本發(fā)明涉及飛機(jī)機(jī)輪剎車，具體是一種處于剎車液壓油中耐高壓沖擊及適于海洋環(huán)境的彈簧套式自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、由于日常航空飛行任務(wù)的多樣性與復(fù)雜性，機(jī)輪剎車的使用環(huán)境嚴(yán)苛性逐步提高，為滿足耐高壓、耐沖擊以及耐海洋環(huán)境的使用需求，各部件的結(jié)構(gòu)及性能逐步成為衡量機(jī)輪剎車高可靠性的關(guān)鍵因素。

2、機(jī)輪剎車安裝于飛機(jī)主起落架上，用于支撐飛機(jī)，承受飛機(jī)起飛、著陸、地面滑行、轉(zhuǎn)彎載荷。在飛機(jī)著陸時(shí)，在機(jī)輪剎車的作用下進(jìn)行制動(dòng)剎車，保證飛機(jī)在規(guī)定的滑行距離內(nèi)剎停飛機(jī)，吸收飛機(jī)水平方向的動(dòng)能。自動(dòng)調(diào)隙的活塞機(jī)構(gòu)是機(jī)輪剎車系統(tǒng)中重要部件，活塞機(jī)構(gòu)用于接受液壓油壓力，產(chǎn)生制動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)剎車功能。常規(guī)的自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)主要分為兩種形式，一種是彈簧套式，一種是擴(kuò)脹管式，目前各軍民用飛機(jī)使用最為廣泛的是彈簧套式自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

3、彈簧套式自動(dòng)調(diào)隙機(jī)構(gòu)活塞集自動(dòng)調(diào)隙和活塞回位功能于一體，其工作原理是：無剎車壓力時(shí)，由于彈簧套夾持力大于回力彈簧的預(yù)緊力，使活塞組件中各零部件位置相對靜止，在回力彈簧的作用下，活塞與剎車盤之間保持一定剎車間隙；剎車時(shí)，液壓源的剎車壓力產(chǎn)生剎車推力，使活塞伸出，壓緊剎車盤產(chǎn)生剎車力矩；撤除剎車推力后，在活塞的回力彈簧作用下，活塞縮回，剎車盤松開，從而解除剎車。其主要優(yōu)點(diǎn)是活塞結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕。該結(jié)構(gòu)活塞的彈簧套、彈簧等零件組成調(diào)隙機(jī)構(gòu)，浸泡在液壓油中，不需額外的密封隔離，整體結(jié)構(gòu)簡單、所需結(jié)構(gòu)空間小、零部件重量輕，活塞通常采用鋁制材料。因此，彈簧套式活塞機(jī)構(gòu)一般用于中小型剎車產(chǎn)品上。

4、隨著時(shí)代發(fā)展，現(xiàn)有軍民用飛機(jī)越來越多地在海洋環(huán)境下使用，機(jī)輪剎車需在嚴(yán)酷海洋自然環(huán)境下的在海陸長期交替使用，圖1為常規(guī)彈簧套式活塞結(jié)構(gòu)示意圖，在活塞機(jī)構(gòu)工作中，襯套上方設(shè)置的排氣孔會(huì)在活塞打壓排氣過程中，引入粉塵、雜質(zhì)等外界雜質(zhì)，對活塞組件在海洋環(huán)境的使用帶來影響，加之輕重量、高可靠性是現(xiàn)有機(jī)輪剎車的基本要求，活塞結(jié)構(gòu)尺寸空間相對較大，不具備緊湊特點(diǎn)，將為活塞組件的使用帶來影響。

5、檢索國內(nèi)外專利文獻(xiàn)、學(xué)術(shù)論文等數(shù)據(jù)，調(diào)隙結(jié)構(gòu)浸入液壓油中的活塞機(jī)輪均采用彈簧套式結(jié)構(gòu)。

6、在公告號(hào)為cn104061261a/b的發(fā)明專利中，西安航空制動(dòng)科技有限公司提出了一種自動(dòng)調(diào)隙回力機(jī)構(gòu)”，其結(jié)構(gòu)空間較大，并于不滿足現(xiàn)有機(jī)輪剎車耐高壓、高沖擊的嚴(yán)苛使用環(huán)境，不能保證產(chǎn)品具有較高的環(huán)境適應(yīng)性；

7、在公告號(hào)為cn113944708b西安航空制動(dòng)科技有限公司提出了一種擴(kuò)脹管式自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)該活塞機(jī)構(gòu)設(shè)置有排氣孔，在飛機(jī)剎車過程中，活塞持續(xù)打壓，排氣孔在排氣過程中，會(huì)帶入粉塵、雜質(zhì)等外界雜質(zhì)，為活塞組件在海洋環(huán)境的使用帶來影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的耐高壓沖擊、不適于海洋環(huán)境的不足，本發(fā)明提出了一種彈簧套式自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)及使用方法。

2、本發(fā)明提出的彈簧套式自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)包括傳力板、螺蓋、緩沖圈、襯套、活塞、活塞內(nèi)彈簧、襯套外保護(hù)圈、拉桿、支撐套、套筒、第一彈簧套、第二彈簧套、活塞密封圈和活塞保護(hù)圈。其中：

3、所述活塞位于襯套內(nèi)，并使二者之間滑動(dòng)配合；在該活塞外圓周表面有移動(dòng)距離定位面，在該襯套的內(nèi)圓周表面有活塞定位面；所述移動(dòng)距離定位面與活塞定位面之間的距離≥δ；所述δ為該活塞外端面與剎車盤盤面之間的距離。該活塞外端面與剎車盤盤面之間的距離δ的長度為活塞行程的長度。

4、所述活塞開口端內(nèi)圓周表面的止口與所述螺蓋的外圓周表面螺紋連接，使該活塞封閉端內(nèi)表面與所述套筒的外圓周表面貼合，在液壓油壓力作用下，伸出縮回產(chǎn)生制動(dòng)力。

5、在該活塞的外圓周表面與襯套的內(nèi)圓周表面之間安裝有緩沖圈、活塞密封圈和襯套外保護(hù)圈。所述傳力板套裝在與所述拉桿一端的端頭處，并使該傳力板的外端面與拉桿的定位板的內(nèi)端面貼合。所述拉桿裝入該活塞內(nèi)，并使傳力板的內(nèi)端面與襯套敞口端的外端面貼合。所述套筒位于該活塞內(nèi)，并套裝在拉桿上；在該套筒的內(nèi)表面與拉桿的外表面之間套裝有所述第一彈簧套、第二彈簧套和支撐套，并使該支撐套位于活塞的封閉端，使第二彈簧套位于活塞的開口端；在該套筒的外圓周表面套裝有活塞內(nèi)彈簧，并使該活塞內(nèi)彈簧的一端通過該套筒端面的定位板定位，另一端通過螺蓋的端面定位。所述螺蓋套裝在該拉桿一端的外圓周上，并與活塞的內(nèi)圓周表面螺紋連接。

6、所述襯套的最大外徑處為襯套定位凸臺(tái)，該定位凸臺(tái)的內(nèi)端面與汽缸座活塞腔的外端面貼合。在該襯套的外圓周表面分布有密封圈槽。該襯套一端的內(nèi)圓周表面階梯差的內(nèi)端面形成了襯套的活塞定位面。

7、所述活塞為一端封閉的套筒狀。該活塞的外圓周表面為臺(tái)階狀，其最大外徑與所述襯套的內(nèi)徑相同，并使二者之間滑動(dòng)配合；所述活塞外圓周表面臺(tái)階的端面為移動(dòng)距離定位面。在該活塞的外圓周上分布有緩沖圈、活塞密封圈和襯套外保護(hù)圈的安裝槽。該活塞封閉端的外端面為與剎車盤盤面接觸，并為剎車盤提供剎車力矩。所述活塞封閉端外端面的直徑為38mm～42mm。該活塞的內(nèi)腔為活塞腔；該活塞腔與分別位于傳力板上和螺蓋上的各進(jìn)油孔貫通。該活塞開口端的大內(nèi)徑段為連接螺蓋的螺紋面。該活塞開口端的外圓周表面亦為階梯面，形成了緩沖圈和活塞密封圈的安裝面。位于該活塞外圓周表面中部的徑向凸臺(tái)的外端面為上述活塞的移動(dòng)距離定位面。

8、所述襯套的前端與所述傳力板內(nèi)端面外緣處的定位調(diào)節(jié)配合，使該活塞開口端的外表面與襯套前端的內(nèi)表面貼合，并在二者之間安裝有緩沖圈、活塞密封圈以及活塞保護(hù)圈，使該活塞封閉端的外表面與襯套尾端的內(nèi)表面貼合，襯套尾部有用于裝配防塵圈和襯套內(nèi)密封圈的止動(dòng)腔，與活塞封閉端的外表面為間隙配合，緩沖圈裝配于活塞與襯套的緩沖腔內(nèi)，用于降低剎車液壓油的沖擊力；

9、所述傳力板的中心有與所述拉桿一端的定位板配合的階梯孔。在該階梯孔的周邊均布有四個(gè)孔徑為φ5mm的進(jìn)油孔。

10、所述螺蓋的中心有所述拉桿的過孔。在該螺蓋內(nèi)端面有用于活塞內(nèi)彈簧的定位槽；該螺蓋外端面均布有四個(gè)進(jìn)油孔；各進(jìn)油孔的孔徑為φ4mm。

11、所述緩沖圈的長徑比為1：3，與緩沖腔內(nèi)表面小間隙配合。

12、所述拉桿的桿體分別與第一彈簧套、第二彈簧套、支撐套裝配，用于在活塞機(jī)構(gòu)中將固定零件和活動(dòng)零件連接，在活塞移動(dòng)過程中，使套筒、第一彈簧套、第二彈簧套、支撐套與拉桿之間有相對移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)彈簧的壓縮變形。

13、本發(fā)明提出的使用所述彈簧套式自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)的具體過程是：

14、步驟1，安裝活塞機(jī)構(gòu)：

15、將處于初始狀態(tài)的活塞機(jī)構(gòu)通過螺紋安裝在汽缸座的活塞腔內(nèi)。

16、所述活塞機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)是活塞處于襯套內(nèi)，并使該活塞外端面與剎車盤盤面之間的距離為δ。

17、將所述汽缸座內(nèi)的冗余氣體排出。完成所述活塞機(jī)構(gòu)的安裝。

18、安裝后的活塞機(jī)構(gòu)中各零部件位置相對靜止，彈簧無壓縮變化。

19、步驟2，剎車過程：

20、在剎車的過程中，通過汽缸座進(jìn)油口施加剎車壓力p時(shí)，剎車液壓油充滿活塞內(nèi)腔，在剎車壓力p作用下推動(dòng)活塞伸出，活塞內(nèi)彈簧被壓縮；活塞伸出后壓緊剎車盤，形成剎車力矩ms。

21、所述剎車力矩ms通過公式確定其中p為剎車壓力，δp為剎車損失，d為剎車盤外徑，d為剎車盤內(nèi)徑大小，dh為活塞直徑大小，μ為剎車盤摩擦系數(shù)，n為剎車盤摩擦面數(shù)目，nh為活塞個(gè)數(shù)。

22、所述活塞伸出汽缸座活塞腔的移動(dòng)距離δ'≥δ。

23、步驟3，松剎車：

24、撤除剎車壓力p。隨著剎車壓力p的撤除，所述活塞內(nèi)彈簧回縮?；钊瑫r(shí)向汽缸座的活塞腔內(nèi)移動(dòng)，與剎車盤脫離并恢復(fù)至初始狀態(tài)，完成剎車過程。

25、本發(fā)明兼顧彈簧套式調(diào)隙結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，具體是一種處于剎車液壓油中的彈簧套式自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)，能有效耐高壓沖擊且海洋環(huán)境適應(yīng)性好。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明取得的有益效果為：

27、1、活塞組件內(nèi)設(shè)置有緩沖腔，并裝配有緩沖圈，當(dāng)承受高壓沖擊的剎車液壓油時(shí)，緩沖圈可有效降低剎車液壓油對活塞機(jī)構(gòu)密封能力的沖擊，避免活塞機(jī)構(gòu)在長時(shí)間耐久循環(huán)中出現(xiàn)漏油等問題，有效提高活塞機(jī)構(gòu)的工作穩(wěn)定性和使用耐久性；

28、2、相比常規(guī)彈簧套式活塞結(jié)構(gòu)，取消在襯套或活塞處的排氣孔，避免在飛機(jī)海洋環(huán)境剎車過程中，活塞持續(xù)打壓，排氣孔在排氣過程中，會(huì)帶入粉塵、雜質(zhì)等外界雜質(zhì)，對活塞組件在海洋環(huán)境使用帶來的影響；采用活塞與襯套之間的間隙排氣，設(shè)計(jì)“防塵圈+密封圈”的雙密封簡易防塵結(jié)構(gòu)，取代常規(guī)彈簧套式活塞結(jié)構(gòu)的雙層“密封圈+保護(hù)圈”組合，對配合間隙的公差進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，在兼顧產(chǎn)品具有較高的環(huán)境適應(yīng)性的同時(shí)能有效降低產(chǎn)品裝配難度；

29、3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)空間小，對比相同直徑活塞，可有效降低活塞機(jī)構(gòu)的重量15％～20％，使產(chǎn)品達(dá)到性能指標(biāo)的同時(shí)，具有結(jié)構(gòu)空間小、重量輕的特點(diǎn)。

30、本產(chǎn)品工作時(shí)，可隨著剎車盤磨損，自動(dòng)調(diào)節(jié)活塞與剎車盤間距，通過自動(dòng)調(diào)隙功能使活塞機(jī)構(gòu)向剎車盤方向移動(dòng)，彌補(bǔ)剎車盤的磨損量，使剎車間隙始終保持不變。

31、剎車系統(tǒng)采用彈簧套進(jìn)行自動(dòng)調(diào)隙。經(jīng)多次剎車后，剎車盤磨損，活塞向前移動(dòng)時(shí)，活塞帶動(dòng)螺蓋和套筒，克服彈簧套和拉桿之間的摩擦力，向前移動(dòng)△距離。松開剎車，回力彈簧恢復(fù)初始狀態(tài)，而活塞則比剎車前多伸出△值。這樣，就使活塞和壓緊盤之間始終保持預(yù)先設(shè)計(jì)的調(diào)隙間隙。使活塞的空行程不變，從而提高剎車的靈敏度。

32、為驗(yàn)證本發(fā)明彈簧套式自動(dòng)調(diào)隙活塞機(jī)構(gòu)是否滿足使用要求，分別仿真評估了活塞機(jī)構(gòu)在實(shí)際靜壓力工況、耐壓載荷工況以及150℃停機(jī)剎車工況下的強(qiáng)度情況，各工況下有限元計(jì)算最大應(yīng)力和最小應(yīng)力結(jié)果分布如圖14、15、16所示，最大應(yīng)力分別為275.36mpa、480.55mpa以及310.15mpa，均未超過材料的許用應(yīng)力(561.8mpa)，活塞機(jī)構(gòu)各零部件的安全裕度系數(shù)(許用應(yīng)力/最大應(yīng)力)均大于0，能夠滿足疲勞試驗(yàn)使用要求；且本發(fā)明活塞組件內(nèi)設(shè)置的緩沖腔可有效降低剎車液壓油的沖擊力，降低應(yīng)力。