2.2. Определение момента на валу рм

Для поворота органа управления па требуемый угол отклонения рулевая машинка должна развивать момент:

,

,

где: - момент сил трения (в расчетах можно приближенно принять за 20-40% от шарнирного момента);

- момент инерции органа управления;

- шарнирный момент (наибольший суммарный момент сопротивления повороту органа рулевого управления);

- равнодействующая газодинамических сил, действующих на ОУВТ;

-расстояние между центром давления и осью вращения газодинамического органа управления (для газовых рулей центр давления находится на середине САХ; для дефлекторов, отклоняющихся и разрезных сопел и сопловых насадков примем за центр давления точку, лежащую на расстоянии 1/3 диаметра сечения, отсчитывая от части введенной в газовый поток, органа управления проведенного через середину его длины).

Рис. 3 Расчетная для определения шарнирного момента

Для определения шарнирного момента воспользуемся рисунком 3, на котором обозначены:

- результирующая газодинамическая сила, действующая со стороны потока на введенную в него часть органа управления;

- составляющая силы вдоль оси , которая является силой сопротивления движению газов;

- составляющая силы вдоль оси , которая является управляющей силой.

Составляющие и силы создают относительно относительно центра поворота О органа управления шарнирный момент:

, или ;

где: и - плечи сил соответствующих шарнирных моментов и .

а=0,23 (м);

b=1,46 (м);

угол отклонения раструба сопла 8 градусов или 0,14 радиан

Рассчитываем шарнирный момент:

;

;

;

Момент инерции рулевой передачи можно рассчитать по формуле:

;

где: - массовый момент инерции дефлектора, отнесенной к оси поворота.

Рис. 4. Расчетная схема для определения массового момента инерции

Время полного цикла ,а частота переброса органов управления , следовательно, угловое ускорение органа управления:

Рассчитываем массовый момент инерции дефлектора, отнесенной к оси поворота, по формуле:

529 10⁵ ;

где l=4.2 м - длина раструба;

r₀=1.1 м - радиус сечения, по которому разрезается сопло;

δ=0.05 м - зададимся толщиной стенки раструба;

- плотность материала (Сталь 30ХГСА).

Рассчитываем момент инерции :

;

Момент сил трения будем считать равным 20% от шарнирного момента:

Рассчитаем момент рулевой машинки:

2.3. Расчет размеров кинематических элементов привода

Расчет размеров кинематических элементов заключается в определении

потребного хода поршня. Определяем ход поршня в одну и другую стороны.

X = b ⋅ tgδ

X - ход поршня;

δ - угол поворота сопла

b - расстояние от оси до тяги

2.3. Расчет силового цилиндра штокового типа

Широкое применение нашли РМ в виде двуполостного цилиндра.

Рис. 5. Силовой цилиндр штокового типа

Расчет силового цилиндра заключается в определении потребной площади поршня цилиндра, геометрических размерах цилиндра и толщины стенок цилиндра (из условия прочности).

Площадь поршня РМ:

_{Ставим 4е рулевые машинки, по 2е на каждое направление, что бы избежать заклинивания сопла при повороте, а так же что бы РМ вписывалась по размерам, следовательно:}

где: - сила, действующая на тягу со стороны рулевой машинки;

- давление газа в РМ .

К₃— коэффициент, учитывающий газовые потери (К₃=0,95);

где: - диаметр поршня.

Для определения толщины оболочки цилиндра запишем уравнение Лапласа:

где: - меридиональное усилие;

- окружное усилие;

- нормальное давление;

- радиус меридиана цилиндрической оболочки;

- радиус оболочки в окружном направлении.

Так как для цилиндра , то имеем:

; , м, ;

где: - толщина оболочки цилиндра.

, тогда

где: - предел текучести сплава Д16.

Из конструктивных и технологических соображений примем

Корпус рулевой машинки, поршень и тягу изготовим из алюминиевого сплава Д16 (плотность ρ=2800(кг/м³),предел прочности σ_в=430МПа).

Длина силового цилиндра определяется по формуле:

Lрм = X₁+Х₂ + 2hoy + H;

где: X₁и Х₂– ход поршня РМ;

H – толщина поршня.

Толщину поршня и толщину боковых стенок силового цилиндра можно условно принимать равной толщине обечайки силового цилиндра.

Масса РМ:

где: – плотность материала цилиндра;

– плотность материала поршня;

– толщина поршня.