Проектирование кронштейнов и качалок системы управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование кронштейнов и качалок системы управления

План:

кронштейн качалка управление планер

Назначение и конструктивные особенности кронштейнов и качалок системы управления.

Проектировочный расчет качалки.

Проектирование кронштейнов системы управления.

1. Назначение и конструктивные особенности кронштейнов и качалок системы управления

Качалки системы управления подразделяются на несиловые, назначение которых - поддержание тяг проводки без изменения их направления (рис. 1, а), и силовые, при помощи которых производится изменение направления движения тяг. Силовые поворотные качалки выполняются как с двумя рычагами (типа кронштейнов), лежащими на одной прямой, так и с рычагами, расположенными под произвольным углом друг к другу в данной плоскости, перпендикулярной оси втулки (ступицы) (рис. 1, б, в). Для обеспечения жесткости концы качалок, расположенных под углом друг к другу, должны быть связаны жестким звеном, нагруженным продольными силами. Качалки системы управления изготовляют штамповкой из материалов АК4, АК6. Проушины качалок чаще выполняют двойными. Одинарная проушина с подшипником устанавливается в тягах управления, так как в них предусматривается стальной наконечник, в который запрессовывается подшипник. Для повышения прочности проушин вилок качалки на смятие в них запрессовывают стальные втулки. Если подшипник, установленный в тяге, имеет выступающее внутреннее кольцо, то втулки торцуются заподлицо с поверхностью проушины. Если подшипник без выступающего внутреннего кольца, то запрессовываются втулки с буртом. Втулки стандартизованы.

Рычаги качалок коромыслового типа выполняют двутаврового сечения с тонкой стенкой. Рычаг качалки от вилки до ступицы работает на изгиб, аналогично кронштейну.

Нагрузки на рычаги незначительны, и часто их сечение определяется не из условия прочности, а из соображений жесткости и технологичности. Для повышения жесткости угловые качалки выполняют замкнутой треугольной формы (рис. 2). При проектировании таких качалок необходимо обеспечить пересечение осей всех проушин в центре ступицы и расположение центров тяжести сечений ребер на этих осях. В этом случае, по аналогии с кронштейном, при нагрузке, действующей в плоскости качалки, все ее ребра будут работать только на осевые усилия, и схема будет чисто форменной. Если это условие не соблюдается или если действуют дополнительные боковые силы, то в элементах качалки может возникнуть изгиб и требуется постановка стенки.

При проектировании вилок качалки необходимо назначить такую глубину фрезерования паза в вилке под наконечник, чтобы не было «закусывания» тяги в качалке (рис. 3). При этом паз в качалке целесообразно фрезеровать наискось, благодаря чему снижается высота проушины вилки качалки и повышается устойчивость качалки и вилки при сжатии (линия б-б на рис. 3). Максимальный ход тяги обозначен буквой а. Особенно ответственным узлом качалки является ступица, которая должна обеспечить свободное вращение качалки без заедания, а также отсутствие люфта вдоль оси вращения качалки.*» Для обеспечения базы при возможных боковых непредвиденных нагрузках в ступице устанавливаются два разнесенных подшипника. При этом ширину ступицы рекомендуется принимать не менее 25 ... 30 мм. В основном применяют два типа ступиц. На рис. 4, а показана ступица с двухсторонней расточкой гнезд под подшипники. Подшипники запрессовываются в них и заделываются в соответствии с ГОСТом или запрессовываются на клее ВК-9, применение которого возможно в пределах температур ± 60 °С. Внутренние кольца подшипника распирают распорной втулкой, имеющей на своей поверхности два кольцевых выступа, обеспечивающих расположение ее оси по оси ступицы. Эту втулку устанавливают, чтобы предотвратить перетяг внутреннего кольца подшипника при затяжке осевого болта.

Недостатком такого конструктивного решения является необходимость двухсторонней расточки гнезд под подшипники, при которой трудно выдержать соосность. На рис. 4, б показана установка подшипников при сквозной расточке гнезд. Эта конструкция более технологична, опорой внешних колец подшипника в этом случае являются разжимные стопорные кольца, обеспечивающие восприятие значительных осевых нагрузок. Внутренние кольца также распирают втулкой. В нейтральном положении тяги подходят к качалке под прямым углом к ребрам (если в системе управления нет дифференциальности). В процессе управления эти углы меняются. Нагрузки от тяг управления на качалки задаются после расчета кинематики управления (в соответствии с кинематической схемой). Как правило, максимальные нагрузки на качалки возникают не в нейтральном, а в каком-то промежуточном положении. На эти нагрузки и проводится расчет качалок.

2. Проектировочный расчет качалки

При проектировочном расчете вилки качалки рассчитывают на разрыв в соответствии с методикой расчета проушин, изложенной на лекции №14.

Основание вилки проверяют на совместное действие изгибающего момента и перерезывающей силы. При расчете вилки сечение болта, крепящего тягу, считается заданным из расчета тяги управления и соответствующего подбора установленного в ней подшипника. Расчет ребер форменной качалки ведут по схеме, приведенной на рис. 5. Заданные силы, передаваемые тягами, раскладываются в направлении ребер. Так, сила Р₁ раскладывается на N_1-2, действующую по ребру 1-2, и N_1-3 , направленную по ребру 1-3. Так же раскладывается сила Р₂. Так как сумма моментов всех сил, действующих на качалку, равна нулю относительно центра ступицы, то составляющие N_1-2= N_2-1 и равнодействующая всех сил проходит через точку 3.

Для определения равнодействующей всех сил, приложенных к ступице, строим треугольник сил, параллельных заданным. Замыкающая треугольник сила по величине равна равнодействующей R, а по направлению должна быть ей параллельна. Прикладываем эту силу к ступице качалки. Каждый из двух подшипников, устанавливаемых во втулке, подбирается на половину этой нагрузки (рис. 6, а). Если на качалку действует еще дополнительная боковая сила, приложенная в перпендикулярной плоскости, то момент от этой силы вызывает пару сил (рис. 6,б) догружающую один и разгружающую второй подшипник нагрузкой Ql/f (см. рис. 6,б). Суммарная нагрузка, на которую подбирается подшипник, равна Rn = Ql/f + R/2.

Ребра качалки рассчитывают на продольный изгиб от направленных по ним осевых усилий. Ребра, как правило, имеют тавровое сечение. Если площади сечений всех ребер одинаковы, то на продольный изгиб рассчитывают наиболее длинное ребро, а также ребро, на которое действуют наибольшие нагрузки. Если на одно из звеньев качалки действует боковая нагрузка, перпендикулярная ее плоскости, то в конструкцию качалки необходимо ввести тонкую стенку и рассматривать ее как зашитую поясную раму.

При проектировочном расчете одно-два сечения рассчитывают на изгиб (рис. 7). Во-первых, рассчитывают на изгиб в двух плоскостях сечение I-I: определяют изгибающий момент от сил P₁ и Q на плече х₁, моменты инерции се чения Jх и Jу, напряжения ; ; =_x+_y и запас прочности =_B/. Далее рассчитывают сечение II-II, в котором действует наибольший изгибающий момент, расположенное на расстоянии x₂ от проушины. Так как момент от поперечной силы в основном передается ребром 1-3, то целесообразно сечение этого ребра выполнить большим. В этом случае при расчете на изгиб сечения II-II в качестве главных осей следует выбирать оси, проходящие через центр тяжести сечения (z-z и у-у). Определим величину z_c = Fz/F. Относительно этих осей находят J_z и J_y, _у и _z.

После чего определяют =_x+_y и =_в/.

Минимальную массу всегда будут иметь форменные качалки (при отсутствии действия боковых сил) со стержнями (ребрами), нагруженными осевыми усилиями. Но при большом растворе треугольной качалки в ряде случаев ребро /-2 оказывается большой длины, и обеспечение его устойчивости на сжатие требует значительного увеличения массы конструкции. В этом случае бывает целесообразным введение дополнительного ребра 3-4. Тогда ребро 1-2 трансформируется в два слабонагруженных элемента /-4 и 4-2. Желательно найти такое положение ребра 3-4, чтобы при наибольших нагрузках, действующих на качалку, ее масса была бы минимальной. Для того чтобы ребро 3-4 не было нулевым, неработающим стержнем фермы, ребра /-4 и 4-2 устанавливаем под некоторым углом (рис. 8, а). По-видимому, целесообразно расположить дополнительное ребро по направлению действия равнодействующей R. Примерный конструктивный вид качалки показан на рис. 8, б.

3. Проектирование кронштейнов системы управления

Кронштейны подвески качалок, рычагов и различных механизмов к силовым элементам каркаса планера имеют свои особенности. Одним из основных требований к этим кронштейнам является обеспечение их жесткости, так как недостаточная жесткость может сильно снизить жесткость всей проводки управления. В связи с этим при проектировании кронштейнов необходимо обращать особое внимание на обеспечение передачи нагрузок кратчайшими путями, что является одним из основных условий для обеспечения повышенной жесткости. Ребра кронштейнов должны соединять точки крепления качалок, передающих нагрузку на кронштейн, и точки крепления кронштейна к силовым элементам каркаса. Так как подшипники устанавливаются в ступице качалки с определенным разнесением (ширина ступицы 25-30 мм), то на кронштейне должны быть предусмотрены две широко разнесенные проушины (рис. 9). При. проектировании кронштейна надо учитывать возможность возникновения в системе управления не предусмотренных боковых нагрузок. С целью обеспечения жесткости на нем устанавливаются дополнительные ребра (1, 2, 3, 4) в направлении, перпендикулярном проушинам. Так как нагрузки, действующие на кронштейны, как правило, невелики, то для повышения их жесткости целесообразно выполнять их из легких материалов достаточно большого сечения. Их можно изготавливать литьем из магниевых сплавов типа ВМ-63, а также штамповкой из АК4, АК6. Кронштейны рассчитывают по методике, рассмотренной ранее; соединение болта с проушиной кронштейна считают неподвижным.

Ключевые слова и выражения

Кронштейны, качалки, тяги, проводки, системы управления, жесткое звено, проушины качалок, втулки качалок, вилки, закусывание тяги в качалке, ход тяги, ступица качалки, продольный люфт, перетяг внутреннего кольца подшипника, разжимные стопорные кольца, усилие затяжки болта, догружающая и разгружающая нагрузки, защитная поясная рама, жесткость кронштейна, ребра жесткости кронштейна.

Контрольные вопросы

Назначение качалок управления.

Конструкционные особенности качалок управления.

Как повышается жесткость качалок?

Как избегают "закусывания" при проектировании вилок качалок?

Приведите два типа конструкции ступиц качалки.

Что является определяющим фактором для расчета ребер качалок?

Приведите порядок проектировочного расчета качалок.

Требования к кронштейнам и особенности их конструкций.

Из каких материалов изготовляются кронштейны?

Литература

1. Войт Е.С., Ендогур А.И., Мелик-Саркисян З.А., Алявдин И.М. Проектирование конструкций самолетов. М.: Машиностроение, 1987. стр. 87-92.

Размещено на Allbest.ru