Далин В.Н. Конструкция вертолетов (553618), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Различным сочетанием шарниров достигается решение ряда конкретных задач динамики НВ и характера нагружения подшипников шарнирных узлов. Увеличение разноса ГШ повышает эффективность управления и допускаемый диапазон центровок вертолета, но при этом растут изгибающие моменты на валу главного 'редуктора. Из опыта отечественного вертолетостроения следует, что целесообразно иметь минимальный разнос ГШ, а необходимые запасы управления получать за счет соответственного подбора диапазона отклонения автомата перекоса (АП). Такой подход позволяет создать наиболее компактную и легкую конструкцию втулки, Увеличение числа лопастей вызывает определенные трудности с размещением сочленений в одной плоскости, что заставляет увеличивать разнос ГШ.
Главным фактором, определяющим минимально допустимый разнос ВШ втулок обычной схемы, является обеспечение восстанавливающего момента М„е„создаваемого центробежными силами лопасти. Необходимо учитывать, что М„„зависит от угла взмаха лопасти ~), Обычно разнос ВШ можно подбирать из условия, что диапазон углов отклонения лопасти в плоскости вращения (авторотация взлет) составляет 12 — 18'. При правильном выборе кинематики в атом случае обеспечивается устойчивость лопасти относительно ВШ.
Вынос ВШ при принятых максимальных углах отклонения лопасти в плоскости вращения 5 м,х не может быть уменьшен и доля«ен быть пропорциональным максимальному крутящему моменту на НВ: 1„з,= Й(М«~)„„. Переход на оовременные лопасти из КМ с у = 6 — 7 вместо у = 3,5 — 5, как на вертолетах предыдущих поколений, требует определенного увеличения выноса ВШ, необходимого для сохранения диапазона углов отклонения в плоскости вращения. Это, естественно, влечет за собой некоторое возрастание массы втулки НВ.
Выносом ВШ достигается изменение частот колебания лопасти в плоскости вращения, что связано с отстройкой от «воздушного> и «земного» резонанса. Совмещение ГШ и ВШ в виде карданного узла обеспечивает равномерное нагружение подшипников ГШ на всех режимах полста вертолета (рис. 2.4Л, 6), При механическом приводе лопаотей НВ через втулку передается крутящий момент Ма„от двигателя. Втулка воспринимает азродинамические Т и Ч и инерционные силы Р и моменты, возникающие на лопастях НВ, и передает их на фзозеляж (рис. 2.4.2).
Масса рукава втулки пропорциональна центробежной силе лопасти и его длине. Следовательпо, для снижения массы втулки целесообразно максимально уменьшить длину рукава. Этому препятствует ряд ограничений. Длину рукава нельзя сделать меныпс суммарного размера максимальпо придвинутых к корпусу узлов шарниров. Кроме того, сокращение рукава, особенно для втулок мпоголопастиых винтов, связало с трудностями компоновочного характера. Существешш уменьшается длина рукава (при заданном 1„о,) па втулке с порядком следования шарниров «ГШ-ОШ-ВШ» (вертолет «Нипук», рис.
2.4.1, в) и «ОШ-ГШ-ВШ» (вертолет «Флетпер», рис. 2А.1, г). Конструктивная компоновка втулки с совмещенными шарнирами приведена на рис. 2.4.3 (вертолет Я-58). Основными показателями, характеризующими совершенство конструкции гпарпирных втулок НВ, являются: — пасущая способность подшипников ГШ, ВШ и ОШ; — уровень напряжений в деталях, подверженных действию переменных нагрузок; — ресурс и возможность его дальнейшего увеличения; — работоспособность демпферов; — масса втулки; Рис.
2.4.3. Конструктивно-кинематическая схема шарнирной втулки с совмещенными ГШ и ВШ: 1 — ступица втулки„2, 3, 4 — ВШ, ГШ и ОШ соответственно; 5 — фиксатор корпуса ОШ (поворот лопастей при их складывании); б — конические роликовые подшипники; 7 — демпфер ВШ 69 — технологичность деталей и узлов; — простота и удобство обслуживания. 2.4.2. ВЫВОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ВТАРННРНЫХ ВТУЛОК НВ Осевые шарниры В осевых шарнирах поворот корпуса относительно цапфы при нагружении осевой цонтробежной силой может быть осуществлен при помощи нли подшипникового узла, или упругого элемента, В практике вертолестроения в ОШ применяются: — упорный подшипник с цилиндрическими телами качения (рис. 2.4.4, а); — многорядные радиально-упорные подшипники (рис, 2.4.4, б); — пластинчатые (рис.
2.4.4, в) или проволочные тороиопы; — У-образные пластинчатые торсионы, имитирующие ОШ и ГШ (рис. 2.4.4, г). При расчете подшипников ОШ учитывают центробежнузо силу лопасти Р„и момент в плоскости вращения М~, создаваемый демпфером. В выполненных по схеме рис. 2.4.4, а ОШ цептробевшая сила лопасти воспринимается упорным роликовым подшипником 3.
Момент демпфера частично воспринимается этим же подшипником,частично — радиальными подшипниками 1 и 8. Нагрузки в полста яа радиальные подшипники 1 и 8 сравнительно невелики. Обычно оки подбираются по моменту от силы тяжести лопасти, когда опа лежит на ограничителях свеса. Подшипники втулки работают в условиях качательного движения. Они выходят из строя вследствие местного износа дорожек качения, поэтому обычные методы расчета для таких подшипников неприемлемы. Рассмотрим основные условия, влияющие на работу упорных подшипников. Учитывая, что для шарикоподшипников контактные напряжения пропорциональны корню кубическому из нагрузки, а для роликоподшипников — корню квадратному, в ОШ в основном применяются цилиндрические роликовые упорные подшипники.
Цилиндрические тела качения в упорном подшипнике, в отличие от конических, не создают радиальных усилий при сжатии. Для уменьшения трения за счет проскальзывания применяются двухрядные цилиндрические ролики, проворачивающиеся при повороте опорных колец подшипника (рис.
2.4.5, а). Чтобы в место 70 >-+ л / Е о Е~М~~ а,~ а фЗ~Ий ~й ~Я п~ 3о~оа, 3~~ ~о о и~3(В ь~ ~ Сч Ю„ с~ Ъ М й Д о Е ! К о ! ЙЙ ~ о Ф об О ЮЮ Я а и (, з ~3 о „ З ~;» и ц йц Е 3 И Е о С3, Ц~ц о ~ о ЗОВ~ Ф йи ф И ~о ~ 3~ а, ~3 Я а (~ Е ч о Е ! 222 12) 0 ра Т„мин 25, МП0.102 00 22 60 10 40 И 0 5 10 15 20 25 Й)2, 20 (Яч 10') 20' 10 1020, Т г) в) Рис. 2.4.2. Конструктивные мероприятия, способствующие повышеншо ресурса упорного роликового подигипника осевого шарнира: а — разделение цилиндрического ролика па две части; б — смещение сепаратора; в — кривая долговечности упорного подшипника с повернутыми роликами," г — зависимость времени поворота сепаратора от угла наклона гнезд сепаратора разделения тел качения па контактных поверхностях опорных колец пс создавался пик напряжений, длина роликов (длинные, короткие) чередуется в шахматном порядке, создавая перекрытие неконтактных поверхпостей.
Для повьппеиия долговечпости упорного подшипника ролики поворачивают в сепараторе на угол у (рис. 2.4.5, б) таким образом, чтобы при колебательных движепиях тел качения сепаратор поворачивался па угол 360 в течение определенного времени. Кривая долговечности и= п(вй) !и — число колебапий в мип; л — время работы подшипника,ч) для упорных подшипников с поверпутыми роликами, имезощими оптимальпую скорость смещения сепаратора Т,= 40 — 80 мип, показана па рис. 2.4.5, в.
Зависимость времени С поворота сопаратора Те от угла наклопа гпезд сепаратора у и козффициопта трепия !" приведена па рис. 2.4.5, г. 11а практико встречаются два варианта располохсеяия гнезд сепаратора. В первом все гпезда имеют одинаковый угол наклона, но превышающий 1', во втором — песколько гнезд расположепы под углом 3 — 6, а остальные гпезда — радиальные. При расположеяии гпсзд сепаратора под одипаковыми углами умепыпаются потери па тренио и поравпомерпость распределспия пормальной пагрузки вдоль линии контакта и обеопечивает работу подшипников в условиях, близких к оптимальпым. В О!В втулок 11В и РВ покоторых вертолетов успешно применяются мпогорядпые радиальпо-упорпые шарике-подшипники !рвс.
2.4.4, 6) с углами коптакта До= 45' и умепьшеяпым отпошепием радиуса жалоба к диаметру шарика, что увеличивает длину площадки ковтактпой деформации. !Зольпшс достоиззство подшипников этого типа — возможпость повьпнопия грузоподъемности за счет увеличения числа подшиппиков в комплекте, что во многих случаях осуществляется без увеличения размеров ОШ.
Главным в мпогорндпых установках является обеспечение равномерной осевой пагрузки па подшипники. Эту задачу позволяет ре~пить примопепие предварительпого натяга и повышение точности изготовлепия подшипников и их моптажа. Мпогорядпыо радиалько-упорные подшипники имеют более пизкио потери на трение. Если для подшиппиков етого типа коэффициент трепия скольжения г" составляет 0,03 — 0,04, то для упорпьтх подшипников с «поверпутыми» роликами даже при самых оптимальных геометрических соотношопиях он равен 0,05 — 0,08. В 73 определенных условиях повышенное трение в ОШ может существенно ухудшить управляемость вертолета.
В подшипниковых узлах, работающих при качательном движении, следует применять жидкие смазки и соответствующее уплотнение. Избавиться от жидкой смазки в осевых шарнирах можно при замене в пих упорных или радиально-упорных подшипников пластинчатыми или проволочными торсионами (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
