1. 1 Общие сведения о несущем винте вертолета
 Скачать 3.13 Mb.
|
 Содержание
Введение Несущий винт предназначен для создания подъемной силы, а также сил и моментов, необходимых для управления вертолетом на всех режимах полета. Несущий винт вертолета Ми-8 состоит из втулки и пяти лопастей. Втулка несущего винта предназначена для крепления лопастей, передачи крутящего момента от вала редуктора к лопастям, а также для восприятия и передачи на фюзеляж аэродинамических сил, возникающих на лопастях несущего винта. Втулка несущего винта вертолета Ми-8 классической конструкции с шарнирным креплением лопастей. За годы эксплуатации втулка несущего винта зарекомендовала себя как весьма надежный элемент конструкции несущей системы вертолета. Втулка несущего винта имеет назначенный ресурс 5000 летных часов с межремонтным ресурсом 1500 часов и межремонтным сроком службы 8 лет. Но она проектировалась под цельнометаллические лопасти, созданные на основе трубчатого лонжерона с D-образным поперечным сечением. Назначенный ресурс таких лопастей составляет 2000 летных часов………. Лопасти имеют значительный вес -140 кг каждая. Металлические лопасти должны оборудоваться системой сигнализации появления трещины в лонжероне. Металлические лопасти подвержены коррозии. В настоящее время на современных вертолетах все шире применяются лопасти из композитных материалов. Преимущества лопастей из композитных материалов широко известны. Главные из них заключаются в том, что: - лопасти из композитных материалов не имеют ограничений ресурса по усталостной прочности; - лопасти из композитных материалов не подвержены коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, - лопасти из композитных материалов не требуют активной системы обнаружения повреждений. При наличии даже очень серьезных повреждений и дефектов усталостное разрушение композитного волокнистого материала развивается достаточно медленно и может быть обнаружено по изменениям внешнего вида и жесткостных характеристик лопасти при осмотре. Таким образом лопасти из композитных материалов можно эксплуатировать по их техническому состоянию; - лопасти из композитных материалов позволяют улучшить летные характеристики вертолета, так как эти материалы имеют более высокие характеристики удельной прочности и жесткости. Целью данной дипломной работы является - адаптация существующей втулки несущего винта вертолета Ми-8 к работе с лопастями из композитных материалов, что позволит улучшить эксплуатационную надежность несущей системы. Задачами дипломной работы являются: - изучение конструкции и технического обслуживания втулки несущего винта вертолета Ми-8; - подбор лопастей из композитных материалов для использования на вертолете Ми-8; - конструктивное решение вопроса крепления подобранных лопастей к втулке несущего винта вертолета Ми-8. 1 Теоретическая часть 1.1 Общие сведения о несущем винте вертолета. Несущий винт предназначен для образования подъемной и движущей сил навсех режимах полета, а также для создания продольного и поперечного моментов управления вертолетом. Несущий винт состоит из втулки и пяти лопастей. Втулка несущего винта имеет разнесенные горизонтальные, вертикальные и осевые шарниры. Втулка несущего винта имеет компенсатор взмаха, который повышаетустойчивость махового движения лопастей, изменяя установочный угол,колеблющийся вокруг оси горизонтального шарнира лопасти, в зависимости отугла взмаха. Для предотвращепия удара лопастей о хвостовую балку при невращающемсянесущем винте или при вращении его с небольшой скоростью втулка снабженацентробежными ограничителями свеса лопастей. Для уменьшения уровня вибраций ряда агрегатов вертолета и повышения их эксплуатационной надежности на втулке несущего винта установлен маятниковый гаситель вибраций. Лопасти несушего винта работают при значительной по величине нагрузке от центробежной силы и переменных нагрузок -от аэродинамических и инерционных сил. Эти нагрузки воспринимаются лонжеронами лопастей, которые имеют систему сигнализации повреждения с визуальным сигнализатором. Для защиты от обледенения лопасти оборудованы противообледенительной системой электротеплового действия. Основные технические данные несущего винта показаны в таблице 2. Таблица 2 Основные технические данные несущего винта.  1.2 Конструкция несущего винта 1.2.1 Втулка несущего винта Втулка несущего винта предназначена для крепления лопастей, передачикрутящего момента на лопасти от вала винта, а также для восприятия и передачина фюзеляж аэродинамических сил, возникающих на лопастях несущего винта. Втулка несущего винта изображена на рисунке 1.  1, 10, 19, 31, 39, 58, 62, 66, 81- гайки; 2- верхний конус; 3- компенсационный бачок гидродемпферов; 4, 17, 25, 40- пробки, 5,50 - корпус втулки; 6- скоба; 7, 8, 11, 12, 13, 18, 20, 22, 23, 28, 33, 34, 41, 51, 61, 64, 68, 69, 71, 72, 73- кольца; 9- цапфа осевого шарнира; 14, 65- шпонки; 15, 44, 54, 56, 67- пальцы; 16, 76- крышки; 21, 38, 63- манжеты; 24, 30, 59, 70, 74, 77, 80- подшипники; 26- распорная втулка; 27- роликовый подшипник; 29- корпус осевого шарнира; 32- стопорная пластина; 35, 41- пружины; 36- шайба; 37- заглушка; 43, 55, 82- пресс-масленки; 45- собачка центробежного ограничителя свеса лопасти; 46- нижний упор; 47- нижний конус; 48, 49- пластины контровочные 52- серьга; 57- гидравлический демпфер; 60- кронштейн; 75- валик рычага поворота лопасти; 78, 79- распорные втулки; 83- рычаг поворота лопасти; 84- болт; 85 – втулка Рисунок 1 - втулка несущего винта Корпус втулки изготовлен из высокопрочной легированной стали. Представляет собой литую деталь с внутренними эвольвентными шлицами для установки на вал главного редуктора. На валу корпус центрируется двумя конусами: нижним - бронзовым разрезным и верхним - стальным, состоящим из двух половин. Шлицы смазываются смазкой ПК-50. Весь пакет стягиваетсягайкой при помощи специального ключа и контрится штифтами. Корпус имеет пять (по количеству лопастей) широких проушин, лежащих в одпой плоскости под углом 72° друг к другу. Середины проушин смещены по направлению вращения на 45 мм вдоль оси горизонтального шарнира. Проушины в соединении со скобой образуют горизонтальные шарниры. Для заправки и слива масла из шарнира в корпусе втулки имеются отверстия, закрываемые пробками. Верхние пробки используется также как ушки при снятии втулки. В верхней части корпуса имеется фланец, к которому шпильками крепится бачок гидродемпферов вертикальных шарниров, а в нижней части - отверстие под штифт фиксации кронштейна серьги поводка тарелки автомата перекоса. На каждой проушине выполнены приливы, образующие с приливами скобверхние и нижние упоры, которые ограничивают маховые движения лопастей. Нижние упоры выполнены съемными, что позволяет производить их замену в эксплуатации в случае появления дефектов (наклепа). Скоба представляет собой литую деталь коробчатого ссчения с двумя парами взаимноперпедикулярных площадок. Площадки проушины предназначены для соединения скобы с корпусом втулки и с папфой осевого шарнира, Соединение с корпусом втулки образует горизоптальный шарнир, а с цапфой - вертикальный шарнир. Внутри скобы монтируются детали центробежного ограничителя свеса, а в нижней её части вынолнены проушипы для оси собачки цептробежного ограничителя свеса. Цапфа осевого шарнира представляет собой стальную поковку, состоящую из головки и хвостовика с резьбовым участком на конце. В головке имеется центральная расточка для монтажа подшипников вертикального шарнира. Кроме того, на головке выполнены упоры, ограничивающие колебания лопастей в плоскости вращения и два кронштейнадля крепления демпфера вертикального шарнира. На хвостовик монтируются и затем стягиваются гайкой детали осевого шарнира. Горизонтальный шарнир предназначен для разгрузки комлевой части лопастиот переменного изгибающего момента путём обеспечения возможностиколебаний лопасти в вертикальной плоскости. Вертикальный шарнир служит для разгрузки комлевой части лопасти отпеременных изгибающих моментов путём обеспечения возможности лопастисовершать колебания в плоскости вращения. Вертикальный шарнир образован сочленением горизонтальных проушин скобыи цапфы осевого шарнира. Конструкция вертикального шарнира принципиальноаналогична горизонтальному. В цилиндрической полости головной части цапфы монтируются два игольчатых подшипника, состоящие из наружных и внутреннихобойм с набором игл. Наружные обоймы крепятся к цапфе, внутренние - надетына палец. Для восприятия осевых усилий предусмотрены бронзовые шайбы,расположенные между тордами наружных обойм и упорным кольцом. Осевой шарнир предназначен для обеспечения изменения углов установкилопастей. Осевой шарнир образован соединением цапфы и корпуса осевого лошарнира. В головной части цапфы выполнены два фланца крепления кронитейновгидродемпфера. Здесь же имеются приливы-упоры, которые ограничиваютповорот лопастей вокруг оси вертикального шарнира. Внутренняя цилиндрическая полость головной части служит для монтажа игольчатыхподшипников вертикального шарнира. Корпус осевого шарнира выполнен в виде стакана, на днище которого имеется гребёнка с проушинами для крепления лопасти. На другом конце стакана имеется резьба под гайку и флапец, к которому четырьмя болтами крепится рычаг поворота лопасти. Болты разгружены от срезывающих усилий втулками. Конец рычага поворота имеет цилиндрическую полость, в которой надвух рядном шарикоподшипнике и роликовом подшипнике установлен валик, удерживаемый от своего смещения крышкой. В рычаг ввёрнута маслёнка для смазывания подшипников ЦИАТИМ-201. В проушине валика на двух подшипниках установлен палец, соединяющий рычаг поворота лопасти с тягой автомата перекоса. На корпусе имеются также: - прозрачный стаканчик; - сливная пробка; - заливная пробка с компенсатором давления. Компенсатор давления состоит из корпуса с отверстиями, крышки и мембраны. При увеличении внутри осевого шарнира температуры и давления масла его пары отжимают мембрану и выходят в атмосферу через отверстия в корпусе. 1.2.2 Механизм центробежного ограничителя свеса Механизм центробежного ограничителя свеса изображён на рисунке 2.  1- противовес; 2,5 - палец; 3 - пружина; 4 - тяга; 6 состоит из противовеса 1, пальцев 2 и 5, тяги 4, пружины 3 и собачки 6.собачка Рисунок 2 - Центробежный ограничитель свеса лопасти При раскрутке несущего винта по мере увеличения скорости вращения действующая на противовес центробежная сила начинает поворачивать противовес и собачку. При достижении частоты вращения 108 об/мин упор собачки ограничителя отходит вниз на столько, что при маховом движении лопасти уже не ограничивает ее взмах вниз. При вращении несущего винта с частотой более 108 об/мин маховые движения лопастей вниз ограничиваются постоянными упорами скобы, которые позволяют отклоняться лопасти вниз на 40 +10 угол 42 что необходимо для получения аэродинамических характеристик винта.При частоте вращения несущего винта менее 108 об/мин вследствие уменьшения центробежной силы противовеса начинается обратное движение частей механизма и при частоте вращения 95 об/мин и менее пружина 3 устанавливает противовес 1 и собачку б в исходное положение, при котором свес лопастей ограничивается углом в 1°40'. 1.2.3 Цапфа осевого шарнира Внутренняя цилиндрическая полость головной части цапфы служит длямонтажа игольчатых подшипников вертикального шарнира. Снаружи на цапфе со стороны скобы два нарезных сверления, вверху - под клапан предельного давления, внизу под пресс-масленку. Цапфа имеет хвостовик с резьбовым участком на конце. На хвостовике цапфы установлены подшипники осевого шарнира: два шариковорадиальных 24 и 30, которые воспринимают усилия от изгибающих моментов, действующих на лопасть, и один роликовый 27, воспринимающий нагрузку от центробежной силы, действующей на лопасть. Сепаратор упорного двухрядного роликового подшипника 27 имеет для установки роликов гнезда, ось которых составляет угол д = 0°50' с радиальным направлением. Вследствие такого расположения гнезд при периодических колебаниях лопасти вокруг оси осевого шарнира, имеющих место в полете, сепаратор непрерывно вращается в одном направлении, что при качательном движении приводит к тому, что беговые дорожки колец подшипника полностью участвуют в работе, сокращается число повторных напряжений, испытываемых отдельными участками дорожек качения. В результате этого значительно увеличивается срок службы подшипников, а также ресурс осевых шарниров и втулки несущего винта в целом. На хвостовик цапфы при сборке последовательно установлены: гайка 19 корпуса осевого шарнира с манжетами, маслоотражательное кольцо 23, радиальный шарикоподшипник 24, распорная втулка 26, сепаратор 27 с роликами,упорное кольцо 28, радиальный шарикоподшипник 30, после чего все детали стянуты гайкой 31, законтренной стопорной пластиной. |