Далин В.Н. Конструкция вертолетов, страница 15

Рис. 2.4.16. 7Ъновая схема сферического эластомерного нодигинньжш 1 — внутренний фланеи1 2 — металлическая арматура; 3 — наружный фланеи, 4 — резиновые ' слои По условиям разборки пресс-формы угол 80 обычно должен превышать 28 — 30 . Это ограничение отсутствует при использовании пресс-формы с разрушаемыми дистанционными кольцами, однако в зтом случае существенно возрастает трудоемкость изготовления 89 подшипника. Перспективной является пресс-форма с разъемными металлическими дистанционными кольцами. Для надежной фиксации арматуры по ее внутреннему контуру внутренние диаметры слоев должны различаться не меньше чем на 1,2 — 2 мм, что ограничивает максимальное значение угла сь ~ (рис.

2.гь17). Для обеспечения необходимых проходных сечений литниковых отверстий у внутренних слоев и надежного крепления центрального тела пресс-формы во внутреннем фланца подшипника угол 81 должен быть таким, чтобы диаметр Ы составлял не менее 8 — 12 мм. Рис. 2.4.17. Элеменгпы пресс-формы для изготовления сферического эластомерного подшипника: ! — центральная часть пресс-формы; 2 — металлическая арматура подшипника; 3 — внутренний фланец подшипника; 4 — гребенчатый вкладыш пресс-формы; 5 — дистанционное кольцо Изготовление ЭП без центральной полости практического распространения не получило из-за чрезмерной сложности пресс-формы. Толщина металлической арматуры 1„на стадии предварительного определения размеров обычно не вычисляется, а выбирается на основании имеющегося опыта.

90 При больших значениях фактора формы Ф изготовление ЭП методом литья под давлением усложняется. Из-за возрастания сопротивления течению резиновой смеси не только повышается требуемое давление, но и ухудшатся равномерность заполнения слоев, увеличивается вероятность смыва клеевой композиции, что в совокупности может привести к местным непроклеям и другим дефектам. Практически для ЭП втулок НВ допустимые значения фактора Я' формы Ф= 25 — 30. Ф= —, где Р— площадь сжатия; П вЂ” площадь П' поверхности ло периметру слоя. Минимальная величина радиуса первого слоя Л11 часто определяется условиями размещения цептрирующей опоры. Достаточно Р стабильной является и величина д= —, характеризующая удель- 2 Л11 пую нагруженность первого слоя.

В реальных конструкциях она колеблется в пределах 60 †1 МПа. Суммарнуго талшииу рЕзиновЫХ Слоев 1Х= 211 Целесообразно увеличивать лишь до некоторого предела. По мере удаления от внутреннего фланца жесткость слоев на сдвиг быстро растет и их влияние на расчетную сдвиговую деформацию у, определяющуго долговечность подшипника, снижается (рис. 2.гк181. В реальных 0,08 О,з С,Е2 е 5 0 15 2С 1 5 0 15 20 1 а) 6) Рис.

2.4.!8. Лгпичное распределение сдвиговых деформаций по слоям сферического эластомерного подшипника 1а) и изменения допускаемых относительных осадок Гз) по высоте резина-металлического подшипника (6) конструкциях, число слоев и не превышает 32. Увеличение количества слоев приводит не только к возрастанию габаритов и массы подшипника, но и к заметному увеличению его стоимости. В параметрических исследованиях вместо числа слоев удобнее оперировать относительной высотой Ь ЭП: где Лз„— радиус, на котором расположен и-й слой. Обычно величина 6 не превышает 2,5 — 3.

При болыпих значениях наблзодаются случаи потери подшипником осевой устойчивости. Для решения задачи об устойчивости сжатых ЭП нет соответствующих методов расчета, ограничено и число опытных данных. В основном приходится ориентироваться на общие соображения, принимая окончательное решение по результатам специальных опытов, в частности, нагружением подшипника осевой силой, превышающей максимальную эксплуатационную в 2,0 — 2,5 раза. Для рассматриваемой резины определяется необходимый фактор формы )-го слоя Ф, и вычисляется его толщина: Ль Озь 00 1; = — 1д Ъ В процессе формирования ЭП последовательно добавляются резиновые слои и металлическая арматура, пачиная от внутреннего фланца и вплоть до достижения внешнего радиуса Лз„.

Для каждой стадии помимо толщин 1; определяются сдвиговые деформации у, н их максимальное значение у, являющееся расчетным для прогнозирования долговечности Ь. Одновременно подсчитываются угловые жесткости с;, с, с р;, с р, жесткость сжа- 9' тия Ь,. и ресурс в часах: Ь Ь = — п 50 нв где 넄— частота вращения НВ; Ь= Ь(д, я, бе, б з, по, а~ ) . Практический критерий Ь= А~ах в ходе оптимизации углов бо,бз,ио,а~ заменяется условием у= у,,„. Рост угла 51 и уменыление угла бе приводят к относительному увеличению сдви- 92 говой я<есткости внутренних слоев и к уменьшению их расчетного значения у.

Увеличение угла по снижает угловую жесткость внешних слоев. Уменьшение угла и~ выравнивает сдвиговые деформации по высоте ЭП, но приводит к уменьшению суммарной толщины реви- новых слоев я снижению долговечности подшипника. В «двухмодульпых» подшипниках рассмотренные закономерности не всегда соблюдаются. В этих подшипниках сдвиговые деформации миннмизиру»ется за счет использования в разных слоях резины с неодинаковыми модулями сдвига, и часто долговечность такой конструкции определяется слоем, на котором происходит смена резины. Такой прием при равных габаритах ЭП мон«ет дать выигрыш по долговечности в 1,5 — 2 раза. Если и при «двухмодульной» конструкции не удается получить желаемые результаты, целесообразно рассмотреть возможность применения «многомодульных» подшипников, ориентируясь на клеевой способ их изготовления.

Не исключается и замена сферических ЭП сферически-упорными (см. рис. 2.4.11), что связано с принципиальным изменением конструкции ВНВ. Выбор основных параметров ЭП Выбор основных параметров ЭП основан на поиске разумного компромисса между их габаритами и долговечностью. Наиболее показательными параметрами сферических ЭП являются величины р Лв„ ц= — и 6= —. Лз Л1« ' з1 На перво»» этапе выполняют серию расчетов, позволяющих представить долговечность подшипника в функции о и Ь для заданных эквивалентных циклических отклонений Ь (1, и <р,, оптимизируя при этом Остальные параметры, определяющие форму и размеры ЭП по криторию Х = Ь В узловых точках «о — Ь» сетки производится оптимизация углов бе, б «, с«о, с««и определяется максимально достижимая долговечность Ь (рнс.

2.4.19). Для удобства последующего анализа на диаграмму наносятся вспомогательные линии: толщина резинового слоя 1= (»] и Л з„= сопз1, Нанося на диаграмму линии, соответствующие заданной системе 93 ограничений Ь < [Ь), Л >> — — [г), Л з„< [Л ), ь' = [~), получаем область существования объекта проектирования, анализ которой сразу же дает решение некоторых задач оптимизации: шах(Ь) при шах(Л >>) — точка А; шах (Х ) при Л з„< [Л ) — точка В; шах(Л в„) при В< [Ь] — точка С; шах(Л >>) при»< [г.) — точка Ю.

Рис. 2.4.19. Зависимость удельной нагруже>тости первого слоя о и его относителыюой высотьс Л > 1 — линии Ь = соней 2 — линии Я тп сопя> Второй этап сводится к эскизной компоновке ВНВ с вариантами ЭП, полученными па первом этапе. После повторной оптимизации углов бе, 5 >, аз, а > в точках А, В, С, П и центре области существования (точка В) строятся габаритные чертежи соответству>ощих ЭП, служащих в дальнейшем основой для детальных эскизных компоновок ВНВ, на базе которых но>кот быть окончательно выбрано оптимальное сочетание ц '- Л " .

ор$ На третьем этапе при окончательно выбранном сочетании д~"~- Л~Р~ проводится подробный проектировочный расчет подшипника с определением толщины резиновых слоев и всех геометрических размеров металлической арматуры. Прогнозиру>ется интегральные жесткостные характеристики й = Ь(Р), М,„= Мт(д>), М б = М р ((Р) . Конкретная диаграмма о — й справедлива только для определенной осевой нагрузки Р, заданной гистограммы перемещения лопасти и данной марки резины, Пути повышения несущей способности сферических ЭП В тех случаях, когда в рамках ааданных ограничений не удается обеспечить приемлемый уровень расчетной сдвиговой деформации у только за счет подбора углов б о, б 1, а о, а О можно соответствугощим образом перераспределить жесткости резиновых слоев. Для етого впутренние слои выполняются из резины с большим, чем у внешних слоев, модулем сдвига. Другим путем повышения несущей способности сферических ЭП является снижение касательных напряжений от действия осевой нагрузки на внутреннем контуре слоя, где обычно и возникают начальные очаги разрушения.