[發明專利]雙余度電驅軟管卷盤傳動系統

在審

• 申請號: 202210162986.7
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114348804A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 石萬凱;蘇振浩;張拓;劉坤;余河;李國振
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B65H75/44
• 分類號: B65H75/44
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種雙余度電驅軟管卷盤傳動系統，屬于作業、運輸領域。該系統包括卷盤，軟管纏繞在卷盤外，卷盤內設置有電驅動系統，卷盤的一側端設置有剎車機構，另一側端對應設置有防脫機構；電驅動系統包括兩套電機、兩套離合器與一套減速器；電機與離合器由外向內對稱布置在減速器的兩側；電機通過電機固定座固定于支架上，卷盤的兩端頭通過支撐軸承對應套在兩電機固定座上；電機的輸出軸通過離合器與減速器的輸入軸相連；卷盤內壁具有內齒圈，減速器通過自身的外齒圈與內齒圈嚙合輸出。該系統采用全電驅動的形式，實現了空中加油過程中軟管張力的動態調整與快速響應，機械系統的雙余度設計同時提高了系統工作的可靠性。

技術領域

本發明屬于作業、運輸領域，具體涉及一種雙余度電驅軟管卷盤傳動系統。

背景技術

軟管-椎管式空中加油是目前世界上應用最廣泛的加油方式，裝于加油機上的加油設備將軟管-錐管放出，利用飛行中產生的高速氣流作用在軟管末端的錐管上，所產生的拖曳載荷將軟管從加油設備中拖出，加油完成后再利用卷盤驅動系統將軟管收回。軟管卷盤驅動系統是空中加油技術的核心，主要涉及卷盤、軟管、動力源以及傳動機構等。

目前，軟管卷盤的驅動方式主要有：恒力彈簧機構驅動、液力變矩技術驅動、高壓液壓油驅動以及液力-電力耦合驅動的方式。恒力彈簧機構是利用鐘表彈簧彈力特性進行驅動的大型儲能裝置，可在一定行程內提供相對恒定的驅動力矩。液力變矩驅動技術利用恒速電機帶動液力變矩器工作，通過調節變矩器內的充油量，實現系統響應載荷的調整。高壓液壓油驅動利用伺服閥控制柱塞泵/馬達構建一套典型的液壓伺服系統，加油響應過程中，閥控馬達系統進行壓力閉環，從而控制響應力。液力-電力耦合驅動采用兩套動力源實現了系統的雙余度控制，在其中一套動力源失效的情況下還能夠保持系統的正常工作，也是目前最先進的軟管卷盤驅動系統。

對于現有的軟管卷盤驅動技術，存在著驅動行程和驅動力矩小、液力機構結構復雜、維護難度大、系統穩定性差以及能量利用效率低等問題。由于空中環境的特殊性，加油機和受油機的姿態時刻處于動態變化中，松弛的軟管在空氣動力下容易出現抖動、拍打，拉力過大又容易引起軟管脫落。現有的軟管卷盤驅動技術并不具備根據加油機與受油機之間的距離進行軟管長度動態調節的能力，現有驅動方式也不具備快速響應能力，單余度的驅動系統在零部件故障情況下會喪失空中加油能力，直接影響了空中加油的任務成功率和飛行的安全性。

因此，開發一種具備快速響應能力、軟管拉力動態調節能力的雙余度驅動系統是本領域技術人員需要解決的關鍵問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種具備快速響應能力以及軟管拉力動態調節能力的雙余度電驅軟管卷盤傳動系統。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種雙余度電驅軟管卷盤傳動系統，包括卷盤，軟管纏繞在卷盤外，軟管入口設置在支架上；卷盤內設置有電驅動系統，卷盤的一側端設置有剎車機構，另一側端對應設置有防脫機構，軟管通過導向機構伸出并與錐套相連。

電驅動系統包括兩套電機、兩套離合器與一套減速器；電機與離合器由外向內對稱布置在減速器的兩側；電機通過電機固定座固定于支架上，卷盤的兩端頭通過支撐軸承對應套在兩電機固定座上；電機的輸出軸通過離合器與減速器的輸入軸相連；卷盤內壁具有內齒圈，減速器通過自身的外齒圈與內齒圈嚙合輸出。

進一步，導向機構包括往復絲杠、導向桿與導向座；往復絲杠和導向桿通過導向機構支架支撐在卷盤的旁側，往復絲杠的軸線平行于卷盤軸線；導向座套在往復絲杠和導向桿上，往復絲杠的左側安裝有位置編碼器，右側設置有同步帶輪，該同步帶輪通過傳動帶與設置在卷盤一端的帶輪連接。

通過對應的傳動比，卷盤帶動滾珠絲杠做旋轉運動，套在滾珠絲杠上的導向座將旋轉運動轉換成自身的直線往復運動。

進一步，導向座上具有軟管穿過口，軟管穿過口的旁側和下側對應設有縱向滾柱與橫向滾柱，軟管穿過導向座的軟管穿過口并在橫向滾柱與縱向滾柱的作用下滾動收放。