вращении выходного вала 15 с зубьями 18, цилиндрического зубчатого колеса 17, при этом оси выходных валов 15 размещены на окружности, радиус которой определяется по зависимости (фиг. 4, 7):- on a cylindrical eccentric 16 having symmetry relative to
Re=Rmax-e±rп,R e = R max -e ± r p ,
где Re - радиус окружности, описанной относительно оси стойки 3, на которой размещены оси выходных валов 15 следящих электроприводов 11;where R e is the radius of the circle described relative to the axis of the
Rmax - радиус окружности, описанной относительно оси главного вала, на которой расположены вершины зубьев 18 колеса 17 внутреннего эксцентриково-циклоидального зацепления (фиг. 4, 5) или впадины колеса 17 внешнего эксцентриково-циклоидального зацепления (фиг. 7, 8);R max is the radius of the circle described relative to the axis of the main shaft on which the tops of the
e - эксцентриситет цилиндрического эксцентрика 16;e is the eccentricity of the cylindrical eccentric 16;
rп - внешний радиус подшипника 22 качения, установленного на цилиндрическом эксцентрике 16;r p - the outer radius of the rolling
-rп - для внутреннего эксцентриково-циклоидального зацепления (фиг. 4);-r p - for internal eccentric-cycloidal engagement (Fig. 4);
+rп - для внешнего эксцентриково-циклоидального зацепления (фиг. 7);+ r p - for external eccentric-cycloidal engagement (Fig. 7);
Система управления многодвигательным электроприводом имеет главный блок управления 23 (фиг. 9), соединенный интерфейсной шиной 24 с датчиком 10 углового положения подвижной части 4 стойки 3 и с блоками управления 12 следящими электроприводами 11.The multi-engine electric drive control system has a main control unit 23 (Fig. 9) connected by an
Для повышения надежности многодвигательного электропривода путем резервирования он имеет четыре следящих электропривода 11, закрепленных на корпусе 8 попарно на осевых линиях, расположенных под углом ±45° (фиг. 2) к направлению движения самолета на противоположных сторонах от оси носовой опоры 1.To increase the reliability of a multi-motor electric drive by redundancy, it has four servo-electric drives 11 mounted on the
Для уменьшения габаритов электроприводов 11 частота вращения ротора каждого электродвигателя 13 находится в интервале 7000…100000 мин-1, а волновой редуктор 14 с телами вращения имеет от одной (фиг. 3, 6) до трех ступеней (не показаны). Результирующее передаточное отношение волнового редуктора и эксцентриково-циклоидальной передачи может достигать при одноступенчатом волновом редукторе - 1200, при двухступенчатом - 30000, при трехступенчатом - 100000, что позволяет существенно уменьшить габариты многодвигательного электропривода.To reduce the size of electric drives 11, the rotor speed of each
Способ работы многодвигательного электропривода носовой опоры 1 шасси самолета включает:The method of operation of a multi-motor electric
- пуск следящих электроприводов 11 для рулежки после посадки или перед взлетом самолета и достижения заданной скорости (в интервале 20…40 км/час) по сигналу, поступающему от ГБУ 23 (фиг. 9) на определение углового положения выходных валов 15 с помощью датчиков 20, формирование и подачу от блоков управления 12 последовательности управляющих сигналов для установки поворотом каждого из выходных валов 15 в заданное взаимное угловое положение линий 16а симметрии эксцентриков 16 (фиг. 4, 7) при вводе из нейтрального положения (фиг. 5, 8) в зацепление с зубьями 18, образованными циклоидальной поверхностью 19 зубчатого колеса 17;- start tracking
- поворот подвижной части 14 стойки 3 со штоком 5 и колесами 7 на заданный угол (меньший ±80°) при рулежке после посадки или перед взлетом осуществляется по сигналам, поступающим от ГБУ 23 в блоки управления 12 следящих электроприводов 11 и преобразуемым в них, в процессе отслеживания углового положения подвижной части 4 стойки 3 относительно неподвижной части 2 и выходных валов 15 следящих электроприводов 11 при сохранении взаимного углового положения линий 16а симметрии эксцентриков 16 (фиг. 4, 7) всех следящих электроприводов 11 в соответствии с алгоритмом, заложенным в программе ГБУ 23;- the rotation of the
- вывод эксцентриков 16 из зацепления с зубчатым колесом 17 при буксировке самолета осуществляется поворотом всех следящих электроприводов 11 до заданного углового положения их выходных валов 15 по сигналам, поступающим от ГБУ 23 и преобразуемым в блоках управления 12 следящих электроприводов 11 в соответствии с программой управления, задаваемой алгоритмом, до занятия центрами 16b всех (от 1 до n) эксцентриков 16 положения на радиальных линиях 25 (фиг. 7, 8), соединяющих ось зубчатого колеса 17 с осью выходных валов 15 каждого следящего электропривода 11.- the output of the
Предложенная конструкция многодвигательного электромеханического привода позволяет снизить габариты и массу электропривода поворота стойки шасси за счет использования высокооборотных малогабаритных вентильных электродвигателей при повышении надежности, так как современные вентильные электродвигатели, волновые редукторы и системы микропроцессорного управления электроприводами весьма надежны.The proposed design of a multi-motor electromechanical drive makes it possible to reduce the size and weight of the electric drive for turning the landing gear due to the use of high-speed small-sized valve electric motors with increased reliability, since modern valve electric motors, wave reducers and microprocessor control systems for electric drives are very reliable.
Claims (4)
Re=Rmax-e±rп,
где Re - радиус окружности, на которой размещены оси валов следящих электроприводов, описанной относительно оси подвижной части стойки носовой опоры,
Rmax - радиус окружности, на которой расположены вершины зубьев или впадины колеса внешнего или внутреннего эксцентриково-циклоидального зацепления, описанной относительно оси подвижной части стойки носовой опоры,
е - эксцентриситет цилиндрического эксцентрика,
rп - внешний радиус подшипника качения, установленного на цилиндрическом эксцентрике,
+rп - для внешнего эксцентриково-циклоидального зацепления,
-rп - для внутреннего эксцентриково-циклоидального зацепления,
выходной вал каждого следящего электропривода имеет датчик углового положения, соединенный интерфейсной шиной с блоком управления соответствующего следящего электропривода и с главным блоком управления.1. A multi-motor electric drive for turning the nose landing gear of an aircraft having a fixed part of the strut and a movable part of the strut with a rod with a transverse axis and at least one wheel fixed to it, comprising a housing fixed to a fixed strut and several electric drives with gearboxes and output shafts, mounted on the body so that the axis of the electric drives are parallel to the longitudinal axis of the nose support, a cylindrical gear mounted on the movable part of the nose support mounted on the output shafts the gearing means interacting with the teeth of the spur gear, the angular position sensor of the movable part relative to the fixed part of the nose support, the control units for servo-electric drives, the main control unit (GBU) of the servo-electric drives connected by the interface bus with the angular position sensor of the movable part of the nose support to the control units tracking electric drives and with an aircraft control system, characterized in that each electric tracking motor is brushless, direct current, with excitation from permanent magnets, the number of servo-driven electric drives is not less than three, the gearbox of each servo-electric drive is wave with rotation bodies, gears installed on the output shafts of the gearboxes are cylindrical eccentrics with a line of symmetry, with rolling bearings mounted on them interacting with the teeth formed by the cycloidal surface, forming an eccentric-cycloidal engagement, while the axis of the output shafts placed on a circle whose radius is determined by the dependence:
R e = R max -e ± r p ,
where R e is the radius of the circle on which the axes of the shafts of the servo-electric drives are located, described relative to the axis of the movable part of the nose support strut,
R max - the radius of the circle on which the tops of the teeth or the hollows of the wheels of the external or internal eccentric-cycloidal engagement described relative to the axis of the movable part of the nose support strut,
e is the eccentricity of the cylindrical eccentric,
r p - the outer radius of the rolling bearing mounted on a cylindrical eccentric,
+ r p - for external eccentric-cycloidal engagement,
-r p - for internal eccentric-cycloidal engagement,
the output shaft of each servo-electric drive has an angular position sensor connected by an interface bus to the control unit of the corresponding servo-electric drive and to the main control unit.
- ввод следящих электроприводов в зацепление с зубчатым колесом по сигналам, поступающим от ГБУ и преобразуемым в блоках управления следящих электроприводов,
- пуск следящих электроприводов после посадки самолета по сигналу, поступающему в ГБУ от системы управления самолетом в соответствии с заданной скоростью самолета и алгоритмом, заложенным в программу управления,
- выполнение поворота подвижной части носовой опоры при рулежке по сигналам, поступающим от ГБУ в блоки управления следящих электроприводов и преобразуемым в них, в процессе отслеживания углового положения подвижной части носовой опоры и угловых положений выходных валов следящих электроприводов,
- вывод следящих электроприводов из зацепления с зубчатым колесом для буксировки самолета, осуществляемый по сигналам, поступающим от ГБУ и преобразуемым в блоках управления следящих электроприводов, и их остановку, отличающийся тем, что
- пуск следящих электроприводов для рулежки после посадки или перед взлетом самолета и достижения заданной скорости осуществляется по сигналу, поступающему в ГБУ на определение углового положения выходных валов электроприводов и последующее формирование и подачу от блоков управления управляющих сигналов для установки каждого из выходных валов поворотом в заданное взаимное угловое положение линий симметрии цилиндрических эксцентриков в процессе ввода в зацепление с зубьями, образованными циклоидальной поверхностью зубчатого колеса,
- поворот подвижной части носовой опоры на заданный угол при рулежке после посадки или перед взлетом осуществляется при поддержании заданного взаимного углового положения линий симметрии цилиндрических эксцентриков в процессе вращения выходных валов всех следящих электроприводов в соответствии с алгоритмом, заложенным в программе ГБУ,
- вывод из зацепления следящих электроприводов с зубчатым колесом для буксировки самолета осуществляется по сигналу от ГБУ в соответствии с программой управления, задаваемой алгоритмом, путем поворота выходных валов для занятия центрами всех цилиндрических эксцентриков положений на радиальных линиях, соединяющих ось зубчатого колеса с осью каждого выходного вала, с последующей остановкой выходных валов всех следящих электроприводов в достигнутом центрами всех цилиндрических эксцентриков положений на радиальных линиях. 4. The method of operation of a multi-motor electric nose landing gear for aircraft according to claim 1, including:
- input tracking servo drives meshing with a gear wheel according to signals from GBU and converted in the control units of servo drives,
- start tracking electric drives after landing the aircraft according to the signal received in GBU from the aircraft control system in accordance with the set speed of the aircraft and the algorithm incorporated in the control program,
- the rotation of the movable part of the nose support when taxiing according to the signals received from the GBU in the control units of the tracking electric drives and converted into them, in the process of tracking the angular position of the moving part of the nose support and the angular positions of the output shafts of the tracking electric drives,
- the withdrawal of servo drives from gearing with a gear wheel for towing an airplane, carried out by signals from GBU and converted in the control units of servo drives, and their stop, characterized in that
- start-up of tracking electric drives for taxiing after landing or before take-off of the aircraft and reaching the specified speed is carried out by a signal supplied to the GBU to determine the angular position of the output shafts of the electric drives and the subsequent formation and supply of control signals from the control units for installing each of the output shafts by rotation into a predetermined mutual the angular position of the lines of symmetry of the cylindrical eccentrics during engagement with the teeth formed by the cycloidal surface of the gears .
- rotation of the movable part of the nose support at a given angle when taxiing after landing or before take-off is carried out while maintaining a given mutual angular position of the lines of symmetry of the cylindrical eccentrics during rotation of the output shafts of all servo-electric drives in accordance with the algorithm laid down in the GBU program,
- disengagement of servo-driven electric drives with a gear for towing an airplane is carried out by a signal from the control unit in accordance with a control program defined by the algorithm by turning the output shafts to center all the cylindrical eccentrics on the radial lines connecting the gear axle to the axis of each output shaft , followed by a stop of the output shafts of all servo-driven electric drives in the positions reached by the centers of all cylindrical eccentrics on radial lines.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015115112/11A RU2583518C1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Multi-motor electric drive for turning nose landing gear and operation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015115112/11A RU2583518C1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Multi-motor electric drive for turning nose landing gear and operation method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2583518C1 true RU2583518C1 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=55959991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015115112/11A RU2583518C1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Multi-motor electric drive for turning nose landing gear and operation method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2583518C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113734427A (en) * | 2021-07-28 | 2021-12-03 | 北京精密机电控制设备研究所 | Unmanned aerial vehicle dual-redundancy front wheel turning servo system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2326488C1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" | Multimotor frequency regulated electric drive |
| RU2529558C2 (en) * | 2010-04-28 | 2014-09-27 | Л-З Коммьюникейшнз Магнет-Мотор Гмбх | Aircraft undercarriage drive assembly |
-
2015
- 2015-04-22 RU RU2015115112/11A patent/RU2583518C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2326488C1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" | Multimotor frequency regulated electric drive |
| RU2529558C2 (en) * | 2010-04-28 | 2014-09-27 | Л-З Коммьюникейшнз Магнет-Мотор Гмбх | Aircraft undercarriage drive assembly |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113734427A (en) * | 2021-07-28 | 2021-12-03 | 北京精密机电控制设备研究所 | Unmanned aerial vehicle dual-redundancy front wheel turning servo system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10940942B2 (en) | Drive system for aircraft landing gear | |
| EP3126229B1 (en) | Drive system for aircraft landing gear | |
| EP3038902B1 (en) | Drive system for aircraft landing gear | |
| JP6581594B2 (en) | Aircraft landing gear drive system | |
| GB2523780A (en) | Drive system for landing gear and drive system control method | |
| RU2583518C1 (en) | Multi-motor electric drive for turning nose landing gear and operation method thereof | |
| EP2915744B1 (en) | Flight control actuator drive | |
| JP2019521914A (en) | Synchronous steering body | |
| RU2583535C1 (en) | Multimotor drive for wheel landing gear and operation method thereof | |
| US11498670B2 (en) | Coaxial split torque gear box | |
| CN106741980A (en) | A kind of dynamic multirotor helicopter engine power distribution system of oil | |
| EP3105120B1 (en) | Drive system for aircraft landing gear | |
| CN206358371U (en) | A kind of dynamic multirotor helicopter engine power distribution system of oil | |
| RU2466060C2 (en) | Aircraft rudder control electric drive | |
| RU2622321C1 (en) | Flight control surface system with electromechanical drives to control the main aircraft flight functions | |
| CN208753170U (en) | Cam limit structure and its vehicle control simulator for multi-turn continuous rotation | |
| RU168844U1 (en) | Multi-motor electromechanical drive | |
| CN104999471A (en) | Robot joint capable of making turns | |
| RU171721U1 (en) | CONTROL SYSTEM FOR MAIN FLIGHT FUNCTIONS OF THE AIRCRAFT USING STEERING SURFACES WITH ELECTROMECHANICAL ACTUATORS | |
| RU2611471C2 (en) | Electromechanical power mini-drive with rotating or forward motion of output link in modular design | |
| GB2523130A (en) | Drive system for aircraft landing gear | |
| CN104973256A (en) | Hybrid decelerator and unmanned helicopter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200423 |