飛機(jī)襟翼聯(lián)動收放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

飛機(jī)襟翼聯(lián)動收放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要】本文簡要闡述了飛機(jī)襟翼聯(lián)動收放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和過程，機(jī)械及電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過該系統(tǒng)的使用，在無飛機(jī)發(fā)動機(jī)提供動能的情況下，使得襟翼自動收放及檢查其間隙檢查成為可能。【關(guān)鍵詞】：襟翼聯(lián)動收放電氣系統(tǒng)一、 產(chǎn)品特征及裝配順序某型飛機(jī)后緣襟翼采用的是螺旋作動筒操縱的三開縫滑軌式襟翼。內(nèi)、外前襟翼和主襟翼的運(yùn)動形式一樣，均為空間螺旋運(yùn)動；內(nèi)、外后襟翼相對于主襟翼為定軸轉(zhuǎn)動。襟翼沿內(nèi)襟翼滑軌移動偏角不超過27度時，三部分襟翼（前襟翼、主襟翼和后襟翼）一起沿內(nèi)襟翼滑軌運(yùn)動，形成第一道翼縫；襟翼偏角超過27度時，前襟翼被先鎖在內(nèi)襟翼滑軌上，而主襟翼繼續(xù)沿內(nèi)襟翼滑軌運(yùn)動，從而形成第二道翼縫；然后，后襟翼相對主襟翼沿后襟翼滑軌向后移動形成第三縫道。需要檢查內(nèi)襟翼在0°、27°、41°、30°時狀態(tài)下各襟翼的間隙以及縫道。二、 系統(tǒng)功能簡介本工裝用于實(shí)現(xiàn)襟翼的對合安裝及整體聯(lián)動收放。模擬飛機(jī)飛行時的運(yùn)動姿態(tài)，檢驗(yàn)襟翼在飛機(jī)起飛、降落和檢查時的各個狀態(tài)，即內(nèi)襟翼沿滑軌展開到27°、41°、30°時各襟翼之間的縫隙。飛機(jī)原有的襟翼運(yùn)動是由飛機(jī)發(fā)動機(jī)提供的動能，結(jié)構(gòu)復(fù)雜系統(tǒng)龐大，無法在上架安裝前對襟翼進(jìn)行檢查，而襟翼的裝配精度與設(shè)計(jì)精度的誤差直接影響飛機(jī)飛行的安全性能，因此對襟翼特別是三折疊襟翼的裝配完成后，對裝配精度檢驗(yàn)是非常必要的一個環(huán)節(jié)。三、 聯(lián)動收放運(yùn)動軌跡圖1.運(yùn)動過程示意圖如圖1中定位組件處于原點(diǎn)位置，進(jìn)行與產(chǎn)品的定位，裝配完畢后，定位組件帶動內(nèi)外襟翼運(yùn)行圖中的運(yùn)動軌跡，并分別在0°，27°，30°，41°位置處停止，最后返回原點(diǎn)。經(jīng)過擬合計(jì)算，運(yùn)動到27°時絲母行程約為556mm，運(yùn)動到30°時絲母行程約為589mm，運(yùn)動到41。時絲母行程約為625mm，其中0°定位以及重復(fù)定位即絲母位置精度約為±0.1mm，27°，30°，41°定位精度即絲母位置精度約為±0.5mm。四、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)圖2.操縱系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)合實(shí)際要求及現(xiàn)有條件，設(shè)計(jì)方案如圖2所示。在內(nèi)襟翼左右位置分別設(shè)有兩套上圖中的機(jī)構(gòu)。從左到右，電機(jī)為整個系統(tǒng)提供動力；減速機(jī)為了降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速（調(diào)速）；聯(lián)軸器連接減速機(jī)與連接軸；連接角座是為了將整套系統(tǒng)固定在型架上；角座是為了整體可從型架上拆卸；兩個螺母是為了擰緊圓錐滾子軸承；一對圓錐滾子軸承是為了承受一對方向相反的軸向力；萬向節(jié)連接絲杠和連接軸，中心的十字軸承作為軸心，整體系統(tǒng)運(yùn)動時繞著軸心轉(zhuǎn)動；絲杠為運(yùn)動提供行程；絲母，過渡接頭連接操縱接頭，將動力傳送到內(nèi)襟翼上。操縱系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)兩套控制系統(tǒng)需要同步，其運(yùn)動同步性和定位位置是由電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制的。同步方案：兩臺伺服電機(jī)中一臺作為主運(yùn)動軸，另一臺電機(jī)驅(qū)動作為從動軸跟蹤主軸進(jìn)行同步。定位控制：內(nèi)襟翼在工裝上的定位姿態(tài)被設(shè)定為零位，內(nèi)襟翼沿弧形滑軌運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到飛機(jī)起飛狀態(tài)(27°)、降落狀態(tài)(41°)及檢驗(yàn)狀態(tài)(30°)時，與飛機(jī)滑輪架相連的絲母在滾珠絲杠上也移動了相應(yīng)的距離，通過控制系統(tǒng)的編碼器可測量其位移數(shù)值(直線移動距離)并反饋給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)對定位位置進(jìn)行精確控制。平穩(wěn)運(yùn)動測量：如果內(nèi)襟翼在安裝中有其他問題使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中有卡死現(xiàn)象時，會造成電機(jī)扭矩增大，扭力值可通過電氣系統(tǒng)進(jìn)行測量并控制。控制原理：本控制系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制，應(yīng)用電機(jī)尾端的增量式編碼器作為位置反饋和速度反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。PLC作為邏輯控制，控制驅(qū)動器啟動、停止及電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向；控制各種按鈕的輸入和運(yùn)行指示燈。伺服驅(qū)動器內(nèi)部有編程系統(tǒng)，控制電機(jī)的速度和運(yùn)行位置，參數(shù)可由程序設(shè)定。通過檢測電機(jī)扭力值的變化控制機(jī)構(gòu)的扭力限位。拉線開關(guān)作為系統(tǒng)運(yùn)動的二次限位保護(hù)，反饋一個增量式編碼器信號，輸入至PLC控制器中，進(jìn)行位置反饋。五、 主要成品選型計(jì)算滾珠絲桿選型參考原產(chǎn)品中的類似動力系統(tǒng)，其絲杠的長度，強(qiáng)度，導(dǎo)程都滿足其運(yùn)動軌跡要求，所以選取同樣規(guī)格的滾珠絲杠，絲母按照產(chǎn)品形狀補(bǔ)加工。滾珠絲杠的導(dǎo)程為10mm，直徑為50mm,絲杠長度為1392mm。伺服電機(jī)選型因?yàn)椴倏v系統(tǒng)運(yùn)動為圓弧軌跡運(yùn)動，如果詳細(xì)計(jì)算，就成為了一個很復(fù)雜的過程，而且就工程應(yīng)用方面，精確計(jì)算也沒有實(shí)際應(yīng)用所以，為了將計(jì)算簡單化，我們粗略的將這個圓弧運(yùn)動簡化成了一個直線運(yùn)動。計(jì)算過程如下：根據(jù)公式：Ta=(F+|img)?I?10-3/2nn(N.M)F為外加載荷，在這里可忽略m為最大載荷，內(nèi)襟翼的重量為1500kgN為綜合摩擦系數(shù)，一般情況取0.1，但是這個運(yùn)動存在著斜坡上的拉力，所以N取最大為1I為絲杠的導(dǎo)程，是10mmn為滾珠絲杠和滑動效率，取n為0.9那么Ta=(1X1500X9.8)X10X10-3/2X3.14X0.9=26(N.M)考慮到安裝精度，加速轉(zhuǎn)矩及其它綜合因素，最終絲杠需求轉(zhuǎn)矩取Ta的2.5倍，那么Tmax=TaX2.5=26X2.5=65(N.M)減速機(jī)選型電機(jī)的額定速度是3000r/min,也就是50r/s絲杠行程約為0.9m，時間約為30s(可調(diào)整)，絲杠的導(dǎo)程為10mm,那么絲杠的轉(zhuǎn)速約為：0.9/(30X0.01)=3r/sA=50/3=16.8,為了取減速比為整數(shù)，可以相應(yīng)的減少時間。取減速比A=50X5=10，那么絲杠的速度為5r/s，需要的時間為18s，同樣符合要求。六、 總結(jié)通過對襟翼對合安裝及開縫實(shí)驗(yàn)操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)踐了很多裝配及機(jī)械自動化設(shè)計(jì)方面的知識。在滿足使用要求的前提下，參考飛機(jī)產(chǎn)品中內(nèi)襟翼的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，應(yīng)用由驅(qū)動電機(jī)和滾珠