Анализ гидравлических систем управления элеронами и передней опоры шасси на самолете Ту-154

Рис. 3.5. Зависимость усилия на штурвале от изменения угла отклонения элеронов: 1 - поле допуска(дорожка трения - 8 кгс; усилие трения - 4 кгс)

Механизм триммерного эффекта служит для триммирования усилий на штурвалах от пружинного загружателя.

Триммирование усилий пружинного загружателя обеспечивает полное снятие нагрузки на штурвалах при отклонении элеронов на углы ±5°±45'. Оно осуществляется электромеханизмом 15 (см. рис. 3.1), управление которым производится переключателем, установленным на козырьке средней приборной доски пилотов.

Работа электромеханизма триммирования проверяется следующим образом. При нейтральном свободном положении штурвала повернуть переключатель вправо и штурвал должен повернуться по ходу часовой стрелки на 30° за 6±1 с. Электромеханизм срабатывает при, этом на уборку штока. При повороте переключателя влево штурвал повернется против хода часовой стрелки на тот же угол и за то же время, а электромеханизм при этом сработает на выпуск штока. О нейтральном положении электромеханизма триммерного эффекта элеронов сигнализирует зеленое табло ТС-2 «Нейтраль--крен», установленное на средней приборной доске пилотов.

Следящая тяга служит для отключения режимов автоматической стабилизации крена при отклонении штурвала пилотом (см. рис. 3.1). Следящая тяга элеронов по своей конструкции однотипна со следящей тягой руля высоты и отличается от неё только размерами одноименных деталей. Следящая тяга подвешена на двух ушках, прикрепленных на болтах к качалкам 14, 9 (см. рис. 3.1). Установка концевых выключателей следящей тяги обеспечивает срабатывание их при ходах штока следящей тяги ±13 мм, что соответствует отклонению элеронов на углы ±3°45'.

Датчик ДПС-2 служит для замера обжатия пружинного загружателя. Датчик 11 с помощью кронштейна-хомута закреплен на стакане пружинного загружателя 13.

Рабочий привод РП-55.

Назначение:

Рулевой привод РП-55 предназначен для управления элеронами. В системе управления элеронами установлено два привода РП-55 (один для отклонения левого элерона, а другой - правого).

Управление рулевыми приводами осуществляется через механическую проводку управления от штурвала и от рулевого агрегата РА-56В-1, работающего по сигналам автоматической бортовой системы управления АБСУ-154.

Принцип действия и общие сведения об устройстве привода РП-55.

Рулевой привод РП-55 (см. рис 3.6.) является трехкамерным, необратимым, следящим гидравлическим усилителем с жесткой обратной связью.

Усиление мощности создается за счет энергии рабочей жидкости, подводимой к приводу.

Питание к приводу подводится одновременно от 1-й. 2-й и 3-й гидросистем, каждая из которых питает только одну камеру.

Привод сохраняет работоспособность при отказе одной или двух гидросистем. При заклинивании одного из золотников привод остается работоспособным, так как вал (13) заклинившегося золотника, закручиваясь, не мешает управлению двумя другими золотниками, а полости камеры гидроусилителя, в которые поступает жидкость через заклинившийся золотник - закольцовываются.

Рулевой привод состоит из трех однокамерных цилиндров, смонтированных в одном блоке (15),из трех распределительных устройств (12), объединенных общим входным звеном (8) (входная качалка) а также ряда других элементов, как-то: перепускных клапанов (3), предохраняющих от заброса давления рабочей жидкости в полостях цилиндра, фильтра (4), системы рычагов (10),(11).

В каждом цилиндре имеется шток с поршнем (1) и шатун (2). Шатуны связаны одним общим выходным звеном-осью (5). К выходному звену (5) подсоединена тяга обратной связи (6).

Управляющий сигнал поступает на входную качалку (8). Входная качалка, поворачиваясь относительно оси 0-О, передает перемещение через систему рычагов (10 и 11) к трем валам золотников распределительного устройства (12). Вал (13), поворачиваясь, перемещает золотник (14). При этом золотник (14) открывает доступ рабочей жидкости в одну из полостей рабочей камеры, в результате чего шток (1) и шатун (2) начинают перемещаться. Перемещаясь, шатун (2) перемещает тягу обратной связи (6). Тяга обратной связи поворачивает качалку обратной связи (9) вокруг оси Т-Т. Качалка обратной связи (9) при этом поворачивает входную качалку (8) относительно точки входа. Качалка (8), поворачиваясь, передает движение через систему рычагов (10 и 11), соответствующее перемещению золотников (14), на перекрытие окон, подводящих жидкость. После того как окна перекроются, движение штока (1) к шатуна (2) прекращается.

Рис.3.6. Принципиальная схема рулевого привода РП-55. 1 - шток; 2 - шатун; 3 - перепускной клапан; 4 - фильтр; 5 - ось (входное звено); 6 - тяга обратной связи; 7 - ограничитель хода золотников; 8 - входная качалка; 9 - качалка обратной связи; 10 - привод золотников; 11 - тяга золотника; 12 - распределительное устройство; 13 - вал золотника; 14 - золотник; 15 - блок цилиндров

Гидравлическая схема

2- Комплексный гидроагрегат; 3 - Распределитель электрогидравлический; 4 - Термоклапан; 5 - Датчик давления; 6,8 - Сигнализаторы давления; 7- Фильтры высокого давления; 9- Клапан обратный; 10- Клапан отбора проб

2.1 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ПОТРЕБНОЙ МОЩНОСТИ

Давление в гидросистеме: P = 21106 Па;

Давление слива: P = 8106 Па;

Площадь элерона: S = 1.73 м2;

Средняя хорда: b=0,8 м

Скорость самолёта : н = 850 км/ч = 236.111 м/с;

Угол поворота элерона: д = 200;

КПД:

Угловая скорость отклонения элерона:

Угол атаки элерона: б = 90;

Плотность воздуха: = 1.225 кг/м3;

В указанных системах управления рассматриваются методы определения усилий и мощностей для приводов элеронов. Мощность, потребная для работы гидроусилителя руля, определяется как :

где Мш - шарнирный момент руля от аэродинамических сил; тш - коэффициент шарнирного момента; -- угловая скорость отклонения руля; -- коэффициент полезного действия гидроусилителя; - скоростной напор.

В первоначальных расчетах можно считать, что тш зависит только от угла отклонения д и угла атаки б и определяется:

Скоростной напор:

Тогда

Плечо действия силы на шток: а = 0.03;

Найдем усилие на штоке:



Расчет гидроцилиндра:

Диаметр штока найдем из условия прочности:

;

где = 100106 Па - допускаемое напряжение материала;

Площадь штока:

Диаметр поршня:

Площадь поршня:

Длина поршня:

Толщина стенок гидроцилиндра:

где = 0.3 - коэффициент расхода;

наружный диаметр гидроцилиндра:



Толщина донышка сливного гидроцелиндра:

Скорость поршня:

где х = 0.03 - перемещение поршня;

Мощности исполнительного механизма:



3. СИСТЕМА ВЫПУСКА-УБОРКИ ПереднЕЙ стойкИ шасси

Передняя нога (рис.1) устанавливается в носовой части фюзеляжа между шпангоутами №14 и №19 и расположена так, что ее амортизационная стойка находится в вертикальной плоскости симметрии самолета и в выпущенном положении становится перпендикулярно продольной оси фюзеляжа, оставаясь в таком положении при любом обжатии амортизатора. Она является поддерживающей опорой носовой части самолёта на земле. В убранном положении передняя нога размещается в нише носовой части фюзеляжа. Ниша передней ноги закрывается передними и задними створками. Передние створки управляются движением амортизационной стойки и при убранном положении передней ноги плотно закрыты, при выпущенном положении открыты. Задние створки управляются механизмом, который при уборке и выпуске передней ноги приводится в действие петлей замка подвески, расположенной на амортизационной стойке. Задние створки открываются только во время уборки или выпуска передней ноги. Передняя нога шасси состоит из амортизационной стойки (2), складывающегося подкоса (8), механизма распора (7), двух спаренных колес КН-10 (1) на общей вращающейся оси, поворотно-демпфирующего устройства (3), гидравлического цилиндра уборки и выпуска (5), петли (9) и механизмов управления передними и задними створками люка передний ноги. Посредством цапф, имеющихся на амортизационной стойке и на складывающемся подкосе, передняя нога шарнирно закрепляется в четырех узлах, установленных на боковых стенках отсека между шпангоутами №14 и №17.



Рис.1. Передняя опора. 1-колесо КН-10; 2-амортизационная стойка; 3-поворотно - демпфирующее устройство; 4-кронштейн; 5- гидравлический цилиндр; 6-кронштейн; 7-механизм распора; 8-подкос; 9-петля.

Два передних узла служат для крепления амортизационной стойки, а два задних узла служат для крепления складывающегося подкоса. Силовыми и кинематическими элементами передней ноги являются: амортизационная стойка, складывающийся подкос, механизмы распора. Уборка и выпуск передней ноги осуществляется гидравлическим цилиндром (5), шарнирно соединенным с кронштейном (4), на амортизационной стойке и с рычагом (6) складывающегося подкоса. В цилиндр поступает масло АМГ-10 из гидравлической системы под давлением 210 кгс/см2. Для обеспечения плавного и безударного подхода поршня к его конечному положению при уборке ноги, в цилиндре имеется дросселирующее устройство.

Основные выпуск и уборка шасси осуществляется от 1-й гидросистемы самолёта электромагнитным краном КЭ-47 с дистанционным управлением. Аварийный выпуск осуществляется от 2-й гидросистемы самолёта краном аварийного выпуска с ручным управлением.

Дублирующий аварийный выпуск осуществляется от 3-й гидросистемы электромагнитным краном ГА-165 с дистанционным управлением.

Колёса передней опоры управляемые. Это сделано для улучшения манёвренности при передвижении самолёта по рулёжной дорожке (РД), а также при пробеге после посадки или перед взлётом по ВПП. Управление поворотом колёс осуществляется из кабины экипажа. Максимальный угол поворота колёс от нейтрального положения вправо и влево 6330. Поворот колёс осуществляет поворотно-демпфирующее устройство, установленное на амортизационной стойке. При уборке опоры поворотно-демпфирующее устройство устанавливает колёса в нейтральное положение. При движении по земле спаренные колёса, закреплённые на оси, смещённой назад относительно амортизационной стойки, и поворотно-демпфирующее устройство, предотвращают появление самовозбуждающихся колебаний (шимми).



3. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ПЕРЕДНЕЙ ОПОРЫ

На рисунке 2 изображена кинематическая схема передней опоры.

Узлами крепления передней опоры в кинематической схеме являются точки А и Б.

Рис.2. Кинематическая схема передней опоры. 1-колесо; 2-амортизационная стойка; 3-гидроцилиндр; 4-складывающийся подкос; 5-механизм распора;

При выпущенной передней опоре амортизационная стойка (2) располагается перпендикулярно к строительной горизонтали самолёта и удерживается в таком положении складывающимся подкосом (4) при передвижениях самолёта по земле. Складывающийся подкос в узле В имеет стрелу прогиба относительно линии БГ, соединяющей центры крепления подкоса. Механизм распора (5), шарнирно соединённый с узлом В, удерживает подкос от складывания, придавая ему устойчивость от продольно действующих сил. В начале уборки механизм распора под действием своего гидравлического цилиндра складывается и переводит подкос через линию БГ. Гидравлический цилиндр (3), удлиняясь, поворачивает стойку относительно узла А и переводит её в убранное положение. Подкос и механизм распора при этом располагаются вдоль амортизационной стойки, которая удерживается замком убранного положения.

При выпуске опоры амортизационная стойка снимается с замка и поворачивается под действием гидравлического цилиндра относительно узла А в направлении, обратном уборке. Механизм распора в конце выпуска, распрямляясь, переводит подкос в положение, обеспечивающее стрелу прогиба 10 мм, и фиксирует амортизационную стойку в выпущенном положении.

3.1 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ПОТРЕБНОЙ МОЩНОСТИ

Исходные данные:

Давление в гидросистеме: P = 21106 Па;

Давление слива: P = 8106 Па;

Вес самолета: G = 98,6103 кг;

Площадь крыла: S = 201.45 м2;

Скорость при уборки шасси: н = 400 км/ч = 111.112 м/с;

Скорость порыва ветра: W = 10 м/с;

Путь нарастания ветра: L = 30 м;

Время полной уборки шасси: 10 с;

Вес передней ноги шасси: Gш = 600 кг;

Высота передней ноги шасси: lн = 3м;

Угол поворота стойки: = 900;

Плотность воздуха: = 1.225 кг/м3;

Определение момента от веса:

Удельная нагрузка на крыло:

Cy = 4.64;

;

;

;

Берём :

Плечо действия сил веса:

Момент от веса:

;

Определение момента от аэродинамических сил:

Шасси убирается по потоку:



где - коэффициент лобового сопротивления шасси ;

Площадь поверхности шасси в потоке:

Плечо приложения аэродинамической силы:

Скоростной напор

Момент от аэродинамических сил:

Суммарный момент:

Построим графики моментов:

Рис. 8. График зависимости моментов веса, аэродинамического и суммарного от угла поворота стойки.

Определяем угол в котором суммарный момент будет максимальным и находим значение момента в этом положении:

Момент от сил трения составляет 15-20% от суммарного, тогда полный момент:

Mш = 1.15М = 1.15

Угловая скорость стойки:

;

где составляет 80% от времени полной уборки шасси

Найдем максимальную мощность:

Плечо действия силы на шток: а = 0.15;

Найдем усилие на штоке:

Расчет гидроцилиндра:

Диаметр штока найдем из условия прочности:



;

где = 100106 Па - допускаемое напряжение материала;

Площадь штока:

Диаметр поршня:

Площадь поршня:

Длина поршня:

Толщина стенок гидроцилиндра:

где = 0.3 - коэффициент расхода;

наружный диаметр гидроцилиндра:

Толщина донышка сливного гидроцелиндра:

Скорость поршня:

где х = 0.3 - перемещение поршня;

Мощности исполнительного механизма:



4. Схема заданных гидроприводов

Схема 1. Управление элерона.

Схема 2. Управление выпуском-уборкой шасси.



5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данного курсового проекта, мы приобрели навыки по расчету некоторых агрегатов гидросистемы (гидроцилиндра), их параметров. А также научились выделять схему расчетной гидросистемы из общей.

Подробнее изучили назначение, состав, летные характеристики летательного аппарата, состав гидросистемы и входящих в нее агрегатов и подсистем, ее режим работы.

6. ЛИТЕРАТУРА

1. Самолет ТУ-154. «Конструкция и техническое обслуживание»

2. Башта Т.М. «Гидравлические приводы летательных аппаратов». М.: Машиностроение,1995 г.

3. Агрегаты гидро- и пневмосистем ЛА. Методические указания к курсовому проекту для студентов IV - V курсов ФЛА. Новосибирск НГТУ 2002.



приложение

Размещено на Allbest.ru