Далин В.Н. Конструкция вертолетов (553618), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Полный цикл движения звеньев МСХ включает четыре периода: — свободный ход; — заклинивание; — заклиненное состояние; — расклинивание. Основными конструктивными элементами роликовой МСХ явля1отся: звездочка, обойма, заклинивающие ролики и прижимное устройство. Назначение прижимного устройства — обеспечивать контакт заклипивающих роликов с обоймой и звездочкой. При этом достигается устранение «мертвого хода» в период заклинивания МСХ, тш.
обеспечивается готовность муфты к мгновенному и одновременному заклиниванию всех роликов. Различают прижимные устройства индивидуальные и групповые (сепараторные). Сепараторные прижимные устройства допускают значительно большу|о скорость относительного движения звеньев в период свободного хода, чем индивидуальные прижимы, и позволяют размещать большое количество роликов в МСХ.
Это обеспечивает высокую пагрузочпуго способность муфт и их широкое применение в трансмиссиях вертолетов. По конструктивным особонностям МСХ редукторов вертолетов подразделяются на два осповпых типа: с пружинными и с фрикциопными прижимными устройствами. Применязотся также конструкции муфт с комбинированными прижимными устройствами, содерлгащими пружинный и фрикционный элементы.
Расчетная схема элементов МСХ Угол между касательными, проведепными через точку соприкосновения ролика с обоймой и звездочкой (рис. 4.9.9), называется углом галлииизания а. Для уменьшения влияния погрешностей изготовления и износа деталей на величину угла заклинивания роликов рабочие поверхности звездочки рекомендуется выполнять не плоскими, а цилиндрическими с направля1ощими в виде окружности, архимедовой или логарифмической спирали. 227 Рис. 4.9.9.
Расчетная схема муфты свободного хода с плоской рабочей поверхностью звездочки: 1 — ролик; 2 — обойма; 3 — звездочка; а — угол заклинивания; й, хх — диаметр ролика и обоймы соответственно Заклинивание и заклиненное состояние МСХ Под заклиниванием МСХ понимают процесс перекатывания роликов в сужающуюся часть клинового пространства между звездочкой и обоймой в результате действия сил трения в контакте, вызванных перемещением ведущего звена относительно ведомого в направлении поредачи крутящего момента. Этот процесс характеркзуется ростом сил нормального давления и сил трения сцеплепия между обоймой и звездочкой, потерей энергии на трение качения роликов по рабочим поверхностям, потерей энергии на разрыв масляной пленки и накоплением потенциальной энергии деформации.
Процессу заклинивания предшествует момент, соответствующий окончанию периода свободного хода, когда угловые скорости обоймы ю~ и звездочки юз становятся равными. Заклипивапие начинается при юз> аз ~ и заканчивается равновесным заклинокным состоянием ю з — — О 2. Принимается допущение, что на все ролики, помещенные в сепараторе, действуют одинаковые силы и заклинивание роликов происходит одновременно. Методика расчета и схема сил, действующих на ролик в период заклинивания МСХ, приведены в ~31.
В настоящее время еще по принята какая-либо единая теория заклинивания МСХ. Расклинивание МСХ Период расклинивания МСХ характеризуется уменьшением передаваемого муфтой крутящего момента от значения, соответствующего заклиненному состоянию, до нуля.
По мере уменьшения крутящего момента основные звенья освобождаются от деформа- 228 ций. Под действием сил упругости происходит перемещение ролика в более широкузо часть клинового пространства. Одновременно с этим ведущее и ведомое звенья поворачиваются относительно друг друга. Свободный ход МСХ Под иериодом свободного ходи МСХ понимазот время движения механизма, в течение которого ведомое звено движется с большей угловой скоростью, чем ведущее.
При этом ролики расклинены и под действием сил трения в контакте с обоймой враща|отся в окнах сепаратора. Свободный ход продолжается с момента окончания процесса расклинивания МСХ до момента начала периода заклинивания. Выбор основных конструктивных параметров МСХ Главными критериями работоспособности МСХ являются: — способность муфты ааклиниваться без пробуксовывания; — контактная прочность и усталостная выносливость наиболее нагруженных элементов; — отсутствие повышенного износа рабочих поверхностей деталей при высоких относительных угловых скоростях движения звеньев в период свободного хода.
Надежное заклинивание МСХ возможно при выполнении условий: — контакта роликов с обоймой и звездочкой в начальный момент заклинивания; — самозаклинивания роликов в начальной стадии периода их заклинивания; — нопробуксовывапия муфты при наличии деформации нагруженных элементов. Выполнение первого и второго условий обеспечивается главным образом за счет действия прижимного усилия па ролики, воличина которого выбирается с учетом динамики движения основных звеньев МСХ и свойств смазочного масла. Выбор угла заклинивания Вопрос о выборе угла заклинивания ролика при проектировании роликовых МСХ обычно решается на основании опытных данных их копотруирования и эксплуатации.
Для саморасклинивающихся МСХ 229 углы заклинивания выбираются в пределах 3'«а«5 30', а до- пуск на величину угла заклинивания составляет х 15'. Требовании к конструкции деталей МСХ Для уменьшения габаритных размеров МСХ необходимо использовать максимально возможное количество роликов и обеспечивать более равномерный их контакт с обоймой и звездочкой. Равномерность распределения давления по длине роликов моисет быть достигнута, если изготовить слегка выпуклые ролики (с бомбиной) или ролики с небольшой конусностью на концах.
Большое влияние на равномерность распределения нагрузки между роликами и по длине как~доге из них оказывает точность изготовления сепаратора и звездочки, а в процессе длительной зксплуатации — износостойкость материала сепаратора. Применение сепараторон из алюминиевых сплавов показало, что они имеют неудовлетворительпую износостойкость. Более высокие показатели обеспечивают бронзовые и стальные сепараторы.
Опыт зксплуатации и результаты исслодований высокооборотных МСХ вертолетов свидетельствуют о целесообразности применения стальных облегченных сепараторов и необходимости повыгпения качества их динамической балансировки. Особое внимание при проектировании МСХ должна быть обращено на точность центрирования звездочки, обоймы и сепаратора. При зксцеятричном расположении звездочки относительно обоймы ролики заклиниваются под различными углами а, что может привести к значительной перегрузке одних роликов, з то время как другие могут совсем не передавать момента.
Рекомендуемое число роликов в сепараторе для вертолетных д МСХ з = 8 — 20 шт. Величины параметров й~= — и )сз— - — (где 8 Н, Н вЂ” диаметр отзерстия обоймы; д — диаметр ролика; ( — длина Р ролика) рационально выбирать в пределах й ~ = 7 — 10 н 9 2= 1,5 — 4. Обоймы и ззездочки МСХ изготавливазатся из цементируемых сталей с глубиной цементации 5 контактных поверхностей 8 = 0,8 — 1,0 мм для обоймы, 6= 1,0 — 2,0 мм для звездочки и закалкой до НВН> 60).
Для изготовления роликов рекомендуют применять стали ШХ15 (НВС 59 — 63), У8А (НАС 60 — 62), У10 (НЛС 59 — 62). Обоймы и звездочки МСХ редукторов изготавливают из стали 12Х2Н4А (глубина цементации 1,0 — 1,7 мм, (НВС 60). 230 Расчет на контактную прочность Наибольший крутящий момент, передаваемый МСХ, вычисляется как сумма номинального и динамического моментов М„„,„= Мз+ М„или Мзрмзх= й Мз, где й„— коэффициент динамичности, зависящий от типа двигателя, редуктора, конструктивных особенностей трансмиссии.
Для МСХ силовых установок вертолетов коэффициент динамичности выбирают на основании результатов экспериментальных исследований крутильных колебаний валов, соединяющих двигатель с редуктором. Для ориентировочных расчетов й л = 1,1 — 1,2.
Погрешности изготовления деталей, приводящие к неравномерности распределения нагрузки между роликами, учитываются коэффициентом точности я . Для МСХ с плоскими рабочими площадками звездочки й = 1,1 — 1.,5; для МСХ с криволинейным профилем рабочих поверхностей звездочки з = 1,0 — 1,25. Расчетный момент Мзрз,„ч= Лт в Йдй „.
МСХ вертолетов относятся к механизмам с малым числом вклзочепий за ресурс (3 — 5 включений па час наработки), длительное время работают в заклиненном состоянии при плавном характере изменения передаваемой нагрузки и относительно небольшой интенсивности крутильных колебаний в .трансмиссии. По характеру нагружения контактных поверхностей деталей в заклиненном состоянии опи ближе всего к подшипникам качения, работающим в условиях качательного (колебательного) движения. Для вертолетных МСХ нормальные контактные напряжения сжатия о е = 4,2 — 5,8 ГПа. Расчетное нормальное усилие в местах контакта роликов со звездочкой: Р 2~ М расч паз г где )с = 0,55 — 0,75 — поправочный коэффициент для МСХ с а= 4 — 6'; а — угол заклинивания муфты; Н вЂ” внутренний радиус обоймы; з — количество роликов.
Наибольшио нормальные напряжения в зоне контакта прямолинейного профиля звездочки 231 = 0448 У' — '-' — '"— ',Э' где Š— модуль продольной упругости; ) — длина ролика; г— Р радиус ролика. Наибольшие касательные напряжения в зоне контакта при отсутствии трения т,„= 0,304о, . Силы трения, действующие на поверхности контакта, незначительно увеличива|от максимальные контактные напряжения. В практике толщина обоймы б принимается конструктивно в зависимости от диаметра ролика 8= (0,8 — 1,2) Ы, посла чего проверяется условие прочкости при сложном виде напряжения от растяжения и изгиба. Для болев равномерного распределения нагрузки между роликами и снижения динамических нагрузок оправданно увеличивать упругую податливость обоймы МСХ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
