ПРИВОД РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ НОСКАМИ КРЫЛА САМОЛЕТА
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЗОР ПАТЕНТНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Обзор существующих конструкций 12
1.2 Обзор конструкции машины, аналогичной проектируемой 15
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРИВОДА
2.1 Выбор рабочей жидкости 17
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Расчет рабочего объема гидромотора 18
3.2 Расчет параметров гидромотора 19
3.2.1 Исходные данные для расчета 19
3.2.2 Расчет блока цилиндров 19
3.2.3 Расчет фактических параметров гидромотора 23
3.2.4 Расчет и конструирование поршневых групп 23
3.2.5 Расчет системы распределения 24
3.2.6 Расчет основных сил, действующих в гидромашине 29
3.2.7 Определение усилий, действующих на подшипники ротора 31
3.2.8 Подбор подшипников 37
3.2.9 Прочностные расчеты 42
3.2.10 Расчет КПД спроектированного гидромотора 50
3.2.11 Сравнительный анализ механического КПД при страгивании
выходного вала гидромотора ГМ52 и гидромотора Д12 55
3.3 Расчет параметров ЭГУ
3.3.1 Расчет параметров 2-ого каскада усиления 58
3.3.2 Расчет параметров 1-ого каскада усиления 61
3.3.3 Расчет максимальной утечки в ЭГУ 66
3.3.4 Расчет пакета шайб, установленного в канале подвода
к струйной трубке 66
3.3.5 Определение момента страгивания при низких скоростях вращения и
механического КПД при страгивании ВВ гидропривода с ГМ52 и Д12 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ПРИЛОЖЕНИЯ:
ПРИЛОЖЕНИЕ А. КОНСТРУКЦИЯ ГИДРОМОТОРОВ ГМ52 И Д12
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЗОР ПАТЕНТНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Обзор существующих конструкций 12
1.2 Обзор конструкции машины, аналогичной проектируемой 15
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРИВОДА
2.1 Выбор рабочей жидкости 17
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Расчет рабочего объема гидромотора 18
3.2 Расчет параметров гидромотора 19
3.2.1 Исходные данные для расчета 19
3.2.2 Расчет блока цилиндров 19
3.2.3 Расчет фактических параметров гидромотора 23
3.2.4 Расчет и конструирование поршневых групп 23
3.2.5 Расчет системы распределения 24
3.2.6 Расчет основных сил, действующих в гидромашине 29
3.2.7 Определение усилий, действующих на подшипники ротора 31
3.2.8 Подбор подшипников 37
3.2.9 Прочностные расчеты 42
3.2.10 Расчет КПД спроектированного гидромотора 50
3.2.11 Сравнительный анализ механического КПД при страгивании
выходного вала гидромотора ГМ52 и гидромотора Д12 55
3.3 Расчет параметров ЭГУ
3.3.1 Расчет параметров 2-ого каскада усиления 58
3.3.2 Расчет параметров 1-ого каскада усиления 61
3.3.3 Расчет максимальной утечки в ЭГУ 66
3.3.4 Расчет пакета шайб, установленного в канале подвода
к струйной трубке 66
3.3.5 Определение момента страгивания при низких скоростях вращения и
механического КПД при страгивании ВВ гидропривода с ГМ52 и Д12 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ПРИЛОЖЕНИЯ:
ПРИЛОЖЕНИЕ А. КОНСТРУКЦИЯ ГИДРОМОТОРОВ ГМ52 И Д12
Гидравлическим приводом называется совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением.
Основным преимуществом гидропривода перед пневматическим или электрическим приводом является то, что он имеет наибольшую величину отношения максимально развиваемого усилия (момента) на гидродвигателе к массе (моменту инерции) подвижных частей самого гидродвигателя и нагрузки. С увеличением этого отношения быстродействие привода существенно увеличивается. Однако следует отметить, что указанное преимущество гидропривода перед электроприводом справедливо только в тех случаях, когда необходимо получить значительную выходную мощность.
Гидравлические системы применяются в системах летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, управляемых снарядов и т.д.), в механизмах поворота крыла или двигателя на самолетах с вертикальным взлетом, для уборки и выпуска шасси, тормозных щитков, изменения формы и геометрии крыла и т.д.
Применение в этих системах гидроприводов во многом упрощает оборудование современных летательных аппаратов, так как гидроаппараты имеют малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности.
Следует отметить, что в настоящее время продолжаются работы по снижению веса на единицу мощности гидроагрегатов. Это обусловлено тем, что выигрыш в весе гидроагрегата дает значительный выигрыш в общем весе летательного аппарата. Так, например, каждый килограмм перетяжеления мотора или иного гидроагрегата влечет за собой увеличение веса конструкции самого аппарата и его двигателя, а также увеличение веса топлива по отношению к самолетам на 6-8 кг.
Чрезвычайно важным параметром, в особенности применительно к следящим приводам, является высокий показатель по отношению вращающего момента гидравлического мотора к его инерции, благодаря чему они отличаются быстродействием.
Другим преимуществом гидроприводов является возможность непрерывного (бесступенчатого) регулирования выходной скорости, а также плавность, равномерность и устойчивость движения. А это, по сути, является одним из главных требований, предъявляемых к приводам в самолетостроении.
В дипломном проекте рассматривается гидропривод рулевого управления носком крыла самолета.
Крыло - часть летательного аппарата (самолета, планера, крылатой ракеты и т.д.) создающая подъемную силу при полете в атмосфере.
Носки крыла, которые установлены в передней части крыла и автоматически отклоняются вниз, используются для улучшения несущей способности крыла вовремя взлета, набора высоты, снижения и посадки. Т.е. фактически они регулируют подъемную силу на крыле при изменении угла атаки.
Носок крыла - передняя часть крыла от крайней передней точки до первого продольного силового элемента - стенки или переднего лонжерона.
Рис. 1 Сечение профиля крыла с выделенным носком крыла
Рис. 2 Носок крыла в разрезе
Угол атаки - угол между направлением скорости набегающего на тело потока (жидкости или газа) и продольным направлением, выбранным на теле. У крыла самолёта это будет хорда крыла, у самолёта - продольная строительная ось, у снаряда или ракеты - их ось симметрии.
Для самолёта в горизонтальном прямолинейном полёте, увеличение скорости и угла атаки приводит к увеличению подъёмной силы, создаваемой крылом. С увеличением скорости необходимо уменьшать угол атаки (опустить нос самолёта), чтобы сохранить постоянной высоту полёта. Когда самолёт замедляется, нужно увеличить угол атаки (приподнять нос), чтобы произвести больше подъёмной силы и остаться на заданной высоте.
Это, при современной энерговооруженности, позволяет увеличивать скороподъемность самолета при взлете.
Конструктивно носок крыла самолета состоит из двух секций, каждая из которых управляется своим приводом. Таким образом, на самолете устанавливается четыре гидропривода рулевого управления носком: по два в каждое крыло. Приводы должны срабатывать синхронно. Это обеспечивается электронной системой синхронизации.
Выходной вал гидропривода рулевого управления носком крыла самолета через карданный вал соединен с шарнирным редуктором СРШ, на котором укреплена система рычагов, соединенных с носком крыла при помощи болтовых соединений.
Привод устанавливается в профиле крыла на трех шарнирных подвесках. Такое крепление предусмотрено для разгрузки конструкции привода от деформаций крыла в полете.
Жидкость под давлением подается в напорную линию привода рулевого
управления носком из гидросистемы самолета.
Гидросистема самолета состоит из четырех основных систем:
- независимой бустерной системы (левый борт) с питанием от гидронасоса левого двигателя, которая питает органы управления;
- независимой общей системы (правый борт) с питанием от гидронасоса правого двигателя, которая питает все исполнительные системы и органы управления;
- системы аварийного выпуска шасси, закрылков, аварийного торможения от гидроаккумуляторов аварийной системы;
- линии подзарядки гидроаккумуляторов от бортового насоса с ручным приводом.
Гидропривод рулевого управления носком крыла самолета является частью общей гидросистемы самолета и питается от насоса правого двигателя.
Рассмотрим работу гидропривода адаптивного носка крыла самолета. Схема гидропривода представлена на рис. 3.
Привод состоит из модуля управления МУ, гидромотора ГМ, редуктора ШК и механизма ограничения хода МО с блоком датчиков обратной связи ДОС.
В состав модуля управления МУ входят следующие элементы: корпус, входной фильтр Ф1, обратный клапан КО, два электрогидравлических клапана КЭГ1 и КЭГ2, дроссель ДР, клапан включения КВ, электрогидравлический усилитель ЭГУ, два перепускных клапана КП, тормоз Т.
Корпус модуля управления является силовым элементом конструкции, в котором осуществляется монтаж сборочных единиц и выполнены каналы для протока рабочей жидкости. Герметичность корпуса по неподвижным соединениям обеспечена резиновыми уплотнительными кольцами с фторопластовыми защитными шайбами.
Фильтр Ф1 предназначен для защиты привода от монтажных загрязнений при присоединении его к гидросистеме самолета. Фильтроэлемент выполнен из перфорированной стальной ленты.
КО служит для предотвращения просадки выходного вала привода под противодействующей нагрузкой, при падении давления на входе в привод.
КЭГ1 предназначен для управления тормозом Т.
КЭГ2 управляет работой клапана включения КВ.
ДР предназначен для предотвращения забросов давления в гидролиниях МУ при отсутствии напряжения питания с клапана КЭГ2.
КВ предназначен для подачи рабочей жидкости в ЭГУ и клапан КЭГ1.
ЭГУ - двухкаскадный усилитель с механической обратной связью по положению золотника и предназначен для преобразования электрического сигнала управления в расход рабочей жидкости, поступающей в полости гидромотора ГМ.
Первый каскад усиления - струйный электрогидравлический усилитель, второй каскад усиления - золотник.
Фильтр Ф2 предназначен для защиты первого каскада электрогидравлического усилителя от монтажных загрязнений в процессе сборки и эксплуатации привода.
Перепускные клапаны КП предназначены для ограничения забросов давления, возникающих в полостях гидромотора ГМ.
Т служит для затормаживания выходного вала гидромотора ГМ при включении клапанов КЭГ1 или КЭГ2. Тормоз фрикционный, дисковый с механическим включением пружинами и гидравлическим выключением с помощью одновременного выключения клапанов КЭГ1 и КЭГ2.
ГМ предназначен для преобразования энергии давления рабочей жидкости в механическую энергию вращательного движения выходного вала ВВ.
Гидромотор девятипоршневый, аксиального типа с вращающимся блоком цилиндров и неподвижной наклонной шайбой.
Редуктор ШК предназначен для передачи вращения с вала гидромотора ГМ на выходной вал привода. Редуктор двухступенчатый, понижающий, конический.
Механизм ограничения хода МО предназначен для обеспечения высокой
точности остановки ВВ привода в крайних отклонении сопла, например, вниз от нейтрали, давление в канале 14 увеличивается, а в канале 13 уменьшается. Возникает перепад давлений на торцах золотника, под действием которого золотник смещается вверх от нейтрального положения до тех пор, пока струна механической обратной связи не вернет сопло струйной трубки в положение, при котором восстанавливается равенство электромагнитных сил и противодействующих сил пружины, воздействующих на сопло.
При этом золотник займет отклоненное положение от нейтрали и соединит канал 13 с каналом 15.
Рабочая жидкость из напорной гидролинии через канал 18 поступает в полость гидромотора ГМ.
Гидромотор начинает вращаться, преобразуя энергию давления поступающей жидкости в механическую энергию вращения ротора. При этом рабочая жидкость из другой полости гидромотора по каналу 19, каналу 22, через золотник ЭГУ, каналы 26, 27, 32 вытесняется в сливную гидролинию.
Вращение с ротора гидромотора ГМ передается через вал тормоза Т на винт обратной связи и через его коническую шестерню на конические шестерни редуктора ШК, установленные на одном валу. Далее вращение передается на коническую шестерню, выполненную заодно с выходным валом привода.
При вращении винта обратной связи гайка обратной связи скользит по направляющей, удерживающей гайку от вращения, таким образом вращательное движение винта обратной связи преобразуется в поступательное перемещение гайки обратной связи, соединенной с датчиками обратной связи ДОС, которые формируют электрические сигналы, пропорциональные углу поворота выходного вала привода, поступающие на вход усилителей рассогласования системы.
Когда значения сигналов позиционной обратной связи достигнут значений входных сигналов системы, сигналы управления в обмотках усилителя У станут равными нулю. Сопло струйной трубки отклонится вверх под действием струны. Давление в канале 13 увеличится, а в канале 14 уменьшится. В результате возникновения перепада давлений на торцах золотник вернется в нейтральное положение. При этом струна вернет сопло также в положение нейтрали, и давления на торцах золотника сравняются. При нейтральном положении золотника прекращается подача рабочей жидкости в полости гидромотора ГМ, выходной вал гидромотора, а следовательно, и выходной вал привода остановится, отработав сигнал управления.
При подаче тока управления другой полярности в обмотки усилителя У, вызывающего первоначальное отклонение сопла вверх от нейтрали, давление в канале 13 увеличивается, а в канале 14 - уменьшается. Возникает перепад давления на торцах золотника, под действием которого золотник перемещается вниз от нейтрального положения аналогично описанному выше и соединяет канал 13 с каналом 22.
Рабочая жидкость через канал 19 поступает в полость гидромотора ГМ.
положениях. Механизм ограничения хода Направление движения рабочей жидкости изменено, вращение вала гидромотора ГМ и выходного вала привода ВВ происходит в противоположную сторону.
При резком повышении давления в полости гидромотора ГМ при остановке его ротора рабочая жидкость в полости с давлением нагнетания преодолевает усилие пружины соответствующего перепускного клапана, и поступает в другую полость гидромотора по каналам 19, 20, 21, 16, 18 или 18, 17, 21, 20 и 19 соответственно.
При создании следящего гидропривода вращательного действия с управлением от электрогидравлического усилителя возникает ряд вопросов, связанных с выбором параметров и конструкции одного из основных элементов гидропривода - гидромотора (ГМ), определяющего плавность вращения выходного вала привода на малых скоростях, пульсацию давлений в полостях ГМ, максимальный момент, преодолеваемый приводом при страгивании выходного вала, развиваемый момент привода на выходном валу.
Иногда, при уменьшении подачи насоса переменной производительности гидросистемы самолета или при пуске, когда она окажется меньше некоторого критического значения, скорость гидромотора не сможет быть постоянной и ее колебания окажутся значительно больше тех, которые обуславливаются незначительными изменениями характерного рабочего объема гидромотора при работе. Такие колебания скорости гидромотора обуславливаются существованием сопротивления, уменьшающегося с увеличением скорости движения («отрицательного» сопротивления).
Скорости гидромотора, при которых возможно появление таких колебаний, называются «ползучими».
Причиной появления «отрицательного» сопротивления являются силы трения (моменты трения), пропорциональные нагрузке и направленные в сторону, противоположную движению. Эти силы зависят от относительной скорости движения.
Исследования показали, что момент сил трения в гидромоторе с наклонным диском, установленном в приводе, в диапазоне «ползучих» скоростей привода значительно больше по сравнению с высокими скоростями вращения. За счет этого трудно обеспечить плавный пуск и плавное вращение выходного вала и часто может наблюдаться движение с остановками. Такой режим движения недопустим при работе гидропривода рулевого управления носком самолета, так как движение с остановками вала гидромотора ведет к неравномерному вращению выходного вала привода и, следовательно, к колебаниям нагрузки и подъемной силы самолета, что может привести к катастрофе.
Первоначально в приводе был установлен гидромотор марки ГМ52, конструкция которого представлена на рис. 5. Исследования гидропривода с этим гидромотором показали наличие в гидромоторе больших пульсаций давления и, как следствие, отсутствие плавного пуска и плавного вращения вала гидромотора и привода в целом.
150302.2018.286.00ПЗ Лист
состоит из упоров, винта обратной связи, Это явление можно объяснить большими силами трения между головкой поршня и наклонной шайбой.
С целью снижения внутреннего трения, гидромотор ГМ52 заменяется аксиально-поршневым гидромотором Д12, конструкция которого приведена на рис. 6.
гайки выпуска, гайки обратной связи, гайки уборки, толкателя, датчиков обратной связи ДОС и направляющей.
ДОС предназначены для преобразования поступательного перемещения гайки обратной связи, пропорционального углу поворота выходного вала ВВ привода, в электрический сигнал.
При подаче давления в гидросистему и отсутствии напряжения питания в обмотках клапанов КЭГ1 и КЭГ2 рабочая жидкость под высоким давлением через штуцер ПОДАЧА, фильтр Ф1, канал 1 и обратный клапан КО поступает по каналу 3 - в полость клапана включения КВ.
Электрогидравлический клапан КЭГ2 перекрывает доступ рабочей жидкости из гидролинии подачи в полость торца клапана включения КВ, соединяя полость через дроссель ДР, канал 4, электрогидравлический клапан КЭГ2, каналы 31 и 32 со сливной линией.
Под действием усилия пружины КВ занимает положение, в котором канал 5 соединяется каналами 29 и 32 со сливной гидролинией.
Командная полость А тормоза Т каналом 7 через: КЭГ1, канал 30, КЭГ2, каналы 31, 32 - соединена со сливом. Тормоз включен: тормозные диски, сжатые пружиной, препятствуют вращению вала тормоза, а, следовательно, и вала ГМ. Тормоз Т разгружен от сливного давления, так как полость Б поршня тормоза через каналы 23, 27, 32 постоянно соединена со сливной гидролинией. Корпус гидромотора ГМ каналами 24, 27, 32 также постоянно соединен со сливной гидролинией для отвода утечек.
При подаче напряжения питания в обмотки управления клапанов КЭГ1 и КЭГ2 клапаны займут положения, при которых каналы 4 и 7 будут отсоединены от сливной гидролинии и соединены с каналами 2 и 6 соответственно.
Рабочая жидкость под давлением по каналу 2, через КЭГ2, канал 4 и дроссель ДР поступает к торцу клапана включения КВ. КВ под действием усилия, развиваемого давлением рабочей жидкости, преодолеет усилие пружины и займет положение, при котором канал 3 и, следовательно, напорная линия соединится с каналом 5.
Далее рабочая жидкость поступает по каналам 5, 8, 9, через фильтр Ф2, канал 12 к соплу струйной трубки ЭГУ и по каналу 13 к золотнику; а по каналам 5, 6 через КЭГ1, канал 7 в командную полость А тормоза Т. Под действием перепада давления в полостях поршень тормоза преодолеет усилие пружины и освободит тормозные диски и вал гидромотора ГМ.
При отсутствии управляющих сигналов в обмотке ЭГУ, сопло струйной трубки находится в нейтрали, при этом положении струя, вытекающая из сопла, делится в приемных окнах пополам. В приемных окнах устанавливаются равные давления, золотник занимает нейтральное положение и перекрывает доступ рабочей жидкости в рабочие полости гидромотора ГМ.
При подаче управляющих сигналов в обмотки ЭГУ, сопло смещается. При
Основным преимуществом гидропривода перед пневматическим или электрическим приводом является то, что он имеет наибольшую величину отношения максимально развиваемого усилия (момента) на гидродвигателе к массе (моменту инерции) подвижных частей самого гидродвигателя и нагрузки. С увеличением этого отношения быстродействие привода существенно увеличивается. Однако следует отметить, что указанное преимущество гидропривода перед электроприводом справедливо только в тех случаях, когда необходимо получить значительную выходную мощность.
Гидравлические системы применяются в системах летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, управляемых снарядов и т.д.), в механизмах поворота крыла или двигателя на самолетах с вертикальным взлетом, для уборки и выпуска шасси, тормозных щитков, изменения формы и геометрии крыла и т.д.
Применение в этих системах гидроприводов во многом упрощает оборудование современных летательных аппаратов, так как гидроаппараты имеют малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности.
Следует отметить, что в настоящее время продолжаются работы по снижению веса на единицу мощности гидроагрегатов. Это обусловлено тем, что выигрыш в весе гидроагрегата дает значительный выигрыш в общем весе летательного аппарата. Так, например, каждый килограмм перетяжеления мотора или иного гидроагрегата влечет за собой увеличение веса конструкции самого аппарата и его двигателя, а также увеличение веса топлива по отношению к самолетам на 6-8 кг.
Чрезвычайно важным параметром, в особенности применительно к следящим приводам, является высокий показатель по отношению вращающего момента гидравлического мотора к его инерции, благодаря чему они отличаются быстродействием.
Другим преимуществом гидроприводов является возможность непрерывного (бесступенчатого) регулирования выходной скорости, а также плавность, равномерность и устойчивость движения. А это, по сути, является одним из главных требований, предъявляемых к приводам в самолетостроении.
В дипломном проекте рассматривается гидропривод рулевого управления носком крыла самолета.
Крыло - часть летательного аппарата (самолета, планера, крылатой ракеты и т.д.) создающая подъемную силу при полете в атмосфере.
Носки крыла, которые установлены в передней части крыла и автоматически отклоняются вниз, используются для улучшения несущей способности крыла вовремя взлета, набора высоты, снижения и посадки. Т.е. фактически они регулируют подъемную силу на крыле при изменении угла атаки.
Носок крыла - передняя часть крыла от крайней передней точки до первого продольного силового элемента - стенки или переднего лонжерона.
Рис. 1 Сечение профиля крыла с выделенным носком крыла
Рис. 2 Носок крыла в разрезе
Угол атаки - угол между направлением скорости набегающего на тело потока (жидкости или газа) и продольным направлением, выбранным на теле. У крыла самолёта это будет хорда крыла, у самолёта - продольная строительная ось, у снаряда или ракеты - их ось симметрии.
Для самолёта в горизонтальном прямолинейном полёте, увеличение скорости и угла атаки приводит к увеличению подъёмной силы, создаваемой крылом. С увеличением скорости необходимо уменьшать угол атаки (опустить нос самолёта), чтобы сохранить постоянной высоту полёта. Когда самолёт замедляется, нужно увеличить угол атаки (приподнять нос), чтобы произвести больше подъёмной силы и остаться на заданной высоте.
Это, при современной энерговооруженности, позволяет увеличивать скороподъемность самолета при взлете.
Конструктивно носок крыла самолета состоит из двух секций, каждая из которых управляется своим приводом. Таким образом, на самолете устанавливается четыре гидропривода рулевого управления носком: по два в каждое крыло. Приводы должны срабатывать синхронно. Это обеспечивается электронной системой синхронизации.
Выходной вал гидропривода рулевого управления носком крыла самолета через карданный вал соединен с шарнирным редуктором СРШ, на котором укреплена система рычагов, соединенных с носком крыла при помощи болтовых соединений.
Привод устанавливается в профиле крыла на трех шарнирных подвесках. Такое крепление предусмотрено для разгрузки конструкции привода от деформаций крыла в полете.
Жидкость под давлением подается в напорную линию привода рулевого
управления носком из гидросистемы самолета.
Гидросистема самолета состоит из четырех основных систем:
- независимой бустерной системы (левый борт) с питанием от гидронасоса левого двигателя, которая питает органы управления;
- независимой общей системы (правый борт) с питанием от гидронасоса правого двигателя, которая питает все исполнительные системы и органы управления;
- системы аварийного выпуска шасси, закрылков, аварийного торможения от гидроаккумуляторов аварийной системы;
- линии подзарядки гидроаккумуляторов от бортового насоса с ручным приводом.
Гидропривод рулевого управления носком крыла самолета является частью общей гидросистемы самолета и питается от насоса правого двигателя.
Рассмотрим работу гидропривода адаптивного носка крыла самолета. Схема гидропривода представлена на рис. 3.
Привод состоит из модуля управления МУ, гидромотора ГМ, редуктора ШК и механизма ограничения хода МО с блоком датчиков обратной связи ДОС.
В состав модуля управления МУ входят следующие элементы: корпус, входной фильтр Ф1, обратный клапан КО, два электрогидравлических клапана КЭГ1 и КЭГ2, дроссель ДР, клапан включения КВ, электрогидравлический усилитель ЭГУ, два перепускных клапана КП, тормоз Т.
Корпус модуля управления является силовым элементом конструкции, в котором осуществляется монтаж сборочных единиц и выполнены каналы для протока рабочей жидкости. Герметичность корпуса по неподвижным соединениям обеспечена резиновыми уплотнительными кольцами с фторопластовыми защитными шайбами.
Фильтр Ф1 предназначен для защиты привода от монтажных загрязнений при присоединении его к гидросистеме самолета. Фильтроэлемент выполнен из перфорированной стальной ленты.
КО служит для предотвращения просадки выходного вала привода под противодействующей нагрузкой, при падении давления на входе в привод.
КЭГ1 предназначен для управления тормозом Т.
КЭГ2 управляет работой клапана включения КВ.
ДР предназначен для предотвращения забросов давления в гидролиниях МУ при отсутствии напряжения питания с клапана КЭГ2.
КВ предназначен для подачи рабочей жидкости в ЭГУ и клапан КЭГ1.
ЭГУ - двухкаскадный усилитель с механической обратной связью по положению золотника и предназначен для преобразования электрического сигнала управления в расход рабочей жидкости, поступающей в полости гидромотора ГМ.
Первый каскад усиления - струйный электрогидравлический усилитель, второй каскад усиления - золотник.
Фильтр Ф2 предназначен для защиты первого каскада электрогидравлического усилителя от монтажных загрязнений в процессе сборки и эксплуатации привода.
Перепускные клапаны КП предназначены для ограничения забросов давления, возникающих в полостях гидромотора ГМ.
Т служит для затормаживания выходного вала гидромотора ГМ при включении клапанов КЭГ1 или КЭГ2. Тормоз фрикционный, дисковый с механическим включением пружинами и гидравлическим выключением с помощью одновременного выключения клапанов КЭГ1 и КЭГ2.
ГМ предназначен для преобразования энергии давления рабочей жидкости в механическую энергию вращательного движения выходного вала ВВ.
Гидромотор девятипоршневый, аксиального типа с вращающимся блоком цилиндров и неподвижной наклонной шайбой.
Редуктор ШК предназначен для передачи вращения с вала гидромотора ГМ на выходной вал привода. Редуктор двухступенчатый, понижающий, конический.
Механизм ограничения хода МО предназначен для обеспечения высокой
точности остановки ВВ привода в крайних отклонении сопла, например, вниз от нейтрали, давление в канале 14 увеличивается, а в канале 13 уменьшается. Возникает перепад давлений на торцах золотника, под действием которого золотник смещается вверх от нейтрального положения до тех пор, пока струна механической обратной связи не вернет сопло струйной трубки в положение, при котором восстанавливается равенство электромагнитных сил и противодействующих сил пружины, воздействующих на сопло.
При этом золотник займет отклоненное положение от нейтрали и соединит канал 13 с каналом 15.
Рабочая жидкость из напорной гидролинии через канал 18 поступает в полость гидромотора ГМ.
Гидромотор начинает вращаться, преобразуя энергию давления поступающей жидкости в механическую энергию вращения ротора. При этом рабочая жидкость из другой полости гидромотора по каналу 19, каналу 22, через золотник ЭГУ, каналы 26, 27, 32 вытесняется в сливную гидролинию.
Вращение с ротора гидромотора ГМ передается через вал тормоза Т на винт обратной связи и через его коническую шестерню на конические шестерни редуктора ШК, установленные на одном валу. Далее вращение передается на коническую шестерню, выполненную заодно с выходным валом привода.
При вращении винта обратной связи гайка обратной связи скользит по направляющей, удерживающей гайку от вращения, таким образом вращательное движение винта обратной связи преобразуется в поступательное перемещение гайки обратной связи, соединенной с датчиками обратной связи ДОС, которые формируют электрические сигналы, пропорциональные углу поворота выходного вала привода, поступающие на вход усилителей рассогласования системы.
Когда значения сигналов позиционной обратной связи достигнут значений входных сигналов системы, сигналы управления в обмотках усилителя У станут равными нулю. Сопло струйной трубки отклонится вверх под действием струны. Давление в канале 13 увеличится, а в канале 14 уменьшится. В результате возникновения перепада давлений на торцах золотник вернется в нейтральное положение. При этом струна вернет сопло также в положение нейтрали, и давления на торцах золотника сравняются. При нейтральном положении золотника прекращается подача рабочей жидкости в полости гидромотора ГМ, выходной вал гидромотора, а следовательно, и выходной вал привода остановится, отработав сигнал управления.
При подаче тока управления другой полярности в обмотки усилителя У, вызывающего первоначальное отклонение сопла вверх от нейтрали, давление в канале 13 увеличивается, а в канале 14 - уменьшается. Возникает перепад давления на торцах золотника, под действием которого золотник перемещается вниз от нейтрального положения аналогично описанному выше и соединяет канал 13 с каналом 22.
Рабочая жидкость через канал 19 поступает в полость гидромотора ГМ.
положениях. Механизм ограничения хода Направление движения рабочей жидкости изменено, вращение вала гидромотора ГМ и выходного вала привода ВВ происходит в противоположную сторону.
При резком повышении давления в полости гидромотора ГМ при остановке его ротора рабочая жидкость в полости с давлением нагнетания преодолевает усилие пружины соответствующего перепускного клапана, и поступает в другую полость гидромотора по каналам 19, 20, 21, 16, 18 или 18, 17, 21, 20 и 19 соответственно.
При создании следящего гидропривода вращательного действия с управлением от электрогидравлического усилителя возникает ряд вопросов, связанных с выбором параметров и конструкции одного из основных элементов гидропривода - гидромотора (ГМ), определяющего плавность вращения выходного вала привода на малых скоростях, пульсацию давлений в полостях ГМ, максимальный момент, преодолеваемый приводом при страгивании выходного вала, развиваемый момент привода на выходном валу.
Иногда, при уменьшении подачи насоса переменной производительности гидросистемы самолета или при пуске, когда она окажется меньше некоторого критического значения, скорость гидромотора не сможет быть постоянной и ее колебания окажутся значительно больше тех, которые обуславливаются незначительными изменениями характерного рабочего объема гидромотора при работе. Такие колебания скорости гидромотора обуславливаются существованием сопротивления, уменьшающегося с увеличением скорости движения («отрицательного» сопротивления).
Скорости гидромотора, при которых возможно появление таких колебаний, называются «ползучими».
Причиной появления «отрицательного» сопротивления являются силы трения (моменты трения), пропорциональные нагрузке и направленные в сторону, противоположную движению. Эти силы зависят от относительной скорости движения.
Исследования показали, что момент сил трения в гидромоторе с наклонным диском, установленном в приводе, в диапазоне «ползучих» скоростей привода значительно больше по сравнению с высокими скоростями вращения. За счет этого трудно обеспечить плавный пуск и плавное вращение выходного вала и часто может наблюдаться движение с остановками. Такой режим движения недопустим при работе гидропривода рулевого управления носком самолета, так как движение с остановками вала гидромотора ведет к неравномерному вращению выходного вала привода и, следовательно, к колебаниям нагрузки и подъемной силы самолета, что может привести к катастрофе.
Первоначально в приводе был установлен гидромотор марки ГМ52, конструкция которого представлена на рис. 5. Исследования гидропривода с этим гидромотором показали наличие в гидромоторе больших пульсаций давления и, как следствие, отсутствие плавного пуска и плавного вращения вала гидромотора и привода в целом.
150302.2018.286.00ПЗ Лист
состоит из упоров, винта обратной связи, Это явление можно объяснить большими силами трения между головкой поршня и наклонной шайбой.
С целью снижения внутреннего трения, гидромотор ГМ52 заменяется аксиально-поршневым гидромотором Д12, конструкция которого приведена на рис. 6.
гайки выпуска, гайки обратной связи, гайки уборки, толкателя, датчиков обратной связи ДОС и направляющей.
ДОС предназначены для преобразования поступательного перемещения гайки обратной связи, пропорционального углу поворота выходного вала ВВ привода, в электрический сигнал.
При подаче давления в гидросистему и отсутствии напряжения питания в обмотках клапанов КЭГ1 и КЭГ2 рабочая жидкость под высоким давлением через штуцер ПОДАЧА, фильтр Ф1, канал 1 и обратный клапан КО поступает по каналу 3 - в полость клапана включения КВ.
Электрогидравлический клапан КЭГ2 перекрывает доступ рабочей жидкости из гидролинии подачи в полость торца клапана включения КВ, соединяя полость через дроссель ДР, канал 4, электрогидравлический клапан КЭГ2, каналы 31 и 32 со сливной линией.
Под действием усилия пружины КВ занимает положение, в котором канал 5 соединяется каналами 29 и 32 со сливной гидролинией.
Командная полость А тормоза Т каналом 7 через: КЭГ1, канал 30, КЭГ2, каналы 31, 32 - соединена со сливом. Тормоз включен: тормозные диски, сжатые пружиной, препятствуют вращению вала тормоза, а, следовательно, и вала ГМ. Тормоз Т разгружен от сливного давления, так как полость Б поршня тормоза через каналы 23, 27, 32 постоянно соединена со сливной гидролинией. Корпус гидромотора ГМ каналами 24, 27, 32 также постоянно соединен со сливной гидролинией для отвода утечек.
При подаче напряжения питания в обмотки управления клапанов КЭГ1 и КЭГ2 клапаны займут положения, при которых каналы 4 и 7 будут отсоединены от сливной гидролинии и соединены с каналами 2 и 6 соответственно.
Рабочая жидкость под давлением по каналу 2, через КЭГ2, канал 4 и дроссель ДР поступает к торцу клапана включения КВ. КВ под действием усилия, развиваемого давлением рабочей жидкости, преодолеет усилие пружины и займет положение, при котором канал 3 и, следовательно, напорная линия соединится с каналом 5.
Далее рабочая жидкость поступает по каналам 5, 8, 9, через фильтр Ф2, канал 12 к соплу струйной трубки ЭГУ и по каналу 13 к золотнику; а по каналам 5, 6 через КЭГ1, канал 7 в командную полость А тормоза Т. Под действием перепада давления в полостях поршень тормоза преодолеет усилие пружины и освободит тормозные диски и вал гидромотора ГМ.
При отсутствии управляющих сигналов в обмотке ЭГУ, сопло струйной трубки находится в нейтрали, при этом положении струя, вытекающая из сопла, делится в приемных окнах пополам. В приемных окнах устанавливаются равные давления, золотник занимает нейтральное положение и перекрывает доступ рабочей жидкости в рабочие полости гидромотора ГМ.
При подаче управляющих сигналов в обмотки ЭГУ, сопло смещается. При
Задачей данного дипломного проекта была разработка гидропривода рулевого управления носком крыла самолета, а также, усовершенствование конструкции гидромотора, установленного в приводе, с целью снижения неравномерности движения вала гидромотора, а, следовательно, и выходного вала привода в целом.
При работе привода с гидромотором конструкции Д12 при низких скоростях вращения выходного вала привода в момент страгивания рывки практически отсутствуют, что говорит о том, что уровень сухого внутреннего трения при малых скоростях вращения вала привода в гидромоторе конструкции Д12 существенно ниже, чем в гидромоторе конструкции ГМ52.
При работе гидромотора Д12 в составе привода рулевого управления носком крыла самолета плавность пуска и работы привода будут обеспечиваться, это дает уверенность в правильном выборе гидромотора для гидропривода рулевого управления носком крыла самолета.
Таким образом, разработанный гидропривод рулевого управления носком крыла самолета отвечает требованиям, предъявленным к его работе при установке в крыле самолета.
При работе привода с гидромотором конструкции Д12 при низких скоростях вращения выходного вала привода в момент страгивания рывки практически отсутствуют, что говорит о том, что уровень сухого внутреннего трения при малых скоростях вращения вала привода в гидромоторе конструкции Д12 существенно ниже, чем в гидромоторе конструкции ГМ52.
При работе гидромотора Д12 в составе привода рулевого управления носком крыла самолета плавность пуска и работы привода будут обеспечиваться, это дает уверенность в правильном выборе гидромотора для гидропривода рулевого управления носком крыла самолета.
Таким образом, разработанный гидропривод рулевого управления носком крыла самолета отвечает требованиям, предъявленным к его работе при установке в крыле самолета.
