Далин В.Н. Конструкция вертолетов (553618), страница 34
Текст из файла (страница 34)
ККС универсальнык шарниров (шарниров Гука): а — простои шарнир; б — сдвоенный шарнир; в — секиил вала с шарнирами Гука: 1 — крестовина шарнира; 2 — рессора 217 Переменное мгновенное передаточное отношение шарнирной муфты вызывает дополнительные динамические нагрузки, в т.ч.
возможны удары при выборка зазоров в разные сторопы. Синхронность вращения ведомого вала муфты можно обеспечить установкой двух последовательно соединенных шарнирных муфт с промежуточным валом. Оси ведущего и ведомого валов должны составлять одинаковые углы с промежуточным валом, а вилки на обоих концах промежуточного вала должны лежать в одной плоскости. При эксплуатации шарнирных муфт на больших угловых скоростях вращения и значительных моментах М„г, передаваемых ВТ, возникают крутильные и изгибные колебания, которые могут существенно сказаться на ресурсе вала.
Карданный механизм с упругими металлическими дисками В муфтах нслользуются металлические диски (пластинчатые муфты), радиальная и крутильпая жесткость которых соизмерима с радиальной и крутильной жесткостью соединяемых валов, Муфты могут использоваться для передачи больших крутящих моментов при высоких окружных скоростях, обеспечивая надежность и необходимый ресурс трансмиссии с минимальными затратами на эксплуатационный период. Муфты (рис. 4.9.4) состоят иэ двух полумуфт и упругого звена, набранного из тонких стальных пластинчатых дисков, скрепленных болтами с полумуфтами.
Пластинчатые упругие муфты изготавливаются из стали 23Х15Ы 5АМЗ-Ш-Н1 с фторопластовым покрытием. Максимальный угол перекоса осей при использовании упругой пластинчатой муфты трансмиссионного вала при эксплуатации допускается не болое 30' (монтажный угол — 15'). При динамических нагрузках упругие муфты аккумулируют и частично рассеивают энергию за счет внешнего трения между пластинами и внугреннего трения в материале упругих элементов.
В муфтах со стальными пружинами решающее значение имеет внешнее трение. Введением упругих муфт можно выйти из области резонанса. Основную трудность при проектировании этих муфт продставллет расчет на прочность упругого диска и определение характеристик жесткости муфты. Методика расчета муфты приведена в [23). 218 Карданный механизм с реаиновыми упругими элементами В муфтах применяют упругие резиновые элементы (рис. 4.9.5), работающие па равномерное сжатие (а), на неравномерное сжатие (б и в), на сложное сопротивление с преобладапием сжатия (г и д), на изгиб (е), на сдвиг (ав), на сдвиг со сжатием и изгибом (з, и), на кручение (к, л, л). На рис. 4.9.6, а показана упругая муфта, состоящая из двух металлических муфт и резиновых блоков, приклеенных к лопаткам полумуфт при вулканизации резины.
Муфты с резиновыми упругими элементами зысокозластичпы, компактны, надежны и просты в эксплуатации, имеют хорошие амортизационные свойства. Они также проще в технологическом отношении, чем муфты со стальными упругими элементами. К недостаткам рассматриваемых муфт относятся: структурные изменения под внешними воздействиями н как следствие — постепенное изменение упругих свойств; незначительное допустимое угловое смещение 20— 30' (для быстроходных муфт 10 — 15'); большая неравномерность нагрузки резиновых блоков (вследствие этого разрушение резины— растрескивание растянутых зон резиновых блоков). При разработке конструкции упругой муфты определяются геометрические размеры металлических и резиновых элементов (рнс.
4.9.6, б, и) и характеристики жесткости упругих муфт. Основные рекомендации по выбору параметров элементов упругой муфты: — соотношение наружного и внутреннего диаметра блоков не должно превышать 1,8 — 2,0; — с достаточной для практики точностью можно допускать, что все резиновые блоки воспринимают одинаковые силы от крутящего момента: я ср где М вЂ” крутящий момент, действующий на муфту; з — число зр Л+ г блоков; Л ср 2 (Л и г — наружный и внутренний радиус блока соответственно); — ширина блока б определяется величиной допустимых ззапряг 5 жений сдвига резины ( — = 0,2 — 0,4); (,л 220 з) м) л) Рис. 4.9.5.
Типы рез новых упругих му4>тг а, б, в, г, д — сжатие; е — изгиб; ж — сдвиг; з, и — сдвиг со сжатием и згибом; к, л, м — кручение 221 Е о Р „~л « ««4И~ м о «О о.о о,Е ~,о Е Е, О Е Р о Е,," о р, '« « ,"й 3 «о „о Е»о « «Юа« )( м ~~ и о", о- 222 — напряжения сжатия в блоках принимается равным 1,5 — 2,5 МПа (мепыпее значение для быстроходных муфт), напряжение сдвига т= 0,08 — 0,14 МПа. Определепие деформации растяжения и сдвига возмоягно с использованием формул Гука, если деформации не превышают е= 0,15 — 0,2 для растяжения и е= О,З вЂ” 0,4 для сдвига. При расчете резинового блока на сжатие можно пользоваться формулой Р=Е Ре, У где Р— сила сясатия; Е = 66( 1+ Ф ) — условный модуль уп- У ругости резинового элемента; С вЂ” модуль сдвига резины; Н площадь сечения; Ф вЂ” фактор формы деформируемого резинового ~\ й элемента; в= — — относительная деформация сжатия (Ь,Ьй— Ь толщина осадка резинового блока).
Фактор формы Ф: — для резинового блока прямоугольной формы а6 26(а+ Ь) ' а, 6,6 — высота, ширина и толщина резинового блока соответственно. Расчетные значения радиальной и изгибной жесткости [23) упругой муфты позволяют оценить собственную частоту нзгибных колебаний соединительных валов трансмиссии вертолета. По той же методике определяются нагрузки, которые возпикаэот в условиях эксплуатации при работе соединительных валов (изгибающне моменты от перекоса упругих муфт и осевые силы от взаимпого перемещения агрегатов, соединенных трансмиссионными валами). Соединительные (фланцевые) муфты Флаяцевые муфты предназначены для передачи крутящего момента между валами. Длинные валы по условиям технологии изготовления, технологии сборки или транспортировки нередко приходится делать составными.
Соединения участков такого составного вала производят муфтами. Во избежание поломок деталей при возникновении больших нерасчетпых перегрузок применяют предохранительные перегрузочные муфты. Смягчение динамических нагрузок и снижение иптен- 223 сивности колебаний соединения валов осуществляют упругими муфтами. Фланцевая муфта (рис. 4.9.7)— основной вид глухих муфт. Крепежные болты устанавливаются с зазором, крутящий момент передается силами трения между фланцами и определяется по формуле тр 3 Д( 2 Л1) где р — козффициепт трения для обезжиренных поверхпостой соприкосповония флапцевого соединения ()г= 0,45 — 0,20); Л З и Л2 — радиусы, ограничивающие поверхности трения; й — удельное давление от Рис.
4.9.7. Конструстивиал схема фланцевой муфты осевой силы затянски стыка, 2 2т ( ззт )' к(Лг Крутящий должен быть тр=, 5аХкр при их общем момент, передаваемый флапцевыми соединениями, меньше момента трения. Обычно принимают . Сила затяжки Р„, приходящаяся па один болт числе з, М„ зат 053АКЛ2з' Напряжение растяжения в болте у выполненных конструкций о может достигать 400 МПа. )Плицевые соединения В соединениях валов трансмиссии (рис. 4.9.8) примезшются проимуществепно эвольвентные зубчатые (шлицевые) соединения с центрированием по боковым сторонам зубьев или по наружному диаметру вала, а иногда — по вспомогательным цилиндрическим или коническим поверхностям. Шлицевые соединения выходят из строя в основном из-за смятия и износа (контактной коррозии) рабочих поверхностей зубьев.
224 Рис. 4.9.8. ККС узлов вала РВ с компенсаторами: 1 — шарнир рука; 2 — шлицевое подвилсное соединение; 3 — опорный подшипник вола Наибольшие напряжения смятия могут быть рассчитаны по формуле см тпах й еи где и г„= 0,1 и „вЂ” для пецементированных зубьев, о „, = 0,2 о „вЂ” для цементированных или азотированных зубьев; й — коэффициент неравномерности распределения нагрузки„й= й,йз (йк и й„— козффициенты неравномерности распределения нагрузки между зубьями и по их длине соответственно).
Коэффициент й, зависит от точности изготовления (в осповном от погрешностей окруягного шага зубьев) и сборки соединения, способа центрирования деталей, а также от радиальной силы и момента, пагружающих шлицевую втулку. Коэффициент й „зависит от окружных и радиальных деформаций шлицевых венцов, податливости зубьев, схемы нагружения соединопия и имеет большее значение, чем й,. Разрушение рабочих зубьев (шлицев) всегда усталостное, с развитием трещин усталости либо от профильных кромок на торцах зубьев из-за наличия в этих местах концентрации касательных напряжений кручения, либо от фреттинг-коррозии па боковых поверхностях.
225 Конкретными причинами концентрации напряжений па краях зубьев являются: — значительные упругие деформации зубчатых элементов при сборке узлов или в процессе эксплуатации; — местные пластические деформации зубьев соединяемых деталей при сборке; — образование неблагоприятного макрорельефа зубьев из-за их эксплуатационного износа н смещения зоны контакта зубьев при ремонте или эксплуатации изделий. Для уменьшения концентрации нагрузки у торцов соединения шлицевым венцам придается коническая форма. С увеличением углов конусности втулки и вала коэффициент Й„уменьшается практически линейно.
Конструктивно-кинематичеекие схемы муфт свободного хода Муфта свободного хода (МСХ), нли обгонная муфта, — это передаточный механизм, ведущее и ведомое звенья которого могут автоматически соединяться и разъединяться в зависимости от направления их относительного движения. МСХ соединяют входные быстроходные валы с первой ступенью механизма редукции. Основное назначение МСХ на вертолете — автоматическое отсоединение вала отказавшего двигателя от редуктора н обеспечение безопасности полета на авторотации или с одним работающим двигателем. Кроме того, МСХ обеспечивает возможность разнорежимной работы двигателей в процессе их поочередного опробования на земле.
В зависимости от принципа действия различают храповые и фрикциониые МСХ. Храповые МСХ работают по принципу зацепления, фрикцианные действуют вследствие заклинивания между ведущим и ведомым звеньями вспомогательных элементов (шариков, роликов и пр.). Наибольшее распространение в авиационной технике получили роликовые муфты, основными достоинствами которых являются: — способность передавать большие нагрузки при относительно малых габаритных размерах; — высокие относительные скорости звеньев и небольшие моменты от снл трения в период свободного хода; — заклинивание с минимальным углом относительного поворота звеньев, легкость расклинивания; 226 — технологичность; — простота эксплуатации и ремонта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
