Конструкции втулок несущего винта вертолета. Привет студент. Основные детали втулки несущего винта
Вертолет Ми-8 был разработан в начале 1960 гг. ОКБ им. М.Л. Миля (ныне ОАО "МВЗ им. М.Л.Миля") в кооперации с другими предприятиями, а программа его создания стала крупнейшей в мире вертолетостроения.
Вертолет Ми-8 предназначен для перевозки пассажиров, багажа, грузов и почты в труднодоступной местности, а также для проведения специальных авиационных работ в различных отраслях народного хозяйства.
По весовой категории вертолет Ми-8 относится к вертолетам 1 класса.
Вертолет спроектирован по одновинтовой схеме с пятилопастным несущим и трехлопастным рулевым винтами. На вертолете установлены два турбовинтовых двигателя ТВ2-117АГ со взлетной мощностью 110 кВт каждый, что обеспечивает возможность посадки вертолета при отказе одного из двигателей.
Вертолет эксплуатируется в двух основных вариантах: пассажирском Ми-8П и транспортном Ми-8Т.
Пассажирский вариант вертолета предназначен для межобластных и местных перевозок пассажиров, багажа, почты и малогабаритных грузов. Он рассчитан на перевозку 28 пас¬сажиров. Транспортный вариант предусматривает перевозку грузов массой до 4000 кг или 24 служебных пассажиров. По желанию заказчика пассажирский салон вертолета может быть оборудован в салон с повышенным комфортом на 11 или 7 пассажиров.
Вертолет с внешней подвеской грузов перевозит крупногабаритные грузы массой до 3000 кг вне фюзеляжа.
Перегоночный вариант вертолета необходим для выполнения полетов с увеличенной дальностью (от 620 до 1035 км). В этом случае в грузовую кабину вертолета за счет коммерческой нагрузки устанавливают один или два дополнительных топливных бака:
Существующие варианты вертолета снабжены электролебедкой, позволяющей с помощью бортовой стрелы поднимать (опускать) на борт вертолета грузы массой, до 150 кг, а также при наличии полиспаста затягивать в грузовую кабину грузы массой до 2600 кг.
Экипаж вертолета состоит из двух пилотов и бортмеханика.
Всего построено около более 11000 вертолетов (примерно 7300 в Казани и 3800 в Улан-Удэ) типа Ми-8 (Ми-17) более чем 150 модификаций, которые эксплуатируются в 70 государствах мира. Первый в настоящее время производит, в основном, модификации Ми-17-1В в различной комплектации и исполнении (до 90-95% поступает на экспорт), а второй - выпускает модификации Ми-8АМТ (Ми-171) и МИ-8АТМШ (Ми-171Ш).
Ми-8 - базовая модель вертолета; Ми-8П - пассажирский (28 пассажиров) вертолет с двигателями ТВ2-117А (2х1500 л.с); Ми-8Т - транспортно-десантный вертолет с двигателями ТВЗ-117А (24 десантника, на вооружении с 1968 г.);Ми-8ТВ – транспортно-десантный вертолет с усиленным вооружением (блоки НАР, ПТУР "Фаланга"); Ми-8МТ (Ми-17) - модернизированный транспортно-десантный вертолет (1980 г.) с двигателем ТВЗ-117МТ (2х1900 л.с); Ми-18 – модифицированный Ми-8Т с увеличенной на 1 м кабиной (1982 г., 38 солдат или груз массой до 6,5 т); Ми-8МТВ-1 (-2, -3, -5) - многоцелевые модификации для применения в транспортно-десантном, боевом (с блоками НАР, бомбами и стрелково-пушечным вооружением), поисково-спасательном (ПСС, Ми-8ПС, Ми-8СПА) и санитарном вариантах;
1.КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВЕРТОЛЕТА МИ-8
Конструкция вертолета Ми-8 (рис. 1) состоит из следующих основных частей и систем: фюзеляжа, взлетно-посадочных устройств, воздушной системы, силовой установки, трансмиссии, несущего и рулевого винтов, противообледенительной системы, системы управления вер¬толетом, гидравлической системы, системы отопления или кондиционирования воздуха, устройства для внешней подвески грузов, такелажно-швартовочного, бытового, авиационного и радиоэлектронного оборудования.
Рис. 1 Общий вид вертолета МИ-8
Фюзеляж вертолета включает носовую и центральную части, хвостовую и концевую балки. В носовой части расположена кабина экипажа, где установлены приборные доски, электропульты, сиденья пилотов, командные органы управления. Носовая часть фюзеляжа отделена от центральной стыковочным шпангоутом № 5Н, в стенке которого имеется дверной проём.
Спереди, на стенке шпангоута № 5Н, расположены этажерки радио-, электрооборудования, сзади - контейнеры под аккумуляторы, коробка и пульт управления электролебедкой.
Над грузовой кабиной размещены двигатели, вентилятор, главный редуктор с автоматом перекоса и несущим винтом, гидропанель и расходный топливный бак.
К узлам фюзеляжа снаружи крепятся амортизаторы и подкосы главных и передних стоек шасси, подвесные топливные баки. Впереди правого подвесного топливного бака распо¬ложен керосиновый обогреватель. Грузовая кабина заканчивается задним отсеком с грузовыми створками. В верхней части заднего отсека расположен радиоотсек, в котором установлены панели под блоки авиационного и радиоэлектронного оборудования. Для выхода из грузовой кабины в радиоотсек и хвостовую балку имеется люк. Грузовые створки закрывают задний проем грузовой кабины, через который загружают и выгружают грузы.
К центральной части фюзеляжа пристыкована хвостовая балка, к узлам которой прикреплены хвостовая опора и неуправляемый стабилизатор. Снизу хвостовой балки расположены две антенны радиовысотомера, внутри в верхней ее части, проходит хвостовой вал трансмиссии. К хвостовой балке пристыкована концевая балка, внутри которой установлен промежуточный редуктор и проходит концевая часть хвостового вала трансмиссии. Сверху к концевой балке прикреплен хвостовой редуктор, на валу которого установлен рулевой винт.
Вертолет оснащен неубирающимся в полете шасси трехстоечной схемы. Каждая стойка шасси снабжена жидкостно-газовыми амортизаторами. Колеса передней стойки самоориентирующиеся, колеса главных стоек снабжены тормозными устройствами, для управления которыми вертолет оборудовал воздушной системой.
Силовая установка состоит из двух двигателей ТВ2-117АГ и систем, обеспечивающих их работу.
Для передачи мощности от двигателей к несущему и рулевому винтам, а также для привода ряда агрегатов систем на вертолете установлена трансмиссия, состоящая из главного, промежуточного и хвостового редукторов, хвостового вала, вала привода вентилятора и тормоза несущего винта. Каждый двигатель и главный редуктор, имеют свою автономную маслосистему, выполненную по прямой одноконтурной замкнутой схеме с принудительной циркуляцией масла. Для охлаждения маслорадиаторов двигателей и главного редуктора, стартеров-генераторов, генераторов переменного тока, воздушного компрессора и гидронасосов на вертолете предусмотрена система охлажде¬ния, состоящая из высоконапорного вентилятора и воздухопроводов. Для защиты лопаток компрессоров двигателей от преждевременного изнашивания перед двигателями установлены пылезащитные устройства.
Двигатели, главный редуктор, вентилятор и панель с гидроагрегатами закрыты общим капотом. При открытых крышках капота обеспечивается свободный доступ к агрегатам силовой установки, трансмиссии и гидросистемы. При этом открытые крышки капота двигателей и главного редуктора являются рабочими площадками для выполнения технического обслуживания систем вертолета. Вертолет оборудован средствами противопожарной защиты. Продольная и поперечная противопожарные перегородки делят подкапотное пространство на три отсека: левого двигателя, правого двигателя и. главного редуктора. Противопожарная система предусматривает автоматическое и принудительное срабатывание огнетушителей и подачу огнегасящего состава в необходимый отсек
Вертолет имеет несущий винт, состоящий из втулки и пяти лопастей. Втулка имеет разнесенные горизонтальные, вертикальные и осевые шарниры и снабжена гидравлическими демпферами, компенсаторами взмаха, центробежными ограничителями свеса лопастей и гасителем вибрации. Лопасти цельнометаллической конструкции имеют визуальную систему сигнализации повреждения лонжерона и электротепловое противообледенительное устройство. Рулевой винт - толкающий, изменяемого в полете шага, состоит из втулки карданного типа и трех цельнометаллических лопастей, снабженных электротепловым противообледенительным устройством.
Управление вертолетом - сдвоенное, состоит из продольно-поперечного управления, путевого управления, объединенного управления «шаг - газ» и управления тормозом несущего винта. Кроме того, предусмотрено раздельное управление изменением мощности двигателей и их остановом. Изменение общего шага несущего винта и продольно-поперечное управление вертолетом осуществляются с помощью автомата перекоса, установленного над главным редуктором.
Для облегчения управления в систему продольного, поперечного, путевого управлений и управления общим шагом включены по необратимой схеме гидроусилители, для питания которых, а также для питания гидроцилиндра расстопоривания фрикциона ручки ШАГ - ГАЗ и гидроупора продольного управления на вертолете имеются основная и дублирующая гидросистемы. Для повышения безопасности полетов на вертолете установлен четырехканальный автопилот АП-34Б, который обеспечивает стабилизацию вертолета в полете по крену, курсу, тангажу и высоте. Основные параметры полета записываются системой САРПП-12ДМ.
2.ВТУЛКА НЕСУЩЕГО ВИНТА
2.1.Общие сведения:
Втулка несущего винта- основной агрегат несущего винта; предназначается для крепления лопастей, передачи крутящего момента от вала главного редуктора к лопастям, а также для восприятия и передачи на фюзеляж аэродинамических сил, возникающих на лопастях несущего винта. Различают следующие типы В. н. в.: шарнирные, упругие и жёсткие.
В конструкции шарнирной втулки крепление лопастей к корпусу втулки осуществляется посредством горизонтальных, вертикальных и осевых шарниров.
Горизонтальные шарниры (ГШ) обеспечивают возможность махового движения лопастей. Вертикальные шарниры позволяют лопастям совершать колебания в плоскости вращения (эти колебания возникают под действием переменных сил лобового сопротивления и сил Кориолиса, появляющихся при колебаниях лопасти относительно горизонтального шарнира). Благодаря шарнирному сочленению лопастей с корпусом втулки значительно снижаются переменные напряжения в элементах несущего винта и уменьшаются передающиеся от винта на фюзеляж вертолёта моменты аэродинамических сил.
Осевые шарниры (ОШ) В. н. в. предназначены для изменения углов установки лопастей. В целях уменьшения свеса (изгиба) лопастей и создания необходимых зазоров между лопастями и хвостовой балкой вертолёта при невращающемся несущем винте и при малой частоте вращения несущего винта в конструкцию В. н. в. введены центробежные ограничители свеса.
Во всех шарнирах, в которых используются подшипники качения, предусматриваются системы смазки и уплотнений. В осевых шарнирах в качестве элементов, воспринимающих центробежные силы лопастей, применяются пластинчатые и проволочные торсионы, изготовленные из высокопрочной нержавеющей стали. Имеются так называемые эластомерные В. н. в., в шарнирах которых применяются цилиндрические, конические или сферические эластомерные подшипники. Эти подшипники выполнены из слоев стали и привулканизированных к ним слоев эластомера. Отсутствие трущихся металлических деталей уменьшает износ узлов. Конструкция В. н. в. упрощается, устраняется необходимость применения торсионов, сокращается время на техническое обслуживание, увеличивается надёжность конструкции. В конструкциях шарнирных В. н. в. с целью предотвращения явления «земного резонанса» колебания лопастей относительно вертикальных шарниров гасятся с помощью демпферов. которые в зависимости от используемого рабочего элемента подразделяются на фрикционные, гидравлические, пружинно-гидравлические и эластомерные.
Шарнирные В. н. в. в зависимости от схемы могут быть трёх типов: с разнесёнными горизонтальными шарнирами (оси горизонтальных шарниров находятся на некотором расстоянии от оси несущего винта), с совмещёнными горизонтальными шарнирами (оси горизонтальных шарниров пересекаются на оси несущего винта), с совмещёнными горизонтальными и вертикальными шарнирами (оси обоих шарниров пересекаются в одной точке, отнесённой на некоторое расстояние от оси несущего винта).
Упругая втулка может быть выполнена с упругим элементом только в одном вертикальном или горизонтальном шарнире либо сразу в обоих шарнирах. Корпус упругой В. н. в. изготовляется, как правило, из композиционных материалов. За осевым шарниром, который может быть выполнен по схеме с подшипниками качения и торсионом или с эластомерными подшипниками, расположена внешняя упругая часть втулки, обеспечивающая маховые движения лопасти. На несущем винте с такой втулкой может быть значительно повышена эффективность управления по сравнению с шарнирной В. н. в., что способствует увеличению манёвренности вертолёта.
Жёсткая втулка имеет прочный центр, корпус (обычно из титанового сплава), прикреплённый к жёсткому приводному валу, и осевые шарниры, к корпусам которых через гребёнки прикреплены лопасти из композиционных материалов. В несущем винте с такой втулкой лопасть совершает колебательные движение в плоскости тяги и вращения не путём поворота в шарнирах, а благодаря большим деформациям лопасти или её более тонкого комлевого участка. Эти деформации оказываются допустимым и вследствие высокой прочности композиционных материалов. Такой винт с жесткой втулкой может рассматриваться подобным винту с шарнирной втулкой, имеющей большой разнос горизонтальных шарниров (10-35% от радиуса винта).
Вертолёт с жёсткой В. н. в. обладает хорошими характеристиками управляемости. Важным преимуществом жёсткой В. н. в. является её простота (отсутствие высоконагруженных подшипников в шарнирах, демпферов и центробежных ограничителей свеса лопастей), облегчающая и удешевляющая изготовление винта и обслуживание его в эксплуатации.
2.2 Конструкция Втулки НВ:
Основные составные части Втулки НВ: корпус втулки, пять узлов горизонтальных, вертикальных, осевых шарниров, пять гидродемпферов вертикальных шарниров с компенсационной системой, пять центробежных ограничителей свеса лопасти, детали установки крепления на валу НВ.
Рис. 2. Общий вид втулки несущего винта.
Корпус втулки изготовлен из легированной высокопрочной стали. В центре корпуса имеется отверстие с эвольвентными шлицами, которыми он соединяется со шлицами вала НВ главного редуктора. Центрирование корпуса втулки на валу осуществляется с помощью двух конусных колец (верхнего и нижнего), для чего в центральной расточке корпуса имеются две конические поверхности.
Нижнее кольцо разрезное, верхнее состоит из двух полуколец. В верхней части корпуса имеется фланец, к которому шпильками крепится бачок гидродемпферов вертикальных шарниров, а в нижней части отверстие под штифт фиксации кронштейна серьги подвода тарелки автомата перекоса. Автомат перекоса предназначен для изменения величины и направления тяги НВ, состоит из направляющей ползуна, ползуна, кронштейна, внутреннего кардана, тяг поворота лопастей, качалок продольного и поперечного управлений,рычага общего шага и поводка тарелки. К проушинам корпуса с помощью пальцев ГШ присоединяются скобы. Эти соединения образуют ГШ ВНВ. В каждой проушине корпуса устанавливается наружные кольца двух игольчатых подшипников, которые закрепляются гайками. Между кольцами установлены две бронзовые шайбы, которые воспринимают осевые усилия, возникающие при колебаниях лопасти вокруг оси ВШ, когда лопасти отклоняются от прямой, перпендикулярной оси ГШ.
Между бронзовыми шайбами и внутренними кольцами игольчатых подшипников устанавливается упорное кольцо. Внутренние кольца игольчатых подшипников установлены на пальце ГШ и стянуты между проушинами скобы с помощью гайки.
Палец ГШ имеет проушины для крепления гидравлического демпфера. Внутренняя полость ГШ уплотняется резиновыми армированными манжетами и уплотнительными кольцами. Для ограничения поворота лопасти вокруг оси ГШ на корпусе втулки и скобах имеются специальные упоры. Скоба представляет собой деталь коробчатого сечения, на концах которой имеются проушины для соединения с корпусом и цапфой ОШ. Оси проушин расположены под прямым углом друг к другу.
Снизу на скобе имеются две проушины, в которые устанавливается палец собачки ЦОСЛ. Нижние упоры на скобе состоят из центробежных и постоянных ограничителей свеса. Механизм ЦОСЛ состоит из противовеса, пальцев, тяги, пружины и собачки. Центробежные ограничители являются ограничителями свеса лопастей при неработающих двигателях на земле, а также при частоте вращения НВ менее 108 об/мин. При нормальной работе НВ в полёте, лопасти совершая маховое движение, не достигают упоров в виду наличия большой центробежной силы, действующей на лопасть, которая является естественным регулятором взмаха и удерживает лопасти вблизи плоскости вращения втулки позволяя им совершать небольшие по амплитуде маховые движения.
Рис. 3. Центробежный ограничитель свеса лопасти:
1-противовес; 2-палец; 3-пружина; 4-тяга; 5-палец;6-собачка
Механизм центробежного ограничителя свеса (рис. 3), состоит из противовеса-1, пальцев-2 и 5, тяги-4, пружины-3 и собачки-6. При раскрутке несущего винта по мере увеличения скорости вращения действующая на противовес 1, центробежная сила начинает поворачивать противовес и собачку 6 . При достижении частоты вращения 108 об/мин упор собачки ограничителя отойдет вниз на столько, что при маховом движении лопасти уже не будет ограничивать ее взмах вниз. При частоте вращения несущего винта более 108 об/мин маховые движения лопастей вниз ограничиваются постоянными упорами скобы, которые позволяют отклоняться лопасти вниз на угол 40(+-10/90)
С уменьшением частоты 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 установит противовес 1 и собачку 6 в исходное положение, при котором свес лопастей ограничивается углом в 1°40".
Как уже упоминалось выше, по способу крепления лопасти к втулке и втулки к валу редуктора, вращающего винт, несущие винты можно подразделить на шарнирные (с разнесенными шарнирами); с общим горизонтальным шарниром и с жёстким креплением лопастей.
Втулка с разнесенными ГШ не пересекается с осью вращения НВ, для них можно выделить три схемы:
Ⅰсхема: ГШ – ВШ - ОШ: а=о, - .Перпендикулярна оси ГШ.
Эта втулка имеет ряд недостатков:
-на крейсерских режимах лопасть отклоняется, в плоскости вращения её хорда становится не параллельной оси ГШ, поэтому при маховых движениях самопроизвольно меняется шаг, что вызывает запрокидывание лопасти до упоров.
-на крейсерских режимах результирующая сила R, передаваемая на лопасть ВШ, не перпендикулярна оси ГШ, что вызывает неодинаковое нагружение проушин скобы и подшипников ГШ, а это приводит к их неодинаковому износу.
Рис. 5. Втулка НВ с разнесенными ГШ (1-я схема):
Ⅱсхема: ГШ – ВШ - ОШ: а≠о, - не перпендикулярна оси ГШ.
Величина смещения ГШ подобрана такой, чтобы крейсерских режимах лопасть отклонялась относительно ВШ шарнира так, что хорда лопасти становилась параллельна оси ГШ. Тогда при маховых движениях она перемещается параллельно самой себе и это не вызывает самопроизвольного изменения шага. Результирующая сила R одинаково нагружает проушины и подшипники ГШ, но это будет только на крейсерских режимах, на других режимах втулка имеет те же недостатки, что и у 1 схемы. Кроме этого, она сложнее в изготовлении.
Рис. 6.Втулка НВ с разнесенными ГШ (2-я схема).
Ⅲ схема: ВШ - ОШ - ГШ или ВШ - ОШ - ГШ. У втулок этой схемы ГШ и ВШ поменялись местами. Втулки не имеют недостатка, присущие первым двум схемам, та как хорда лопасти здесь всегда параллельна оси ГШ. Нет потери устойчивости маховых движений, а подшипники всегда нагружены одинаково на всех режимах, зато подшипники ВШ здесь нагружаются не одинаково.
У втулки с совмещенными ГШ ось пересекается с осью вращения НВ. Лопасти крепятся к втулке через карданное соединение. Такие втулки менее прочны, поэтому используются на лёгких вертолётах.
Рис. 7. Втулка НВ с разнесенными ГШ (3-я схема):
1-ГШ;2-ВШ;3-ОШ;4-Втулка;5-лопасть.
Шарнирная втулка имеет корпус с проушинами сидящий на шлицах вала, ГШ, ВШ, соединённые скобой цапфу ОШ, к которому крепится лопасть. На вал накручивается гайка, которая через центрирующее кольцо удерживает втулку.
Рис. 8. Шарнирная втулка НВ:
1-центрирующее кольцо; 2-гайка; 3-ГШ; 4-ВШ; 5-цапфа; 6-лопасть; 7-ОШ;
8-скоба; 9-корпус; 10-вал.
Шарнирная втулка имеет три шарнира: ГШ; ВШ; ОШ. Благодаря наличию шарниров лопасть может совершать три вида вращательных движений: маховое (относительно ГШ, угол взмаха β), колебания в плоскости вращения винта (относительно ВШ угол θ), изменение установочного угла, т.е шага лопасти (относительно ОШ, угол φ) .
ГШ предотвращают опрокидывание вертолёта относительно продольной оси на режимах косого обтекания НВ и разгружают лопасти от изгибающих моментов в их корневых частях. ГШ образован проушиной корпуса втулки, в которой размещены два опорных игольчатых подшипника. Внутренняя полость пальца заполнена смазкой, которая через отверстия попадает на дорожку подшипника. В игольчатом подшипнике находится 43 иглы размером 6,5 60 мм. Наружные обоймы подшипников зафиксированы гайками, вворачиваемыми с торцов в отверстия проушин корпуса втулки и имеющими армированные резиновые манжеты. Между наружными обоймами находятся два упорных кольца. Палец соединён через проушину серьгой с корпусом гидродемпфера. Стяжная гайка, наворачивается на палец, контрится пластинчатым замком. Для предотвращения утечки масла через уплотнения при повышении давления внутри шарнира в заливное отверстие устанавливается компенсатор давления с пальчиковой диафрагмой, внутренняя полость которой сообщена с атмосферой. Нагрузки при маховых движениях лопасти в вертикальной плоскости воспринимаются игольчатыми подшипниками, осевые нагрузки от проушин скобы передаются через хромированные кольца. Масло из полости в корпусе втулки НВ поступает на смазку игольчатых подшипников.
Рис. 9. Горизонтальный шарнир:
1-корпус втулки; 2-проушина корпуса; 3-палец; 4-проушина скобы;5-подшипник
ВШ, образованный проушинами скобы и головной частью цапфы осевого шарнира, обеспечивает разгрузку лопасти в корневой части лопасти от изгибающего момента, действующего в плоскости вращения. В верхней крышке на пальце установлен компенсатор давления с пальчиковой диафрагмой, а снизу на пальце сливная пробка. Масло из внутренней полости пальца поступает на трущиеся детали подшипников, через радиальные отверстия и внутренние обоймы подшипников. Для удаления под давлением воздушных пробок из масляной полости на упорах головной части цапфы ОШ установлены пресс-маслёнка и контрольный клапан.
ОШ позволяет изменять углы установки лопасти. ОШ состоит из цапфы, упорной гайки двух опорных шариковых подшипников, гайки, корпуса, проушин, к которым крепится лопасть. Изнутри в корпусе располагаются регулировочное кольцо, тарельчатые пружины. На корпусе сверху находится заливная пробка, снизу- магнитная пробка, контрольный стаканчик; на боковой поверхности крепится рычаг поворота лопасти,на внешней торцовой – гребёнка крепления лопасти. Радиальные нагрузки при изменении углов установки лопастей воспринимаются шариковыми подшипниками, центробежная сила лопасти – через двухрядный роликовый упорный подшипник передаётся на цапфу ОШ и далее через ВШ, скобу, ГШ на корпус втулки НВ.
Рис. 10. Осевой шарнир:
1-цапфа; 2,8-гайка; 3,7-шариковый подшипник; 4,6-распорная втулка;
5-роликовый подшипник;9-корпус;10-проушины
3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ПО РЕМОНТУ ВТУЛКИ НЕСУЩЕГО ВИНТА НА ОАО «СПАРК»
Свою историю предприятие ОАО «СПАРК» начало 4 июня 1931 года именно тогда Приказом №364 Начальника УКГВФ авиационные ремонтные предприятия Ленинграда реорганизованы в Авиационно-ремонтную базу ГВФ.
В настоящее время предприятие предлагает свои услуги по ремонту следующих типов вертолетной техники:
Капитальный ремонт вертолетов Ми-8/Ми-17 всех серий и модификаций и комплектующих к ним.
- Капитальный ремонт вертолетов Ка-27 всех серий и модификаций и комплектующих к ним.
- Капитальный ремонт вертолетов Ка-32Т и Ка-32С и комплектующих к ним.
Также предприятие ОАО«СПАРК» предлагает свои услуги по продлению назначенных ресурсов агрегатов несущей системы, управления и трансмиссии.
ОАО«СПАРК» имеет право на продление назначенных ресурсов для следующих агрегатов вертолета МИ-8МТВ (АМТ):
- втулка несущего винта 8-1930-000 сер.02., выпущенная после 01.01.1987года;
- втулка рулевого винта 246-3914-000 сер.01;
- автомат перекоса 8-1950-000;
- промежуточный редуктор 8А-1515-000;
- хвостовой редуктор 246-1517-000;
- хвостовой вал 8А-1516-000.
Продление назначенного ресурса втулке несущего винта 8-1930-000сер.02. и автомату перекоса 8-1950-000, согласно решению № 24.2.5-1000ГА от 28.08.2003 ДПЛГГВС и ТРГАМТ России, проводится в пределах назначенного ресурса 5000 часов с межремонтным ресурсом 1500 часов и межремонтным сроком службы 8 лет.
Продление назначенного ресурса промежуточному редуктору 8А-1515-000; хвостовому редуктору 246-1517-000;хвостовому валу 8А-1516-000 и втулке рулевого винта 246-3914-000 сер. 01, проводится согласно решению № 24.2.5 - 1659 ГА от 17 декабря 2003 г. ДПЛГГВС и ТРГАМТ России.
Продление назначенного ресурса агрегатам хвостовой трансмиссии (промежуточному редуктору 8А-1515-000; хвостовому редуктору 246-1517-000; хвостовому валу 8А-1516-000) вертолетов Ми-8МТВ-1, Ми-8АМТ и их модификаций при выполнении ими транспортных работ осуществляется в пределах назначенного ресурса 4500 часов с межремонтным ресурсом 1500 часов и межремонтным сроком службы 6 лет, втулке рулевого винта 246-3914-000сер. 01 вертолетов Ми-8МТВ-1, Ми-8АМТ и их модификаций в пределах назначенного ресурса 5000 часов с межремонтным ресурсом 1000 часов и межремонтным сроком службы 7 лет.
В продлениях принимают участие представители ГосНИИГА и ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля».
Также ОАО «СПАРК» в соответствии с бюллетенями, указаниями и решениями промышленности организует проведение работ по оценке технического состояния изделий авиационной техники с целью увеличения календарного срока службы и(или) ресурсов:
планера вертолета Ми-8/Ми-17 (всех модификаций);
двигателя ТВ3-117;
двигателя ТВ2-117;
вспомогательной силовой установки АИ-9(В);
главного редуктора ВР-14;
главного редуктора ВР-8А;
лопастей несущего винта;
лопастей рулевого винта.
К выполнению данного вида работ привлекаются специалисты ГосНИИГА, ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля», ОАО «Климов», ОАО «Пермский моторный завод», ОАО «Редуктор-ПМ», ЗМКБ «Прогресс», ОАО «Мотор Сич» и др.
На предприятии проводятся комплексные работы по продлению ресурсов и сроков службы вертолетов и их агрегатов. Совместно с ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля» и научно-исследовательскими институтами ОАО «СПАРК» выполняет программы ресурсных испытаний планера, агрегатов трансмиссии и несущей системы вертолета.
Для всего этого, предприятие обладает материальной базой в необходимых для этого условиях, площадь предприятия насчитывает – более 2 га. Для всех предлагаемых видов работ есть специализированные помещения, ангары, стенды, спецоборудование и спецтранспорт.
Остановимся более подробно на участке по ремонту втулки несущего винта, помещение предусмотренное для этого вида работ имеет площадь 450 кв метров. Персонал участка представляет собой следующий численный состав:
Во главе рабочей смены стоит мастер (1 чел.)
Бригадир (1 чел. выбирается из числа рабочих)
Рабочие (5 чел.)
Смена работает по графику 5 через 2 с нормированным рабочим днем до 17-15 и перерывом на обед.
Теперь непосредственно организация производственного процесса и описание рабочих мест.
Как известно, рационально организованное рабочее место обеспечивает условия труда, правильное построение трудового процесса, избавляет от лишних и неудобных движений, позволяет сократить затраты времени, улучшить использование оборудования, повысить качество выполняемой работы, обеспечить сохранность оборудования.
В целях обеспечения этого, организация труда предполагает осуществление комплекса мероприятий:
1. разработка перечня работ и операций основного производства и установление последовательности их выполнения;
2. подбор, профессиональная подготовка и расстановка кадров, четкое определение обязанностей каждого работника;
3. организация и оснащение рабочих мест, обеспечивающие эффективное выполнение каждым работником, производственных заданий;
4. внедрение наиболее рациональных приемов и методов выполнения работ;
5. создание необходимых санитарных и производственно-бытовых условий, обеспечивающих гигиену и безопасность труда, регламентация режимов труда и отдыха работников;
6. установление норм труда и его оплаты, выбор форм морального и материального стимулирования роста производительности труда;
Производственный участок по ремонту втулки несущего вида несомненно отвечает всем этим требованиям. Согласно руководящим документам участок сертифицирован и имеет паспорт в котором отображены все необходимые аспекты касающиеся производственного процесса в целом
Табл. 1
Сведения о Производственном персонале участка.
№ п.п Фамилия, Имя, Отчество Год рождения Образование Разряд № свидетельства на право ремонта авиатехники № удостоверения об окончании ПТК Шифр инстр. клейма Замечания мастера
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
2
Мастер участка__________________________
"_____" ____________________________2010г.
На таблице 1 представлен внешний вид страницы паспорта, показывающий уровень технической подготовки персонала, есть графа для нареканий от мастера, сведения о дате последнего ПТК, что позволяет проверяющему или сертифицирующему органу самостоятельно оценить квалификацию и иерархию коллектива участка.
На Таблице 2 – страница паспорта представляющая перечень документов действующих на данном участке, что помогает персоналу, в работе оценивать дополнения к ранее изданным документам, дату изменений, и полный список того, что возможно понадобиться в работе
Табл.2
Перечень технологических документов действующих на данном участке.
№ п.п Наименование технологического документа ШИФР Дата внедрения Внедренные листы изменения технологических документов,тех. Указания,Дополнения
1 2 3 4 5
1
2
Название третьей таблицы свидетельствует о странице паспорта, в которой указан перечень тех номенклатурных документов, которые непосредственно должны знать работники участка и выполнять все пункты этих документов. Ответственность за выполнение, возлагается на мастера участка, контроль за ведущим технологом.
Табл.3
Перечень приказов, указаний и бюллетеней, подлежащих выполнению на данном участке.
№ п.п Наименование документа Дата внедрения Место хранения документа Примечания
1 2 3 4 5
1
2
Мастер участка________________ Ведущий технолог_________
"___" ________2010г. "___" ________2010г.
Как выше было сказано, участок по ремонту втулки несущего винта, полностью отвечает всем требованиям трудового законодательства, нормам пожарной безопасности, сведения об этом и документация на эту тему внесена в следующую страницу паспорта, отображенную в таблице 4.
Табл.4
Перечень инструкций НПО, Охране труда, Технике безопасности и Противопожарным правилам,действующим на участке.
№ п.п Наименование документа ШИФР Примечания
1 2 3 4
1
2
Мастер участка________________ Ведущий технолог_________
"___" ________2010г. "___" ________2010г.
Также в паспорте отображено все оборудование (Таблица 5), что удобно при инвентаризации, и разграничении ответственности работников за свои рабочие места.
Табл.5
Перечень оборудования Участка.
№ п.п Наименование оборудования № эксплуатационного паспорта/инвентарный № Фамилия ответственного лица Примечания
1 2 3 4 5
1
2
Мастер участка________________ Ведущий технолог_________
"___" ________2010г. "___" ________2010г.
В паспорте участка (таблица 6) обязательно есть страница, в которой проверяющий ОТК или ОГТ может оставить запись о нарушениях выявленных в ходе проверки при продлении срока действия паспорта или проверить исполнения по ранее оставленным замечаниям, со сроками действия паспорта или последним продлением проверяющий может ознакомиться на следующей странице паспорта участка (таблица 7).
Табл.6
Замечания по исполнению технологий, технической культуре и состоянию участка.
№ п.п Замечания проверяющих лиц: мастера, мастера ОТК, инженера ОГТ и др. Подпись, должность, дата. Исполнение по замечаниям. Подпись, должность, дата.
1 2 3
1
2
Табл.7
Сведения о проверке и продлении паспорта производственного участка.
Отметка о продлении паспорта ДАТА Должность Подпись
1 2 3 4
Паспорт участка проверен и дополнен. Срок действия продлен До "__"________20__г.
На последней странице паспорта зачастую проверяющий следит, чтобы заявленное количество листов совпадало с фактическим, есть или нет вклейки, состояние паспорта, условия его хранения, по которым он может сделать вывод о состоянии влажности в рабочее время на участке. Технолог, Начальник ОТК и Главный инженер ставят свои подписи при изготовлении паспорта или при замене на более новый. Внешний вид последней странице отображен схематически (Таблица 8).
Изобретение относится к области авиации, более конкретно - к втулкам несущих винтов. Втулка несущего винта состоит из звезды, прикрепленных к ней рукавов, состоящих из оси рукава, распорных втулок, резинового демпфера, опорных подшипников и вилки с поводком и лопастью. Звезда опирается на приводной вал при помощи сферического шарнира, а крутящий момент к рукавам передается при помощи водила, состоящего из верхнего и нижнего корпусов, профилированных пластин и цапф. Втулка выполнена с совмещенным горизонтальным шарниром, с возможностью реализовывать расчетные вынос оси рукава от оси вращения винта, угол конусности несущего винта и вертикальный вынос совмещенного горизонтального шарнира относительно вершины конуса несущего винта. Втулка может быть модернизирована для несущего винта с любым количеством лопастей изменением числа лучей звезды и профиля пластин. Изобретение направлено на создание втулки несущего винта с любым количеством лопастей. 2 ил.
Рисунки к патенту РФ 2363620
Использование: для крепления лопастей несущего винта к приводящему валу.
Сущность: втулка несущего винта представляет собой узел, состоящий из водила и звезды с прикрепленными к ней рукавами. Водило состоит из верхнего и нижнего корпусов, профилированных пластин и цапф для опоры резиновых демпферов. Водило служит для передачи крутящего момента приводящего вала на звезду с рукавами и лопастями, а также для передачи подъемной силы и управляющих моментов с несущего винта на приводной вал. Рукав состоит из вилки, которая через радиальный и упорный подшипник насажена на ось, на которой установлен резиновый демпфер. Положение демпфера задается распорными втулками. Рукав вкручен в звезду, опирающуюся сферическим подшипником на приводной вал. К вилкам втулки прикреплены поводки, с помощью которых задается угол установки вилок с прикрепленными к ним лопастями. Эта втулка несущего винта предназначена для использования на беспилотных вертолетах, эксплуатация которых не предполагает перевернутого полета. Данная втулка несущего винта может быть модернизирована для несущего винта с любым количеством лопастей изменением числа лучей звезды и профиля пластин. Жесткость демпфера может быть изменены либо его конфигурацией, либо использованием для его изготовления резины другого состава.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Втулка несущего винта
Изобретение относится к втулкам несущих винтов с совмещенным горизонтальным шарниром и может быть использовано на беспилотных вертолетах.
Известна установка, патент RU 2061626 С1, кл. 6 В64С 27/605, содержащая несущий винт с жестко установленными (присутствует только осевой шарнир) в закрепленной на валу втулке лопастями. Конструкция дает возможность применять ее для многолопастных винтов. При применении на беспилотном вертолете для телевизионной съемки к недостаткам втулки несущего винта, входящей в состав описываемой системы, может быть отнесена ее высокая жесткость, что приводит к высокой скорости реакций, т.е. рывкам и тряске. Кроме того, отсутствие угла между продольной осью рукава и плоскостью вращения и отсутствие выноса рукава от оси вращения вала вызывает высокие изгибающие моменты лопастей несущего винта и, как следствие, их малый ресурс.
Известна установка, патент RU 2235662 С2, В64С 27/48, содержащая вращающийся наружный корпус с зубчатым колесом предварительной раскрутки, соединенный с невращающимся внутренним валом, внутри которого расположен рычажный механизм управления, осуществляющий наклон оси и перемещение в вертикальном направлении соединенного с ним коромысла. Коромысло установлено на рычажный механизм управления и соединено с каждой из лопастей через скобу с осевым шарниром. Последний выполнен в виде пальца и расположен в корпусе качалки под конструктивным углом конусности к плоскости вращения втулки. На консольные части каждого пальца установлена скоба и опора с упорным подшипником, имеющие возможность поворота относительно оси пальца. Скоба соединена с опорой с упорным подшипником, через который центробежная сила с лопасти передается на корпус качалки. Корпус качалки шарнирно соединен с вращающимся наружным корпусом втулки через карданную рамку, расположенную над корпусом качалки. Оси рамки взаимно перпендикулярны, а точка пересечения их осей лежит на оси вращения втулки. Ось рамки, параллельная оси лопастей, является осью общего осевого шарнира, относительно которого отклоняется корпус качалки при отклонении коромысла, а ось рамки, перпендикулярная оси лопастей, совмещена с осью, соединяющей коромысло с рычагами поворота лопастей на одном из углов установки лопастей, и является осью общего горизонтального шарнира. Рычажный механизм управления имеет три раздельные тяги. К недостаткам втулки несущего винта, входящей в состав описываемой системы, может быть отнесена ее технологическая сложность, отсутствие возможности управления общим шагом винта, а также возможность использовать такую конструкцию только для двухлопастных винтов. Втулка несущего винта этой установки аналогична конструкции данного изобретения и по совокупности существенных признаков и технической сущности наиболее близка к данному изобретению и выбрана поэтому в качестве прототипа.
В настоящем изобретении конструкция втулки позволяет совместное перемещение звезды с рукавами втулки относительно сферического шарнира, надетого на приводящий вал и вынесенного на расчетную высоту относительно вершины конуса, по которой движутся лопасти во время вращения винта. Крутящий момент на систему лопастей с приводящего вала передает водило. Водило жестко крепится к приводящему валу верхним и нижним корпусами, на которых установлены профилированные пластины, удерживающие цапфы для опоры резиновых демпферов. Перемещение звезды с рукавами и лопастями не является свободным и сталкивается с противодействием деформирующихся резиновых демпферов. Данная втулка несущего винта может быть модернизирована для несущего винта с любым количеством лопастей изменением числа лучей звезды и профиля пластин, а также с возможностью реализовать расчетные вынос оси рукава от оси вращения винта, угол конусности несущего винта и вертикальный вынос совмещенного горизонтального шарнира относительно вершины конуса несущего винта.
Таким образом, по сравнению с ближайшим аналогом данное изобретение обладает новизной, причем совокупность отличительных признаков не следует явным для специалиста образом из источников, соответствующих уровню современной техники. Что касатеся промышленной применимости, то она доказывается приведенным ниже описанием и применением настоящего изобретения в одном из проектов автора. Следовательно, данное изобретение соответствует всем трем условиям патентоспособности.
На фиг.1 приведена схема втулки несущего винта, являющейся предметом настоящего изобретения. Лопасти несущего винта условно не показаны. На фиг.2 показана схема сборки втулки несущего винта.
Позиции на фиг.1 и 2 означают: 1 - сферический шарнир, 2 - звезда, 3 - ось рукава, 4 - втулка распорная, 5 - втулка распорная, 6 - резиновый демпфер, 7 - подшипник радиальный, 8 - вилка, 9 - подшипник упорный, 10 - верхний корпус, 11 - профилированная пластина, 12 - цапфа, 13 - нижний корпус, 14 - поводок, 15 - сферическая опора.
Втулка несущего винта имеет звезду 2, которая опирается на приводящий вал сферическим шарниром 1. В лучи звезды вкручиваются оси рукавов, на каждой из которых собраны: распорные втулки 4 и 5, резиновый демпфер 6, радиальный подшипник 7, упорный подшипник 9 и вилка 8. Крутящий момент от приводящего вала к рукавам передает водило, которое состоит из верхнего 10 и нижнего 13 корпусов, профилированных пластин 11 и цапф 12. Местом передачи крутящего момента является пятно контакта резинового демпфера с цапфой. Изменение угла установки лопасти производится поворотом вилки за поводок 14, к которому крепятся тяги, идущие от автомата перекоса.
Втулка несущего винта работает следующим образом. Циклические изменения углов установки лопастей во время вращения несущего винта приводят к возникновению моментов, которые пытаются опустить одну часть винта и поднять противоположную, при этом винт до момента полного обжатия демпфера 6 может двигаться относительно сферического шарнира, надетого на вал винта, наращивая передаваемый момент постепенно. Это обеспечивает, во-первых, нежесткий характер управления вертолетом, а во-вторых, меньшие нагрузки на комлевые части лопастей. Конструкция дает возможность предусмотреть расчетные углы установки рукавов относительно плоскости вращения винта и вынос относительно оси вращения винта, что позволяет значительно снизить переменные нагрузки на комлевые части лопастей. Используя демпферы различной формы или сортов резины можно подбирать характеристики несущего винта для типовых условий полета, привычек или возможностей оператора, эксплуатационных допущений бортовой аппаратуры.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Втулка несущего винта, состоящая из звезды, прикрепленных к ней рукавов, состоящих из оси рукава, распорных втулок, резинового демпфера, опорных подшипников и вилки с поводком и лопастью, отличающаяся тем, что звезда опирается на приводной вал при помощи сферического шарнира, а крутящий момент к рукавам передается при помощи водила, состоящего из верхнего и нижнего корпусов, профилированных пластин и цапф, при этом втулка выполнена с совмещенным горизонтальным шарниром, с возможностью реализовывать расчетные вынос оси рукава от оси вращения винта, угол конусности несущего винта и вертикальный вынос совмещенного горизонтального шарнира относительно вершины конуса несущего винта и может быть модернизирована для несущего винта с любым количеством лопастей изменением числа лучей звезды и профиля пластин.
Втулки несущего винта (ВНВ) состоят из корпуса и рукавов подвески лопастей с шарнирами. Совершенство ВНВ во многом зависит от того, насколько удачно выбраны ее основные параметры. К числу таких параметров для шарнирных винтов прежде всего относятся:
Разнос горизонтальных и вертикальных шарниров;
Параметры, характеризующие кинематику НВ, т.е. определяющие характер изменения истинного угла установки лопасти от углов отклонения лопасти в плоскости взмаха, вращения Н, и коэффициента компенсатора взмаха к, ср ист= /((3 , £ , к) ;
Параметры, характеризующие нагруженность подшипниковых узлов втулки;
Параметры, определяющие демпфирующий момент относительно вертикального шарнира (Bill) Мg~ fg , £,).
Несущие винты вертолетов в зависимости от того, как в них осуществляется отклонение лопасти в плоскости взмаха, могут быть разделены на три основных типа:
С горизонтальными шарнирами (ГШ) (2.4.1, а-д);
С упругими элементами, выполняющими роль ГШ (2.4.1, е, ж);
Без ГШ или заменяющих их упругих элементов (2.4.1, з).
В последнем случае требуемая податливость достигается подбором соответствующих жесткостных характеристик комлевой части лопасти и осевого шарнира (ОШ) втулки.
Изменение угла установки лопасти чаще всего осуществляется за счет ее поворота в ОШ. В некоторых НВ второго типа ОШ отсутствует, а угол установки лопасти меняется за счет закручивания упругого элемента.
В практической деятельности вертолетных фирм используются кинематические схемы втулок с различным расположением шарниров относительно оси вращения НВ. Различным сочетанием шарниров достигается решение ряда конкретных задач динамики НВ и характера нагружения подшипников шарнирных узлов.
Увеличение разноса ГШ повышает эффективность управления и допускаемый диапазон центровок вертолета, но при этом растут изгибающие моменты на валу главного редуктора. Из опыта отечественного вертолетостроения следует, что целесообразно иметь минимальный разнос ГШ, а необходимые запасы управления получать за счет соответственного подбора диапазона отклонения автомата перекоса (АП). Такой подход позволяет создать наиболее компактную и легкую конструкцию втулки, Увеличение числа лопастей вызывает определенные трудности с размещением сочленений в одной плоскости, что заставляет увеличивать разнос ГШ. Главным фактором, определяющим минимально допустимый разнос ВШ втулок обычной схемы, является обеспечение восстанавливающего момента Мштт, создаваемого центробежными силами лопасти. Необходимо
учитывать, что Мвт зависит от угла взмаха лопасти р.
Обычно разнос ВШ можно подбирать из условия, что диапазон углов отклонения лопасти в плоскости вращения (авторотация - взлет) составляет 12-18°.
При правильном выборе кинематики в этом случае обеспечивается устойчивость лопасти относительно ВШ. Вынос ВШ при принятых максимальных углах отклонения лопасти в плоскости вращения так не может быть уменьшен и должен быть пропорциональным максимальному крутящему моменту. Переход на современные лопасти из КМ с ул= 6-7 вместо ул= 3,5-5, как на вертолетах предыдущих поколений, требует определенного увеличения выноса ВШ, необходимого для сохранения диапазона углов отклонения в плоскости вращения. Это, естественно, влечет за собой некоторое возрастание массы втулки НВ. Выносом ВШ достигается изменение частот колебания лопасти в плоскости вращения, что связано с отстройкой от «воздушного» и «земного» резонанса. Совмещение ГШ и ВШ в виде карданного узла обеспечивает равномерное нагружение подшипников ГШ на всех режимах полета вертолета (2.4.1, б).
При механическом приводе лопастей НВ через втулку передается крутящий момент М от двигателя. Втулка воспринимает аэродинамические Т и Q и инерционные силы Р и моменты, возникающие на лопастях НВ, и передает их на фюзеляж (2.4.2).
Масса рукава втулки пропорциональна центробежной силе лопасти и его длине. Следовательно, для снижения массы втулки целесообразно максимально уменьшить длину рукава. Этому препятствует ряд ограничений. Длину рукава нельзя сделать меньше суммарного размера максимально придвинутых к корпусу узлов шарниров. Кроме того, сокращение рукава, особенно для втулок многолопастных винтов, связано с трудностями компоновочного характера.
Существенно уменьшается длина рукава (при заданном I штт) на втулке с порядком следования шарниров «ГШ-ОШ-ВШ» (вертолет «Чинук», 2.4.1, в) и «ОШ-ГШ-ВШ» (вертолет «Флетиер», 2.4.1, г). Конструктивная компоновка втулки с совмещенными шарнирами приведена на 2.4.3 (вертолет S-58).
Основными показателями, характеризующими совершенство конструкции шарнирных втулок НВ, являются:
Несущая способность подшипников ГШ, ВШ и ОШ;
Уровень напряжений в деталях, подверженных действию переменных нагрузок;
Ресурс и возможность его дальнейшего увеличения;
Работоспособность демпферов;
Масса втулки;
Технологичность деталей и узлов;
Простота и удобство обслуживания.
Втулка несущего винта предназначена для крепления лопастей, для передачи крутящего момента от вала главного редуктора на лопасти, а также для восприятия и передачи на фюзеляж сил, возникающих на лопастях.
Основными элементами втулки являются: корпус втулки, горизонтальные шарниры промежуточные скобы, вертикальные шарниры, осевые шарниры, рычаги поворота лопастей, гидравлические демпферы, центробежные ограничители свеса лопастей, маятниковый гаситель вибрации.
Корпус втулки на шлицах устанавливается на вал главного редуктора центрируется на валу нижним и верхним конусными кольцами и фиксируется гайкой. Сверху на корпусе втулки крепятся компенсационный бачок гидродемпферов, токосъёмник НВ и маятниковый гаситель вибрации.
Каждый горизонтальный шарнир образуют проушина корпуса втулки, две проушины промежуточной скобы и палец, который установлен на двух игольчатых подшипниках. Усилия, действующие вдоль оси пальца воспринимают два бронзовых кольца. От осевого перемещения палец фиксируется гайкой, а от проворачивания относительно скобы - шпонкой. Палец с одной стороны имеет две проушины для крепления штока гидродемпфера, а с другой стороны проушину для крепления штормовой струбцины.
Промежуточная скоба представляет собой деталь коробчатого сечения с двумя парами проушин на концах. Внутри каждой скобы смонтирован механизм центробежного ограничителя свеса лопасти.
Вертикальный шарнир образуют две проушины промежуточной скобы, проушина цапфы осевого шарнира и палец, который установлен на двух игольчатых подшипниках и двух бронзовых кольцах.
Осевой шарнир образован соединением цапфы и корпуса осевого шарнира. На хвостовике цапфы установлены подшипники осевого шарнира: два шариковых радиальных подшипника, которые воспринимают нагрузку от изгибающего момента, и один роликовый упорный подшипник, воспринимающий нагрузку от центробежной силы. Корпус осевого шарнира выполнен в виде стакана, на днище которого с наружной стороны расположена гребенка с проушинами для крепления лопасти.
Рычаг поворота лопасти одним концом жестко крепится к корпусу осевого шарнира, а другим шарнирно соединяется с вертикальной тягой автомата перекоса.
Гидравлический демпфер состоит из цилиндра, штока с поршнем и крышки. Цилиндр демпфера шарнирно установлен на кронштейнах цапфы осевого шарнира. Поршень имеет восемь перепускных клапанов, которые открываются при достижении перепада давления между полостями цилиндра 20 кгс/см 2 . Клапаны установлены так, что четыре перепускают жидкость в одном направлении, а четыре - в обратном. В крышке гидродемпфера установлен шариковый компенсационный клапан, через который полости цилиндра сообщаются с компенсационным бачком для отвода пузырьков воздуха и компенсации температурных изменений объёма жидкости.
Механизм центробежного ограничителя свеса лопастей установлен на промежуточной скобе и состоит из противовеса, пружины, тяги и собачки. При невращающемся несущем винте пружина удерживает механизм в таком положении, что упор собачки ограничивает свес лопасти до 1°40 / . При раскрутке несущего винта под действием центробежных сил противовес отводит собачку и угол максимально возможного свеса лопасти увеличивается до 4°. При уменьшении частоты вращения несущего винта до 108 об/мин (54,5%) вследствие уменьшения центробежных сил противовес начинает обратное движение и при частоте вращения несущего винта 95 об/мин (50%) и менее пружина установит противовес и собачку в исходное положение.
Маятниковый гаситель вибрации установлен на корпусе втулки и состоит из кронштейна, ступицы с пятью рукавами и пяти маятников, которые соединены с рукавами ступицы бифилярными подвесками. Каждая бифилярная подвеска представляет собой две роликовые связи свободно посаженные в отверстия втулок маятников и ступицы. Кронштейн крепится к втулке несущего винта пятью полыми болтами, через полости которых заливается масло в горизонтальные шарниры. Ступица крепится на кронштейне шпильками.
Можно без преувеличения сказать, что главное в планёре-автожире -это несущий винт. От правильности его профиля, от массы, точности центровки и прочности зависят лётные качества автожира. Правда, безмоторный аппарат на буксире за автомобилем поднимается всего на 20 – 30 м. Но и полёт на такой высоте требует обязательного соблюдения всех ранее высказанных условий.
Лопасть (рис. 1) состоит из главного, воспринимающего все нагрузки элемента – лонжерона, нервюр (рис. 2), промежутки между которыми заполнены пластинами из пенопласта, и задней кромки, изготовляемой из прямослойной сосновой рейки. Все эти части лопасти склеиваются синтетической смолой и после надлежащего профилирования оклеиваются стеклотканью для придания дополнительной прочности и герметичности.
Материалы для лопасти: авиационная фанера толщиной 1 мм, стеклоткань толщиной 0,3 и 0,1 мм, эпоксидная смола ЭД-5 и пенопласт ПС-1. Смола пластифицируется дибутилфталатом в количестве 10 – 15%. Отвердителем служит полиэтиленполиамин (10%).
Изготовление лонжерона, сборка лопастей и их последующая обработка производятся на стапеле, который должен быть достаточно жёстким и иметь прямолинейную горизонтальную поверхность, а также одну из вертикальных кромок (их прямолинейность обеспечивается строжкой под линейку типа лекальной, не менее 1 м длиной).
Стапель (рис. 3) делают из сухих досок. К вертикальной продольной кромке (прямолинейность которой обеспечена) на время сборки и склейки лонжерона крепятся винтами металлические установочные пластинки на расстоянии 400 – 500 мм друг от друга. Верхний край их должен возвышаться над горизонтальной поверхностью на 22 - 22,5 мм.
1 – лонжерон (фанера, склеенная со стеклотканью); 2 – накладка (дуб или ясень); 3 – задняя кромка (сосна или липа); 4 – планка (сосна или липа); 5 – заполнитель (пенопласт); 6 – обшивка (2 слоя стеклоткани s0,1); 7 – триммер (дюралюминий марки Д-16М s,2 шт.); 8 – нервюра (фанера s2, слой вдоль)
Для каждой лопасти следует заготовить 17 полос фанеры, раскроенных по чертежу лонжерона наружным слоем вдоль, с припусками на обработку по 2 – 4 мм на сторону. Поскольку размеры листа фанеры 1500 мм, в каждом слое неизбежна склейка полос на ус не менее чем 1:10, а стыки в одном слоедолжны отстоять от стыков в другом, следующем за ним на расстоянии 100 мм. Отрезки фанеры располагаются так, что первые стыки нижнего и верхнего слоёв отстоят от комлевого торца лонжерона на 1500 мм, второго и предпоследнего слоёв – на 1400 мм и т. д., а стык среднего слоя будет на расстоянии 700 мм от торца комлевой части лопасти. Соответственно будут распределяться вдоль лонжерона вторые и третьи стыки заготовляемых полос.
Кроме того, нужно иметь 16 полос стеклоткани толщиной 0,3 мм и размерами 95×3120 мм каждая. Предварительно они должны подвергнуться обработке для удаления замасливателя.
Склеивать лопасти нужно в сухом помещении при температуре 18 – 20°С.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛОНЖЕРОНА
Перед сборкой заготовок стапель выстилается калькой, чтобы к нему не прилипали заготовки. Затем укладывается и выравнивается относительно установочных пластин первый слой фанеры. Его прикрепляют к стапелю тонкими и короткими гвоздями (4-5 мм), которые вбивают у комля и у конца лопасти, а также по одному с каждой стороны стыков для предотвращения смещения отрезков фанеры по смоле и стеклоткани в процессе сборки. Поскольку они останутся в слоях, их вколачивают вразброс. Гвозди вбивают указанным порядком и для закрепления всех последующих слоёв. Они должны быть из достаточно мягкого металла, чтобы не повреждать режущие кромки инструмента, употребляемого для дальнейшей обработки лонжерона.
Слои фанеры обильно смачивают при помощи ролика или кисти смолой ЭД-5. Затем последовательно накладывают на фанеру полосу стеклоткани, которую разглаживают рукой и деревянной гладилкой, пока на её поверхности не покажется смола. После этого на ткань кладут слой фанеры, у которого сначала смазывают смолой ту сторону, которая ляжет на стеклоткань. Набранный таким образом лонжерон покрывают калькой, укладывают на него рейку размерами 3100x90x40 мм. Между рейкой и стапелем струбцинами, расположенными на расстоянии 250 мм друг от друга, по всей длине рейки производят обжатие набранного пакета, пока его толщина не сравняется с верхними кромками установочных пластин. Излишки смолы надо удалить до её затвердения.
Заготовка лонжерона снимается со стапеля через 2-3 суток и обрабатывается до ширины 70 мм в профильной части, 90 мм – в комлевой, а также длины между торцами – 3100 мм. Необходимое требование, которое следует соблюсти на этом этапе, – обеспечение прямолинейности поверхности лонжерона, образующей в процессе дальнейшего профилирования переднюю кромку лопасти. Поверхность, к которой будут приклеиваться нервюры и заполнитель из пенопласта, должна быть также достаточно прямолинейной. Обрабатывать её следует рубанком и обязательно с ножом из твёрдых сплавов или в крайнем случае драчёвыми напильниками. Все четыре продольные поверхности заготовки лонжерона должны быть взаимно перпендикулярными.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ
Разметку заготовки лонжерона производят так. Её кладут на стапель и на концевом торце, передней и задней плоскостях наносят линии, отстоящие от поверхности стапеля на расстоянии 8 мм (~Ун мах). На концевом торце, кроме того, вычерчивают с помощью шаблона (рис. 4) полный профиль лопасти в масштабе 1:1. Особой точности при изготовлении этого вспомогательного шаблона не требуется. С наружной стороны шаблона наносят линию хорды и на ней у носка профиля и в точке на расстоянии 65 мм от него сверлят два отверстия диаметром 6 мм. Глядя сквозь отверстия, совмещают линию хорды шаблона с линией, проведённой на концевом торце лонжерона, чтобы нанести на нём линию, определяющую границу профилирования. Во избежание сдвигов шаблон крепится к торцу тонкими гвоздями, под которые в нём сверлятся произвольно расположенные по их диаметру отверстия.
Обработку лонжеронов по профилю производят простым рубанком (грубая) и плоским драчёвым напильником. В продольном направлении её контролируют линейкой. Завершив обработку, приклеивают нервюры к задней поверхности лонжерона. Точность их установки обеспечивается тем, что на них в ходе изготовления наносят линию хорды, которая совмещается с линией хорды, нанесённой на задней плоскости заготовки лонжерона, а также визуальной проверкой прямолинейности их расположения относительно вспомогательного шаблона. Его снова крепят для этой цели к концевому торцу. Нервюры располагают на расстоянии 250 мм друг от друга, причём первая выставляется в самом начале профиля лонжерона или на расстоянии 650 мм от торца комлевой его части.
СБОРКА И ОБРАБОТКА ЛОПАСТИ
После затвердения смолы между нервюрами вклеиваются пластины пенопласта, соответствующие профилю задней части лопасти, по выступающим концам нервюр делают пропилы в рейке образующей заднюю кромку. Последнюю приклеивают на
смоле к нервюрам и пластинам из пенопласта.
Далее производят черновую обработку пенопластовых пластин, кривизна которых подгоняется под кривизну нервюр, а также удаляют излишек древесины с рейки для образования задней кромки с некоторым припуском для последующей точной обработки по основному шаблону (рис. 5).
Основой шаблон изготовляется вначале с припуском, 0,2 – 0,25 мм на указанные в шаблоне величины Ув и Ун, чтобы получить профиль меньшего, чем окончательный, размера под оклейку стеклотканью.
При обработке лопасти с помощью основного шаблона за базу берётся её нижняя поверхность. С этой целью выверяется лекальной линейкой прямолинейность её образующей на расстоянии Хн= 71,8 мм, где Ун= 8,1 мм. Прямолинейность можно считать достаточной в том случае, если в середине линейки длиной в 1 м имеется зазор не более 0,2 мм.
Затем к длинным сторонам хорошо отрихтованной дюралюминиевой пластины размерами 500x226x6 мм крепятся направляющие рейки из твёрдого дерева или дюралюминия высотой 8,1 мм. Расстояние между ними для верхней половины основного шаблона должно быть равно ширине лопасти, или 180 мм. Последнюю укладывают на стапеле на 3 – 4 подкладках, толщина которых равна толщине плиты приспособления, и прижимают струбцинами. Благодаря этому от-рихтованная пластина может передвигаться между стапелем и нижней поверхностью лопасти по всей длине в прямолинейной плоскости, чем обеспечивается постоянство толщины лопасти и соответствие её поверхности заданному профилю.
Верхнюю поверхность лопасти можно считать обработанной, если верхняя половина шаблона перемещается по всей её длине без зазора по профилю и в местах соприкосновения шаблона с направляющими. Нижнюю поверхность лопасти проверяют полностью собранным шаблоном, обе половины которого жёстко соединены вместе. Верхнюю и нижнюю поверхности профилируют с помощью драчёвых напильников с грубой и средней насечкой, а впадины и неровности заделывают по шаблону шпаклёвкой из смолы ЭД-5, смешанной с древесной мукой, и снова опиливают по шаблону.
ОКЛЕЙКА ЛОПАСТИ
Следующей операцией является оклейка профильных и комлевых частей лопастей стеклотканью толщиной 0,1 мм в два слоя на смоле ЭД-5. Каждый слой представляет собой сплошную ленту стеклоткани, который накладывается своей серединой на переднюю кромку лопасти. Основное требование, которое необходимо соблюдать при этом, – излишки смолы после того, как ткань хорошо ею пропитается, должны быть тщательно выжаты с помощью деревянной гладилки в поперечном направлении от передней кромки к задней, чтобы под тканью не образовались воздушные пузыри. Ткань нигде не должна подворачиваться или морщиться во избежание ненужных утолщений.
Оклеив лопасти, их зачищают наждачной бумагой, а заднюю кромку доводят до толщины, близкой к окончательной. Проверяют также профиль носка лонжерона. Пока это делают с помощью основного шаблона с некоторыми припусками, как указывалось выше, чтобы убедиться в качественности профилирования верхней и нижней поверхностей.
Основной шаблон доводят до требуемого размера и с его помощью производят окончательную подгонку профиля с применением шпаклёвки, причём за основу опять берётся нижняя поверхность лопасти, для чего с помощью лекальной линейки снова проверяется прямолинейность её образующей на расстоянии Хн= 71,8 мм от носка. Убедившись в её прямолинейности, лопасть кладут на стапель нижней поверхностью вниз на подкладках высотой 42 мм (эта величина представляет собой округлённую разницу между высотой нижней половины шаблона и Ун= 8,1 мм). Одна из подкладок ложится под комлевую часть лопасти, которая в этом месте прижимается к стапелю струбциной, остальные вдоль лопасти на произвольных расстояниях друг от друга. После этого верхняя поверхность лопасти промывается ацетоном или растворителем и покрывается по всей длине тонким слоем шпаклёвки из смолы ЭД-5 и зубного порошка такой густоты, чтобы она легко распределялась на поверхности и не стекала по кривизне профиля (консистенция густой сметаны). Прочно скреплённый основной шаблон медленно и равномерно продвигается вдоль лопасти фаской вперёд по движению так, чтобы его кромка всё время опиралась на горизонтальную поверхность стапеля. Снимая излишнюю шпаклёвку на выпуклых местах профиля и оставляя нужное её количество во впадинах, шаблон обеспечивает таким образом доводку профиля. Если окажется, что впадины в некоторых местах не заполнились, то эта операция повторяется после нанесения на них более толстого слоя шпаклёвки. Излишняя шпаклёвка должна периодически удаляться, когда она начинает свисать с передней и задней кромок лопасти.
При выполнении этой операции важно перемещать шаблон без перекосов и перпендикулярно к продольной оси лопасти, двигая его безостановочно, чтобы избежать неровностей поверхности лопасти. Дав шпаклёвке достигнуть полной твёрдости и сгладив её слегка наждачной бумагой, операцию окончательной шпаклёвки повторяют на нижней поверхности, пользуясь подкладками высотой 37 мм.
ОТДЕЛКА ЛОПАСТЕЙ
Сделав лопасти, их обрабатывают наждачной бумагой средней зернистости, обращая особое внимание на формирование носка профиля, промывают ацетоном или растворителем и покрывают грунтом № 138, кроме места крепления триммера (рис. 6). Затем все неровности заделывают нитрошпаклёвкой, следя, чтобы на профилированных поверхностях не образовалось излишних утолщений.
Окончательные отделочные работы, состоящие в осторожном снятии водоупорной наждачной бумагой разной зернистости излишков шпаклёвки, проводят, сообразуясь с продвижением сомкнутого шаблона вдоль поверхностей лопасти без излишней качки и зазоров (не более 0,1 мм).
После оклейки лопастей стеклотканью толщиной 0,1 мм и до их покрытия грунтом на комлевую часть лопастей сверху и снизу на смоле ЭД-5 приклеивают пластины из дуба или ясеня размерами 400x90x6 мм, которые состругиваются так, чтобы лопасти приобрели установочный угол, заключённый между хордой и горизонтальной плоскостью и равный 3°. Его проверяют с помощью несложного шаблона (рис. 7) относительно передней поверхности комля, а также контролируя параллельность образующихся при этом поверхностей снизу и сверху комля.
На этом заканчивается формирование комля лопасти, и он обклеивается стеклотканью 0.3 мм на смоле ЭД-5 для придания лопасти герметичности. Готовая лопасть, кроме комля, окрашивается нитроэмалью и полируется.
Советы относительно определения фактического положения центра тяжести лопастей, их балансировки и сопряжения со втулкой читайте в следующих номерах журнала.
СБОРКА И РЕГУЛИРОВКА
В предыдущем номере журнала был подробно описан технологический процесс изготовления лопастей несущего винта автожира.
Следующим этапом является балансировка лопастей по хорде, сборка и балансировка несущего винта по радиусу лопастей. От точности установки последних зависит плавность работы несущего винта, в противном случае будут возникать повышенные нежелательные вибрации. Поэтому к сборке надо отнестись очень серьёзно – не спешить, не начинать работу, пока не будет подобран весь необходимый инструмент, приспособления и не подготовлено рабочее место. При балансировке и сборке надо постоянно контролировать свои действия – лучше семь раз отмерить, чем один раз упасть хотя бы с малой высоты.
Процесс балансировки лопастей по хорде в данном случае сводится к определению положения центра тяжести элемента лопасти.
Основная цель, вызывающая необходимость балансировки лопасти по хорде, – уменьшить тенденцию к возникновению колебаний флаттерного типа. Хотя у описываемой машины возникновение этих колебаний маловероятно, однако помнить о них нужно, и при регулировке следует приложить все усилия для того, чтобы ЦТ лопасти находился в пределах 20 – 24% хорды от носика профиля. Профиль лопасти NACA-23012 имеет очень малое перемещение центра давления (ЦД – точка приложения всех аэродинамических сил, действующих на лопасть в полёте), который находится в тех же пределах, что и ЦТ. Это позволяет совместить линии ЦТ и ЦД, что практически означает отсутствие пары сил, вызывающих закручивание лопасти несущего винта.
Предлагаемая конструкция лопасти обеспечивает требуемое положение ЦТ и ЦД при условии изготовления их строго по чертежу. Но даже при самом тщательном подборе материалов, соблюдении технологии весовое несоответствие может возникнуть, в связи с чем и выполняются балансировочные работы.
Определить (с некоторыми допустимыми погрешностями) положение ЦТ изготовленной лопасти можно, выполнив лопасти с припуском на концах 50- 100 мм. После окончательной опиловки припуск отрезается, на лопасть ставится законцовка, а отрезанный элемент подвергается балансировке.
1 – ограничитель углов (Д16Т); 2 – ось несущего винта (30ХГСА); 3 – нижняя пластина втулки (Д16Т, s6); 4 – ферма втулки (Д16Т); 5 – ось главного шарнира (30ХГСА); 6 – втулка (бронза оловянистая); 7 – шайба Ø20 – 10, 5 – 0,2 (сталь 45); 8 – корпус подшипников (Д16Т); 9 – отверстие под шплинт; 10 – крышка корпуса подшипн. (Д16Т); 11 – корончатая гайка М18; 12 – шайба Ø26 – 18, 5 – 2 (сталь 20); 13 - винт крепления крышки М4; 14 – радиально-упорный подшипник; 15 – радиально-сферический подшипник № 61204; 16 – болт крепления лопасти (30ХГСА); 17 – накладка лопасти (s3, 30ХГСА); 18 – шайба Ø14 – 10 – 1,5 (сталь 20); 19 – самоконтрящаяся гайка М10; 20 – винт М8; 21 – буж (Ø61, L = 200, Д16Т); 22 – пилон (труба Ø65×2, L=1375, липа)
На трёхгранную, горизонтально расположенную призму своей нижней поверхностью кладут элемент лопасти (рис. 1). Его плоскость сечения по хорде должна быть строго перпендикулярна ребру призмы. Передвижением элемента лопасти вдоль хорды добиваются его равновесия и замеряют расстояние на носке профиля до ребра призмы. Это расстояние должно составлять 20 – 24% от длины хорды. Если ЦТ выйдет за этот максимальный предел, на носик профиля в концевой части лопасти надо будет навесить противофлаттерный груз такого веса, чтобы ЦТ сместился вперёд на необходимую величину.
Комель лопасти усилен накладками, которые представляют собой стальные пластины толщиной 3 мм (рис. 2). Они крепятся к комлю лопасти пистонами диаметром 8 мм и заклёпками впотай на каком-либо клее: БФ-2, ПУ-2, ЭД-5 или ЭД-6. Перед установкой накладок комель лопасти зачищается грубой наждачной бумагой, а сама накладка обрабатывается пескоструйным аппаратом. Склеиваемые поверхности деталей, то есть комель лопасти, накладки, отверстия под пистоны и сами пистоны, обезжиривают и тщательно смазывают клеем. Затем расклёпывают пистоны и ставят заклёпки (по 4 штуки на каждую накладку). После этой операции лопасти готовы к разметке для установки их на втулку.
Несущий винт автожира (рис. 3) состоит из двух лопастей, втулки, оси винта с подшипниками качения, корпуса подшипников горизонтального шарнира и ограничителя углов отклонения оси несущего винта.
Втулка состоит из двух деталей: П-образной фермы и нижней пластины (рис. 4). Ферму желательно делать из поковки. При изготовлении её из проката надо обратить особое внимание на то, чтобы направление проката было обязательно параллельно продольной оси фермы. Такое же направпение проката должно быть и на нижней пластинке, которая делается из листа дюралюминия марки Д16Т толщиной 6 мм.
Обработка фермы ведётся по операции в следующем порядке: сначала фрезеруют заготовку, оставляя припуск по 1,5 мм на сторону, затем ферму подвергают термической обработке (закалке и старению), после чего производится окончательная фрезеровка согласно чертежу (см. рис. 4). Потом шабером и наждачной бумагой на ферме выводятся все поперечные риски и наносится продольный штрих.
Ось (рис. 5) крепится на пилоне на двух взаимно перпендикулярных осях, которые позволяют ей отклоняться от вертикали на заданные углы.
На верхнюю часть оси насажены два подшипника качения: нижний -радиальный № 61204, верхний -радиально-упорный № 36204. Подшипники заключены в корпус (рис. 6), который своим нижним внутренним бортиком воспринимает в полёте всю нагрузку от веса автожира. При изготовлении корпуса надо обратить особое внимание на обработку сопряжения бортика с цилиндрической частью. Подрезы и риски в месте сопряжения недопустимы. В верхней части корпус подшипников имеет два ушка, в которые запрессованы бронзовые втулки. Отверстия во втулках обрабатываются развёртками после их запрессовки. Ось втулок должна проходить через ось вращения корпуса строго перпендикулярно ей. Сквозь отверстия в ушках корпуса подшипников и втулки, которые запрессованы в щёки фермы, проходит болт (рис. 7), являющийся горизонтальным шарниром несущего винта автожира, относительно оси которого лопасти совершают маховые движения.
