ПДД

Втулка несущего винта предназначена для передачи вращения лопастям от главного редуктора, а также для восприятия сил и моментов, возникающих на несущем винте, и передачи их на фюзеляж. Несущий и рулевой винты Какая конструкция втулок несущего винта моделе

Конструкция вертолета МИ-171

Конспект лекций для переучивания иностранных военнослужащих

инженерно-технического состава специалистов по вертолёту

и двигателю и бортовых техников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРТОЛЕТА

Общие сведения о вертолете

Вертолет Ми-171 предназначен для перевозки людей и различных грузов в грузовой кабине, а также для транспортировки крупногабаритных грузов на внешней подвеске.

Вертолет спроектирован по одновинтовой схеме с пятилопастным несущим и трехлопастным рулевым винтами. На вертолете установлены два турбовальных двигателя ТВ3‑117ВМ, оборудованных пылезащитными устройствами.

Грузовая кабина вертолета снабжена десантными сиденьями на 24 человека и может быть переоборудована в санитарную на двенадцать стандартных носилок.

Экипаж вертолета состоит из двух летчиков и бортового техника.

Основные технические данные вертолета

§ Нормальная взлетная масса 11000кг;

§ Максимальная взлетная масса 13000кг;

§ Максимальная масса перевозимого груза

при полной заправке топливных баков 4000кг;

§ Максимальная масса груза, перевозимого на

внешней подвеске 3000кг;

§ Масса пустого вертолета: 7580кг,

§ Мощность силовой установки 2x2000л.с.;

§ Длина вертолета:

без несущего и рулевого винтов 18,3м;

с несущим и рулевым винтами 25,32м.

§ Высота вертолета:

без рулевого винта 4,76м;

с рулевым винтом 5,55м.

§ Колея шасси 4510мм;

§ База шасси 4280мм;

§ Клиренс вертолета (по шп.№14) 0,445мм;

§ Стояночный угол вертолета 4 0 10’;

§ Расстояние от конца лопасти до хвостовой балки на стоянке 0,45м.

ФЮЗЕЛЯЖ ВЕРТОЛЕТА

Общая характеристика фюзеляжа

Фюзеляж является основным силовым корпусом вертолета и представляет собой цельнометаллический полумонокок переменного сечения с гладкой работающей обшивкой.

На рис.1.2 представлены конструктивные разъемы планера вертолета Ми-171

1.Передняя нога шасси;

2. Носовая часть фюзеляжа;

3. Сдвижной блистер;

4. Крышка люка для выхода к двигателям

5. Главная нога шасси;

6. Капот обогревателя КО-50;

7. Правый подвесной топливный бак;

9. Редукторная рама;

10. Центральная часть фюзеляжа;

11. Крышка люка в правой грузовой створке;

12. Правая грузовая створка;

13. Хвостовая балка;

14. Стабилизатор;

15. Концевая балка;

16. Обтекатель;

17. Хвостовая опора;

19. Левая грузовая створка;

21. Главная нога шасси;

22. Левый подвесной топливный бак;

23. Сдвижная дверь;

24. Сдвижной блистер;

25. Люк-окно;

26. Обтекатель пылезащитного устройства.

Фюзеляж имеет три конструктивных разъема и включает в себя:

Ø носовую часть;

Ø центральную часть;

Ø хвостовую балку;

Ø концевую балку с обтекателем.

Стыковка основных частей фюзеляжа осуществлена по шпангоутам 1 и 23 центральной части и по шпангоуту 17 хвостовой балки.

Носовая часть фюзеляжа

Носовая часть фюзеляжа представляет собой самостоятельный отсек, в котором размещены кабина экипажа, органы управления вертолетом и двигателями, приборное и другое оборудование.

Кабина экипажа занимает отсек между шпангоутами 1 Н и 5Н и отделена от грузовой кабины шпангоутом 5Н с дверью.

В кабине экипажа размещены сиденья левого и правого летчиков, борттехника, органы управления вертолетом, приборные доски, два короба под аккумуляторы и этажерки с радио- и электроаппаратурой. Кабина может оснащаться стрелковой установкой.

На правом и левом бортах имеются сдвижные блистеры размером 750х750 мм.

Остекление кабины состоит из органического и силикатного (триплекс) стекла. Силикатными являются передние стекла левого и правого летчиков. Они имеют электрический обогрев и стеклоочистители. Остальное остекление выполнено из выпуклых органических стекол, обдуваемых теплым воздухом из системы отопления. Допускаются трещины стекол длиной до 100мм с последующей засверловкой ее концов.

На левом борту между шпангоутами ЗН и 5Н установлены штепсельные разъемы ШРАП-400-ЗФ и ШРАП-500К для подключения источников переменного и постоянного тока.

Сиденья летчиков регулируются по высоте и по расположению их вдоль продольной оси кабины. Предусмотрена регулировка угла наклона спинок сидений летчиков. Сиденье борттехника - откидное.

На правом борту между шпангоутами 4Н и 5Н установлены выпрямительные устройства ВУ-6А, которые охлаждаются наружным воздухом, поступающим через жалюзи съемной панели.

На потолочной панели кабины экипажа расположен люк с крышкой для выхода к двигателям.

В кабине экипажа установлены дополнительные противобликовые козырьки на пульты, щитки и приборы.

Внутренняя поверхность кабины экипажа, приборные доски, лицевые поверхности пультов и щитков окрашены черной матовой эмалью.

Центральная часть фюзеляжа

На левом борту между шпангоутами 1 и 4 увеличена ширина проема и сдвижной двери (размер проема 1405х1250мм).

На правом борту между шпангоутами 2 и 4 вместо аварийного люка выполнен проем со сдвижной дверью (1405х825мм).

В грузовом полу между шпангоутами 7 и 10 увеличены размеры проема выхода троса внешней подвески (размер 496х950мм). Изменена конструкция крышки люка, которая выполнена из сотовой панели. Крышка фиксируется в проеме двумя неподвижными штырями слева и двумя подвижными штырями с двумя ручками справа. Открывается крышка только из грузовой кабины.

Сзади между шпангоутами 13 и 21 вместо грузовых створок установлена аппарель, закрывающая проем грузовой кабины. Для обеспечения герметичности закрытого положения по периметру фюзеляжного проема закреплены резиновые профили.

Аппарель - коробчато-клепаной конструкции, имеет лонжероны, балки, стрингеры и обшивку. В зоне прилегания выпущенной аппарели к грунту приклепан лист из нержавеющей стали.

Аппарель шарнирно подвешена на двух кронштейнах–петлях к нижней части шпангоута 13.

Убранное положение аппарели фиксируется двумя замками, которые при выпуске аппарели открываются от гидроцилиндров (гидроцилиндра), смонтированных (смонтированного) на стенке балки проема грузовой кабины.

Выпуск и уборка аппарели осуществляется от автономной бортовой гидравлической системы с помощью двух силовых гидроцилиндров, смонтированных по бортам проема грузовой кабины.

Аппарель может быть установлена в линию пола грузовой кабины и удерживается в этом положении двумя тросами.

Хвостовая балка

Хвостовая балка - клепаной конструкции, балочно-стрингерного типа, имеет форму усеченного конуса длиной 5440мм, состоит из каркаса и гладкой работающей обшивки.

Снизу в коробе установлена аппаратура ДИСС.

Снаружи балки выполнены лючки для осмотра и смазки хвостового вала.

Внутри балки расположены опоры хвостового вала трансмиссии и колодки с роликами под тросы управления рулевым винтом.

К хвостовой балке крепится стабилизатор и амортизатор хвостовой опоры.

Концевая балка

Концевая балка предназначена для выноса оси вращения: рулевого винта в плоскость вращения несущего винта.

Балка - клепаной конструкции, состоит из килевой балки и обтекателя.

Ось килевой балки отклонена вверх на угол 43 0 10" по отношению к оси хвостовой балки.

С правой стороны между шпангоутами 2 и 3 в средней части выполнен закрывающийся крышкой лючок для проверки уровня масла в промежуточном редукторе по масломерному стеклу. Еще два лючка используются для обдува промежуточного редуктора набегающим потоком воздуха и обслуживания редуктора.

Обтекатель образует задний обвод концевой балки и является фиксированным аэродинамическим рулем.

Стабилизатор

Стабилизатор служит для обеспечения необходимой продольной устойчивости вертолета. Он установлен с фиксированным углом –6 0 относительно хвостовой балки. На земле установочный угол стабилизатора может меняться в зависимости от варианта применения вертолета в диапазоне от +9 0 до -9 0 .

Стабилизатор имеет симметричный профиль и состоит из правой и левой половин трапециевидной формы в плане.

Носовая часть стабилизатора обшита дюралюминиевыми листами Д16Т толщиной 0,8 мм, а хвостовая часть может быть обшита полотном АМ100-ОП или стеклопластиком По желанию заказчика она может быть выполнена металлической. Площадь стабилизатора - 2 м 2 .

Капот

Капот включает в себя:

Ø капот двигательного отсека;

Ø туннель подвода воздуха к вентилятору;

Ø капот вентиляторного отсека;

Ø шпангоут 1К;

Ø капот редукторного отсека;

Ø шпангоут 2К;

Ø отсек капота концевой;

Ø продольную противопожарную перегородку.

Крышки капотов в открытом положении удерживаются цилиндрами, которые являются воздушными демпферами и предохраняют их от ударов о фюзеляж при открывании.

Несущий винт

Б. Лопасть несущего винта

Основным силовым элементом лопасти является прессованный из алюминиевого сплава АВТ-1 лонжерон, к полкам и задней стенке которого приклеиваются хвостовые отсеки с сотовым заполнителем.

Сотовый заполнитель склеен из алюминиевой фольги толщиной 0,04мм, сфрезерован по теоретическому контуру отсека и после растяжки образует шестигранные соты со стороной 5мм. Обшивка отсеков выполнена их авиаля толщиной 0,3мм.

Каждая лопасть имеет 21 отсек, которые вместе с лонжероном образуют контур лопасти.

Лопасть имеет геометрическую крутку +5 0 в сечениях 1-4 и далее изменяющуюся по линейному закону до 0 0 на конце лопасти (сечение 22). На отсеках 16 и 17 имеются триммерные пластины (закрылки) шириной 40мм, служащие для изменения моментных характеристик лопасти при устранении несоконусности несущего винта.

Типовой отсек лопасти несущего винта

1 – Хвостовой стрингер; 2 – Обшивка; 3 – Нервюра; 4 – Лонжерон; 5 – Противовес; 6 – Противообледенитель; 7 – Лапка нервюры; 8 – Сотовый заполнитель; 9 – Межотсечный вкладыш.

Лопасти оборудованы пневматической системой сигнализации повреждения лонжерона.

Сигнализатор повреждения лонжерона

1 – Плексиглазовый колпачок; 2 – Цилиндрик; 3 – Герметик; 4 – Прокладка;
5 – Направляющее кольцо; 6 – Направляющая; 7 – Корпус; 8 – Анероидный чувствительный элемент; 9 – Заглушка.

Каждая лопасть оборудована электрической противообледенительной системой. Для защиты от абразивного износа к внешней электроизоляции приклеена металлическая оковка, а на нее - резиновая лента толщиной 0,5мм или слой полиуретана толщиной 0,8-1мм.

Масса лопасти несущего винта - 135кг.

Г. Втулка несущего винта

Рис.3.5. Шарниры втулки несущего винта

1 – Заправочное отверстие осевого шарнира; 2 – Заправочное отверстие горизонтального шарнира; 3 – Заправочное отверстие вертикального шарнира.

Уровень масла в шарнирах втулки (от кромки заливных отверстий):

v в горизонтальных шарнирах 30-40мм;

v в вертикальных шарнирах 25-35мм;

v в осевых шарнирах 15-20мм.

В течение летного дня допускается снижение уровня масла в шарнирах:

v в горизонтальных шарнирах на 20мм;

v в вертикальных шарнирах на 20мм;

v в осевых шарнирах на 15мм.

А. Корпус

Корпус втулки сочленяется с валом главного редуктора шлицами 6 и закрепляется на нем гайкой 5 . Затяжку гайки производят специальным тарировочным ключом. Корпус имеет пять проушин 12 , лежащих в одной плоскости под углом 72° друг к другу.

Б. Горизонтальные шарниры

Пять скоб втулки 13 (рис.4.6) в соединении с проушинами корпуса 12 с помощью пальцев 11 и игольчатых подшипников образуют горизонтальные шарниры. Смещение проушин горизонтальных шарниров а, выбрано таким образом, чтобы на основных режимах полета равнодействующая R аэродинамических Q и центробежных сил F цб лопасти была направлена примерно по середине горизонтального шарнира. Такая конструкция обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между игольчатыми подшипниками ГШ и существенно повышает их долговечность. Принципиальное устройство горизонтального шарнира представлено на рис.4.7.

Рис.4.7. Горизонтальный шарнир втулки несущего винта

1 – Проушина корпуса втулки;

2 – Палец горизонтального шарнира;
3, 7 – Резиновые уплотнительные кольца;

4 – Игольчатые подшипники;
5 – Проушины скобы;

6 – Распорные кольца

В. Вертикальные шарниры

Пять цапф осевых шарниров 9 (рис.4.6) в соединении с проушинами скоб 13 с помощьюпальцев образуют вертикальные шарниры.

Г. Осевые шарниры

На втулке имеются пять корпусов осевых шарниров 8 (рис.4.6), смонтированных на цапфах 9 .

Конструкция осевого шарнира показана на рис.4.8.

Рис.4.8. Осевой шарнир втулки несущего винта

1 – Цапфа осевого шарнира; 2 – Резиновое уплотнительное кольцо;
3, 9 – Упорные гайки; 4, 8 – Шариковые подшипники; 5 – Заливная пробка; 6 – Корпус шарнира; 7 – Роликовый подшипник; 10 – Гребенка;
11, 12, 15 – Распорные втулки; 13 – Сливная пробка; 14 – Резиновая манжета; 16 – Смотровой стаканчик; 17 – Компенсатор давления в шарнире; 18 - Заглушка

Корпус осевого шарнира 6 имеет возможность проворачиваться относительно цапфы 1 на трех подшипниках. Два шариковых подшипника 4 и 8 воспринимают изгибающие моменты от лопасти, а роликовый 7 – центробежные силы.

На днище стакана осевого шарнира имеется "гребенка" 10 с проушинами для крепления лопасти. Шарнир оборудуется сливной магнитной пробкой 13 со смотровым стаканчиком 16 . Масло в шарнире должно быть прозрачным (видна противоположная стенка стаканчика).

На заливную пробку 5 устанавливается компенсатор давления 17 , за счет прогиба мембраны увеличивающий свой объем при повышении давления в шарнире.

В настоящее время, в соответствии с конструктивной доработкой, при изготовлении втулки в пустотелую цапфу ОШ устанавливается гофрированный резиновый «чулок», выполняющий функцию компенсатора давления (рис. 4.8а, поз. 17). Компенсатор давления в шарнире (поз.17, рис. 4.8) при этом демонтируется.

Рис.4.8а. Осевой шарнир модифицированной втулки несущего винта

17 – Резиновый чулок

Д. Рычаги поворота лопастей

Рычаги поворота лопастей смонтированы на корпусах осевых шарниров и крепятся к тягам 6 (рис.4.1) тарелки автомата перекоса.

Примечание: При выполнении целевых периодических осмотров рычагов поворота лопастей ИТС применять лупу семикратного увеличения.

Ж. Гидродемпферы

Гидродемпферы служат для гашения колебаний лопастей относительно вертикальных шарниров.

Гидродемпферы крепятся к корпусам вертикальных шарниров (см. рис.4.6) и каждый их них состоит из (рис.4.10, 4.12) корпуса 4 , в котором размещается поршень со штоком 5 . В поршне установлены восемь пружинных клапанов 6 , четыре из которых открываются в одну сторону, и четыре – в другую. Для защиты от пыли и грязи шток с одной стороны закрыт дюралюминиевым стаканом 9 , а с другой – резиновым гофрированным чехлом 3 . Для смягчения удара о задний ограничитель вертикального шарнира в момент страгивания лопасти при раскрутке несущего винта на штоке закреплен упор 1 с резиновым амортизатором 2 .

При небольшой частоте и амплитуде колебаний лопасти жидкость (АМГ-10) перетекает из одной полости гидродемпфера в другую через отверстия 11 в клапанах. С увеличением частоты и амплитуды колебаний лопасти давление жидкости возрастает, и клапаны 10 открываются.

Таким образом, гидродемпфер преобразует энергию, стремящуюся отклонить лопасть, в работу на проталкивание жидкости через отверстия и заставляет лопасть колебаться вблизи нейтрального положения.

Принципиальный вид характеристики гидродемпфера (зависимость усилия на штоке демпфера Р от угловой скорости вращения лопасти относительно вертикального шарнира x ) представлен на рис.4.11.

Для отвода пузырьков вспенившейся жидкости, компенсации температурных расширений и пополнения утечек, на втулке несущего винта установлен компенсационный бачок (один на все демпферы), трубопроводами соединенный с гидродемпферами. Уровень АМГ-10 в бачке контролируется через прозрачный колпак из органического стекла и должен быть не выше риски, нанесенной на колпаке, и не ниже нижней кромки колпака. Суфлирование бачка осуществляется через отверстие диаметром около 3мм в верхней части колпака.

Чтобы жидкость из полостей цилиндра при работе гидродемпфера не перетекала в бачок, в крышке 7 демпфера установлен компенсационный клапан 8 , состоящий из двух больших шариков 14 и 12 и одного малого 13 (рис.4.12). При работе демпфера большой шарик 14 прижимается давлением жидкости к седлу, разобщая полость высокого давления с бачком, и через малый шарик 13 отжимает от седла большой шарик 12 , сообщая полость низкого давления с бачком. Такая конструкция обеспечивает проход пузырьков в бачок и отстой жидкости в нем.

Д. Маятниковый гаситель вибрации

Втулки несущего винта вертолетов Ми-171оборудуются маятниковыми гасителями вибрации (виброгасителями), устанавливаемыми с целью уменьшения уровня вибраций ряда систем и агрегатов, повышения эксплуатационной надежности и эффективности авиационного и радиоэлектронного оборудования и систем вооружения, а также для улучшения условий работы экипажа.

Виброгаситель состоит из кронштейна 15 , ступицы 3 и пяти маятников 7 .

Кронштейн 15 выполнен в виде конусного диска, в нижней части которого выполнены расточка для центрирования относительно корпуса втулки несущего винта и пять приливов с отверстиями под пальцы крепления виброгасителя. К верхнему фланцу кронштейна с помощью шпилек крепится ступица 3 виброгасителя. С наружной стороны кронштейна 15 выполнена кольцевая полость, которая совместно с закрепленным к ней колпаком из оргстекла образует компенсационный бачок 14 для питания гидродемпферов.

При установке виброгасителя на втулку вертолета штатный компенсационный бачок снимается.

Ступица 3 имеет пять рукавов с отверстиями по концам для монтажа на бифилярных подвесках пяти маятников 7 (бифилярная - [би…+ лат. Filum - нить]).

Каждая бифилярная подвеска представляет собой две роликовые связи, свободно посаженные в отверстия маятника и рукава ступицы. Для этого в отверстия маятников и рукавов ступицы запрессованы втулки 9 и 13 .

Позиции рисунка
«Устройство маятникового гасителя вибрации»

1 – Колпачок; 2 – Металлический зонт; 3 – Ступица;
4 – Болт; 5 – Ролик; 6 – Ограничители; 7 – Маятники;
8 – Обтекатель; 9 – Втулка; 10 – Ролик; 11 – Ролик;
12 – Шайбы; 13 – Втулка; 14 – Компенсационный бачок; 15 – Кронштейн; 16 – Пробка; 17 – Заливная горловина; 18 – Палец; 19 – Втулка несущего винта; 20 – Переходник; 21 – Болт.

Сочленение маятника со ступицей выполнено посредством двух одинаковых наборов, каждый из которых состоит из болта 4 , трех роликов 5 , 10 и 11 и двух специальных шайб 12 . Снаружи подвеска с маятником закрывается обтекателем 8 . Для предотвращения повреждения обтекателя при работе маятника внутри обтекателя установлены ограничители 6 .

Виброгаситель к втулке несущего винта 19 крепят специальными полыми пальцами 18 , ввернутыми в отверстия корпуса втулки. На пальцы насажены заливные горловины 17 с пробками 16 для заправки маслом горизонтальных шарниров. Для защиты токосъемника противообледенительного устройства несущего винта на верхней части диска ступицы 3 закреплен металлический зонт 2 с колпачком 1 . Центрирование кронштейна 15 производится переходником 20 , прикрепленным к втулке болтами 21 .

Принцип работы виброгасителя заключается в следующем.

При вращении несущего винта происходит плавная раскачка маятников. Возникающие при этом инерционные силы масс маятников оказывают сопротивление переменным нагрузкам в плоскости вращения, действующим на втулку несущего винта со стороны лопастей.

Подбор массы маятников и угла их установки (36 0 ± 30 ¢) по отношению к оси рукавов втулки несущего винта приводит к тому, что внешние переменные по величине и направлению силы в основном уравновешиваются за счет динамической реакции маятников виброгасителя.

РУЛЕВОЙ ВИНТ

Б. Втулка рулевого винта

Втулка рулевого винта состоит из:

Ø Ступицы;

Ø Корпуса втулки;

Ø Кардана, обеспечивающего наклон корпуса втулки от плоскости вращения на угол 11º в любом направлении;

Ø Осевых шарниров, уровень масла в контрольных стаканах которых должен быть между буртиками при положении лопасти вертикально вниз;

Ø Поводка с ползуном и тягами, обеспечивающего установку лопастей на требуемый угол.

В. Лопасть рулевого винта

Лопасть рулевого винта - смешанной конструкции. Основным ее силовым элементом является лонжерон, изготовленный из алюминиевого сплава АВТ-1 методом прессования.

К задней стенке лонжерона приклеена хвостовая часть лопасти, которая состоит из сотового заполнителя (такого же, как в лопастях несущего винта), стеклопластиковой обшивки толщиной 0,4мм и пластины вклеенной в обшивку по всей длине задней кромки лопасти.

В концевой части лопасти смонтирован обтекатель. На носовую часть лонжерона на 20% по хорде по всей длине наклеены две секции нагревательного элемента противообледенительной системы электротеплового действия. От механических повреждений нагревательная накладка сверху защищена слоем резины с оковкой из нержавеющей стали.

ТРАНСМИССИЯ ВЕРТОЛЕТА

Промежуточный редуктор

Промежуточный редуктор предназначен для изменения направления оси хвостового вала трансмиссии на угол 45 0 в соответствии с направлением концевой балки.

Изменение направления оси хвостового вала достигается применением в редукторе пары конических зубчатых колес с одинаковым количеством зубьев без изменения частоты вращения ведущего и ведомого валов редуктора.

Смазка промежуточного редуктора - барботажная. Избыточное давление воздуха из картера стравливается через суфлер, расположенный в его верхней части (слева). В картере имеется отверстие для магнитной пробки. Масло в редуктор заливается через штуцер масломерного щупа.

Для смазки редуктора применяется масло для гипоидных передач. В зимнее время масло разжижается гидросмесью АМГ-10 в соотношении 1:3 по объему. Контроль заправки редуктора маслом - по масломерному стеклу с рисками «В» и «Н» и с помощью щупа.

Рис. 4.1. Промежуточный редуктор

1 – Ведущая шестерня;

2 – Ведомая шестерня;

3 – Картер;
4 – Стакан ведущей шестерни;

5 – Стакан ведомой шестерни;
6 – Суфлер;

7 – Масломерное стекло;
8 – Приемник температуры масла П-1;
9 – Магнитная пробка (пробка-сигнализатор стружки ПС-1).

Основные технические данные редуктора:

Передаточное число 1;

Направление вращения, если смотреть со

стороны фланца ведущей шестерни левое;

Номинальная частота вращения валов 2594 об / мин;

Сухая масса редуктора 23,9-24,9кг;

Количество заливаемого масла 1,3л;

Хвостовой редуктор

Хвостовой редуктор предназначен для передачи вращения от хвостового вала к рулевому винту с заданной частотой вращения.

Передача мощности на рулевой винт осуществляется парой конических колес со спиральными зубьями, угол между осями вращения которых равен 90 0 .

Внутри картера редуктора, кроме конических колес, размещен узел механизма управления переменным шагом рулевого винта. Внутри ведомого вала размещается шток, с помощью которого производится изменение шага рулевого винта. Поступательное движение штока осуществляется за счет червячного механизма, получающего вращение от звездочки с винтовой внутренней нарезкой.

Смазка редуктора - барботажная.

Рис. 4.2. Хвостовой редуктор

1 – Фланец; 2 – Подшипник; 3 – Ведомое зубчатое колесо;
4 – Суфлер; 5 – Втулка со звездочкой; 6 – Ходовой винт; 7 – Картер; 8 – Ведущий вал; 9 – Втулка; 10, 11 – Подшипники;
12 – Ведущее зубчатое колесо; 13 – Подшипник; 14 – Шток управления рулевым винтом; 15 – Ведомый вал.

В редуктор заливается масло для гипоидных передач, в зимнее время разжиженное гидросмесью АМГ-10 в соотношении 1:3 по объему.

Контроль заправки редуктора маслом - по масломерному стеклу с рисками «В» и «Н» и с помощью щупа.

В картере редуктора имеются два отверстия под установку магнитных пробок.

Наличие двух магнитных пробок и двух масломерных стекол обеспечивает применение хвостового редуктора на вертолете Ми-8Т (с толкающим рулевым винтом).

Сверху в картер ввернут суфлер.

Основные технические данные редуктора:

Номинальная частота вращения:

o ведущего вала 2594 об / мин;

o вала рулевого винта 1120 об / мин;

Передаточное число 0,4318;

Направление вращения ведущего вала левое, если смотреть со стороны привода;

Направление вращения ведомого вала правое, если смотреть со стороны рулевого винта;

Сухая масса 57,9-59,2кг;

Количество заливаемого масла 1,7л;

Полный ход штока рулевого винта 67,75-69,15мм;

Температура масла на всех режимах не более 110 0 С.

Подогрев редукторов (промежуточного и хвостового) необходимо производить:

На неразжиженном масле - при понижении температуры наружного воздуха ниже +5 0 С до температуры агрегатов не менее +10 0 С;

На разжиженном масле - при понижении температуры наружного воздуха ниже -30 0 С до температуры агрегатов не менее -15 0 С.

4.4. Хвостовой вал трансмиссии

Хвостовой вал трансмиссии предназначен для передачи крутящего момента от главного редуктора через промежуточный и хвостовой редукторы к рулевому винту.

Хвостовой вал расположен на семи опорах, роль которых выполняют шариковые подшипники, и состоит из четырех шарнирных и двух жестких частей (передней и задней).

Соединение частей вала осуществляется с помощью шлицевых муфт и фланцев. Шлицевые муфты заполняются гипоидным маслом.

Средняя и концевая шарнирные части имеют подвижные шлицевые соединения, предназначенные для компенсации отклонений в линейных размерах фюзеляжа, хвостовой балки и хвостового вала, а также для обеспечения возможности изменения длины вала при изгибе балки в полете и удобства монтажа (демонтажа) упомянутых агрегатов.

Масса вала - 56-58кг.

Излом вала в шлицевых муфтах не должен превышать 1,2мм по индикатору измерителя.

Биение в любом пролете должно быть не более 0,45мм.

Тормоз несущего винта

Тормоз несущего винта предназначен для сокращения времени останова несущего винта после выключения двигателей, а также для стопорения трансмиссии при стоянке вертолета.

Тормоз - колодочного типа с механическим управлением. Его корпус установлен на корпусе главного редуктора, а тормозной барабан - на приводе рулевого винта механизма главного редуктора.

Управление тормозом будет рассмотрено в главе «УПРАВЛЕНИЕ ВЕРТОЛЕТОМ».

ГЛАВНЫЕ СТОЙКИ ШАССИ

А. Основные элементы стойки

В комплект каждой стойки входят:

Двухкамерный амортизатор;

Подкос-полуось;

задний подкос;

Б. Амортизатор

Амортизатор предназначен для поглощения кинетической энергии, выделяемой при ударе вертолета о землю во время посадки, а также для гашения поперечных колебаний типа «земной резонанс» путем проталкивания жидкости через специальные калиброванные отверстия.

Двухкамерный жидкостно-газовый амортизатор состоит из камер низкого и высокого давлений.

Камера низкого давления расположена в верхней части амортизатора, а камера высокого давления - в нижней.

Во время посадки вертолета первой срабатывает камера низкого давления, а после полного обжатия ее штока вступает в работу камера высокого давления.

Обратный ход в камере высокого давления совершается за счет аккумулированной азотом энергии после прекращения действия перегрузок.

Камера низкого давления на обратном ходе работает аналогично, но обратный ход штока может происходить лишь при поперечных колебаниях вертолета на своем шасси или при взлете, когда амортизаторы освобождаются от нагрузки.

Выход штоков камер высокого давления у незагруженного вертолета должен быть в пределах 240мм, при массе вертолета 11100-12000кг - 80-120мм. Штоки камер низкого давления при этом должны быть полностью обжаты.

В верхней части каждой амортизационной стойки на переходнике штока камеры низкого давления установлена разъемная каретка, в которой размещается микровыключатель АМ-800К, предназначенный для автоматического включения гидроупора в системе продольного управления при посадке и рулении, а также включения магнитофона МС-61 и РИ-65 в полете.

Г. Колеса главных стоек

Каждое из колес главных стоек состоит из барабана, пневматика и тормозного устройства.

Барабан колеса за одно целое с ободом, ступицей и одной ребордой (вторая - съемная) отлит из магниевого сплава. На обод барабана монтируется пневматик, состоящий из камеры и покрышки. При правильной зарядке пневматиков колес обжатие их у незагруженного вертолета не должно превышать 35-55мм, при массе вертолета 11100-11200кг - 60-80мм.

Тормозное устройство - колодочного типа. Имеет два воздушных цилиндра и две тормозные колодки. При торможении колес воздух из воздушной системы вертолета поступает в воздушные тормозные цилиндры.

Д. Обтекатель

Обтекатель придает необходимую аэродинамическую форму нижней части главных стоек шасси между полуосью и подкосом. Он изготовлен из листов дюралюминия, угловых профилей и вкладышей из пенопласта.

ПЕРЕДНЯЯ СТОЙКА ШАССИ

А. Основные элементы

Передняя стойка шасси - балочно-подкосного типа, имеет самоориентирующуюся рычажную подвеску колес, обеспечивающую лучшие условия работы амортизатора при рулении по неровной поверхности, и состоит из:

Рычажной амортизационной стойки;

Вильчатого подкоса;

Двух нетормозных колес;

Кулачкового механизма разворота колес.

Б. Амортизатор

При посадке вертолета усилие, действующее на колеса, передается через рычаг подвески колес и шатун на шток амортизатора, который совершает прямой ход. Жидкость из нижней полости штока плунжером вытесняется в верхнюю полость цилиндра амортизатора, сжимая азот.

При обратном ходе сжатый во время прямого хода азот выталкивает жидкость из верхней полости амортизатора через отверстия в поршне плунжера в нижнюю полость штока.

Обжатие штока амортизатора по шкале указателя у незагруженного вертолета должно быть в пределах 55-75мм, при массе вертолета 11100-11200 кг - 120-140 мм.

В. Механизм разворота колес

Механизм разворота колес предназначен для разворота передних колес в линию полета при разгруженной передней амортстойке.

Когда на передние колеса действует нагрузка, шток амортизатора перемещен вверх, и кулачки механизма разворота разобщены между собой.

Когда передние колеса разгружаются, то под давлением газа шток амортизатора перемещается вниз, и верхний кулачок входит в соприкосновение с нижним кулачком механизма, разворачивая тем самым передние колеса в линию полета.

Г. Колеса передней стойки

Передние колеса отличаются от колес главных стоек размерами и отсутствием тормозного устройства, а в остальном выполнены аналогично.

Обжатие пневматических устройств передних колес у незагруженного вертолета должно быть в пределах 20-40мм, при массе вертолета 11100-11200кг - 35-55мм.

Хвостовая опора

Хвостовая опора предназначена для предохранения лопастей рулевого винта от повреждений при посадке вертолета с большим углом кабрирования.

В комплект хвостовой опоры входят амортизатор, два подкоса и пята.

Амортизатор состоит из цилиндра и штока.

При ударе хвостовой опоры о землю цилиндр амортизатора движется вверх, и шток вытесняет жидкость из полости цилиндра в кольцевую полость, образованную цилиндром и штоком.

При обратном ходе цилиндр амортизатора возвращается в исходное положение под давлением азота.

Подкосы хвостовой опоры выполнены из дюралюминиевых труб.

Пята отштампована из алюминиевого сплава.

На вертолете МИ-8МТВ5 хвостовая опора усилена (трубы, из которых выполнены подкосы и амортизатор имеют больший диаметр).

УПРАВЛЕНИЕ ВЕРТОЛЕТОМ

Состав системы управления

Управление вертолетом относительно трех осей осуществляется путем изменения величины и направления силы тяги несущего винта и изменения силы тяги рулевого винта.

В состав системы управления вертолетом входят:

Ø двойное продольно-поперечное управление, в котором две ручки кинематически связаны между собой и с автоматом перекоса;

Ø двойное путевое управление, в котором педали кинематически связаны между собой и с механизмом изменения шага РВ;

Втулка несущего винта предназначена для передачи вращения лопастям винта от вала главного редуктора и восприятия и передачи на фюзеляж аэродинамических сил, возникающих на несущем’ винте.

Втулка несущего винта вертолета Ми-4 имеет разнесенные горизонтальные шарниры, а также вертикальные и осевые шарниры. Подобное сочленение лопастей со втулкой винта дает им возможность колебаться относительно горизонтальных н вертикальных шарниров под действием приложенных к ним переменных аэродинамических и инерционных сил при полете вертолета с поступательной скоростью. В результате этого значительно уменьшаются величины переменных напряжений в лопастях несущего винта. Горизонтальные шарниры, кроме того1, ‘Исключают действие момента от аэродинамических сил на фюзеляж. Колебания лопасти относительно оси вертикального’ шарнира демпфируются фрикционным демпфером.

Для изменения углов установки лопастей последние имеют шарнирную заделку во втулке («осевой шарнир»).

Таким образом, сочленение лопастей с корпусом втулки несущего винта и, соответственно, с валом главного редуктора осуществляется посредством трех шарниров. Для повышения устойчивости движения лопасти и улучшения характеристик вертолета предусмотрена кинематическая связь между углами установки лопасти и ее отклонением относительно горизонтального шарнира («углом взмаха»); втулка имеет так называемый «компенсатор взмаха».

В конструкцию втулки1 несущего винта включен также механизм центробежного ограничителя свеса лопастей. Этот механизм дает возможность лопастям, имеющим при неподвижном винте угол свеса равным 1°4(У (отклонение вниз от плоскости, перпендикулярной оси вала редуктора), увеличивать это значение до величины 4° при вращающемся несущем винте.

Ограничение свеса необходимо для увеличения зазора, между хвостовой балкой и концом лопасти при незначительной скорости вращения ■несущего’ винта при его запуске и остановке. Этот зазор определяется прогибом лопасти при стоянке и при вращении ее с малыми оборотами,

При вращении несущего винта на рабочих скоростях лопасть под действием центробежных и аэродинамических сил поднимается и получает прогиб вверх, что значительно’ увеличивает зазор между ее концом и хвостовой балкой.

Во избежание удара по упору горизонтального шарнира при различных эволюциях в условиях полета лопасть при вращающемся несущем винте имеет возможность перемещаться на 4° вниз от плоскости, перпендикулярной оси вала.

Основными деталями втулки несущего винта (фиг. 169)

13 Зак — 740

Фиг 169. Втулка несущего винта.

1-корпус втулки; 2-скоба; 3-цапфа осевого шарнира; 4-корпус осевого шарнира; 5-рычаг лопасти; 6-нижнее конусное кольцо; 7-верхнее конусное кольцо; 8-гайка вала ‘несущего винта; 9-штифт контровочный; 10, 52 и 53-пробка; 11-наружное кольцо игольчатых подшипников горизонтального шарнира; 12-внутреннее кольцо игольчатого подшипника; 13, 20, 46-распорная втулка; 14-палец горизонтального шарнира; 15- тайка пальца горизонтального шарнира; 16-’бронзовая шайба горизонтального шарнира; 17, 18, 39, 40, 41, 54, 55-уплотнительные кольца; 19- наружное кольцо игольчатых подшипников вертикального шарнира; 21- бронзовая шайба вертикального шарнира; 22-палец вертикального шарнира; 23-внутренний барабан демпфера; 24-гайка пальца вертикального шарнира; 25-наружный барабан демпфера; 26-болт крепления наружного барабана; 27-диск промежуточный большой; 28-диск промежуточный малый; 29--верхний диск; 30-диск фрикционный; 31-диск нажимной; 32- пружина демпфера; 33- — диск лнужин; 34-.регулировочный болт; 35-крышка демпфера; 36 и 56-сальник, 37-поршень; 38-пружина поршня, 42-кольцо; 43-гайка корпуса осевого шарнира; 44 и 51-регулировочное кольцо; 45-шарикоподшипник радиальный; 47-шарикоподшипник упорный; 48-гайка цапфы осевого шарнира; 49-штифт; 50-шарикоподшипник радиальный; 57-манжета; 58-болт крепления рычага лопасти; 59- втулка; 60-двухрядный шарикоподшипник; 61-шарикоподшипник; 62- валик шарнира рычага; 63-крышка шарнира рычага.

корпус втулки 1, скоба 2 (4 шт.), цапфа 3 осевого шарнира, корпус 4 осевого шарнира и рычаги1 5 лопасти.

Корпус втулки имеет в центре отверстие с эвольвентными шлицами, которыми он надевается на вал главного редуктора и центрируется па нелт двумя конусными кольцами 6 и 7. Нижнее конусное кольцо 6 бронзовое и имеет один разрез. Верхнее конусное кольцо. 7 стальное и состоит из двух половин. Гайка 8 навинчивается на вал ‘редуктора и закрепляет корпус через конусные кольца на вале. Гайка предохраняется от отвинчивания тремя штифтами 9.

Корпус втулки. 1 имеет четыре широких проушины (по числу лопастей). Оси проушин лежат в одной плоскости под углом 90° друг к другу. Середины проушин смещены с радиального положения на 60 мм.

В верхней части корпус имеет фланец с отверстиями для крепления коллектора противообледенителя, а снизу - ушки для присоединения поводка тарелки автомата-перекоса.

В проушинах корпуса монтируются игольчатые подшипники горизонтальных шарниров, по два подшипника в каждой. Наружное кольцо 11, общее для обоих подшипников, вставлено, в проушину и фиксируется от проворачивания эвольвентными шлицами, имеющимися как в буртике наружного1 кольца, так и в проушине корпуса. Внутренние кольца игольчатых подшипников 12 имеют по краям буртики для осевой фиксации игл. Иглы размером 5X50 набраны по 106 шт. в каждом подшипнике. Между внутренними кольцами подшипников помещена распорная втулка 13.

Проушина корпуса с игольчатыми подшипниками охватывается с двух сторон проушинами скобы 2. Через проушины скобы и внутренние кольца подшипников пропущен палец 14 горизонтального шарнира.

Узел стягивается гайкой 15. Палец удерживается от проворачивания в проушине скобы сегментной шпонкой. Для восприятия осевых усилий, которые возникают при отклонениях лопасти от направления, перпендикулярного оси шарнира, между торцами проушин корпуса и скобы установлены бронзовые шайбы 16.

Для ограничения поворота сочленения лопасти в горизонтальном шарнире на корпусе 1 втулки и скобе 2 имеются специальные упоры. Поворот сочленения вверх от плоскости, перпендикулярной оси вала редуктора, возможен па 25° и вниз в условиях полета на 4°. Имеющиеся на корпусе резьбовые отверстия, закрытые пробками 10, предназначены для заливки масла в горизонтальные шарниры. Масло попадает в полость корпуса, а оттуда по сверлениям в кольцах И в игольчатые подшипники. Резиновые кольца 17 и 18 служат для уплотнения масляной полости горизонтального1 шарнира.

Скоба 2 представляет собой деталь коробчатого сечения, имеющую на одном конце две проушины для соединения с корпусом 1 и две проушины на другом конце для соединения с цапфой 3 осевого шарнира. Ось первых проушин на скобе перпендикулярна оси двух других. Во внутренней полости скобы монтируется механизм центробежного1 ограничителя. Соединение скобы г цапфой осевого шарнира образует вертикальный шарнир И1 выполнено аналогично горизонтальному шарниру. Наружное кольцо 19, общее для обоих подшипников, вставлено в цапфу 3. Внутренние кольца, так же как и в горизонтальном шарнире, собраны СО’ 106 иглами того же размера. Между ними поставлена распор — пая втулка 20. Цапфа 3 с игольчатыми подшипниками и плоскими бронзовыми шайбами 21 вставляется в проушины скобы, и через них и сопрягаемые детали пропускается палец 22 вертикального шарнира.

Па верхней проушине скобы имеются торцевые шлицы. Такие же шлицы имеются на внутреннем барабане 23 демпфера, который уста- 196

ншшшастся па проуїшгау скобы п прижимается к шлицам гайкой 24, патшчеішой на палец 22 и стягивающей весь узел.

Цапфа’ 3 имеет возможность поворачиваться вокруг ості вертикального шарнира от направления, перпендикулярного оси горизонтального шарнира, ‘на угол ЇЗДО’ вперед по вращению и на 6°40/ назад. Дальнейший поворот ограничивается упорами, имеющимися на цапфе и на скобе.

Цапфа 3 осевого шарнира, помимо вертикальной цилиндрической части, в которую монтируются игольчатые подшипники вертикального шарнира, имеет хвостовик с резьбой, на который установлены и закреплены подшипники осевого шарнира лопасти. У вертикальной цилиндрической части цапфы имеются вверху две площадки с торцевыми шлицами для крепления наружного барабана демпфера. Наружный барабан 25 демпфера также имеет две площадки с торцовыми шлицами, которыми барабан сочленяется со шлицами цапфы (см. разрез по. ББ). Наружный барабан демпфера притягивается к цапфе четырьмя болтами’ 26.

Наружный барабан демпфера имеет на своей внутренней поверхности эвольвентные шлицы; внутрь барабана вставлены три промежуточных стальных диска 27, имеющих такие же шлицы по наружной поверхности.

Внутренний барабан 23 демпфера на своей наружной поверхности также имеет эвольвентные шлицы, на. которые надеваются два промежуточных стальных диска 28 и верхний диск 29.

Таким образом, часть дисков связана со скобой, а другая часть с цапфой осевого шарнира. Между стальными дисками, связанными с различными элементами узла, проложены фрикционные плавающие диски 30 из асбокартона, по шесть штук в каждом сочленении. На верхний диск 29 опирается нажимной диск 31, в котором размещены по окружности восемнадцать спиральных цилиндрических пружин 32.

На пружины накладывается диск 33, имеющий цилиндрический хвостовик, который проходит внутри пальца вертикального’ шарнира и имеет па конце резьбу для регулировочного болта 34 демпфера.

Регулировочный болт демпфера, опираясь заплечиками в палеи вертикального шарнира, подтягивает диск 33 и через пружины нажимает на пакет дисков демпфера. Таким образом можно регулировать величину нажатия пружин, а с нею и величину момента трения демпфера.

При колебаниях лопасти относительно вертикального шарнира между дисками возникает трение, которое гасит эти колебания.

Демпфер регулируется на момент трения около 200 кгм. Демпфер сверху закрывается крышкой 35. Между наружным и внутренним барабанами демпфера имеется уплотнительный сальник 36 из фетра.

Таким образом, демпфер полностью защищен от попадания грязи и влаги, что обеспечивает постоянство момента трения.

Вертикальный шарнир смазывается через прессмасленку в болте 34 демпфера. Зашприцованное масло через сверление в хвостовике диска 33 и в пальце 22 вертикального шарнира поступает в игольчатые подшипники. Под давлением масла поршень 37 сжимает пружину 38. В дальнейшем по мере расходования масла оно поступает в игольчатые подшитіики под давлением этой пружины.

Уплотнение масла в вертикальном шарнире осуществляется резиновыми кольцами 39, 40 и 41.

Полость вертикального шарнира, заполняемая маслом, соединяется с атмосферой клапаном, который предохраняет резиновые уплотнения шарнира от выдавливания, а также служит для выпуска воздуха из этой полости в атмосферу при зашприцовке масла в этот узел.

Осевой шарнир лопасти образуется двумя основными деталями: цапфой 3 и корпусом 4 осевого шарнира. Корпус выполнен в виде стакана, на днище которого имеется гребенка с проушинами для крепления лопасти. На другом конце стакана имеется внутренняя резьба для гайки 43.

На хвостовик цапфы напрессовано кольцо 42, служащее поверхностью трения манжеты и фетрового сальника гайки 43. На хвостовик цапфы при сборке последовательно надеваются гайка 43, регулировочное кольцо 44, радиальный шарикоподшипник 45, распорная втулка 46, упорный шарикоподшипник 47, и весь пакет закрепляется гайкой 48, которая предохраняется от отвинчивания штифтом 49. На цилиндрическую часть гайки 48 устанавливается второй радиальный шарикопод-

шинник 50. Цапфа с закрепленными на ней подшипниками вставляется в корпус осевого шарнира 4 и закрепляется в нем гайкой 43. Между днищем корпуса и радиальным подшипником 50 находится регулировочное кольцо 51. За счет толщины кольца 51 регулируют преднатяг узла подшипников 50 и 47. Пробка 52 закрывает отверстие для заливки масла в осевой шарнир. Отверстие, закрытое пробкой 53, служит для слива масла.

Резиновые кольца 54 и 55 ставятся е целью герметизации осевого шарнира между деталями, не имеющими в работе относительных перемещений. В гайке 43 поставлены фетровый сальник 56 и резиновая манжета 57.

К корпусу осевого шарнира четырьмя болтами 58 (ем. вид по стрелке Г, фиг. 169) крепится рычаг 5 лопасти. Болты 58 разгружены от срезывающих усилий втулками 59. Конец рычага лопасти имеет цилинд — 198 рическую полость, в которой на двух шарикоподшипниках 60 и 61 установлен валик 62 шарнира, закрепленный крышкой 63, притянутой к рычагу четырьмя болтами.

В головке валика шарнира запрессованы два шарикоподшипника. Шарнир рычага лопасти смазывается через масленку на головке валика.

Устройство центробежных ограничителей свеса показано п фиг. 170. Противовес 3 подвешен к скобе на оси 7 и через стакан е цапфами, и тягу 6 соединяется с одним концом собачки 1. Осью вращения собачки является палец 2, пропущенный через проушины скобы. Второй конец собачки служит упором, ограничивающим свес лопасти. При оборотах несущего винта ниже~ 100 об/мии пружина 4 удерживает собачку и противовес в положении, изображенном на схеме (угол свеса лопасти при этом равен 1°40′). При достижении 100 об/мин противовес под действием центробежной силы начинает поворачиваться, сжимает пружину и поворачивает собачку.

Когда скорость вращения несущего винта достигает значения примерно 120 об/мин, собачка полностью отходит от скобы; между упором корпуса и собачкой образуется зазор (не менее 4 мм при нулевом угле свеса) и свес лопасти ограничивается только постоянными упорами скобы, которые позволяют ей отклоняться вниз на 4°.

При падении скорости вращения винта примерно до 120 об/мин начинается обратное движение механизма, в при 100 об/мин собачка приходит в положение, соответствующее углу свеса лопасти 1°40/.

Введение….4
1 Анализ конструкций втулок несущих винтов вертолетов….…5
1.1 Актуальность проблем, связанных с обслуживанием трехшарнирной втулки несущего винта вертолета…5
1.2 Типы втулок несущего винта вертолета…7
1.3 Особенности использования эластомерных подшипников….…11
1.4 Сравнение втулки с эластомерным подшипником со втулкой с шарнирным креплением лопастей….14
2 Расчет втулки НВ с металлофторопластовым подшипником и бесшарнирной втулки НВ….20
2.1 Физическая картина нагружения несущего винта….20
2.2 Эксплуатационные и расчетные нагрузки….23
2.3 Выбор и расчет втулки несущего винта ….…26
3 Разработка технологических карт обслуживания бесшарнирной втулки несущего винта вертолета Ми-8….49
3.1 Стратегии технического обслуживания и ремонта авиационной техники.49
3.2 Обслуживание шарнирной втулки несущего винта вертолета Ми-8….….55
3.3 Разработка технологии обслуживания бесшарнирной втулки несущего винта на основе анализа эксплуатации втулки несущего винта вертолета BK-117….75
4 Безопасность полетов в сложных географических и температурных условиях…80
4.1 Безопасность полетов вертолетов….….80
4.2 Влияние на безопасность полетов эксплуатации в условиях высоких и низких температур наружного воздуха….…81
4.3 Анализ характерных авиационных происшествий, связанных с ошибками и нарушениями экипажа при заходе на посадку в сложных метеорологических условиях…84
5 Расчет и сравнение экономических затрат от внедрения бесшарнирной втулки несущего винта…89
5.3 Расчет эксплуатационных затрат на обслуживание шарнирной втулки несущего винта вертолета Ми-8….…90
5.4 Расчет эксплуатационных затрат на обслуживание бесшарнирной втулки несущего винта вертолета Ми-8 и сравнение полученных затрат с затратами на обслуживание шарнирной втулки несущего винта ….….93
6 Обеспечение безопасности при замене втулки несущего винта на вертолете Ми-8….….…95
6.1 Введение….….….….95
6.2 Работы по замене втулки несущего винта….….…96
6.3 Анализ и оценка безопасности при замене втулки несущего винта на вертолете Ми-8….….98
6.4 Разработка необходимых мероприятий для обеспечения безопасности при замене втулки несущего винта на вертолете Ми-8….….101
Заключение….….105
Список литературы….….106

Дипломная работа:
АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
Дипломная работа:
Технико-экономическое обоснование мероприятий по повышению эффективности деятельности транспортного хозяйства

Введение (выдержка)

Один из самых нагруженных элементов конструкции вертолета в процессе эксплуатации – несущая система вертолета, основным агрегатом которой является втулка несущего винта. Втулка несущего винта с шарнирным креплением лопастей за годы эксплуатации зарекомендовала себя как весьма надежный элемент конструкции несущей системы вертолета. Однако, из-за обилия деталей, мест смазки и объектов осмотра, обслуживание такой втулки весьма трудоемко и осуществляется по наработке, то есть через определенное количество часов налета. Такая стратегия эксплуатации не всегда оправдана, так как замена элемента зачастую осуществляется до достижения им предотказного состояния.
Мировой опыт вертолетостроения показал, что при использовании других технологических решений по исполнению втулки несущего винта, таких как бесшарнирная втулка и втулка с металлофторопластовым подшипником и торсионом, эксплуатация может осуществляться более эффективно.
Рассмотренные в ВКР варианты реализации бесшарнирной втулки несущего винта и втулки несущего винта с металлофторопластовым подшипником на вертолете Ми-8 позволят оценить возможность повышения эффективности технической эксплуатации втулки несущего винта.

Основная часть (выдержка)

1 Анализ конструкций втулок несущих винтов вертолетов
1.1 Актуальность проблем, связанных с обслуживанием трехшарнирной втулки несущего винта вертолета
Из опыта эксплуатации вертолетов с классической схемой втулки несущего винта известно, что данный тип втулок имеет ряд недостатков. Основным видом регламентных работ по несущему винту с классической схемой является регулярное пополнение и периодическая замена смазки в шарнирных сочленениях его втулки. Подшипники шарниров втулки работают постоянно под действием переменных и значительных по своей величине нагрузок. Для обеспечения смазки трущихся поверхностей этих шарниров (горизонтального, вертикального и осевого) применяются специальные масла.
Масло в определенном количестве заливается в полости указанных шарниров через воронку или специальным штоковым шприцем.
По мере наработки несущим винтом определенного числа часов масло загрязняется, и его смазывающие качества ухудшаются. Поэтому регламентом технического обслуживания предусматривается периодическая замена масла.
Несоблюдение сроков замены масла приводит к преждевременному износу опорных поверхностей подшипников и выходу их из строя. К таким же последствиям приводит и применение сортов масла, не предусмотренных для смазки подшипников.
Практика показывает, что игольчатые подшипники наиболее долговечно работают при смазке их специальным гипоидным маслом, а шариковые подшипники - при смазке моторным маслом .
Общую тенденцию процесса развития разработки и конструирования втулок несущих винтов вертолетов не так просто последовательно проследить, поскольку каждая конкретная вертолетная фирма, как правило, применяет втулки определенной конструкции.
Однако, можно отметить возрастающую сложность конструкции втулокнесущих винтов с шарнирным креплением лопастей при одновременном улучшении их весовых характеристик, надежности и усталостной прочности, что достигается более тщательной проработкой, деталей конструкции с учетом более глубокого понимания условий работы несущего винта.
В последнее время большой интерес проявляется к упрощенной конструкции втулки несущего винта, в которой шарниры заменяются упругими элементами. Существует несколько путей достижения этой цели, отличающиеся своими принципиальными и конструктивными особенностями у различных авиационных фирм. Вряд ли при переходе к бесшарнирному креплению лопастей можно рассчитывать на существенное снижение веса втулки. Достигаемое усовершенствование конструкции нацелено на повышение эффективности за счет снижения себестоимости и эксплуатационных расходов и на улучшение характеристик управляемости ввиду значительного увеличения мощности управления. Эти улучшения достигался ценой преодоления значительных трудностей вследствие усложнения процессов, расчета.
Весовое совершенство втулки, характеризующееся коэффициентом:
, (1.1)
где mвт –масса втулки;
z - число лопастей;
Р - центробежная сила;
К - коэффициент.
Весовое совершенство втулки существенно повышается за счет: замены стали на титановые сплавы; применения проволочных торсионов в конструкции осевого шарнира (ОШ) и самосмазывающихся подшипников в рычагах поворота лопасти; модернизации центробежных ограничителей свеса; использования пружинно-гидравлических демпферов, снижающих действующие в полете переменные нагрузки в плоскости вращения; некоторого повышения напряженности конструкции с учетом современных конструктивно технологических мероприятий, (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Весовое совершенство втулок несущего винта различных типов
Стремление максимально облегчить конструкцию, снизить ее стоимость и упростить техническое обслуживание в эксплуатации привело к созданию втулокиз композиционных материалов без обычных горизонтальных шарниров (ГШ), такие втулки называют бесшарнирными .
1.2 Типы втулок несущего винта вертолета
В настоящее время практически применяется восемь основных схем втулок несущих винтов, кинематические схемы которых приведены в рисунке 1.2. Рассмотрим наиболее широко применяющиеся конструкции втулок и определим преимущества и недостатки каждой схемы.
Классическая схема втулки несущего винта с шарнирным креплением лопастей: допасти крепятся посредством горизонтальных, вертикальных и осевых шарниров. В этом случае существенную роль играет величина разноса (расстояния от оси втулки) горизонтальных и вертикальных шарниров, которая определяет конструкцию втулки.
Несущий винт с совмещенными горизонтальными шарнирами и вертикальными шарнирами достаточно приемлем в конструктивном отношении, допускает использование простой методики при определении напряжений.
.
а - классическая трехшарнирная; б - с совмещенными ГШ и ВШ; в - с вынесенным ВШ; г - с вынесенным ГШ и ВШ; д - на кардане; е - с эластомерным общим шарниром; ж - полужесткие винты; з - жесткие винты
Рисунок 1.2 - Кинематические схемы втулок несущего винта
Однако, вертолет с таким несущим винтом неустойчив, имеет неудовлетворительные характеристики управляемости, подвержен опасности возникновения самовозбуждающихся колебаний на земле и в воздухе. Втулка такого несущего винта тяжела и сложна, должна также включать демпферы колебания лопасти относительно вертикальных шарниров и упора-ограничителя, ограничивающего перемещение лопастей в шарнирах.
Несущий винт с вертикальными и горизонтальными шарнирами, имеющими небольшой разнос, обладает значительно лучшими характеристиками устойчивости к управляемости, но ему присущи, в определенной степени, все остальные недостатки схемы с совмещенными вертикальными и горизонтальными шарнирами.
Несущий винт с большим разносом горизонтальных и вертикальных шарниров имеет превосходные характеристики устойчивости и управляемости, подбором увеличенного разноса вертикальных шарниров и соответствующих характеристик демпфировании устраняются самовозбуждающиеся колебания вертолета. Однако втулка и комлевые части лопастей получаются неизбежно тяжелее и сложнее, чем у несущего винта с совмещенными шарнирами. Большой разнос шарниров привлекает внимание конструкторов также в связи с проблемой уменьшения срыва потока на отступающей лопасти.
Схемы втулок несущих винтов с шарнирным креплением лопастей помимо того, что они отличатся взаиморасположением шарниров и величиной их разноса, могут иметь и другие отличия, например, проушины горизонтального шарнира могут быть смещены так, что ось вертикального шарнира не совпадает с радиальным положением продольной оси лопасти.
Втулка несущего винта с эластомерным подшипником обладает всеми преимуществами системы с шарнирным креплением лопастей при значительно упрощенной конструкции втулки. Эластомерный подшипник состоит из чередующихся сферических слоев эластомера (резины) и металла. Под действием центробежной силы лопасти эластомерный подшипник сжимается, а перемещения лопастей в плоскости взмаха и в плоскости вращения, а также изменение угла установки лопасти - приводят к сдвигу эластомера.
Втулка несущего винта на кардане не имеет сложных элементов, свойственных схеме с шарнирной подвеской лопастей и является, по-видимому, самой простой в конструктивном выполнении. В ней отсутствуют вертикальные шарниры и демпферы для демпфирования колебаний лопастей относительно вертикальных шарниров. Недостатком этой схемы является неприменимость ее для больших вертолетов вследствие ограничений, связанных с постоянным углом конусности лопастей несущего винта. Кроме того, несущему винту на кардане свойственен особый вид неустойчивости типа аэродинамического флаттера, получивший название "волнение" несущего винта (от волнообразной траектории, прочерчиваемой в пространстве концами лопастей).
Жесткий несущий винт не имеет ни горизонтальных, ни вертикальных шарниров. Однако, при отсутствии шарниров, лопасти могут крепиться к втулке несущего винта жестко или посредством упругих элементов - торсионов, поэтому точнее следует называть такие несущие винты винтами с бесшарнирным креплением лопастей. Жесткое крепление лопастей может быть применено на небольших вертолетах, чтобы избежать чрезмерной величины переменного изгибающего момента, действующего в комле лопасти. Отклонение лопастей в плоскости взмаха и в плоскости вращения несущего винта, в этом случае, осуществляется благодаря упругой деформации самих лопастей, которые, следовательно, должны бить выполнены достаточно упругими.
При креплении лопастей к втулке посредством упругих элементов-торсионов, последние воспринимают действующие на лопасти центробежные силы и позволяют лопастям отклоняться в плоскости взмаха и в плоскости вращения несущего винта. Жесткий несущий винт обладает рядом преимуществ: допускает значительное смещение центровки вертолета, быстро реагирует на управление и обеспечивает хорошие характеристики устойчивости вертолета.
Экспериментально было определено, что мощность управления жесткого несущего винта вдвое превышает мощность управления несущего винта на кардановом подвесе, причем, теоретические расчеты показали, что жесткий винт имеет в 14 раз большую потенциальную возможность управления в сравнении с винтом на кардане. У вертолета с жестким несущим винтом может быть обеспечена хорошая продольная управляемость без хвостового оперения.
Применение жесткого несущего винта допускает использование наклоняющегося пилона, обеспечивающего возможность изменения угла атаки несущего винта и благодаря этому возможность установки в полете фюзеляжа в положение, соответствующее минимальному сопротивлению вертолета, что особенно существенно для скоростных вертолетов. Кроме того, жесткое крепление лопастей несущего винта позволяет перераспределять аэродинамическую нагрузку на ометаемую площадь несущего винта (путем бокового смещения центра тяжести вертолета) таким обрезом, что это может быть использовано для отдаления срывного режима на отступающей лопасти, уменьшения вибраций и увеличения максимальной скорости полета вертолета.
1.3 Особенности использования эластомерных подшипников
У втулки несущего винта с эластомерными подшипниками маховое движение, перемещение в плоскости вращения и изменение угла установки каждой лопасти обеспечивается одним эластомерным подшипником (рисунок 1.3). Для сохранения постоянного положения геометрического центра эластомерного подшипника применяется дополнительный самосмазывающийся подшипник, воспринимающий только небольшие поперечные нагрузки, перпендикулярные продольной оси лопасти.

1-вал несущего винта, 2- лопасть, 3- эластомерный подшипник.
Рисунок 1.3 - Схема втулки несущего винта с эластомерным подшипником
Эластомерный подшипник должен выполнять следующие четыре функции:
- воспринимать полную центробежную силу лопасти;
- обеспечивать изменение угла установки лопасти;
- обеспечивать маховое движение лопасти;
- обеспечивать перемещение лопасти в плоскости вращения.
Одновременное выполнение всех этих четырех функций одним подшипником возможно прежде всего лишь в том случае, если подшипник имеет сферическую форму. Сферический эластомерный подшипник состоит из чередующихся слоев стали и резины склеенных друг с другом Центробежная сила сжимает весь подшипник, который имеет очень высокую степень упругости при сжатии, более высокую, чем предполагалось при расчетных исследованиях, что является большим преимуществом данной конструкции, так как дает при сжатии незначительное смещение относительно оси несущего винта как центра подшипника, так и комля лопасти.
Изменение угла установки лопасти и перемещения ее в плоскости взмаха и в плоскости вращения вызывает относительное смещение металлических пластин подшипника, ограничиваемое силами, возникающими в слоях резины при их сдвиге.
По сравнению с обычными шарнирами эластомерный подшипник, в котором угловые перемещения лопастей осуществляются за счет сдвига упругих (эластомерных) элементов, имеет следующие преимущества:
- уменьшается количество деталей;
- упрощается техническое обслуживание;
- отсутствует истирание, износ или проскальзывание вращающихся элементов;
-устранено загрязнение рабочих деталей (шарнирных подшипников) присутствующими в окружающей среде грязью, пылью, водой.
В качестве эластомерного (упругого) элемента в эластомерном подшипнике выбирают натуральный каучук, обладающий рядом преимуществ, важных для выполнения намечаемых функций, в то время как недостатки его не вызывают серьезных конструктивных проблем.
Преимуществами выбранного материала в данном случае являются превосходные прочностные характеристики. Недостатками являются: ограниченный диапазон рабочих температур; чувствительность к воздействию света, озона, загрязнению маслом; старение.
Кратко рассмотрим возможное влияние недостатков натурального каучука, при использовании его в эластомерном подшипнике, на рабочие характеристики изделия. Диапазон рабочих температур втулки несущего винта изменяется, примерно, от -54°С до +71°С. Путем определенных добавок к натуральному каучуку получены сорта резины эффективный диапазон температур которых изменяется от -54°С до +82°С, что перекрывает диапазон рабочих температур втулки.
Для выяснения влияния повышенных температур на усталостную прочность эластомерного подшипника были проведены 500 часовые динамические испытания подшипника при температуре 93°С, На рисунке 1.4 показана зависимость деформации подшипника от нагрузки до и после 500 часовых испытаний на усталостную прочность. Как следует из графиков рисунка 1.4, после 500 часовых испытаний при температуре 93°С степень упругости испытываемого образца оставалась в пределах производственных допусков.

1-до динамических испытаний 2 – после 500-часовых динамических испытаний на усталость при температуре 93º
Рисунок 1.4 - Графики зависимости деформации эластомерного подшипника от нагрузки
При предельной отрицательной температуре (-54°С) резко увеличивается жесткость резины. Характеристика хрупкости при этом не достигает критической точки, которая наступает при температуре (-62°С) Динамические испытания, проведенные при температуре (-64°С), показали, что несмотря на увеличение жесткости в 22 раза по сравнению с жесткостью при комнатной температуре, подшипник продолжает нормально работать без разрушения.
Одним из основных преимуществ втулки с эластомерным подшипником является отсутствие смазки, так что опасность загрязнения эластомерного подшипника маслом практически исключается. Однако, в демпфере лопасти (при ее перемещении в плоскости вращения несущего винта) применяется гидравлическая жидкость. Для защиты от возможного загрязнения эластомерного подшипника гидравлической падкостью и от воздействия солнечного света и озона может быть применено защитное покрытие подшипника.
Для резины характерно изменение ее физических свойств с течением времени, т.е. старение. Процесс старения усиливается от воздействия таких факторов, как солнечный свет, кислород, озон, тепло, дождь и другие неблагоприятные влияния окружающей среды при эксплуатации вертолета. За процессом старения эластомерного подшипника должен быть установлен строгий контроль с регулированием условий хранения для ограничения его старения с момента вулканизации подшипника и до постановки втулки с этим подшипником на вертолет.

Заключение (выдержка)

В выпускной квалификационной работе произведен анализ существующих типов втулок несущих винтов вертолетов, а также произведены расчеты на прочность бесшарнирной втулки несущего винта и втулки несущего винта с металлофторопластовым подшипником и торсионом. Результаты анализа доказали возможность установки на вертолет Ми-8 втулок данных типов. Повышение эффективности эксплуатации втулки несущего винта вертолета Ми-8 достигается значительным сокращением работ по осмотру креплений и смазке втулки, эти факты рассмотрены в специальной части выпускной квалификационной работы. Кроме того, срок эксплуатации бесшарнирной втулки напрямую зависит от условий ее эксплуатации и результатов дефектоскопии, в то время как втулка несущего винта вертолета Ми-8 имеет ресурс 20000 часов после чего подлежит замене. Экономическое обоснование замены.
Раздел безопасность полетов связан обеспечением безопасности полетов в сложных метеорологических условиях. Это весьма сложная задача, требующая комплексного подхода и тщательного контроля за исполнением требуемых предписаний, анализа и проработки свершающихся происшествий. Безопасности полетов при посадке в особых метеорологических условиях можно добиться соблюдая все требования и наставления по эксплуатации вертолета, а также проводя дополнительные предпосадочные подготовки, способствующие совершенствованию навыков экипажа.
Экономическое обоснование замены втулки, рассмотренное в пятой части работы доказывает целесообразность замены трехшарнирной втулки несущего винта вертолета Ми-8 на бесшарнирную втулку несущего винта.
В разделе безопасность и экологичность проекта проанализированы факты влияющие на безопасность персонала при работе на высоте. Особо отмечены факторы риска, связанные с работами на высоте при замене втулки, влияние которых снижается за счет соблюдения правил техники безопасности.
Расчеты экономических затрат на обслуживание бесшарнирной и шарнирной втулок несущего винта вертолета показал. что затраты на обслуживание бесшарнирной втулки несущего винта меньше затрат на обслуживание шарнирной втулки несущего винта, это доказывает экономическую целесообразность замены втулки несущего винта на бесшарнирную. Кроме того, бесшарнирная втулка несущего винта имеет значительно меньшую массу, и замена втулки даст дополнительную полезную нагрузку и тем самым увеличит экономический эффект от замены элемента несущий системы. Годовой эффект от установки одной втулки составит руб.

Литература

1 Аэродинамика, динамики полета, конструкция, оборудование и техническая эксплуатация вертолетов. Справочник. А.М. Володко, М.П. Верхозин, В.А. Горшков. –М., Военное издательство. 1992.-556с.
2 Конструкция вертолетов. Учебник для ВУЗов В.Н. Далин, С.В. Михеев. - М., МАИ, 2001. – 352с.
3 Втулки несущих винтов вертолетов. Перевод М.А. Лернер. – М., ЦАГИ, 1972.-54с.
4 Конструирование втулок несущих винтов вертолетов. Учебное пособие Сохань О.Н. - М., МАИ, 1981.-54с.
5 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Bo-105 1967 [Электронный ресурс] -Режим доступа свободный: h**t://w*w.aviastar.org/helicopters_rus/mbb-105-r.html Дата обращения (23.10.2010)
6 Конструирование винтов силовых установок приводов. Учебник для ВУЗов. Ф.П. Курочкин. -М., МАИ, 1980.-139с.
7 Металлофторопластовые подшипники А.П. Семенов, Ю.Э.Савинский. -М.Машиностроение 1976.- 192с.
8 Руководство по технической эксплуатации вертолета Ми-8 книга 2, 1984.
9 Вертолет Ми-8(устройство и техническое обслуживание).В.А.Данилов Транспорт, 1988.-278с.
10 Выбор рациональных конструктивных параметров торсиона втулки несущего винта вертолета из композиционных материалов. Учебное пособие для ВУЗов. Е.А Башаров.-М, МАИ -2010.
11 Основы механики, проектирования и технологии изготовления изделий из слоистых композиционных материалов. Учебное пособие для ВУЗов. Ю.С.Первушин, В.С. Жернаков. -Уфа, 2008. -298с.
12 Техническая эксплуатация летательных аппаратов. Под редакцией Н.Н.Смирнова – М.: Транспорт, 1997.
13 Руководство по технической эксплуатации вертолета Bk-117
14 Конструкция и эксплуатация вертолетов и двигателей. Учебник для
ВУЗов. Судаков В.Я. -М., Воениздат, 1987.
15 Анализ безопасности полетов по типу воздушного судна. Государственный центр «Безопасность полетов на воздушном транспорте» .- М. 2008-148с.
16 Экономика гражданской авиации. Учебник для ВУЗов Степанова Н.И., МГТУГА 2003.-103с.
17 Межотраслевые правила труда при работе на высоте. -М. 2004.
18 Инструкция по охране труда при проведении работ повышенной опасности ИОТ 0011-02, 2002.
19 Наставления по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в гражданской авиации России. (НТЭРАТ ГА-93) - М.,1994.
20 Конструкция вертолетов. Учебник для авиационных техникумов.ЮС Богданов, Р.А.Михеев. М., Машиностроение 1990.-267с.
21. Регламент технического обслуживания вертолета Ми-26 книга 2.
22 Регламент технического обслуживания вертолета Bo-105
23 Справочник по авиационным материалам и технологии их применения
Александров В.Г., Базанов Б.И., -М., 1979
24 Техническая эксплуатация вертолетов. Учебное пособие.Беляков В.Т. Воениздат.1961г. 312 с.
25 Расчетно-экспериментальное исследование прочности упругих элементов бесшарнирных винтов вертолетов Голованов А. И., Митряйкин В. И. Изв. вузов. -Казань: Авиационная техника, 2001.
26 Основы проектирования и изготовления конструкции ЛА из КМ Васильев В. В. - М.: МАИ, 1985.
27 Оптимальное проектирование элементов авиационных конструкций из КМ. Дудченко А. А. -М.: Издательство МАИ, 2002.
28 Композиционные материалы: Справочник / Под ред. В. В. Васильева. - М.: Машиностроение, 1990.
29 Конструкция вертолетов Завалов О. А. -М.: Изд-во МАИ, 2004.
30 Методы проектирования конструкций. Бирюк В. И., Липин Е. К., Фролов В. -М.- М.: Машиностроение, 1977.

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.

Схема втулки - пятилопастная, с разнесенными и повернутыми горизонтальными шарнирами, с разнесенными вертикальными шарнирами, с осевыми шарнирами.

Конструкция втулки выполнена таким образом, что при взмахе лопасти относительно горизонтального шарнира на угол Y происходит уменьшение истинного угла установки лопасти на величину Z = KY . Коэффициент пропорциональности K называется коэффициентом компенсатора взмаха.

С целью уменьшения свеса лопастей и создания необходимых зазоров между лопастями и хвостовой балкой при малой частоте вращения несущего винта в конструкцию втулки введены центробежные ограничители свеса лопастей.

Рис. 3.4. Схема втулки несущего винта

Схема втулки представлена на рис.3.4. На рисунке обозначены:

1 Вал редуктора; 2 Нижнее кольцо; 3 Корпус втулки; 4 Верхнее кольцо; 5 Гайка; 6 Шлицы; 7 Палец вертикального шарнира; 8 Корпус осевого шарнира; 9 Цапфа осевого шарнира; 10 Тяга разворота лопасти; 11 Палец горизонтального шарнира; 12 Проушина; 13 Скоба; 14 Демпфер вертикального шарнира; 15 Кронштейн крепления демпфера; 16 Рычаг поворота лопасти.

lгш – Разнос горизонтальных шарниров;

lвш – Разнос вертикальных шарниров;

А – Точка крепления тяги автомата перекоса к поводку осевого шарнира;

Q – Аэродинамическая сила;

R – Равнодействующая сила;

Fцб – Центробежная сила.

Основные технические данные втулки:

§ разнос вертикальных шарниров 507мм;

§ смещение середины проушины горизонтального шарнира 45мм;

§ величина коэффициента компенсатора взмаха 0,5;

§ угол взмаха вверх от плоскости, перпендикулярной оси вращения относительно ГШ 24,5-25,5 0 ;

§ угол свеса вниз от плоскости, перпендикулярной оси вращения относительно ГШ:

При упоре на скобу 3 0 40¢-4 0 10¢;

При упоре на собачку ЦОС 1 0 40¢-2 0 .

§ угол поворота относительно вертикального шарнира:

По вращению 12 0 15¢-13 0 15 ¢ ;

Против вращения 10 0 50¢-11 0 10 ¢ .

§ частота вращения НВ, при которой срабатывает центробежный ограничитель свеса (ЦОС):

При разгоне 105-111 об / мин (52-55%);

При торможении 92-98 об / мин (45,5-48,5%).

§ угол наклона оси НВ (вперед) 4 0 20¢-4 0 30¢;

§ диаметр втулки НВ 1744мм;

§ масса втулки НВ 610кг.

Основными узлами втулки несущего винта являются:

1. Корпус втулки, имеющий пять проушин, лежащих в одной плоскости под углом 72 0 друг к другу.

2. Пять скоб, проушины которых в соединении с проушинами корпуса втулки с помощью пальцев и игольчатых подшипников образуют горизонтальные шарниры.

3. Пять цапф осевых шарниров, которые в соединении с проушинами скоб образуют вертикальные шарниры.

4. Пять корпусов осевых шарниров, смонтированных на цапфах осевых шарниров с помощью подшипников.

5. Рычаги поворота лопастей, смонтированные на корпусах осевых шарниров.

6. Центробежные ограничители свеса лопастей, смонтированные в проушинах скоб.

7. Гидродемпферы, служащие для гашения колебаний лопастей относительно вертикальных шарниров и подпитываемые гидросмесью из компенсационного бачка, уровень жидкости, в котором должен находиться между верхней риской и нижней кромкой колпака.

Примечание: Втулки несущего винта вертолетов типа Ми-171 оборудуются осевыми шарнирами с магнитной пробкой и смотровым стаканчиком. Масло в шарнире должно быть прозрачным (видна противоположная стенка стаканчика).