[發(fā)明專利]一種同軸模塊化設(shè)計的三余度電靜壓伺服機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010322654.1
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111637104B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳克勤;趙迎鑫;張朋;趙守軍;蘭天;薛嬋;趙春;劉會祥;孫東寧;夏銀亮;王毅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所
• 主分類號: F15B11/08
• 分類號: F15B11/08;F15B13/04;F15B1/26;F15B19/00;F15B20/00;B64G1/24;B64G1/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

本發(fā)明公開了一種同軸模塊化設(shè)計的三余度電靜壓伺服機(jī)構(gòu)，包括從左至右同軸依次串聯(lián)的作動器模塊、余度管理模塊和三余度伺服電機(jī)泵模塊，三余度伺服電機(jī)泵模塊與余度管理模塊端面通過螺柱和螺母連接；余度管理模塊和作動器模塊端面通過螺釘連接。余度管理模塊右側(cè)與三余度伺服電機(jī)泵模塊的六個控制油口連接，左側(cè)通過兩個主控制油口與作動器模塊的兩個控制腔連接，通過內(nèi)部油路設(shè)計，將三余度伺服電機(jī)泵模塊的六個控制油路均分為兩組，每組與余度管理模塊的一個主控制油路連通，實現(xiàn)流量綜合。本發(fā)明實現(xiàn)了伺服機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)高度集成、緊湊，滿足運載火箭緊湊空間下的安裝需求，且實現(xiàn)了三余度設(shè)計，滿足伺服機(jī)構(gòu)高可靠的應(yīng)用需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于高可靠運載火箭需求的伺服機(jī)構(gòu)，具體說涉及一種采用同軸模塊化設(shè)計的三余度電靜壓伺服機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

伺服系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)組成推力矢量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)運載火箭的姿態(tài)控制和方向駕駛控制。傳統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)主要有閥控電液伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)，其中閥控電液伺服機(jī)構(gòu)采用伺服閥控制，伺服閥作為高精密元件易發(fā)生污染堵塞故障。機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)采用滾珠或滾柱絲杠進(jìn)行傳動，不適用于重載荷工況，存在發(fā)生卡死故障隱患，不易實現(xiàn)冗余設(shè)計。

電靜壓伺服機(jī)構(gòu)突出特點是取消傳統(tǒng)易發(fā)生污染堵塞的伺服閥，采用“雙向定量液壓泵+液壓作動器”作為減速器和執(zhí)行部件，由伺服電機(jī)控制定量泵輸出流量。電靜壓伺服機(jī)構(gòu)兼顧機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)高效節(jié)能、使用維護(hù)方便和電液伺服機(jī)構(gòu)高可靠、重載能力強(qiáng)的優(yōu)點，是未來載人航天等高可靠運載火箭優(yōu)選技術(shù)方案。

電靜壓伺服機(jī)構(gòu)作為一種新型的電伺服技術(shù)解決方案，尚未在運載火箭上應(yīng)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計集成度不高、體積大是主要原因之一，無法滿足運載火箭緊湊空間下的安裝需求。同時載人運載火箭對伺服機(jī)構(gòu)的最突出要求是高可靠性，因此，實現(xiàn)電靜壓伺服機(jī)構(gòu)的高可靠設(shè)計也是亟需考慮的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種同軸模塊化設(shè)計的三余度電靜壓伺服機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了伺服機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)高度集成、緊湊，滿足運載火箭緊湊空間下的安裝需求，且實現(xiàn)了三余度設(shè)計，滿足伺服機(jī)構(gòu)高可靠的應(yīng)用需求。

本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種同軸模塊化設(shè)計的三余度電靜壓伺服機(jī)構(gòu)，包括三余度伺服電機(jī)泵模塊、余度管理模塊和作動器模塊，作動器模塊、余度管理模塊和三余度伺服電機(jī)泵模塊從左至右同軸依次串聯(lián)，三余度伺服電機(jī)泵模塊與余度管理模塊端面通過螺柱和螺母連接；余度管理模塊和作動器模塊端面通過螺釘連接。

三余度伺服電機(jī)泵模塊包括下支耳、關(guān)節(jié)軸承、后端蓋、主殼體、電機(jī)泵組件、增壓油箱組件、供電電連接器和旋變電連接器；

其中下支耳和后端蓋通過螺釘連接，后端蓋和主殼體通過螺釘連接；主殼體為圓柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部沿圓周方向均布六個圓柱形安裝孔，其中三個用于安裝電機(jī)泵組件，三個用于安裝增壓油箱組件，電機(jī)泵組件安裝孔和增壓油箱組件安裝孔交錯布局，減小包絡(luò)空間，實現(xiàn)高度集成，三個電機(jī)泵組件安裝孔間隔120°布置，三個增壓油箱組件安裝孔間隔120°布置；每個電機(jī)泵組件具有兩個沿中心對稱的控制油口；主殼體兩端均為圓形法蘭，每個圓形法蘭端面均布12個螺紋孔，左端圓形法蘭與余度管理模塊連接，右端圓形法蘭與后端蓋連接。

增壓油箱組件嵌入在三余度電機(jī)泵模塊的主殼體內(nèi)部，節(jié)省安裝空間，包括活塞、波紋管、支承座、固定座、備母、第一密封圈、第二密封圈和支承環(huán)；其中活塞為外壁帶環(huán)形槽的圓柱型結(jié)構(gòu)，支撐環(huán)安裝在環(huán)形槽內(nèi)部，當(dāng)活塞在主殼體內(nèi)部移動時，支撐環(huán)起支撐作用；波紋管位于活塞和支撐座之間，波紋管兩端與活塞和支撐座焊接，進(jìn)而實現(xiàn)密封，波紋管內(nèi)部為氣體，外部為液壓油；支承座為中空圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，外壁周向安裝第二密封圈，用于實現(xiàn)液壓油對外密封，固定座為帶臺階的圓柱形結(jié)構(gòu)，上面安裝第一密封圈實現(xiàn)對外密封，左端臺階面沿圓周方向均布圓柱孔，與支承座的中空腔體連通，用于給波紋管內(nèi)部充氣；備母通過螺紋與主殼體連接，用于將增壓油箱組件沿軸向方向進(jìn)行固定。