Далин В.Н. Конструкция вертолетов (553618), страница 14
Текст из файла (страница 14)
При использовании конических роликоподшиппиков существенно повышается жесткость и упрощается конструкция узлов ГШ и ВП!. Установка в ГШ н ВШ самосмазывающихся подшипников скольжения облегчает техническое обслуживание и упрощает конструкцию втулки. Получен ряд антифрикционпых материалов, способных успешно работать в достаточно тяжелых условиях. Это металло-фторопластовая лента, изготовленная путем пропитки компо- 80 Ь>ч 2000 Рис. 2лйд. Зависимость долговечности металлофторо- аластовмх нодигиннисов Ь от фактора р1г,р 1000 б00 400 200 100 0,1 0,2 0,3 0,4 О,б 0,8 Рт СР Металлофторопластовые подшипники приемлемых габаритов пе обеспечивают необходимую, по современным представлениям, долговечность ГШ, равную Ь= 1200 — 1500 ч.
Применение радиальных металлофторопластовых подшипников с несколькими поверхностями трения может повысить допустимые значения фактора рр„,. Подшипники с тканевыми вкладышами на основе полифеноловых или других высокопрочных и износостойких нитей с удовлетворительными характеристиками трения по технологическим соображениям представляготся более перспективными, чем металло- зицнй из фторопласта н дисульфида молибдена или какой-либо другой твердой смазки пористого каркаса, образованного спеканием бронзовых гранул па стальной основе.
В качестве материала подобных подшипников могут применяться и некоторые ткани из высокопрочных полифеновых волокон, обладающих низким коэффициентом трения и хорошо сопротивляющихся износу. В инженерной практике принято считать, что долговечность самосмазывающихся подшипников скольжепия Х в условиях кача- тельного движения в достаточной мере определяется фактором р1' (рис. 2.4.8), причем под Р понимают либо максимальную, либо среднюю скорости скольжения, Области, в которых находятся значения фактора р1г, для НВ с современными лопастями из КМ, имеющими массовую характеристику 7= 6 — 7, соответствуют удельным давлениям р = 30 — 35 для ГШ и р= 35 — 40 МПа для ВШ.
Указанные области ограничены значениями диаметра пальца шарнира, обеспечивающими его необходимуго прочность и жесткость, фторопластовые. Одним из факторов, ограничивающих возможности использования самосмазывающихся подшипников, является относительно высокий момент трения. В стадии исследования находится шарнирное соединение, в частности, втулки РВ, представляющие комбинацию эластомерного подшипника с тканевым. Весовое совершенство втулки, характеризуемое коэффициептом К = (т — масса втулки, "з — число лопастей; Р— цен- вт зл вт тробежная сила; К вЂ” коэффициент) (рис. 2.4.9), существенно повысилось за счет: замены стали на титан; применения проволочных торсионов в ОШ и самосмазывающихся подшипников в рычагах поворота лопасти; модернизации центробежных ограничителей свеса; использования пружинно-гидравлических демпферов, снижающих действующие в полете переменные нагрузки в плоскости вращения; некоторого повышения напряженности конструкции с учетом современных конструктивно-технологических мероприятий.
к, 0,030 0,025 0,020 0,015 1950 1960 1970 голы Рис 2.4.9. Весовое совершенство втулох несущего вшвпа различных типов Стремление максимально облегчить конструкцию, снизить ее стоимость и упростить техническое обслуживание в эксплуатации привело к созданию втулок без обычных ГШ. Общей для новых втулок НВ и РВ легких и средних вертолетов стала тенденция к полной или частичной замене традиционных шарниров теми или иными упругими элементами, обеспечивающими небходимые перемещения лопастей за счет собственной податливости. 82 К таким упругим элементам принято относить, в частности, так называемые эластомерные подшипники (ЭП) (рис. 2.4.10), имеьощие тонкие резиновые слои, привулканизированные к арматуре из металла или композита. ЭП обладают высокой жесткостью сжатия, что обусловлено как стесненностью формоизменения тонких слоев, так и слабой объемной сжимаемостью резины.
В совокупности это позволяет ЗП воспринимать центробежные силы лопастей, работая с достаточно большими угловыми перемещениями при вполне приемлемом, с точки зрения усталостной прочности, уровне переменных контактных напряжений. а) 6) в) г) л) Рис. 2.4Л0. Типы зластомерньи подишпнисов: а — упорный; б — радиальный; в — панический; г — сферичесеий радиальный; д — сферический Втулки с ЗП имсзот сугцествепно меныпую массу и небольшоо число силовых деталей, не требуют смазки, могут эксплуатироваться по техническому состоянию, поскольку усталостные повреждения в ЭП развиваются медленно и легко обнаруживаются при регламентных работах. Многообразие форм ЭП дает возможность использовать их при самых разных сочетаниях нагрузок и перемещений, а различные упругие свойства тонких резиновых слоев в отношении сжатия и сдвига позволяют обеспечить приемлемую жесткость на сдвиг при весьма малых деформациях в направлении действующей сжимающей нагрузки. В ГШ и ОШ втулки вертолета АН-?С Хью-Кобра фирмы «Белл» впервые в практике мирового вертолетостроения были использованы конические ЭП.
Следующим шагом в развитии ВНВ с ЭП стал отказ от схемы с раздельными шарнирами. Фирма «Боинг-Вертол» разработала для вертолета СН-47С Чинук ВНВ со сферическими ЭП. Фирма Сикорского для вертолетов ??Н-60А Блек-Хоук и Я-76 Спирит разработала вариант ВНВ, в котором центробежная и перерезывающая силы лопасти воспринимаются единым комбинированным сферическим упорным подшипником (рис.
2.4.1?). Сфери- Рис. 2.4.11. Втулка несущего винта с эластомерньиии подшшишками ?вертолет УН-бдг?)г 1 — узел крепления наконечника лопасти; 2 — кронштейн крепления демпфераг 3 — сферический эластомерный подигипник; 4 — узел крепления стержня к цилиндрическому эластомерному подшипникуг 5 — цилиндрический эластомерный подшипник; б — радиальный самосмазывающийся подшипник; 7 — рычаг управления шагом лопасти 84 Рис. 2.4.!2. Втулка из козтозициопного материала экспериментального вертолета Воинг-360: а — втулка в сборе: ! — подшипник без смазки, соединенный с зластомерным подшипником ВШ (для складывания лопастей); 2 — ступица втулки; 3 — соедшш- тельное звено ГШ и ВШ; 4 — зластомерньш" демпфер ВШ; 5 — электро- мотор для складывания лопастей! б — конструктивно-силовая глемп втулки НВ: ! — непрерывные ленты из КМ; 2 — вььутренняя рамка; 3 — лента из КМ; 4 — подшипник ВШ; 5 — лопасть; б — 'палец ВШ; 7 - зласп|омер- ный подшипник ГШ! в — формирование ступицы втулки 85 ческая часть подшипника 3 позволяет лопасти совершать маховое движение в плоскости взмаха и вращения, а хвостовик 5 с плоскими резиновыми слоями, будучи более податливым па кручение, обеспечивает изменение угла устаповки лопасти, ие вызывая заметкой закрутки сферических слоев.
Форма корпуса втулки НВ с комбинированными сферическими упорными подшипниками способствует уменьшению вредного аэродинамического сопротивления агрегата. Размеры упругих элементов, за счет которых совершаются необходимыв перемещения лопастей, и, следовательно, масса ВНВ существенно зависят от амплитуд махового движения лопастей. ВНВ, выполненные по классической схеме, т.е. с подшипниковыми узлами в ГШ и ВШ, свободны от этих недостатков. Очевидпо, учитывая эти соображения, фирма «Боииг-Верлгол», разработавшая в свое время для вертолета СН-47С ВНВ со сферическими ЗП, па экспериментальном вертолете Боинг-360 установила ВНВ с ГШ и ВШ. Втулка выполнена из КМ с самосмазывающимися подшипниковыми узлами в шарнирах. На ВШ устаповлепы эластомерпые домпферы и механизмы складывания лопастей.
Упругая комлевая часть лопасти выполняет функцию ОШ, КСС элементов ступицы втулки представлена ка рис. 2.4.12. 2.4.3. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СФЕРИЧЕСКИХ ЭЛАСТОМЕРНЫХ ПОДШИПНИКОВ В процессе конструирования ЗП (рис. 2.4.13) необходимо обеспечить вго долговечность при заданных габаритах. Долговечность циклически нагруженных резино-металлических элемептов (РМЗ), работающих при умеренном саморазогрезе (ТЕ 320 — 330 К) и оггб ракиченных относительных осадках резиновых слоев в=— Ь (Ь,б, Ь, — объемиая и общая деформации слоя резины при обжатии), может быть вычислена исходя из кривых усталости обычного типа: Здесь Ь вЂ” число циклов пагружения до появления недопустимых дефектов; у — результирующая циклическая сдвиговая деформация 86 Рис.
2.4,уд. Нагружение сферического эластомерного подшипника втулки несущего винта Ю в наиболее нагруженном слое, 7 = — (рис. 2.4.14), где и — количество Тп элементов; Ю вЂ” перемещение при деформации сдвига; ! — толщина слоя: показатель степени т в диапазоне Х = (1 — 50). 10 циклов 6 примерно равен пяти; А — коэффициент работоспособности, А= 7,5 — 8,1. Рис. 2.4.!4г Перемещение при деформации сдвига реэинометаллического элемента 87 Допустимые значения относительной осадки целесообразно выбирать в зависимости от радиуса или номера слоя резины: 0,05 при г< 5, 0,05+ (0,01...0,02)(г — 5) при г> 5, где г — номер слоя, начиная от внутреннего фланца. Прн относительных осадках е, превышающих некоторое предельное значение, происходит резкое снижение долговечности.
Расчетной считают относительную осадку на внутреннем контуре слоя в точке А (рис. 2.4.15). Выход подшипника из строя фиксируется по состоянию внешних поверхностей резиновых слоев. С учетом этого расчетной, т.е. используемой для прогнозирования, принято считать результирующую циклическую сдвиговую деформацию в точке Б. рис. 2.4.15. Суммироваяие сдвиговых деформаций в сферическом слое При определении сдвиговой деформации у используются расчетные гистограммы, составленные с учетом накопленных статистических данных по повторяемости режимов полета вертолета в реальной эксплуатации. 88 Конструктивно-технологические ограничения Сферические ЭП целесообразно изготавливать методом литья под давлением 60 — 50МПа.
У большинства сферических ЭП форма принята, конической. Их геометрия описывается шестью параметРами: Лтг Л2 60 61 ~0 Толщину резиновых слоев 1, целесообразно выбирать максимально возможной из условия е;= ~ е~. Соответственно углы для 1-го слоя 0 0 Лп зш тг Лы з1в 11 О 1 = — — а Π— агсзш 1 2 О,. = — — а — агсз1в 21 где 60 и 51 — внешний и внутренний углы первого слоя; ао и п1 — направляющие углы внешней и внутренней образугощей (рис. 2.4.16).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
