2.7.Расчет ваДа

Для работы пневматических РМ рабочим телом служит холодный или горячий газ, запас которого хранится в ВАДе или ПАДе, соответственно. В данном случае используется воздушный аккумулятор давления (ВАД).

Чтобы рассчитать размеры и массу источника рабочего тела необходимо знать объем РМ и давление, необходимое для поворота рулей.

Тогда секундно-массовый расход воздуха, расходуемый рулевой машинки:

,

где: n – число РМ (n = 4);

ν – частота выброса газа в РМ (ν =0,5);

m_врм – масса воздуха одного полного объема РМ, которая определяется из уравнения состояния идеального газа:

,

где: V_рм – объем РМ( = 0,02 м³);

р_рм – давление газа в РМ (р_рм =40 атмосфер);

R – универсальная газовая постоянная (R=286,7 Дж/кг∙К);

Т – температура окружающей среды (Т_max = 323K, T_min = 223K).

Массовый запас воздуха:

,

t – время управляемого полета (t = 130c).

Тогда объемный запас воздуха равен:

,

где р_вад – давление в ВАД (р_вад = 20 МПа).

Т.к. в данном случае ВАД является тором, то задавая радиус и расстояние от центра окружности до оси вращения, можем вычислить длину тора:

где D – расстояние от центра окружности до оси вращения (D=3.1 м),

d – диаметр окружности (d=0,24 м).

Масса ВАДа определяется по формуле

,

Материал для оболочки ВАДа – В95 (ρ=2800кг/м³, σ=520МПа), f – запас прочности (f =1,45).

2.8. Расчет пружины редуктора

Редуктор понижает давление с 20 Мпа в ВАДе до 4 Мпа..

Рис. 7. Схема равновесия клапана

Из условия равновесия клапана найдем силу, действующую на пружину:

где: PВАД - давление в ВАДе,PВАД= 20 Мпа,

PРМ - давление рулевой машинки, PРМ = 4 Мпа.

Диаметр клапана редуктора - dкл=0,008 м.

Площадь входного сечения определяется по формуле:

_{Начальное усилие пружины:}

Изготовление пружины предусматриваем из пружинной стальной проволоки 2-го класса по ГОСТ 9889-78. Полагая, что диаметр проволоки пружины равен 2...3 мм, ориентируясь на кривую 4 графика (рис. 9), причем допускаемое напряжение для проволоки [τ]=764,4 МПа, что соответствует рекомендации ГОСТ 13764-68.

Рис. 8. Допускаемые напряжения витых пружин из разных материалов;

Примем индекс пружины с=5. Коэффициент влияния кривизны витков k=1,29.

Определим диаметр проволоки пружиныпо формуле:

В соответствии с ГОСТ 9389—75 окончательно принимаем d=2 мм. Следовательно, предварительно принятое значение [τ] соответствует графику (рис. 6) и значения c и k приняты правильно.

Средний диаметр пружины определяем по формуле:

Наружный диаметр пружины определяем по формуле:

Определяем потребное количество витков:

где: х=0,004 – упругое перемещение,

λ1 – упругое перемещение одного витка,

Для пружин сжатия к i добавляем ещё по одному витку с каждого края. Таким образомi = 6.

Находим шаг пружины сжатия в ненагруженном состоянии:

где: - упругое сжатие пружины.

Длинна пружины при соприкосновении витков находится по следующей формуле:

Длинна пружины в ненагруженном состоянии находится по формуле:

Длина развернутой пружины определяем по формуле: