Конструкция стенда имитатора рулевой поверхности презентация

стоит задача выбора рулевых приводов,
предназначенных для отклонения рулевых поверхностей самолета: руль направления, стабилизатор, флаперон и другие (рис.1). Разработанный стенд помогает подобрать нужный рулевой привод для проектируемого самолета.

Левый РН

Левое ПГО

Рис.1 Рулевые поверхности самолета.

Левый носок

Введение

привода (Р.П.) возникающие от рулевых поверхностей самолета для получения статических и динамических характеристик Р.П.
2. На стенде необходимо реализовать возможность нагружения двух одновременно работающих рулевых привода для исследования рассинхронизации работы приводов.
3. Имитировать жесткость вала (траверсы) в диапазоне жесткостей от 4 до 6 кН•м/⁰.
4. Кинематическая схема стенда показана на рисунке 2.

Примечание: самое сложное в этой задаче проектирование вала(траверсы) переменной жесткости.

Рис.2 Кинематическая схема стенда.

Постановка задачи

Рулевой привод

Рулевой привод

Траверса

рассчитать траверсу на жесткость 5кН*м /⁰.
Жесткость 5 кН*м/ ⁰ (Мкр/φ) - это значит при приложении силы в 5кН, действующей на плече 1м вал должен закрутиться на 1⁰.
Существует формула для расчета угла закрутки:

Решение поставленной задачи

Рулевой привод №1

 

φ-угол закрутки вала.
Мкр – крутящий момент.
L- длина рассматриваемого участка вала.
G- модуль сдвига (характеристика материала).
Jкр – момент инерции сечения при кручении.
(пример расчета момента инерции круглого сечения Jкр=0,1D4)

Мкр

L

Перепишем формулу выделив важные компоненты:

 

Выводы:
Добиться нужной жесткости можно двумя способами:
Изменяя длину вала L, при постоянном диаметре вала D
Изменяя диаметр вала D,при постоянной длине вала L

диаметр вала при постоянной длине вала

Недостатки:
Для каждого значения жесткости необходимо изготавливать новый вал
Для установки нового вала необходимо полностью разбирать и заново собирать всю конструкцию
Трудоёмкость и стоимость изготовления нового вала
Достоинства:
Большой диапазон жесткостей (от 2 до 9 кН*м/⁰)

D изм.

L =500мм

Вал

Качалка Р.П.

Качалка С.В.

Качалка Р.П.

2. Вариант конструкции в которой меняется длина вала при постоянной диаметре вала

Недостатки:
Ограничение по диапазону жесткостей относительно варианта №1 (от 4 до 6 кН*м/⁰)
Достоинства:
Изготавливается только один вал на весь диапазон жесткостей (жесткость меняется за счет смещения качалок Р.П.)
Стоимость
Простота сборки и перестановки при изменении жесткости

D

L =400мм

Вал

Качалка Р.П.

Качалка С.В.

Качалка Р.П.

L =850мм

Выводы:
Выбран вариант №2 в котором жесткость меняется за счет перестановки качалок Р.П. по длине вала

приводов (РП), траверсы, двух рулевых приводов и опор (рис. 3). Габаритные размеры стенда 1772х1400х207мм.
Силовой гидроцилиндр (силовозбудитель), развивает нагрузку до 6300 кгс. Шток силовозбудителя воздействует на качалку, жестко зафиксированную на валу (траверсе). Траверса вращается в подшипниках, установленных в опорах, и передает нагрузку на качалки рулевых приводов.

Рис.3 Конструкция стенда.

Силовозбудитель

Монтажный стол

Рулевой привод

Узел №1

Узел №3

Узел №2

Узел №1

Подшипник ШС30

Подшипник ШС30

Подшипник роликовый

Описание конструкции стенда

Рулевой привод

Траверса

Конструктивно стенд состоит из силовозбудителя (СВ), качалки С.В., двух качалок рулевых приводов (Р.П.), траверсы, двух рулевых приводов и опор (рис. 3).
Силовой гидроцилиндр (силовозбудитель), развивает нагрузку до 6300 кгс при ходе штока ± 125 мм. Шток силовозбудителя воздействует на качалку, жестко зафиксированную на валу (траверсе). Траверса вращается в подшипниках, установленных в опорах, и передает нагрузку на качалки рулевых приводов.
В узлах №1 и №2, применяются сферические подшипники ШС30 ГОСТ 3635-78, обеспечивающие плавность работы конструкции (без заеданий) и компенсируют неточности при изготовлении деталей.
В узле №3 применяются 2 роликовых подшипника 12608А ГОСТ 8328-75 способных воспринимать большие осевые нагрузки.
Узел №4 позволяет испытывать рулевые привода разной длины. Это достигается за счёт применения уха с цилиндрической резьбовой частью, которое фиксируется на опоре при помощи 2-х гаек.
В узле №5 показано применение шипа в опорах, позволяющего воспринять силу 25000кгс.

Рис.3 Конструкция стенда.

Силовозбудитель

Монтажный стол

Рулевой привод

Узел №2

Узел №1

Узел №4

Рулевой привод

Качалка РП

Качалка РП

Узел №4

Узел №5

Узел №7

Узел №6

Узел №2

Втулка

Болт М30

Опора С.В.

Узел №4

Узел №5

Качалка РП

Фиксатор качалки

Траверса

Болт М12

Рулевой привод

Ухо

Спец гайка М42

Гайка М42

Опора РП

Узел №3

Опора траверсы

Подшипник роликовый Ø50мм

Траверса

Болт М6

Крышка

Кольцо

Узел №6

Узел №7

Болт М14

Гайка М14

Опора РП

Монтажный стол

Шип опоры РП

Силовозбудитель

Болт М30

и методом конечных элементов в системе Catia Analysis (Рис. 4а, 4б).

Итог расчетов:
стенд удовлетворяет требованиям прочности

Рис.4б Расчёт в системе Catia Analysis.

Опора

Ухо

Траверса

Прочностной расчет стенда

изготовить в пределах опытного производства института

Конструкция имеет компактные габаритные размеры и устанавливается на штатном монтажном столе

Особенностью конструкции является элемент (траверса) имитирующий рулевые поверхности различных самолетов в диапазоне жесткостей от 4 до 6 кН•м/⁰

Выводы: