Момент на втулке

При постоянном натяжении ленты по мере увеличения диаметра намотки возрастает момент на втулке бобины 8 и соответственно увеличивается осевое усилие А2, которое, перемещая диск 10 влево, устанавливает день 12 на больший диаметр. При этом цепь i2 на шкиве ведущего вала II ходит на меньший диаметр, перемещая диск 1 влево. Кулачковый механизм с кулачком 5, грузом 6 н роликом 4, установленным на раме 3, создает замыкающую силу рычажной системы. Рама 3 поворачивается относительно цапф неподвижной траверсы 2, Профиль кулачка 5 соответствует условию, при котором мощность на валу 7 сохраняется постоянной. [c.366]

Чтобы обеспечить движение лопасти в плоскости взмаха, необходимое для уменьшения напряжений в комле лопасти и моментов на втулке, нужен горизонтальный шарнир (ГШ). Маховое движение порождает также аэродинамические и инерционные, в частности кориолисовы, силы в плоскости диска. Поэтому несущие винты часто снабжают вертикальными шарнирами (ВШ), которые обеспечивают возможность качания лопасти и уменьшают нагрузки комлевой части лопасти в плоскости диска. Однако вследствие применения ВШ усложняется конструкция втулки и появляется возможность механической неустойчивости, называемой земным резонансом . Для устранения этой неустойчивости требуется механическое демпфирование качания. ( Земной резонанс возникает из-за взаимосвязи между колебаниями лопастей в вертикальных шарнирах и колебаниями втулки винта в плоскости диска. Последнее движение обычно обусловлено упругостью шасси, когда вертолет стоит на земле, см. разд. 12.4) Вместо применения ВШ можно усилить конструкцию комлевой части лопасти с тем, чтобы она выдерживала нагрузки в плоскости диска. В комлевой части лопасти должен также быть осевой шарнир (ОШ), который позволяет изменять угол установки лопасти и тем самым управлять несущим винтом. Таким образом, лопасть полностью шарнирного [c.159]

Аналогичным образом можно определить моменты на втулке несущего винта. Момент тангажа Му (положителен, когда отклоняет винт назад) и момент крена Мх (положителен, когда отклоняет винт в сторону отступающей лопасти) вычисляются по формулам [c.176]

Таким образом, первые гармоники момента относительно оси ГШ, приложенные в центре вращения, порождают стационарные моменты тангажа и крена, действующие на вертолет. В случае шарнирного винта без относа ГШ моменты на втулке отсутствуют, так как они равны нулю на оси ГШ. В общем же случае, как будет показано, моменты крена и тангажа можно связать с углами наклона плоскости концов лопастей. Эти углы служат мерой первых гармоник момента относительно оси ГШ. [c.177]

Продолжим исследование роли инерционных и аэродинамических сил в маховом движении лопасти. Если аэродинамические силы отсутствуют, нет относа ГШ и каких-либо стеснений движению лопасти, то уравнение махового движения имеет вид РР = 0. Решением этого уравнения является функция р = = Pi os г 1 + pis sin г ), где р, и Pis — произвольные постоянные. Таким образом, в этом случае ориентация несущего винта произвольна, но постоянна, так как в отсутствие аэродинамических сил или при нулевом относе ГШ нельзя создать момент на втулке посредством изменения углов установки лопастей или наклона вала винта. Несущий винт ведет себя как гироскоп, который в отсутствие внешних моментов сохраняет свою ориентацию относительно инерциальной системы отсчета. Когда винт вращается в воздухе, угол установки создает аэродинамический момент Me относительно оси ГШ, который можно использовать для отклонения оси винта, т. е. для управления его ориентацией. Если бы / 0 был единственным моментом, го циклическое управление вызывало бы отклонение оси винта с постоянной скоростью. Однако возникает также аэродинамический момент демпфирования 1Щ. Наклон ПКЛ на угол р или Ри создает скорость взмаха (во вращающейся системе координат). Следовательно, момент, порождаемый наклоном плоскости управления, вызывает процессию несущего винта, наклоняя ПКЛ до тех пор, пока маховое движение не создаст момент, обусловленный моментами и как раз достаточный, чтобы уравновесить управляющий момент. Вследствие равновесия моментов, обусловленных углом 0 и скоростью р, несущий винт займет новое устойчивое положение. Таким образом, маховое движение лопастей можно рассматривать с двух точек зрения. Во-первых, лопасть можно считать колебательной системой, собственная [c.191]

Вертолетом управляют, создавая моменты относительно его центра масс с помощью Несущего винта. У шарнирного винта моменты с лопастей на втулку не передаются, так что моменты для управления вертолетом можно создать только наклоном вектора силы тяги. При наличии пружин в шарнирах наклон ПКЛ также создает момент на втулке. Действительно, момент на втулке, обусловленный взмахом одной лопасти, во вращающейся системе координат описывается выражением [c.220]

Множитель в скобках равен нулю, если масса лопасти распределена равномерно, а подъемная сила распределена пропорционально форме изгиба, т. е. если Fz [г — е). В общем случае множитель не равен нулю, но является величиной второго порядка малости, так что им можно пренебречь. Тогда формула для момента на втулке сводится к [c.226]

Эти выражения — точно такие же, как в случае, когда имеются только пружины в шарнирах, а относа нет. Более общие выражения будут выведены в гл. 9. Относ ГШ существенно сказывается на величине моментов на втулке, хотя все прочие поправки к основным формулам незначительны. У вертолетов с шарнирным винтом приблизительно половина момента относительно центра масс обусловлена наклоном силы тяги, а другая половина — моментом, возникающим непосредственно на втулке. [c.226]

Таким образом, все четные (включая нулевые) гармоники моментов относительно оси шарнира, создаваемых обеими лопастями, взаимно уничтожаются. Только нечетные гармоники, в частности первые (определяющие углы наклона ПКЛ), дают момент на втулке и, следовательно, вызывают маховое движение лопастей. [c.230]

Подведем итог сказанному о карданном винте и винте с качающейся втулкой. С точки зрения гармоник махового движения, которые создают результирующий момент на втулке (включая те, которые вызывают наклон ПКЛ), винт работает как шарнирный несущий виНт без относа ГШ (т1 = г, v= 1). Если же рассматривать те гармоники (включая нулевую), которым соответствуют моменты, замыкающиеся на втулке, то винт работает как бесшарнирный несущий винт с очень жесткими на изгиб лопа- [c.230]

Момент на втулке, создаваемый несущим винтом, запишем в виде [c.239]

Лопасти шарнирного несущего винта соединяются с втулкой с помощью ГШ и ВШ. Ось ГШ несколько отнесена от оси вращения винта вследствие конструктивных ограничений, а также для улучшения характеристик управляемости вертолета. ВШ должен быть отнесен от оси винта для того, чтобы вал мог передавать на винт крутящий момент. Назначение ГШ и ВШ состоит в снижении нагрузок на лопасть (поскольку изгибающий момент в шарнире равен нулю). При наличии ВШ необходимо иметь механический демпфер качания во избежание вызываемой земным резонансом неустойчивости взаимосвязанных качаний лопастей и движения втулки в плоскости вращения. Шарнирный несущий винт представляет собой классическое конструктивное решение проблемы нагрузок на комлевую часть лопасти и моментов на втулке. Его концепция проста, а анализ движения жесткой лопасти не представляет затруднений. Однако шарнирный винт механически сложен, так как у каждой лопасти имеются три шарнира (ГШ, ВШ и ОШ) и демпфер ВШ. Подшипники ГШ и ВШ передают одновременно силу тяги и центробежную силу лопасти на втулку и поэтому работают в очень напряженных условиях. Вблизи втулки располагаются автомат перекоса и вращающиеся и неподвижные элементы проводки управления. Таким образом, втулка требует большого объема работ по техническому обслуживанию и вносит существенный вклад во вредное сопротивление вертолета. В последнее время начали применяться эластомерные шарниры. При замене ими механических подшипников проблема технического обслуживав ния сильно упрощается. [c.295]

При разложении аэродинамической нагрузки Fx в ряд по собственным формам изгиба, как и для момента на втулке, перерезывающую силу в плоскости вращения и крутящий момент можно записать следующим образом [c.395]

Если учитывать только один тон махового движения, то моменты на втулке пропорциональны наклону плоскости концов лопастей [c.397]

На установившемся режиме полета наклон плоскости концов лопастей постоянен. В создании продольного и поперечного моментов на втулке участвуют только аэродинамические силы. Этот же результат был получен в разд. 5.3. [c.398]

Единственными инерционными добавлениями к тяге и продольной и поперечной силам являются реакции общей массы винта на линейные ускорения. Моменты на втулке представляют собой реакции всего винта на угловые ускорения. [c.405]

Аэродинамический момент на втулке в плоскости взмаха, [c.531]

Аэродинамический крутящий момент на втулке несущего винта может быть определен по моменту в плоскости вращения М[ (полученному в разд. 11.3) путем замены формы rjj радиусом г [c.534]

Таким образом, продольная и поперечная силы на втулке складываются из составляющей в плоскости вращения вектора силы тяги, наклоненного вместе с плоскостью концов лопастей, и сил в плоскости концов лопастей. Следовательно, маховое движение является основным фактором, определяющим реакции втулки. Напомним, что момент на втулке также связан с наклоном плоскости концов лопастей. Полный момент относительно центра масс вертолета, находящегося ниже втулки на расстоянии h от [c.536]

Заметим, что на режиме висения радиальная сила сопротивления влияет на динамику винта только через коэффициент Все прочие составляющие радиальной силы вызваны наклоном вектора силы тяги вследствие махового движения. Крутящий момент на втулке в этом случае равен моменту в плоскости вращения (поскольку положено Т1 = г) [c.542]

В нестационарной аэродинамике несущего винта рассматривают однородное возмущение индуктивной скорости. В разд. 10.6.4 была установлена связь однородных и линейных возмущений индуктивной скорости с изменениями аэродинамических сил и моментов на втулке несущего винта при переходных процессах- [c.548]

Первый член этого матричного равенства характеризует составляющую вектора силы тяги в плоскости вращения при наклоне плоскости концов лопастей. Моменты на втулке можно определить непосредственно по углам наклона плоскости концов лопастей [c.578]

К нему следует добавить некоторый момент сил в плоскости вращения, вызванных несовпадением вектора силы тяги с осью конуса лопастей. В случае шарнирного несущего винта без относа ГШ моменты на втулке отсутствуют и все моменты относительно центра масс возникают при наклоне вектора силы тяги. На таком вертолете следует избегать режимов полета с низкими перегрузками, когда управление и демпфирование от винта могут исчезнуть, поскольку они пропорциональны силе тяги. Способность шарнирного винта создавать управляющие моменты может быть примерно удвоена путем применения относа ГШ, причем обусловленная им часть момента не зависит от величины силы тяги. В случае бесшарнирного винта момент на втулке в 3—4 раза превышает момент от наклона вектора силы тяги. Таким образом, бесшарнирный винт обеспечивает намного более высокую эффективность управления и демпфирования, чем шарнирный, но одновременно он более чувствителен к порывам ветра (см. также разд. 5.13). [c.579]

Аппроксимация с постоянными коэффициентами для сил на втулке при полете вперед дана в разд. 11.5.2 и 11.6. Как и на висении, низкочастотная реакция в рассматриваемом случае определяется только аэродинамическими членами. Силы в плоскости вращения и моменты на втулке определяются в основном маховым движением. Напомним (см. предыдущий раздел), что при полете вперед вертикальная скорость вертолета приводит к продольному наклону плоскости концов лопастей [c.580]

Усреднение этих коэффициентов дает в точности те же выражения для реакций втулки, которые были получены в разд. 12.1.4 для низкочастотных реакций винтов с тремя или более лопастями. Эти формулы с постоянными коэффициентами являются точными для винта с N на висении ввиду осевой симметрии винта, но для двухлопастного винта в выражениях реакций втулки появляются периодические коэффициенты. Асимметрия винта с двумя лопастями приводит к большим изменениям коэффициентов с частотой 2Й даже на висении. Выражение для наклона вектора силы тяги можно получить без периодических коэффициентов даже при N—2. Напомним, что сила тяги, играет основную роль в создании сил в плоскости вращения (кроме реакции на угловую скорость вала, когда важна также составляющая с коэффициентом Я , учитывающая несовпадение вектора силы тяги с осью конуса лопастей). Таким образом, периодические коэффициенты в выражениях для сил в плоскости вращения сказываются в основном на демпфировании винта по тангажу и крену. Если vg > 1, то происходят большие изменения момента на втулке с частотой 2Q по этой причине конструкция двухлопастного винта с пружинной загрузкой в общем ГШ применяется не часто. [c.583]

ОСНОВНОМ на демпфировании винта по тангажу и крену и моментах на втулке, если vp > 1. [c.584]

Управление несущим винтом осуществляется изменением циклического и общего шагов. Изменение общего шага соответствует изменению среднего угла атаки лопастей и величины силы тяги. Изменение циклического шага представляет собой изменение угла установки лопасти с частотой оборотов, что приводит к наклону плоскости концов лопастей. При этом вместе с плоскостью концов лопастей наклоняется вектор тяги, создавая момент относительно центра масс вертолета, лежащего ниже втулки несущего винта. На бесшарнирном несущем винте и винте с разносом ГШ лопастей одновременно с наклоном плоскости концов лопастей создается момент на втулке. Таким образом, изменение общего и циклического шагов позволяет эффективно управлять величиной и направлением вектора тяги несущего винта. При работе несущего винта с постоянной угловой скоростью для изменения тяги необходим механизм общего шага. Следовательно, введение механизма изменения циклического шага ненамного увеличивает механическую сложность несущего винта. Для изменения шага лопастей с частотой оборотов требуется автомат перекоса той или иной конструкции (см. разд. 5.1). [c.700]

Способ управления несущим и рулевым винтами для получения необходимых управляющих сил и моментов зависит от схемы вертолета. В табл. 15.1 указаны способы управления вертолетами различных схем с механическим приводом винтов. Циклический шаг несущего винта управляет наклоном плоскости концов лопастей, а следовательно, и направлением вектора тяги и создает момент на втулке. Общий шаг несущего винта управляет величиной тяги. Управление высотой для вертолетов всех схем осуществляется изменением тяги несущего винта с помощью общего шага. Продольное и поперечное управления [c.701]

Выражения для низкочастотных изменений сил и моментов на втулке были получены в разд. 12.1.4 [c.711]

Основной силой на втулке является составляющая тяги в плоскости вращения, возникающая при наклоне плоскости концов лопастей. Вместе с моментом на втулке она создает полный момент относительно центра масс вертолета, равный [c.711]

Продольная скорость втулки Хв приводит к возникновению силы Сн в плоскости вращения, противодействующей движению, и соответствующего момента тангажа, определяющего устойчивость вертолета по скорости. Аналогично поперечная сила Су, возникающая вследствие поперечной скорости ув, создает момент крена, подобный моменту крена на самолете вследствие V-образности крыла. Таким же образом несущий винт реагирует на продольные и поперечные порывы ветра. Угловая скорость вертолета приводит к возникновению момента тангажа вследствие отставания плоскости концов лопастей от оси вала, и аналогично угловая скорость крена создает момент крена. Эти моменты демпфируют угловое движение вертолета. При увеличении частоты v > 1 в случае применения разноса ГШ или бесшарнирных лопастей происходит, во-первых, увеличение моментов на втулке (особенно для бесшарнирных лопастей) и, во-вторых, появление взаимосвязи между продольным и поперечным движениями (поскольку 0). [c.712]

Полюсы и нули передаточных функций. Рассмотрим случай шарнирного несущего винта без относа ГШ (с частотой махового движения v = 1) и без компенсатора взмаха. Моменты на втулке винта отсутствуют, поэтому продольные моменты на вертолете определяются только силами на втулке в плоскости вращения [c.717]

Бесшарнирные несущие винты. Рассмотрим несущий винт с относом ГШ или бесшарнирный винт. В обоих случаях собственная частота движения лопасти в плоскости взмаха будет больше частоты вращения винта (v > 1). Основным следствием этого будет момент на втулке, связанный с наклоном плоскости концов лопастей, что сильно увеличивает способность несущего винта создавать моменты относительно центра масс вертолета. При этом также увеличивается взаимосвязь продольного и поперечного движений, но здесь рассматривается только продольное движение. Относ ГШ на шарнирном винте не изменяет коренным образом характер динамики вертолета, хотя с появлением дополнительных моментов на втулке происходит существенное улучшение характеристик управляемости. [c.727]

Рассмотрим шарнирный несущий винт, ГШ которого не имеют относа, но содержат пружины, создающие восстанавливающий момент на лопасти (рис. 5.28). Такая пружина может быть использована для повышения эффективности управления несущим винтом, так как при наличии пружины маховое движение не только наклоняет вектор силы тяги, но и непосредственно создает момент на втулке. Поскольку у бесшар-нирного винта лопасти имеют упругие элементы в комлевых частях, анализ работы винта с пружинами в ГШ дает представление и о работе бесшарнирного винта. Предположим, что движение лопасти по-прежнему сводится к ее колебаниям как твердого тела вокруг оси ГШ, так что отклонение сечения от плоскости отсчета определяется координатой z = ф. Если пружина очень жесткая, то по ограниченности движения комлевой части шарнирно-подвешенная лопасть близка к консольно-заделанной, что вызывает значительный изгиб лопасти по форме основного тона изгибных колебаний. Однако жесткость пружин. [c.216]

Способность несущего винта создавать моменты намного увеличивается при V > 1. У шарнирного винта, как правило, половина момента обусловлена относом шарниров, а вторая половина — наклоном силы тяги. У бесшарнирного винта момент, непосредственно возникающий на втулке, может в 2-f-4 раза превосходить момент, создаваемый путем наклона силы тяги. Кроме Toroj момент на втулке не зависит от коэффициента перегрузки вертолета. [c.221]

Наконец, рассмотрим моменты на втулке несущего винта с относом ГШ. Моменты на втулке (а = 0) создают следующие погонные силы 1) инерционные силы тц с плечом г 2) цент- робежные силы с плечом 3) аэродинамические силы [c.225]

Заметим, что угол наклона вала относительно вертикали (равный углу наклона ПВ относительно горизонтальной плоскости) можно выразить также через угол наклона ПВ по отношенню к скорости полета и угол наклона траектории полета (т. е. уюл между скоростью полета и горизонтальной плоскостью). Момент на втулке, создаваемый несущим винтом, выразим теперь через наклон ПКЛ относительно ПВ [c.238]

Эти параметры описывают движение несущего винта в невра-щающейся системе координат. Так, Ро — угол конусности лопастей, а р,с и Pis —углы, определяющие наклон плоскости концов лопастей. Остальные параметры можно назвать безреак-ционными , поскольку они не связаны с силами или моментами на втулке винта. Обратное преобразование, которое вновь дает движение отдельной лопасти, имеет вид [c.328]

Для двухлопастного несущего винта результаты оказываются несколько другими, поскольку в иевращающейся системе координат для него нет степеней свободы взмаха и движения лопастей в плоскости вращения. Вместо Pi и он имеет одну степень свободы — поворот р1 относительно общего ГШ. Определе-иие моментов на втулке двухлопастного винта требует оценки сумм вида [c.399]

Моменты тангажа и крена на двухлопастном несущем винте были выражены через углы поворота плоскости концов лопастей и поэтому не изменяются движение вала влияет на моменты на втулке через решение для Pi. Наиболее важная особенность двухлопастного винта — появление периодических коэффициентов в уравнениях в невращающейся системе координат для сил на втулке при движениях вала в связи с отсутствием осевой симметрии этого винта. В результате анализ динамики двухлопастного вннта существенно отличается от такового для винтов с тремя или более лопастями. [c.406]

Флаттер двухлопастного винта с общим ГШ имеет особенности. На таком винте излом оси лопасти, необходимый для получения конструктивного угла конусности, может быть расположен на большем радиусе, чем подшипник ОШ. Увеличение в результате этого момента инерции лопасти относительно оси ОШ (см. разд. 9.4.2) неблагоприятно влияет на устойчивость изгибно-крутильных колебаний, снижая собственную частоту колебаний в ОШ при заданной жесткости управления. Айализ дивергенции и флаттера, данный в предыдущих разделах, применим и к двухлопастному винту (при vp = 1 для поворота в общем ГШ и частоте упругого тона, соответствующего изменению угла конусности). При полете вперед моменты на втулке, соответствующие нечетным гармоникам в периодических коэффициентах уравнений для Pi и 0], взаимно уничтожаются. [c.596]

ДЛЯ циклического шага рассматривались в разд. 5.5 в связи с маховым движением. Они могут также быть представлены через величины моментов на несущем винте, которые должны быть обеспечены отклонением управления. Поперечный момент на винте необходим для поддержания заданного наклона плоскостей концов лопастей Pi , создаваемого маховым движением. Этот момент, определяемый продольным циклическим шагом ви, компенсирует изменение угла атаки лопасти вследствие махового движения. На винте имеется также поперечный момент вследствие большей скорости наступающих лопастей в поступательном полете он требует отклонения продольного управления, пропорционального ц. Наконец, для поперечного наклона плоскости концов лопастей Ри требуется поперечный момент на втулке, пропорциональный (v —1), который создается нро-дольным управлением. Член в выражении для поперечного циклического шага 01с имеет аналогичное происхождение. Перемещение центра масс вертолета вперед требует отклонения плоскости концов лопастей назад APi С 0) для наклона вектора тяги и сохранения равновесия моментов по тангажу. Система продольного управления обычно выполняется так, что отклонение ручки управления на себя создает на вертолете кабри-рующий момент путем наклона вектора тяги назад. Поэтому наклон -плоскости концов лопастей назад для парирования смещения центра масс( Д0и > 0) соответствует отклонению ручки на себя . Аналогично, парирование смещения центрд масс вправо требует наклона плоскости концов лопастей влево и такого же отклонения ручки управления. С увеличением ц плоскость концов лопастей наклоняется назад и в сторону наступающей лопасти (примерно пропорционально ц, см. гл. 5). Таким образом, для сохранения требуемой ориентации плоскости концов лопастей с ростом скорости полета необходим наклон ее вперед и, следовательно, отклонение ручки управления от себя . Для компенсации бокового наклона плоскости концов лопастей требуется поперечное отклонение ручки с увеличением скорости полета. Поперечный наклон конуса лопастей чувствителен к неравномерности поля индуктивных скоростей винта эта нежелательная связь возрастает на малых скоростях полета. [c.705]

Период и Время удвоения амплитуды колебательного движения уменьшаются с увеличением нагрузки на лопасть Ст/а вследствие роста устойчивости по скорости с увеличением коэффициента Мц. Постоянная времени вертикального движения пропорциональна Ст/а и увеличивается с нагрузкой на лопасть. Для шарнирных винтов демпфируюший момент винта по тангажу и момент инерции вертолета возрастают с увеличением Ст1а (в предположении постоянства радиуса инерции ky), так что при изменении нагрузки на лопасть Mq меняется мало. Для бес.шарнирных винтов доля момента на втулке в демпфировании вертолета мало изменяется с нагрузкой на лопасть, так что постоянная времени, соответствующ,ая действительному корню, возрастает с увеличением Ст/а из-за влияния 1у на Mq. [c.733]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...