RU2821620C1

RU2821620C1 - Steering drive

Info

Publication number: RU2821620C1
Application number: RU2023126096A
Authority: RU
Inventors: Николай Алексеевич Александров; Станислав Олегович Морозов; Андрей Юрьевич Филатов; Валерий Сергеевич Фимушкин; Александр Викторович Шигин; Илья Александрович Шигин; Алексей Юрьевич Шумилин
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова"
Filing date: 2023-10-12
Publication date: 2024-06-25

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft power control systems and can be used in steering drives operating in relay mode. Steering drive comprises in-series connected source of working medium, pneumatic valve and reducer of working medium, to which working medium consumer is connected. Note here that working medium reducer is composed of cylindrical housing accommodating spring and piston. Also, one more same reduction gear of the working medium is introduced into the drive, so that its input is connected in series to the output of the first reduction gear, and n consumers of working medium are connected in parallel to its output through pneumatic control valve. At that, reduction gear spring rests with one end on the elongated part of the cover, which is an adjusting support screw, and with its other end it rests on the piston, free end of the latter protrudes from the reduction gear case and represents a cone with its bevelled sides resting on the case end face. Besides, there is a cavity in the side walls of the gearbox housing, which communicates through the hole with the inner space of the gearbox.

EFFECT: proposed solution aims at reducing self-oscillations in working medium reducer, reducing working medium pressure pulsations at the outlet and reducing overall characteristics of steering drives.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к силовым системам управления летательных аппаратов и может быть использовано в рулевых приводах.The invention relates to power control systems for aircraft and can be used in steering gears.

Известна конструкция газового редуктора, описанного в авторском свидетельстве на изобретение №611194, которая состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, в корпусе расположен подпружиненный клапан, связанный штоком с чувствительным элементом, на котором с помощью пружин установлен демпфирующий элемент. На чувствительном элементе, который является рабочим поршнем, установлены направляющие, при этом повышенная сила сухого трения реализуется за счет установки упругой прокладки. Отбор газа к потребителю осуществляется из рабочей полости, а настройка редуктора на требуемое давление производится регулировочным винтом, изменяющим предварительное поджатие рабочей пружины.The design of a gas reducer is known, described in the author's certificate for invention No. 611194, which consists of a housing with inlet and outlet pipes; in the housing there is a spring-loaded valve connected by a rod to a sensitive element, on which a damping element is installed using springs. Guides are installed on the sensitive element, which is the working piston, and the increased dry friction force is realized by installing an elastic gasket. Gas is taken to the consumer from the working cavity, and the gearbox is adjusted to the required pressure using an adjusting screw that changes the preload of the working spring.

Недостатком данной конструкции является большое количество деталей, наличие двух и более пружин, противодействующих друг другу, что приводит к автоколебаниям, конструкции корпусов не предусматривают возможности интегрирования редукторов в изделиях, чувствительность к перегрузкам, возникающим в рулевых приводах.The disadvantage of this design is the large number of parts, the presence of two or more springs opposing each other, which leads to self-oscillations, the housing designs do not provide for the possibility of integrating gearboxes in the products, sensitivity to overloads that occur in steering drives.

Наиболее близким к заявляемому решению является конструкция привода, описанная в учебнике для студентов высших технических учебных заведений «Пневматические, гидравлические и электрические приводы летательных аппаратов на основе волновых исполнительных механизмов», авторов А.Н. Геращенко, С.Л. Самсонович; Под ред. академика РАН A.M. Матвеенко, Москва, Машиностроение, 2006, стр. 278-279, и выбранная нами в качестве прототипа. Данный привод содержит последовательно соединенные источник рабочего тела, пневмоклапан и редуктор рабочего тела, к которым подсоединен потребитель рабочего тела, причем, редуктор рабочего тела выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого размещены пружина и поршень. При этом, потребитель рабочего тела, представляет собой пневмодвигатель, работающий по принципу «сегнерово колесо» и включает в себя плунжеры, подключенные параллельно через электрораспределитель.The closest to the proposed solution is the drive design described in the textbook for students of higher technical educational institutions “Pneumatic, hydraulic and electric drives of aircraft based on wave actuators”, authors A.N. Gerashchenko, S.L. Samsonovich; Ed. Academician of the Russian Academy of Sciences A.M. Matveenko, Moscow, Mechanical Engineering, 2006, pp. 278-279, and chosen by us as a prototype. This drive contains a series-connected working fluid source, a pneumatic valve and a working fluid reducer, to which a working fluid consumer is connected, and the working fluid reducer is made in the form of a cylindrical housing, inside of which a spring and a piston are located. At the same time, the consumer of the working fluid is a pneumatic motor operating on the principle of a “segner wheel” and includes plungers connected in parallel through an electrical distributor.

Недостатком этой конструкции являются большие размеры из-за особенностей источника рабочего тела, которое сжато до 100 атм., а также наличие в конструкции автоколебаний редуктора рабочего тела.The disadvantage of this design is its large size due to the characteristics of the working fluid source, which is compressed to 100 atm, as well as the presence of self-oscillations of the working fluid gearbox in the design.

Задачей заявляемого решения является уменьшение автоколебаний в редукторе рабочего тела, уменьшение пульсации давления рабочего тела на выходе и уменьшение габаритных характеристик рулевых приводов.The objective of the proposed solution is to reduce self-oscillations in the working fluid gearbox, reduce the pressure pulsation of the working fluid at the output and reduce the overall characteristics of the steering drives.

Она решается рулевым приводом, содержащим последовательно соединенные источник рабочего тела, пневмоклапан и редуктор рабочего тела, к которым подсоединен потребитель рабочего тела, причем, редуктор рабочего тела выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого размещены пружина и поршень, при этом, новым является то, что в привод введен еще один такой же редуктор рабочего тела, таким образом, что его вход последовательно соединен с выходом первого редуктора, а к его выходу параллельно подсоединены n потребителей рабочего тела каждый через пневмораспределитель (число n всегда четное), при этом, пружина редуктора, одним концом опирается на вытянутую часть крышки, являющуюся регулировочным опорным винтом, а другим своим концом она опирается на поршень, свободный конец которого выступает из корпуса редуктора, и выполнен в виде конуса, скошенные стороны которого опираются на торец корпуса, также в боковых стенках корпуса редуктора выполнена полость, которая через отверстие сообщается с внутренним пространством редуктора.It is solved by a steering drive containing a series-connected source of the working fluid, a pneumatic valve and a gearbox of the working fluid, to which the consumer of the working fluid is connected, moreover, the gearbox of the working fluid is made in the form of a cylindrical housing, inside of which a spring and a piston are located, and what is new is that that another similar gearbox of the working fluid is introduced into the drive, in such a way that its input is connected in series with the output of the first gearbox, and n consumers of the working fluid are connected in parallel to its output, each through a pneumatic distributor (the number n is always even), while the gearbox spring , one end rests on the elongated part of the cover, which is an adjusting support screw, and with its other end it rests on the piston, the free end of which protrudes from the gearbox housing, and is made in the form of a cone, the beveled sides of which rest on the end of the housing, also in the side walls of the housing The gearbox has a cavity that communicates through the hole with the internal space of the gearbox.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена общая схема рулевого привода, а на фиг. 2 - конструкция редуктора рабочего тела.The invention is illustrated by graphic materials, where in Fig. 1 shows a general diagram of the steering drive, and Fig. 2 - design of the working fluid gearbox.

На фиг. 1 показана схема рулевого привода, где к источнику рабочего тела 1, последовательно подключен пневмоклапан 2, за которым последовательно установлены первый и второй редуктор рабочего тела 3 и 4 соответственно. При этом, первый и второй редуктор имеют одинаковую конструкцию и массу деталей, а питание двух потребителей рабочего тела, представляющих собой одинаковые пневмоцилиндры 7 и 8, происходит через два одинаковых пневмораспределителя 5 и 6, подключенных параллельно ко второму редуктору рабочего тела 4.In fig. Figure 1 shows a diagram of the steering drive, where a pneumatic valve 2 is connected in series to the source of the working fluid 1, behind which the first and second gearboxes of the working fluid 3 and 4 are installed in series, respectively. At the same time, the first and second gearboxes have the same design and mass of parts, and the power supply to two consumers of the working fluid, which are identical pneumatic cylinders 7 and 8, occurs through two identical pneumatic distributors 5 and 6, connected in parallel to the second gearbox of the working fluid 4.

Конструкция редукторов рабочего тела 3 и 4 приведена на фиг. 2. Каждый редуктор состоит из корпуса 9, который непосредственно ввинчивается в рулевой привод и имеет сквозное отверстие, в которое помещены поршень 10, пружина 11 и крышка, являющаяся регулировочным упорным винтом 12, поджимающая пружину 11, полости 13, которая через отверстие 14 сообщается с внутренним пространством 15 редуктора.The design of the working fluid gearboxes 3 and 4 is shown in Fig. 2. Each gearbox consists of a housing 9, which is directly screwed into the steering gear and has a through hole in which a piston 10, a spring 11 and a cover are placed, which is an adjusting stop screw 12, which presses the spring 11, a cavity 13, which communicates with the internal space 15 of the gearbox.

Устройство работает следующим образом. Рабочее тело, выходит под высоким давлением из источника рабочего тела 1, проходит через открывшийся электропневмоклапан 2 и поступает в полость 13 первого редуктора рабочего тела, пройдя через отверстие 14 попадает в канал корпуса 9 первого редуктора рабочего тела, в котором находится подпружиненный пружиной 11 поршень 10 и выходит через зазор между седлом и конусом в полость 15. При достижении заданного (промежуточного) давления в полости 15, поршень 10, двигаясь в канале корпуса 9, сжимая пружину 11, запирает выход рабочего тела, удерживая заданное (промежуточное) давление. Далее из полости 15 первого редуктора рабочего тела заданное (промежуточное) давление попадает во второй редуктор рабочего тела, который понижает заданное (промежуточное) давление до требуемого. После чего рабочее тело с требуемым давлением попадает к потребителю. За счет одинаковых инерционных масс и разных давлений рабочей среды внутри каждого редуктора рабочего тела частоты резонанса всегда разные и отличаются друг от друга, что приводит к снижению пульсации и гашению автоколебаний.The device works as follows. The working fluid comes out under high pressure from the source of the working fluid 1, passes through the opened electro-pneumatic valve 2 and enters the cavity 13 of the first gearbox of the working fluid, passing through the hole 14 and enters the channel of the housing 9 of the first gearbox of the working fluid, in which there is a piston 10 spring-loaded by spring 11 and exits through the gap between the seat and the cone into cavity 15. When a given (intermediate) pressure is reached in cavity 15, piston 10, moving in the channel of housing 9, compressing spring 11, locks the outlet of the working fluid, maintaining the given (intermediate) pressure. Next, from the cavity 15 of the first working fluid reducer, the given (intermediate) pressure enters the second working fluid reducer, which reduces the given (intermediate) pressure to the required one. After which the working fluid with the required pressure reaches the consumer. Due to the same inertial masses and different pressures of the working medium inside each gearbox of the working fluid, the resonance frequencies are always different and differ from each other, which leads to a decrease in pulsation and damping of self-oscillations.

Таким образом, за счет одинаковых инерционных масс и разных давлений рабочей среды внутри каждого РРТ заявленного решения частоты резонанса всегда разные и отличаются друг от друга, это приводит к снижению пульсации и гашению автоколебаний устройства.Thus, due to the same inertial masses and different pressures of the working medium inside each RRT of the claimed solution, the resonance frequencies are always different and differ from each other, this leads to a decrease in pulsation and damping of self-oscillations of the device.

Кроме того, отсутствие в заявленной конструкции редуктора рабочего тела демпфирующих звеньев препятствует возникновению стоячей волны, что приводит к гашению автоколебаний.In addition, the absence of damping links in the claimed design of the working fluid gearbox prevents the occurrence of a standing wave, which leads to the damping of self-oscillations.

Claims

1. A steering drive containing a series-connected source of the working fluid, a pneumatic valve and a gearbox of the working fluid, to which a consumer of the working fluid is connected, moreover, the gearbox of the working fluid is made in the form of a cylindrical body, inside of which a spring and a piston are located, characterized in that it is inserted into the drive another similar gearbox of the working fluid, in such a way that its input is connected in series with the output of the first gearbox, and n consumers of the working fluid are connected in parallel to its output, each through a pneumatic distributor, while the gearbox spring rests at one end on the elongated part of the cover, which is adjusting support screw, and its other end rests on the piston, the free end of which protrudes from the gearbox housing, and is made in the form of a cone, the beveled sides of which rest on the end of the housing; there is also a cavity in the side walls of the gearbox housing, which communicates through an opening with the internal gearbox space.

2. Steering drive according to claim 1, characterized in that the number n of consumers of the working fluid with pneumatic distributors is always an even number.