Далин В.Н. Конструкция вертолетов, страница 16

С втой точки арения, оптимальным был бы подшипник без центральной полости, имеющий в центре слоя касательные напряжения т= О. Однако в этом случае потребуются весьма сложные пресс-формы, из-за чего резко возрастет стоимость. Более перспективным является заполнение центральной полости под давлением малосжимаемой жидкостью. При атом происходит равномерное сжатие резиновых слоев вблизи внутреннего контура ЭП. Кроме того, заполнение полости ЭП жидкостью приводит к сни»кепи«о нагрузки от центробеясной силы па слои резины. Побочным полонсительным аффектом для «гидроупругих» ЭП оказывается возможность обнаружения разрушения резиновых слоев и металлической арматуры по давлению в полости или наличию потеков жидкости на наружных поверхностях подшипника. 2.4.4.

ВЫБОР НАРАМБТРОБ У-ОБРАЗНОГО «ОРСИОНА 11а рис. 2.4.5, г приведена КСС втулки с 1г-образным торсионом, заменяющим ГШ и ОШ. Аэродинамические и инерционпые силы и моменты с лопасти передаются через две ветви торсиона на корпус ВНВ, Торсион воспринимает центробежную силу, изгибающий момент при маховом движении лопасти в плоскости тяги, закручивается при повороте лопасти и нагружается в плоскости вращения силой, либо силой и моментом в зависимости от наличия или отсутствия ВШ.

Торсион состоит из пакета топких пластин. Поверхность пластин упрочняется и защищается от фринционной коррозии. В процессе конструирования 1г-образного торсиона выбираются: угол между ветвями торсиона, его рабочая длина, площадь сечения, количество и ширина пластин. Крутильная жесткость торсиона не должна превышать допустимой величины по условию нагружения гидроусилителей каналов управления. На стоянке г'-образные тор- 95 Рис. 2.4.20.

Расчетные схемы погружения ветвей Ъ'-образного торсионаг а — составлюощие Т и Т в в центробежной силы Р в плоскости вращения; б — составляющие нагрузки при закрутке торсиона на угол р в плоскости минимальной жесткости; ~Рэ, (3 — углы закрутки для ветви 1 торсионаг в — облегание направляющей корпуса втулки пластинами торсиона; й „вЂ” радиус направлюощей; 11 — длина зоны изгиба торсиона; 6 — угол взмаха лопасти а) В) 96 сионы должны быть разгружены от момента инерциопной силы лопасти за счет ограничителей свеса.

Равнодействующая сил лопасти В= Р (рис. 2.4.20, а) повернута под некоторым углом к оси симметрии с,х Л~ (Ьг — переменная часть угла лопасти в плоскости вращения). Поэтому при горизонтальном полете вертолета происходит перераспределение центробежной силы Р во ветвям торсиона (Т„и Т, ). При закрутке торсиона на угол у ветвь закручивается и изгибается в плоскости минимальной жесткости (рис. 2.4.20, б). Нормальные напряжения от изги- бающего момента в плоскости максимальной жесткости пластины торсиона при закрутке на угол гр аналогичны напряжениям в пластинчатом торсиояе. При изгибе торсиона в плоскости тяги при взмахе лопасти на угол ~) (рис. 2 ь20, в) пластины торсиона облегают направляющие корпуса втулки с радиусом Л„.

При взмахе лопасти на угол ~) и при облегании направлязощих в пластинах торсиона возникают нормальные изгибные напряжения. При отсутствии ВШ лопасть нагружает торсион перерезывающей силой (), получаемой из расчета вьпгунсденных колебаний лопасти в плоскости вращения, Нормальные напряжения в торсионе складываются из постоянной части напряжений Ха 0 и переменной 2 Ап. Постоянная часть напряжепий Р е 0 0 м ~ ~ 0 ~ раст+ П изг+ ~ раст+ П изг ~ раст' Здесь а, = — — нормальные напряжения от центробеясной сигает лЬ б лы, ҄— составляющая центробежной силы Р по ветви торсиона с Р ззп з , я — количество пластин в торсионе, . юпу Ь, б — ширина и толщина пластины торсиона; у — угол между ветвями торсиона; гр з и е = " . — нормальные напряжения от изгибаюизг б~ 2 щего момента в плоскости максимальной' жесткости пластины торсиона, гр = соз — угол закрутки ветви торсиона, 2+ с,, с) а1 -1 зр(а з) = (ссз) з)з(а~) — 2(с)з(озз) — 1) пр т 2 ~ — ноРмальные напРЯжениЯ РастЯжениЯ тоРсиона при облегании направлягощей корпуса втулки, ~) — угол взмаха лопасти, з ~ — длины зоны изгиба торсиона; 97 гг ЕЬ ззг= 2Я вЂ” нормальные напряжения изгиба торсиона при н облегании направляющей корпуса втулки, ˄— радиус направляющей втулки; и = — — нормальные напряжения растяжения (сжатия) и Ю Раст пб 5 Р в ветвях торсиона от действия осевой силы, Я= — состав- 2 з1п-ь 2 ляющая осевой силы по осям ветвей торсиона.

В сжатой ветви торсиона на соответствующих режимах работы НВ (остановки, раскрутки) допустимые напряжения определяются критическими напряжениями потери устойчивости пластин. По аналогичным формулам рассчитываются переменные части напРЯжении: ЬОР„„Ьа„,г, Лп а„, Лп„,г, Ьггр„,. СУммарпые напряжения Вп= Хао+ ЕЛО сравниваются с допускаемыми напряжениями по условиям обеспечения ресурса, которые определяются на основании накопленного опыта разработки универсальных торсионов. Ресурс устанавливают по результатам усталостных испытаний торсиона при нагружении, зквивалентом полетному. занз. ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИК ДЕМПФЕРА В1П Самопроизвольные колебания (раскачивание) вертолета на земле с нарастающей амплитудой принято называть «земным» резонансом.

Это явление появилось после введения в конструкцию втулки винтов ВШ. Физическая сущность явления заключается в следующем. При собственных колебаниях лопастей НВ в плоскости вращения (относительно ВП)), которые могут возникнуть от какого-либо толчка (порыв ветра, грубой посадки и т.д.), появляются инерционные силы в плоскости вращения винта. Это приводит к смещению центра тяжести НВ относительно его оси вращения. Передаваясь па фюзеляж вертолета, они вызывают его колебания на упругом шасси.

Силы, раскачивающие вертолет, меняются с определенной частотой, зависящей от частоты собственных колебаний лопасти в плоскости вращения и угловой скорости вращения винта. Наиболее легко вертолет раскачивается, когда частота изменения возбуждающих сил близка к частоте собственных колебаний вертолета на упругом шасси. Одновременно при колебаниях корпуса вертолета 98 возникают силы, раскачива»ощие лопасти в плоскости вращения. Наличие такой двусторонней связи меящу колебаниями вертолета и лопастей приводит к тому, что при некоторой угловой скорости вращения винта вертолет может стать неуотойчивым, т.е. раз начавшиеся колебания вертолета могут оказаться не затухающими, а нарастающими.

Основпыс средства борьбы с «земным» резонансом; — установка специальных демпферов на ВШ лопастей НВ; — введение специальных демпфирующих элементов в конструкци»о амортизаторов шасси; — выбор характеристик гидравлического сопротивления амортизаторов на прямом и обратпом ходу, а также частотных характеристик амортизаторов и пневматиков с учетом отстройки от «земного» резонанса. Запас устойчивости винта на упругом основании может быть повышен как увеличспием степени демпфирования колебаний лопасти, так и увеличением демпфирования колебаний фюзеляжа, т.е.

повышением демпфирующей способности шасси. Однако возможности увеличения этих видов демпфирования весьма ограничены, т,к. демпфер лопасти и шасси выполняет ряд других функций, пс связанных с «земным» резонансом. Демпфер лопасти работает при поступательном полете вертолета и нагружает комлевую часть лопасти переменным изгибающим моментом, тем большим, чем больше степс~п ого демпфирования. Причем прочность комлевой части лопасти и втулки определяется главным образом именно наличиом демпфсра.

Нрезмерпое увеличение степени демпфирования шасси без применения специальпых устройств приводит к повышению динамических нагрузок при посадке вертолета. Демпферы ВШ бывают фрикциоипые, гидравлические, резинометаллические. Фрикционпый демпфер представляет собой пакет стальных пластин и пластин из фрикциоцного материала (ферадо).

При качании лопасти относительно ВШ происходит угловое перемещепие пластин из фрикционпого материала относительно стальных пластин. Затяжкой пружин регулируется момент трения демпфера. Момент тропик фрикционного демпфера (рис. 2.4.21, б) имеет ступенчатую характеристику.

В процессе эксплуатации определился ряд недостатков такого демпфера, в частности, зависимость момопта трения от состояния поверхности трения за счет износа, сложность отвода тепла из пакета, увеличение относительной массы и вредного азродипамического сопротивления с увеличением взлетной массы вертолета. 99 Рис, 2.4.2Д Тиличные характеристики демпферов ВШ втулки НВ: а — линейный демпфер; б — фрикиионный демпфер; в — ступенчатый демпфер Гидравлические демпферы нашли широкое применение в практике вертолетостроения.

В зависимости от конструкции они могут иметь линейную (рис. 2.4.21, а) или ступенчатую (рио. 2.4.21, в) характеристику. У гидравлических демпферов есть серьезные недостатки, в частности, большая чувствительность к температуре. В конструкции гидравлического демпфера должны присутствовать злементы, обеспечивающие стабильность характеристики при изменении температуры.. Постоянство объемов жидкости в полостях демпфера поддерживается за чет компенсационного бачка. При увеличении объема жидкости от нагревания через предельные клапаны излишек жидкости'поступает из полости демпфера в бачок. Из етого же бачка осуществляется компенсация утечек жидкости через уплотнения демпфера.

Как правило, на все демпферы В)П устанавливается один компенсационный бачок. Он располагаетоя в центральной части втулки на оси вращения НВ. На некоторых вертолетах каждый демпфер имеет индивидуальный компенсационный бачок. Для контроля объема жидкости в бачке устанавливается мерное стекло. При поступательном полете вертолета линейные демпферы нагружают комлевую часть лопасти в несколько раз выше, чем при аземном» резонансе. Этот недостаток в значительной степени устранен у наиболее широко применяемых гидравлических демпферов со ступенчатой характеристикой с редукционным клапаном (рис. 2.4.21, в), а также у фрикционных демпферов. Основной недостаток демпферов со ступенчатой характеристикой и, в частности, фрикцнолных демпферов — появление у вертолета так называемого порога возбуждения.