6. Расчет качалки
6.1 Расчет геометрических параметров качалки
Отклонение элерона вниз увеличивает угол атаки крыла, и если полет происходит уже на достаточно больших углах, то большое отклонение элерона вниз может вывести данную половину крыла на закритические углы атаки и вызвать срыв с этой части крыла - самолет вместо того, чтобы выправить крен, начнет его увеличивать. С целью предупреждения такого явления применяют дифференциальное отклонение элеронов: вверх 25є и вниз 15є.
Для того, чтобы при отклонении ручки управления на одинаковые углы вправо и влево элерон отклонялся на разные углы можно применить дифференциальную качалку. Управление, при котором отклонение командного рычага на один и то же угол в разные стороны вызывает отклонение рулевой поверхности на неодинаковые углы, носит название дифференциального. Простейшим элементом дифференциального управления является двуплечий рычаг, к которому тяги подходят под разными углами. Как КТР был применен вид качалки изображенный на рис.6.1
Рис.6.1 КТР качалки элерона
Отклонение
рычага вправо или влево на угол
приводит к перемещениям тяги 1 на
одинаковые расстояния в разные стороны
(
)
и тяги 2 на неодинаковые расстояния (
).
Величины
и
связаны с углами
и
и радиусом рычага
следующими зависимостями:
(6.1)
(6.2)
Величина степени дифференциальности зависит лишь от углов и :
(6.3)
Зная геометрические параметры элерона и углы его отклонения, можем найти перемещения и , соответствующие последним:
;
(6.4)
,
(6.5)
где
- максимальная строительная высота
элерона,
.
Подставляя данные значения в формулы (6.4) - (6.5), получаем:
;
.
Находим величину дифференциальности качалки:
.
Задав
угол отклонения качалки
,
находим угол
по формуле (6.3), а из уравнения (6.1) находим
радиус качалки
.
Материал качалки алюминиевый сплав
Д16. Соединение качалки с тягами управления
представляет собой ухо-вилку.
В
тягах устанавливается шарнирный
подшипник ШМ-5, с такими геометрическими
параметрами: наружный диаметр D = 14 мм;
внутренний диаметр d = 4 мм; ширина кольца
В =6 мм (ГОСТ 8338-75). Геометрические параметры
тяги были выбраны с учетом усилия на
рычаг управления 200Н. Учитывая частотные
характеристики и ссылаясь на РДК-43, были
выбраны дюральалюминиевые тяги диаметром
.
6.2 Расчет проушины в тягах управления
Проушина работает на разрыв в ослабленном сечении, смятие, срез. Соответствующие условия прочности имеют вид:
;
(6.6)
;
(6.7)
,
(6.8)
где:
- геометрический параметр проушины.
σв,
σсм,
τср
- пределы прочности материала на разрыв,
смятие, срез. Материал проушины алюминиевый
сплав Д16 (
МПа).
Из условия на срез крепежного элемента подбираем наружный диаметр d:
,
(6.9)
где:
МПа.
Выразим d:
мм
Конструктивно принимаем d=14 мм (по большему диаметру подшипника).
Из условия на смятие проушины определим :
мм. (6.10)
Принимаем = 4 мм, по подшипнику. Из условия на срез проушины рассчитываем расстояние а для обеспечения соосности.
(6.11)
Выразим из формулы 6.11 а:
мм
Из условия разрыва в ослабленном сечении найдем наружный диаметр проушины:
,
(6.12)
где: n - коэффициент концентрации n=3.
Выразим D:
мм. (6.13)
В соответствии с рядом нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636 - 69 и по конструктивно - технологическим соображениям принимается D = 16 мм.
Условие соосности R > а выполняется.
Для полученных значений и D проверим выполнение условия разрыва в ослабленням сечении:
,
Так как условие разрыва в ослабленном сечении выполняется, то проушина с выбранными геометрическими параметрами выдержит необходимое усилие.
Определим диаметр оси d из условия прочности на срез по формуле
Принимаем диаметр оси равным 5 мм (ГОСТ 9650-80).
Так как соединение тяги с качалкой представляет собой ухо-вилка (вилка расположена в качалке, а - ухо в тяге).