Электромеханизм привода шасси самолета МПШ 50
Предназначен для привода шасси самолета при перемещении по аэродрому без запуска рулежной тяги двигателя.
Технические характеристики:
| ■ | Номинальная мощность тяговых колесных модулей | 2х50 кВт |
| ■ | Максимальная мощность тяговых колесных модулей (кратковременно) | 2х75 кВт |
| ■ | Максимальный момент на основных колесах | 2х4,7 кН•м |
| ■ | Максимальная сила тяги | 2 кН |
| ■ | Максимальная скорость руления | 40 км/ч |
| ■ | Максимальное пусковое ускорение | 0,45 м/с 2 |
| ■ | Масса электропривода | 125 кг |
| ■ | Тип тягового электродвигателя | вентильный с постоянными магнитами |
| ■ | Номинальная частота вращения | 15000 об/мин |
| ■ | Масса | 30 кг |
| ■ | Тип охлаждения (антифриз) | жидкостное |
О выборе механизма поступательного действия для рулевых приводов самолетов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД / МЕХАНИЗМ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ / АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РУЛЬ / ШАРИКО-ВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА / РОЛИКОВИНТОВАЯ ПЕРЕДАЧА / ELECTROMECHANICAL ACTUATOR / MECHANISM OF TRANSLATIONAL ACTION / AERODYNAMIC RUDDER BALL SCREW DRIVE / ROLLER SCREW DRIVE
Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Исмагилов Флюр Рашитович, Вавилов Вячеслав Евгеньевич, Саяхов Ильдус Финатович
Для большинства объектов управления на самолете традиционно применяются приводы поступательного действия, так как механизмы поступательного действия обеспечивает наиболее рациональное использование свободного пространства. В статье проведен обзор механических передач и рассмотрены конструктивные схемы построения электромеханических приводов поступательного действия для управления аэродинамическими рулями самолета. Также представлена методика и выбрана оптимальная конструкция механизма поступательного действия для привода по схеме электромеханического рулевого привода прямого действия. В результате выбора конструкции установлено, что для электромеханического привода оптимальным является применение шариковинтовой передачи как имеющей малые габариты, высокий КПД, возможность реверса и технологическую освоенность.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Исмагилов Флюр Рашитович, Вавилов Вячеслав Евгеньевич, Саяхов Ильдус Финатович
Электрический привод для адаптивного крыла летательного аппарата
Проектирование высокоточных линейных приводов для шестистепенного механизма типа «Гексапод» космического применения
Электромеханический привод с планетарным роликовинтовым механизмом для электрохимического станка с вибрирующим электродом
Перспективные конструкции планетарных роликовинтовых механизмов
Реинжиниринг спирального классификатора горнорудного общества «Катока» (Ангола)
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
The question about choice mechanism of translational action for aircraft actuator
For most control objects on the aircraft, translational action actuators are traditionally used. The mechanism of translational action ensures the most rational use of free space. In the article the review of mechanical gears is carried out and constructive schemes of electromechanical actuators of translational action for control of aerodynamic rudders of an aircraft are considered. The paper is also presented the optimal design of the mechanism of the translational action for the actuator. As a result of the choice of the design it was found that for the electromechanical actuator the use of a ball screw gear as having small dimensions, high efficiency and the possibility of reverse is optimal.
Текст научной работы на тему «О выборе механизма поступательного действия для рулевых приводов самолетов»
ISSN 1992-6502 (Print)_
2018. Т. 22, № 4 (82). С. 101-108
ISSN 2225-2789 (Online) http://journal.ugatu.ac.ru
О ВЫБОРЕ МЕХАНИЗМА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РУЛЕВЫХ ПРИВОДОВ САМОЛЕТОВ
Ф. Р. Исмагилов 1, В. Е. Вавилов 2, И. Ф. Саяхов 3
1 Cors-09@mail.ru, 2 s2_88@mail.ru, 3 isayakhov92@mail.ru ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет» (УГАТУ)
Поступила в редакцию 30.11.2018
Аннотация. Для большинства объектов управления на самолете традиционно применяются приводы поступательного действия, так как механизмы поступательного действия обеспечивает наиболее рациональное использование свободного пространства. В статье проведен обзор механических передач и рассмотрены конструктивные схемы построения электромеханических приводов поступательного действия для управления аэродинамическими рулями самолета. Также представлена методика и выбрана оптимальная конструкция механизма поступательного действия для привода по схеме электромеханического рулевого привода прямого действия. В результате выбора конструкции установлено, что для электромеханического привода оптимальным является применение шариковинтовой передачи как имеющей малые габариты, высокий КПД, возможность реверса и технологическую освоенность.
Ключевые слова: электромеханический привод; механизм поступательного действия; аэродинамический руль; шарико-винтовая передача; ролико-винтовая передача.
На текущем этапе развития авиастроения принята концепция самолета с повышенным уровнем электрификации, предусматривающая использование электрической системы энергоснабжения для приводов, управляющих аэродинамическими рулями.
В авиационном оборудовании гидравлические приводы вытесняются электромеханическими благодаря следующим преимуществам [1]:
• меньшим габаритам и массе (с учетом в гидравлическом приводе баков, насосов и т.д.);
• более легкой стыковке с электрическими системами управления;
• более высокому КПД.
При этом в регулируемом гидроприводе для обеспечения готовности в любой момент воспринять максимальную нагрузку и воспроизвести максимальную скорость насос
регулируемого привода должен постоянно обеспечивать максимальное давление, что ведет к высокому расходу энергии. В отличие от этого электромеханический привод потребляет из сети максимальный ток лишь в период разгона, а при установившемся движении величина потребляемого тока существенно меньше.
Создание электрических двигателей и механических передач, имеющих высокие показатели удельной мощности и момента, а также методик проектирования элементов электромеханических приводов, обеспечивающих размещение исполнительных механизмов в ограниченном объеме, позволит применять электромеханические приводы с для большинства объектов управления, имеющихся на самолетах.
Кинематическая схема привода определяется исходя из характера движения объекта управления, которое привод должен
обеспечить. Для управления аэродинамическими рулями самолета это сложное движение, состоящее из вращательного неполно-поворотного и поступательного движения (закрылки, элероны, элевоны, флапероны, рули высоты и направления, отклоняемые носки крыла, створки шасси и грузоотсеков и т.д.).
С точки зрения крепления к неподвижной части самолета и управляемой поверхности, электромеханический привод с поступательным характером движения выходного звена аналогичен гидравлическому приводу с цилиндром. Выходной шток привода при помощи шарнира крепится к управляемой поверхности, и расстояние между осью шарнира выходного штока и осью вращения аэродинамического руля образует рычаг, преобразующий поступательный ход штока в неполноповоротное движение. В этом случае механизм поступательного движения является наиболее подходящим для объектов, которые сужаются вдоль оси своего вращения, так как в этом случае реализуется наиболее рациональное использование свободного пространства.
На рис. 1 приведена схема соединения привода поступательного действия с нагрузкой, представляющей собой элерон самолета, где 1 — крыло, 2 — элерон, 3 — электромеханический привод, 4 — ось вращения элерона относительно крыла, 5 — ось шарнира, соединяющего шток электромеханического привода с элероном, 6 — ось соединения электромеханического привода к силовому набору крыла, 7 — плечо действия силы, развиваемой приводом, 8 — элемент крыла, обеспечивающий соединение с элероном, ось вращения которого расположена вне объема элерона.
Рис. 1. Кинематическая схема соединения привода к элерону
Силовой канал электромеханического привода поступательного движения включает в себя электрический двигатель, промежуточную передачу вращательного действия, выходную передачу поступательного действия и, если необходимо, набор электромагнитных муфт, отвечающих за механизмы резервирования и удержания объекта управления в крайних и промежуточных положениях.
На кафедре электромеханики Уфимского государственного авиационного университета (УГАТУ) разработан электромеханический привод поступательного действия для управления закрылками регионального пассажирского самолета (рис. 2). В конструкции привода для увеличения удельной мощности и сокращения габаритов создан электрический двигатель с высоким значением частоты вращения (12000-15000 об/мин) и, соответственно, небольшим вращающим моментом, тогда как для управления нагрузкой требуются относительно невысокие частоты вращения и значительные моменты.
Для согласования моментов и скоростей электрического двигателя с нагрузкой используется промежуточная механическая передача. Габариты и масса механической передачи зависят от ее типа, максимального развиваемого крутящего момента и передаточного числа. Промежуточная передача является наиболее проблемным элементом в концепции электромеханического привода, так как при этом повышается масса и габариты привода, снижается надежность и кинематическая точность.
Рис. 2. Электромеханический рулевой привод с промежуточным редуктором
Поэтому целесообразным представляется применение конструкций с соединением электродвигателя и передачи поступательного действия без промежуточного механизма. При этом функции промежуточной
передачи могут выполняться электродвигателем, или передачей поступательного действия, или распределяться между электродвигателем и передачей. При этом достигается уменьшение габаритов электромеханического привода, в частности осевой длины, на 20%, массы — на 30% по сравнению с ре-дукторной схемой.
Особенностями разрабатываемой конструкции (рис. 3) являются: исполнение привода по схеме электромеханического привода прямого действия, при котором вал электродвигателя непосредственно связан с передачей поступательного действия, что существенно упрощает конструкцию привода и значительно снижает приведенный к валу электродвигателя момент инерции, что в совокупности с применением высокомомент-ного низкооборотного электродвигателя обеспечивает повышение качества управления при малых сигналах рассогласования и при реверсировании движения штока привода.
Рис. 3. Электромеханический рулевой привод прямого действия
Для целей обеспечения наилучших мас-согабаритных и динамических характеристик электромеханического привода необходим выбор и многокритериальная оценка существующих механизмов поступательного действия с учетом особенностей их эксплуатации.
МЕТОДОЛОГИЯ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Выбор оптимальной конструкции механизма поступательного действия основывается на методе весовых коэффициентов. Эффективность каждой конструкции определяется двумя функциями:
где Q — оценка топологии; кп — весовой коэффициент критерия оптимальности; ¥*п — относительный критерий оптимальности, величина которого должна быть максимальна; гт — относительный критерий оптимальности, величина которого должна быть минимальна.
В выражение (1) входят все критерии оптимальности, которые должны быть минимальны, а в выражение (2) — максимальные. Тогда из двух конструкций эффективнее та, у которой Qmin меньше, чем у конкурирующего варианта, при этом Qmax не меньше, чем у конкурирующего варианта.
Объект исследования предназначен для использования в авиационном оборудовании, поэтому основными критериями его эффективности по мере релевантности являются критерии, которые должны быть минимальными:
• объем передачи. Летательные аппараты имеют крайне ограниченное место для установки оборудования, поэтому этот критерий является основным при выборе конструкции передачи;
Критерии, которые должны быть максимальными — срок службы, надежность и технологичность. Количественную оценку технологичности конструкции детали можно производить по коэффициенту унификации конструктивных элементов детали:
где Qу.э. — число унифицированных элементов детали, шт.; Qэ — общее число конструктивных элементов детали, шт.
Так как все эти критерии имеют различные единицы измерения, то при их оценке они рассматривались в относительных единицах:
где Еп — рассчитанный для определенной конструкции критерий в размерных единицах; Еу — желаемая величина данного критерия, установленная в техническом задании.
Рассматривается задача выбора оптимальной конструкции механизма поступательного действия с развиваемым усилием в 3000 кгс. В табл. 1 представлены желаемые значения критериев, входящих в выражение (4) для конкретного механизма. Значения этих критериев должны выбираться отдельно для каждой конструкции механизма поступательного действия.
Таблица 1 Параметры и желаемые критерии
Критерий Желаемое значение
Стоимость, руб 40000
Рассматриваются наиболее известные механизмы, которые обеспечивают преобразование вращательного движения вала двигателя в поступательное движение выходного звена:
• передача «винт-гайка» [2];
• шарико-винтовая передача (ШВП) [3,
• ролико-винтовая передача (РВП) [5];
• волновая винтовая передача (ВВП) [6-8];
В передачах «винт-гайка» (рис. 4) применяются трапецеидальные винты, преобразующие вращающий момент в прямолинейное движение через прямое трение скольжения, что аналогично общепринятому соединению гайки с болтом.
Рис. 4. Передача «винт-гайка»
Приводы на передачах «винт-гайка» допускают высокие статические и динамические нагрузки, однако имеют существенные недостатки в виде: проскальзывания в момент начала движения, который свойственен передачам с трением скольжения; повышенного нагрева области контакта; низкого КПД (около 50%); повышенного износа и низкой точности.
ШВП (рис. 5) объединяет в одно целое ходовой винт, гайку, шарикоподшипник и систему внутренней шариковой рециркуляции для преобразования вращательного движения в плавное, точное и реверсивное линейное движение или наоборот. Ряд сферических тел качения заключен в закрытую систему между гайкой и винтом для конструкции, обеспечивающей КПД 90-95%.
Рис. 5. Шарико-винтовая передача
ШВП обладает высокой несущей способностью при малых габаритах, возможностью получения малых и точных перемещений, высоким ресурсом. Недостатками являются требования к высокой точности изготовления и сложность конструкции гайки.
РВП (рис. 6) за счет замены тел качения на ролики имеет большую нагрузочную способность и высокую предельную частоту вращения винта. К недостаткам РВП следует отнести сложность конструкции и кинематики, высокие требования к точности изготовления деталей и низкий КПД при малых нагрузках.
Рис. 6. Ролико-винтовая передача
ВВП поступательного действия приведена на рис. 7. Эта передача имеет выходной вал с профилем, который соответствует профилю развернутого жесткого колеса вращательной волновой передачи.
Рис. 7. Волновая винтовая передача:
1 — выходной винт (вал), 2 — тела качения, 3 — гайка, 4 — сепаратор
Достоинствами ВВП являются высокий КПД (до 90%), а также возможность уменьшения осевых габаритов линейного привода. Главным недостатком ВВП является необходимость обеспечения комплекса мер для снижения износа в сопрягаемых резьбовых поверхностях (выбор формы профиля резьбы, подбор смазочного материала, ограничение осевой нагрузки, упрочнение поверхностей трения). К тому же у данной передачи имеются недостатки в виде низкой надежности упругого элемента, из-за которой передачу может заклинить.
Для выбора оптимальной конструкции механизма поступательного действия был проведен ориентировочный расчет и оценка параметров для всех четырех рассмотренных передач.
РАСЧЕТЫ КОНСТРУКЦИЙ МЕХАНИЗМОВ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Данные для передач взяты из официальных каталогов производителей [9-11], а также из нормативных документов [12].
Объемы ШВП и ВВП представим в виде зависимости от динамической нагрузки и будем рассматривать как объемы, занимаемые их гайками [13], мм3:
где Са — динамическая нагрузка, развиваемая передачей, Н; ёш — диаметр шарика ШВП, мм; Е — сила, воспринимаемая одним шариком, Н; Р — шаг винта, мм/об; Аттвп — наружный диаметр ШВП, мм; Пш — число витков в гайке.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Зависимости объема от динамической нагрузки для передач «винт-гайка» и РВП получены из каталогов производителей.
Результаты расчета представлены в виде графиков на рис. 8, при этом динамическая нагрузка:
где К — коэффициент динамической грузоподъемности; Е — усилие, развиваемое передачей поступательного действия.
Рис. 8. Зависимости объемов механических передач поступательного движения от динамической нагрузки:
1 — передача «винт-гайка»; 2 — ШВП; 3 — ВВП; 4 — РВП
В табл. 2 представлены критерии каждого из механизмов.
Таблица 2 Параметры конструкций передач
Критерий «винт-гайка» ШВП РВП ВВП
Объем, мм3 4,33105 7,712Т05 11,98105 9,94Т05
Технологичность 0,8 0,75 0,6 0,5
Стоимость, руб 22400 32000 52000 64000
Ресурс, ч 1000 4000 4000 4000
Надежность 0,65 0,95 0,95 0,95
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Исходя из предложенной выше методики выбора оптимальной конструкции (1)-(7), рассчитываются критерии оптимальности. Результаты расчетов приведены в табл. 3.
Таблица 3 Относительное значения критериев оптимальности для исследуемых конструкций
Критерий «винт-гайка» ШВП РВП ВВП
Объем 0,48 0,85 1,33 1,1
Стоимость 0,56 0,8 1,3 1,6
Qmm 1,04 1,65 2,63 2,7
Технологичность 0,89 0,83 0,67 0,55
Ресурс 0,25 1,14 1,14 1,14
Надежность 0,68 1 1 1
Qmax 1,82 2,97 2,81 2,69
Для упрощения анализа весовые коэффициенты кп принимались равными 1. Согласно предложенной методике оптимизации наиболее эффективной с точки зрения минимальных критериев является конструкция передачи «винт-гайка». Однако применение этой передачи в приводах аэродинамических рулей не целесообразно ввиду обозначенных выше недостатков. Конструкция ШВП, исходя из табл. 3, представляется более практичной по результатам оптимального выбора конструкции. Поэтому очевидно, что для использования в приводе прямого действия наиболее оптимальным является механизм
ШВП, следующую ступень занимает РВП, затем ВВП.
Как видно из графика на рис. 8 и табл. 3, ШВП имеет меньший габаритный размер с ростом нагрузки по сравнению с остальными механизмами, использующими промежуточные тела качения, а также ШВП уникальны тем, что позволяют преобразовывать не только вращательное движение в поступательное как обычная пара «винт-гайка», но и поступательное движение во вращательное — в пассивном режиме, когда аэродинамическая поверхность испытывает влияние переменных нагрузок [14]. Кроме того, производство ШВП освоено многими отечественными предприятиями и имеет большую номенклатуру, тогда как производство РВП и ВВП в России развито не так широко из-за сложности конструкции и кинематики, высоких требований к точности изготовления деталей.
Отметим, что конструктивно рассмотренные передачи очень похожи, и размеры зависят от развиваемой нагрузки. Основное отличие в габаритах передач заключается в конструкции гайки. Передача «винт — гайка» обладает большей компактностью, гайка РВП имеет большую осевую длину, у ВВП гайка имеет большой наружный диаметр, гайка ШВП имеет сложную конструкцию из-за наличия каналов перепуска шариков.
При разработке электроприводов поступательного действия особое внимание уделяется люфтам и упругим деформациям, которые возникают вследствие износа при эксплуатации. Данные погрешности могут быть устранены регулированием натяга, что повышает эксплуатационную надежность привода. Преимуществом ШВП и РВП в отличие от других механизмов является то, что этот параметр можно регулировать несколькими способами.
В статье представлена методика и выбрана оптимальная конструкция механизма поступательного действия с развиваемым усилием 3000 кгс для использования в электромеханическом приводе аэродинамического руля самолета.
В результате выбора конструкции установлено, что передача «винт-гайка» имеет недостатки в виде низкой эффективности, быстрого износа, а также более высокой кинематической погрешности. Конструкция ВВП имеет значительные диаметральные размеры, и имеется риск заклинивания. Конструкция РВП является не эффективной при малых нагрузках, а также имеет большую осевую длину. Поэтому для электромеханического привода поступательного действия оптимальным является применение ШВП, как имеющей малые габариты, высокую эффективность, возможность реверса и технологическую освоенность.
1. М. А. Киселев и др. Электрический привод для адаптивного крыла летательного аппарата // Вестник УГАТУ. 2017. Т. 21. № 1. С. 136-141. [ M. A. Kiselev, et.al., «Problem of adaptive wings application», (in Russian), in Vestnik UGATU, vol. 21, no. 1, pp. 136-141, 2017. ]
2. Бельков В. Н., Захарова Н. В. Детали машин и основы конструирования. Передачи. Омск: ОмГТУ, 2010. 164 с. [ V. N. Bel’kov, N. V. Zakharova, Details of machines and the basis of the construction. Gears, (in Russian). Omsk: OmGTU, 2010. ]
3. Лустенков М. Е. Передачи с промежуточными телами качения: определение и минимизация потерь мощности: монография. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2010. 274 с. [ M. Ye. Lustenkov, Transmissions with intermediate bodies of pressure: determination and minimization of power losses: monography, (in Russian). Mogilev: Belorus.-Ros. Un-t, 2010. ]
4. Янгулов В. С. Проектирование передач с линейными перемещениями выходного звена. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. 169 с. [ V. S. Yangulov, Designing transmissions with linear displacement of the output link, (in Russian). Tomsk: Izdatelstvo Tomskogo politekhnich-eskogo universiteta, 2011. ]
5. Козырев В. В. Конструкции роликовинтовых передач и методика их проектирования. Владимир: Владимирский гос. ун-т., 2004. 100 с. [ V. V. Kozyrev, The construction of rollerscrew gears and the methodology for their design, (in Russian). Vladimir: 2004. ]
6. Борзилов Б. М. Волновые зубчатые передачи: достижения и результаты // Редукторы и приводы. 2006. № 1. С. 26-28. [ B. M. Borzilov, «Wave gears: achievements and results», (in Russian) in Reduktory i privody. no. 1, pp. 26-28, 2006. ]
7. Сычев А. А. Волновая передача с применением стандартной многорядной втулочно-роликовой цепи // Вестник машиностроения. 1971. № 9. С. 41-43. [ A. A. Sychev, «Wave transmission using the standard multi-row bush-roller chain», (in Russian), in Vestnik mashinostroyeniya, no. 9, pp. 41-43, 1971. ]
8. Иванов М. Н. Волновые зубчатые передачи. М.: Высшая школа, 1981. 184 с. [ M. N. Ivanov, Wave gears, (in Russian). Moscow: Vysshaya shkola, 1981. ]
9. Motion Control and System Technology. URL: http://www.hiwin.com. (дата обращения 01.06.2017). [ (2017, Jun. 01). Motion Control and System Technology [Online]. Available: http://www.hiwin.com ]
10. SKF. URL: http://www.skf.com. (дата обращения 01.06.2017). [ (2017, Jun. 01). SKF [Online]. Available: http://www.skf.com ]
11. Rollvis Swiss. URL: http://www.rollvis.com. (дата обращения 01.06.2017). [ (2017, Jun. 01). Rollvis Swiss [Online]. Available: http://www.rollvis.com ]
12. ОСТ 2 Р31-5-89 Станки металлорежущие. Шариковые винтовые передачи. Технические условия. 1989. 46 с. [ Metal cutting machines. Ball screw gears. Technical specifications, (in Russian), Industry standard Р31-5-89, 1989. ]
13. Борисов М. В., Самсонович С. Л. Обоснование выбора схемы электропривода с выходным звеном, движущимся поступательно // Технические науки. № 1. 2012. С. 15-20. [ M. V. Borisov, S. L. Samsonovich, «Justification of the choice of the electric drive circuit with the output link moving in a step-by-step manner», (in Russian) in Tekhnicheskiye nauki, pp. 15-20, 2012. ]
14. Киселев М. А., Исмагилов Ф. Р., Саяхов И. Ф. Электроприводы управления аэродинамическими поверхностями летательных аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 2. С. 141-148. [ M. A. Kiselev, F. R. Ismagilov, I. F. Sayakhov, «Electric control of aerodynamic surfaces of flying apparatuses», (in Russian), in Vestnik Moskovskogo aviatsionnogo instituta, vol. 24, no. 2, pp. 141-148, 2017. ]
ИСМАГИЛОВ Флюр Рашитович, проф. каф. электромеханики УГАТУ. Дипл. инженер. (УАИ, 1973). Д-р. техн. наук (УГАТУ, 1998). Иссл. в обл. электромеханических преобразователей энергии.
ВАВИЛОВ Вячеслав Евгеньевич, доцент каф. электромеханики УГАТУ. Дипл. инженер. (УГАТУ, 2010). Канд. техн. наук (УГАТУ, 2013). Иссл. в обл. электромеханических преобразователей энергии.
САЯХОВ Ильдус Финатович, асп. каф. электромеханики УГАТУ. Дипл. магистр. (УГАТУ, 2016). Иссл. в обл. электромеханических преобразователей энергии.
Title: The question about choice mechanism of translational action for aircraft actuator. Authors: F. R. Ismagilov1, V. E. Vavilov2, I. F. Sayakhov3 Affiliation:
Ufa State Aviation Technical University (USATU), Russia. Email: 1 Cors-09@mail.ru, 2 s2_88@mail.ru,
3 isayakhov92@mail.ru Language: Russian.
Source: Vestnik UGATU (scientific journal of Ufa State Aviation Technical University), vol. 22, no. 4 (82), pp. 101-108, 2018. ISSN 2225-2789 (Online), ISSN 1992-6502 (Print). Abstract: For most control objects on the aircraft, translational action actuators are traditionally used. The mechanism of translational action ensures the most rational use of free space. In the article the review of mechanical gears is carried
out and constructive schemes of electromechanical actuators of translational action for control of aerodynamic rudders of an aircraft are considered. The paper is also presented the optimal design of the mechanism of the translational action for the actuator. As a result of the choice of the design it was found that for the electromechanical actuator the use of a ball screw gear as having small dimensions, high efficiency and the possibility of reverse is optimal.
Key words: electromechanical actuator; mechanism of translational action; aerodynamic rudder ball screw drive; roller screw drive.
ISMAGILOV, Flur Rashitovich, prof. Dept. of Electromechanics of USATU. Dipl. engineer. (UAI, 1973). Dr. of Tech. Sci. (UGATU, 1998).
VAVILOV, Vyacheslav Evgenievich, senior teacher of Dept. Electromechanics of UGATU. Dipl. engineer. (UGATU, 2010). Cand. of Tech. Sci. (UGATU, 2013).
SAYAKHOV, Ildus Finatovich, Postgrad. (PhD) Student. Dept. of Electromechanics of UGATU. Master of Technics & Technology. (UGATU, 2016).
Приводы в авиации
Большое количество систем, которые используются в авиационной промышленности, управляются за счет применения приводов. Например, они используются для контроля и ограничения скорости и скорости двигателя путем регулировки рычагов и закрылков. Во многих из этих систем можно найти двигатели maxon motor.
Исполнительные механизмы преобразуют электрические сигналы в механическое движение или другие физические переменные, такие как давление или температура, и, таким образом, играют активную роль в системах управления. Для некоторых областей применения, таких как авиация, важно, чтобы приводы достигали очень высоких динамических нагрузок, но при этом имели малый вес и устанавливались в небольших и ограниченных пространствах. Они также должны противостоять окружающим условиям, таким как: сильные вибрации, жара и холод.
Приводы Sitec Aerospace GmbH используются в большинстве авиационных систем. Другими словами, эти устройства можно найти в водной, кислородной, гидравлической, топливной и воздушной системах. Кроме того, приводы, установлены в такие системы как: клапаны, выполняющие функции безопасности, прерывая поток в случае аварии. Внутри самолета свежий воздух постоянно увлажняется клапаном системы увлажнения.
Sitec aerospace, базирующаяся в Бад-Тёльце (Германия), является поставщиком для двух крупнейших производителей самолетов, которые прямо или косвенно поставляются с приводами и клапанами производимыми данной компанией. Во многих авиационных программах крупных и мелких производителей, таких как Airbus A350 или Bombardier серии C, используются приводы для различных областей применения. Для функций, связанных с безопасностью самолета, обычно используются приводы с двумя двигателями.
В конструкции самолета важные системы всегда присутствуют два или даже три раза. Этот принцип также применяется для приводов, которые оснащены двумя приводами на случай неисправности одной из систем. Например, один из этих исполнительных механизмов расположен на реактивном двигателе и блокирует подачу топлива в случае пожара. Эта функция должна быть доступна при любых обстоятельствах и в любое время, поэтому эти приводы всегда оснащены двумя двигателями.
Высокие требования к техническим компонентам
Области применения для приводов, а также для клапанов в самолетах очень разнообразны. Соответственно, приводы и клапаны должны соответствовать различным требованиям. Например, клапаны с подогревом воды должны прекрасно функционировать при −55 ° C и при 85 ° C. Используемые двигатели должны быть одинаково надежными. Наиболее важные требования к двигателям:
- оптимальное соотношение объема и производительности,
- низкое энергопотребление,
- термостойкость,
- длительный срок службы,
- устойчивость к вибрациям и ударам,
- высокая коррозионная стойкость.
Для своих приводов и клапанов Sitec использует коллекторные двигатели от maxon motor. Двигатели постоянного тока maxon motor оснащены мощными постоянными магнитами. Ядром двигателя является запатентованная без железа обмотка maxon motor. По сравнению с обычными двигателями постоянного тока, двигатели постоянного тока maxon motor имеют обмотку из чистой меди, которая вращается без арматурного железа. В результате этого легкого ротора инерция очень мала, а ускорение очень велико. Там нет магнитного фиксатора; очень положительная характеристика для позиционирования приводов, потому что ротор может остановиться в любом положении.
В дополнение к электрическим приводам, двигатели maxon также используются внутри самолетов. Двигатели также являются частью электромеханического привода, который облегчает пассажирам закрытие багажных отсеков над сиденьями.
Доработанные для заказчика двигатели с прямой передачей на валу и большим сроком службы делают двигатели maxon motor идеальным выбором для авиационных применений, таких как описанные для Sitec Aerospace.
Автор статьи: maxon motor ag
Перевод на русский язык подготовлен официальным представителем maxon motor в России — компанией АВИ СОЛЮШНС
Источник: Компания АВИ СОЛЮШНС
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Приводы в авиации
Большое количество систем, которые используются в авиационной промышленности, управляются за счет применения приводов. Например, они используются для контроля и ограничения скорости и скорости двигателя путем регулировки рычагов и закрылков. Во многих из этих систем можно найти двигатели maxon motor .
Исполнительные механизмы преобразуют электрические сигналы в механическое движение или другие физические переменные, такие как давление или температура, и, таким образом, играют активную роль в системах управления. Для некоторых областей применения, таких как авиация, важно, чтобы приводы достигали очень высоких динамических нагрузок, но при этом имели малый вес и устанавливались в небольших и ограниченных пространствах. Они также должны противостоять окружающим условиям, таким как: сильные вибрации, жара и холод. Приводы Sitec Aerospace GmbH используются в большинстве авиационных систем. Другими словами, эти устройства можно найти в водной, кислородной, гидравлической, топливной и воздушной системах. Кроме того, приводы, установлены в такие системы как: клапаны, выполняющие функции безопасности, прерывая поток в случае аварии. Внутри самолета свежий воздух постоянно увлажняется клапаном системы увлажнения.
Sitec aerospace, базирующаяся в Бад-Тёльце (Германия), является поставщиком для двух крупнейших производителей самолетов, которые прямо или косвенно поставляются с приводами и клапанами производимыми данной компанией. Во многих авиационных программах крупных и мелких производителей, таких как Airbus A350 или Bombardier серии C, используются приводы для различных областей применения. Для функций, связанных с безопасностью самолета, обычно используются приводы с двумя двигателями. В конструкции самолета важные системы всегда присутствуют два или даже три раза. Этот принцип также применяется для приводов, которые оснащены двумя приводами на случай неисправности одной из систем. Например, один из этих исполнительных механизмов расположен на реактивном двигателе и блокирует подачу топлива в случае пожара. Эта функция должна быть доступна при любых обстоятельствах и в любое время, поэтому эти приводы всегда оснащены двумя двигателями.
Высокие требования к техническим компонентам
Области применения для приводов, а также для клапанов в самолетах очень разнообразны. Соответственно, приводы и клапаны должны соответствовать различным требованиям. Например, клапаны с подогревом воды должны прекрасно функционировать при -55 ° C и при 85 ° C. Используемые двигатели должны быть одинаково надежными. Наиболее важные требования к двигателям:
- оптимальное соотношение объема и производительности,
- низкое энергопотребление,
- термостойкость,
- длительный срок службы,
- устойчивость к вибрациям и ударам,
- высокая коррозионная стойкость.
Для своих приводов и клапанов Sitec использует коллекторные двигатели от maxon motor . Двигатели постоянного тока maxon motor оснащены мощными постоянными магнитами. Ядром двигателя является запатентованная без железа обмотка maxon motor . По сравнению с обычными двигателями постоянного тока, двигатели постоянного тока maxon motor имеют обмотку из чистой меди, которая вращается без арматурного железа. В результате этого легкого ротора инерция очень мала, а ускорение очень велико. Там нет магнитного фиксатора; очень положительная характеристика для позиционирования приводов, потому что ротор может остановиться в любом положении. В дополнение к электрическим приводам, двигатели maxon также используются внутри самолетов. Двигатели также являются частью электромеханического привода, который облегчает пассажирам закрытие багажных отсеков над сиденьями.
Доработанные для заказчика двигатели с прямой передачей на валу и большим сроком службы делают двигатели maxon motor идеальным выбором для авиационных применений, таких как описанные для Sitec Aerospace.