Далин В.Н. Конструкция вертолетов (553618), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Все чаще для изготовления валов применяются титановые сплавы. Валы из пих получаются легкими, коррозионностойкими, надежными в эксплуатации. Сейчас, когда стали широко впедряться КМ, делаются попытки изготавливать рессоры из гибридных КМ (спиральной намоткой витей углевояокпа и органоволокна). Необходимо исключить возможность случайных ударных повреягдений вала из композитов в процессе монтажных работ и в эксплуатации. Критическая угловая скорость вращения валов При вращении пала постояпного поперечного сечения, установленного па двух опорах, формы ого упругой липин весьма разнообразны (рис. 4.8.1, в). Каждой форме упругой линии вала соответствует свое значение критической угловой скорости ш „„ (рис. 4.8.1, б).
Наименьшее значение ав„получается при первой формо упругой линии вала. Остальпыо критические скорости больше первой в й раз, где й — число полуволп упругой линии, з размещающихся между опорами вала. Критичоские угловые скорости при различных формах упругих линий, которые может принимать вращающийся вал, находятся по формулам ч Ге йЬХ в= '~ з где т — масса вала; с — жесткость вала, зависит от его размера, места врилоягепия нагрузки, условия размещения вала на опоро и материала вала; )з — коэффициент, определяющий влияние опор вала, мосто приложения и характер нагрузки; в — модуль продольной упругости; 1 — момент инерции поперечного сечепия нала; 1 — расстояяие между опорами вала (подставляется длина участка вала, соответству>ощая полуволпе упругой линии с жесткостью с.
209 Так, для второй формы упругой линии следует подставить —, для 2' третьей — — и т.д.). 3 Запас по го„„должен составлять не менее 0,2 а„(го„— рабочая частота вращающего вала). 1-я форма 2-я форма З.я форма 4-я форма Рис. 4.о.!. Характер изменения прогиба вала: а — формы упругой ликии вала; б — резонансные частоты вращающегося вала 210 Валы большой протяженности целесообразно иметь высокоборотными для уменьшения передаваемого крутящего момента (Мз,= — ~). Если рабочая угловая скорость вращения вала ю < юкг, то вал принято называть жестким (докригаическим); при го > ю„вал называют зибким (закритическим).
У докритнческого вала диаметр и расстояние между опорами выбираются исходя из необходимости смещения ю„за пределы рабочего диапазона. Высокие критические скорости обеспечивают за счет использования жестких трубчатых валов большого диаметра, при небольших расстояниях между подшипниковыми опорами (рис. 4.8.2, а). По'- добные короткие жесткие звенья валов во многих случаях приходится соединять упругими муфтами, чтобы исключить проблему выверки соосности опор и валов (если в процессе работы опорная конструкция может смещаться). В результате система вала усложняется, а масса увеличивается. Конструктор иногда идет на снижение рабочей угловой скорости вращения, чтобы не допустить наступления критического рехсима.
В этом случае потребуется увеличить передаваемый крутящий момент Ма„, чтобы сохранить мощность неизменной, а значит, необходим вал еще больших размеров и массы. В случае гибкого (закритического) вала рабочая угловая скорость вращения вала должна превышать критические с некоторым запасом.
Переход через ю„должен происходить быстро, насколько зто возможно по условию превышения мощности. Для уменьшения амплитуды колебаний вала необходима его хорошая балансировка. Необходимо знать, что вал можно уравновесить только для одной угловой скорости; при других скоростях, как правило, он оказывается неуравновешенным. В конструкциях трапсмиссионных валов предусматрива1отся специальные устройства, ограничивающие прогиб нала при переходе через ак, Применяются также упругодемпфирующие опоры нала для гашения его колебаний при переходе через оэ„„ (рнс.
4.8.2, е). 2И 4.9. МУФТЫ Муфты устанавливаются для компенсации угловых и линейных смещений палов, их соединений, включения и выключения (свободного хода) сцепления. Компенсирующие муфты Этв муфты применяют для соединения валов с неточно совмещенными осями и деформируемым основанием. Они компенсируют пеболыпие радиальные, осевыс, угловыо яли комбинированные смещения (рис. 4».9.1). Причиной смощепнй может быть неточность монтажа, деформация узлов крепления соединяемых агрегатов при эксплуатации вертолста, а в некоторых случаях а смещения заранее регламептиру- ьс ьотся при сборке трансмиссионных валов на вертолете. а Работа компспсируьощих муфт связана с затратами мощ- Рис, 4.9.1. Виды возмохсных ности на преодоление сил тре- смещений осей валов, соединяемых му тами: пых их элементов друг относи — севые 5 — радиальные тельно друга или с деформацией упругого элемента муфты.
Возникновение изгибающего момента М„,„в месте установки муфты снижает ресурс деталей валов, вызывает вибрации в соединяемых агрегатах трансмиссии. Снизить Мя,„молоко уменыпением жесткости муфт, работы сил трения в муфтах, эксплуатационного угла перекоса, а также рациональными приемами монтажа (т.е. введением предварительного перекоса в муфтах в направлении, противоположном перекосу, возникающему при эксплуатационных нагрузках).
Продольное сжатие (растяжение) ВТ возникает в процессе эксплуатации при изменении монтажного расстояния между соединяемыми агрегатами и отсутствии (или неработоспособности) уала, компенсирузощего изменения длины вала (например, «защемленне» 213 подвижного шлицевого соединения вала под действием крутящего момента). Осевое усилие опасно в момент сжатия — может произойтн потеря устойчивости и остаточные деформации вала.
Конструкцию компенсирующей муфты н ее параметры определяют крутящий момент М„~, угловая скорость ю и необходимый угол перекоса а. Параметры рессор определяются с учетом типа выбранных муфт и предполагаемой величины перекоса муфт, В ВТ применяются следующие типы угловых и линейных компенсаторов: — зубчатые; — шарнирные (карданные) со шлицевым соединением; — упругие с использованием неметаллических элементов (втулок, блоков); — упругие с использованием металлических элементов. Муфты работают в широком днапааоне нагрузок, в различных условиях эксплуатации.
Отметим, что положительный опыт эксплуатации муфт какого-либо типа в одних условиях может дать отрицательныо результаты прн их эксплуатации в других. Зубчатые муфты Зубчатые муфты (рис. 4.9.2) компактны, высокотехнологичпы, имеют стабильные эксплуатационные данные. К их недостаткам относятся: необходимость смазывания и периодического контроля в эксплуатации, незначительный допустимый угол перекоса.
Муфты могут передаватт Ма~ от 800 Н м до 1 10 Н м е (фактвческн М„„регламентированы от 400 Н м до 7000 Н м при и= 3000 об/мин). Зубья муфт должны иметь высокую контактную прочность. Прн изменении угла перекоса от 0' до 1'30 напряжение смятия ас„увеличивается более чем в 3 раза. Зубья втулок и обойм имеют обычный эвольвентный профиль. Для обеспечения равпопрочности зубьев втулок и обойм зацепление, как правило, корректируют. Число зубьев каждого венца 30 — 80 в зависимости от размера. Для возможности компенсации линейных н угловых погрешностей расположения соединяемых валов необходимо: — зубчатое соединение выполнять с боковым зазором: 214 — заготовку втулки под нарезку зубьев обтачивать по сферической поверхности; — зубу придавать бочкообразную форму.
а) Рис. 4.9.2. ККС зубчатых муфт: а — зубчатая муфта; б — секции трансмиссионного вала вертолета Ми-б с зубчатой муфтой При работе муфты контактирующие зубья за каждый оборот проскальзывают друг относительно друга в осевом направлении, 215 поэтому основным критерием работоспособности муфт является износостойкость зубьев.
Размеры муфт зависят от расчетного момента „,„, который определяется по наибольшему длительно действующему крутящему моменту Мк, передаваемому муфтой: кр.раск 1 2 кр ' Здесь й1 — коэффициент безопасности (й1= 1,8); й2 — коэффициент условий работы муфты (й2= 1,3). После этого расчета проверяют условие прочности по наибольшему кратковременно действующему крутящему моменту: Мар ааах 2 Мкр ' Момент Мкр для муфт выбирают в соответствии с расчетом по контактным напряжениям. Жесткий карданный механизм Простым жестким карданным механизмом является шарнир Гука (рис. 4.9.3).
Шарнирная муфта может передавать момент Мкр до 3 10 Н м с угловым смещопием до 45'. Полумуфты шар- 6 нирпых муфт выполняются в виде вилок, повернутых друг относительно друга под прямым углом и сосдипоппых шарниром с промежуточным телом, обычно имеющим форму крестовины с паарпиром. В шарнирах установлены подшипники скольжения или качения, периодически требующие контролируемого смазывания. (Парнирныс муфты технологически сложнее зубчатых, и их применение обосновано лишь при наличии большого углового смещения между валами (монтажного и эксплуатационного). Бршцсние ведомого вала одинарной шарнирной муфты, если он пе сооссн с ведущим, происходит неравномерно при равномерном вращении ведущего вала.
Соотношение между угловыми скоростями ведомого оэ и ведущего сэо валов (т.е. мгновенное передаточное отношение) следующее: 1 — э(п у соз и 2 2 где у — угол между осями валов; и — угол поворота ведущего вала от некоторого иоходного положения. 216 Коеффициеит неравномерности вращения ведомого вала Й= = 1я у а1ву. се о 11ри небольших углах у 1с= у 2 17 — в рад). Рис. б.9.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
