Конструкция и расчет механизма дифференциального управления

Рассмотрим механизм дифференциального управления, являющийся сложной рычажной системой широкого спектра применения. Он осуществляет алгебраическое суммирование или разделение управляющих воздействий, в частности на рулевые поверхности ЛА. Такой механизм называется дифференциальная качалкатяга. С помощью дифференциальной качалки—тяги совместно с летчиком или независимо от него формируются и корректируются управляющие воздействия. На рис. 12.6 изображена кинематическая схема дифференциального механизма качалка—тяга. Две входные 1,3 и выходная 2 тяги шарнирно соединены со сложной пространственной качалкой. Дифференциальная качалка служит для того, чтобы управляющие воздействия, создаваемые автоматическими системами управления, передавались только в сторону рулевых поверхностей через звенья механической проводки и не передавались в сторону рычага

управления (штурвала). В качестве автоматической системы может быть использован, например, рулевой агрегат системы демпфирования короткопериодических колебаний ЛА, работающий по сигналам от автомата продольной устойчивости (АПУ). Дифференциальная качалка состоит из двух качалок — внешней 4 ((/-образной формы) и внутренней (рычага 6). Верхний конец внешней качалки установлен на кронштейнах 7, а к нижнему присоединена входная тяга 1, на которую через звенья механической проводки от штурвала передается усилие. Внутренняя качалка 6 установлена на оси 5 внутри большой качалки и к ней присоединены две тяги: к верхнему концу — тяга 3 от АПУ, а к нижнему — выходная тяга передающая усилия на рулевую поверхность.

Когда не работает АПУ, верхний конец внутренней качалки 6 перемещаться не может. При отклонении тягой 1 внешней качалки 4 внутренняя качалка отклоняется вместе с ней как единое целое и перемещает выходную тягу 2. При работе только АПУ перемещается тяга 3 в точку В а тяга 1 неподвижна (т. е. внешняя качалка также неподвижна); при этом внутренняя качалка поворачивается вокруг своей оси на угол, заданный АПУ, и перемещает выходную тягу 2 в точку С'. Таким образом, перемещение от АПУ в сторону штурвала (тяги 1) благодаря дифференциальной качалке не передается. При одновременной работе АПУ (тяга 3) и штурвала (тяга 1 в точку А') внутренняя качалка отклоняется на суммарный угол, заданный АПУ и летчиком. Усилия на выходной тяге 2 при этом алгебраически суммируются. В нейтральном положении усилия в тяге 2 при заданных усилиях в тягах 1 и 3 определяются из равенств:

F2 = FlR3/RA при работе только тяги 1;

F2 = F3Rl/R2 при работе только АПУ;

== F2± F2 при совместной работе летчика и АПУ.

Радиусы RxRA качалки выбираются из конструктивных соображений с учетом указанных выше рекомендаций.

На рис. 12.7 представлена конструкция дифференциального механизма качалка—тяга. Входные и выходные тяги механизма выполнены в виде трубчатых стержней цилиндрической формы. Для шарнирного соединения с качалкой тяги на концах имеются стандартные наконечники типа «уха» или «вилки*. Наконечник — отдельная деталь, привариваемая к концу тяг или ввинчиваемая в них. Наконечники могут быть фиксируемые и регулируемые. Регулировка длины тяги облегчает сборку механизма. Тяги и нерегулируемые наконеч-

Рис. 12.7

ники делаются обычно из стали ЗОХГСА или алюминиевых сплавов Д1Т, Д16Т, регулируемые наконечники — из стали ЗОХГСА (для повышения прочности резьбы). На рис. 12.8 показаны варианты сочетания тяг с различными наконечниками: с шариковым подшипником 1, с шаровым шарниром 2 и с наконечником в виде простой вилки 3. Контровочная шайба 4 служит для стопорения резьбы наконечников тяг. Для стопорения резьбовых соединений регулируемых наконечников часто применяются гайки с отгибной шайбой 4. Для изготовления качалок, рычагов используются алюминиевые деформируемые сплавы (ВМ65, Д19, Д20, Д1Т, АК4 и др.), а также магниевые литейные сплавы (МЛ5-Т4 и др.).

Рис. 12.8

Рис. 12.9

Конструирование тяг сводится к определению длины и сечения трубчатой части тяги, исходя из трассы прокладки механической проводки, а также к выбору способа сборки этой части со стандартными наконечниками. Трубы тяг подбирают из условия устойчивости по усилию: Fp = FaKf9 где Fp и F3K — расчетное и эксплуатационное усилия, f— коэффициент безопасности, f = 2. Эксплуатационное усилие — максимальное усилие, передаваемое тягой. При известных длине тяги I (рис. 12.9) и критическом усилии FKp = к2Е1/(х1)2, принимаемом равным Fp, подбирается сечение трубы d х 5 по графику критических нагрузок на рис. 12.10, где dy б — диаметр и толщина трубы в миллиметрах. На рис. 12.9 дана конструкция тяги с одной (а) и двумя (б) проушинами.

Расчет тяг на устойчивость проводится по формуле ц = = окрсж > 1, где Г) — коэффициент запаса прочности при рас-

К при ств, МПа

с = х/у

Ъ/d

Материалы

Д1Т

350...400

Ст 45 650...800

ЗОХГСА

1200

1

2

0,706

0,946

0,820

1

3

0,530

0,786

0,655

1

4

0,500

0,746

0,620

1,2

2

0,765

0,930

0,910

1,2

3

0,616

0,857

0,750

1,2

4

0,580

0,810

0,726

1,4

2

0,846

1,0

1,00

1,4

3

0,695

0,925

0,860

1,4

4

0,575

0,87

0,810

чете ЛА по разрушающим нагрузкам; акр = FKp/A — критическое напряжение при потере устойчивости тяги; о = Fp/A

К — коэффициент снижения предела прочности, учитывающий концентрацию напряжений вблизи отверстия (табл. 12.1), ор = FJA — расчетное напряжение при расчете на разрыв; А = (Ъ - d)б — площадь разрыва (рис. 12.11); Fx — проекция расчетного усилия Fp = FJ на ось х проушины; ов — предел прочности на растяжение. На рис. 12.11, а изображена проушина типа «уха», а на 12.11, б — типа «вилки».

расчетное напряжение при сжатии в трубе с площадью сечения А. Трубы тяг также рассчитываются на растяжение по условию прочности г| = овр > 1.

Проушины качалок рассчитываются на разрыв и смятие. Условие прочности проушины на разрыв; = Ковр > 1, где

Условие прочности проушины на смятие: г) = <*Всмсм ^ 1* где аВсм = kxcB — предел прочности на смятие, kx — коэффициент, выбираемый в зависимости от степени подвижности соединения (kx = 0,65 — малоподвижное; kx = 0,2 — подвижное), °см = ^Мсм — расчетное напряжение смятия, Асн = db — площадь смятия. На рис. 12.12 изображены различные соединения тяг: а — бесподшипниковые; б, в — подшипниковые с удлиненными внутренними кольцами; г — шарнирные с подшипниками.

Тело внутренней качалки, представляющее собой тонкостенную конструкцию с ребрами жесткости, рассчитывается на изгиб в опасном сечении А—А (см. рис. 12.7) по формуле т] = <УВи/аи ^ 1» где °ви — предел прочности при изгибе, аВи * « 1,2ав; ор — расчетное напряжение изгиба в опасном сечении; ag = Мy/Wy + MJWг; Му — расчетный изгибающий момент от боковой силы, которая при проектировании задается равной 3% от Fу; Fy — проекция расчетной силы Fp = FJ на ось у; Мг — расчетный изгибающий момент от силы Fу (см. рис. 12.7); Wy, Wг — моменты сопротивления изгибу в опасном сечении (А—А на рис. 12.7).

Для внешней качалки расчет проводится по сечению Г—Г на изгиб и кручение (см. рис. 12.7). Он состоит в определении запаса прочности по разрушающим нагрузкам:

где л = 3 для стали, /1 = 4 для цветных металлов; тк — касательные напряжения при кручении в сечении Г—Г, возникающие под действием крутящего момента от силы Fy/2, °экв — расчетное эквивалентное напряжение.

в) г)

Рис. 12.12

|Д) Раздел_

ДЕТАЛИ И УЗЛЫ МЕХАНИЗМОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >