Курсовая работа: Проектирование гидроприводов передней стойки шасси и элеронов самолета

·          уборку и выпуск носовой ноги шасси;

·          поворот колес носовой ноги шасси;

·          управление правым стеклоочистителем.

Гидросистема № 4 обеспечивает:

·          работу правого нижнего гидропривода стабилизатора;

·          управление правой внешней и левой внутренней секциями руля высоты;

·          управление верхней секцией руля направления и работу рулевого агрегата демпфера рыскания;

·          управление правым элероном и работу рулевого агрегата демпфера крена;

·          управление правым спойлером № 4, правым и левым тормозными щитками № 2, левым спойлером 3;

·          работу вспомогательного рулевого привода;

·          уборку и выпуск правой главной ноги шасси;

·          аварийный выпуск левой главной ноги шасси;

·          торможение передних колес левой и правой главных ног шасси.

Из назначений гидросистем № I, 2, 3 и 4 следует, что многие потребители питаются от двух или более гидросистем. Такое резервирование повышает надежность их работы. Так, например, гидроприводы рулей высоты и направления, элеронов, спойлеров и стабилизатора получают питание от всех четырех гидросистем. При выходе из строя одной гидросистемы управляемость самолета сохраняется полностью, а при выходе из строя двух или трех гидросистем обеспечивается ограниченная управляемость.

Номинальное рабочее давление в гидросистеме 210 кгс/см2. Характеристики гидросистемы и работоспособность потребителей сохраняется при отклонении давления от номинального на +20 кгс/cм2. В качестве рабочей жидкости применяется взрывопожаробезопасная жидкость НГК-5У (совместима с НГЖ-4), в дальнейшем НГЖ.

Рис. 2. Блок-схема гидросистемы самолёта.

Заменителем жидкости HГЖ является жидкость Скайдрол LD-4, Скайдрол 500B-4 и Хайджет IУ-А, которые могут смешиваться с жидкостью НГЖ в любых соотношениях. В гидросистему заливается около 360 л. жидкости. Источниками давления в каждой гидросистеме являются два аксиально-поршневых гидронасоса НП-108 переменной подачи. Подача насоса не менее 92 л/мин. Каждый гидронасос имеет регулятор подачи, который изменяет его подачу в зависимости от давления в системе.

3.         Расчет гидроприводов

3.1      Передняя стойка шасси

Рис. 3. Передняя стойка шасси

Носовая нога шасси установлена в передней части фюзеляжа в плоскости симметрии самолета. Нога убирается вперед, по направлению полета, в негерметичный отсек фюзеляжа, закрываемый створками. Носовая нога оборудована механизмом управления поворотом колес.

Уборка ноги, а также открытие и закрытие створок отсека ноги осуществляется с помощью гидравлических цилиндров. Выпуск ноги происходит под действием собственного веса и встречного потока воздуха. На носовой ноге устанавливаются два колеса КТ 185, подтормаживаемые при

уборке шасси. Система управления поворотом колес носовой ноги – дистанционная, электрогидравлическая, следящая.

Описание и работа.

Основные элементы конструкции ноги:

·          траверса;

·          амортизатор;

·          боковые раскосы;

·          поворотный хомут;

·          коромысло с осью колес;

·          гидравлические цилиндры управления поворотом колес;

·          два колеса с подтормаживаемыми устройствами.

Траверса состоит из двух штампованных половин. Каждая половина имеет с одной стороны проушины для стыковки с ответным узлом цилиндра амортизатора, а с другой – цапфу для подвески ноги к узлу в отсеке ноги. Смазка к цапфам траверсы подается через пресс-масленки узлов подвески ноги. При уборке и выпуске нога поворачивается цапфами в бронзовых втулках, запрессованных в узлы подвески ноги, расположенные на стенках отсека ноги в районе шпангоута №15. Цапфы могут перемещаться в продольном направлении в гнездах траверсы с фиксацией в крайних положениях. Это необходимо при монтаже (демонтаже) ноги. Рядом с цапфами на траверсе имеются проушины для крепления боковых раскосов, которые вторыми концами подсоединяются к проушинам цилиндра амортизатора. В верхней части цилиндра амортизатора выполнен прилив, в который вставлен и закреплен болтом шип, предназначенный для подсоединения штока гидроцилиндра уборки ноги.

Рядом с проушинами для крепления боковых раскосов на цилиндре амортизатора выполнен прилив с проушинами, к которым подсоединяется серьга замка выпущенного положения ноги. Эта серьга состоит из двух щек, проушины которых соединены через распорные втулки болтами, установленными на смазке АМС-3 (ГОСТ 2712-52).

Верхние и нижние щеки ноги (одинаковые по конструктивному исполнению) имеют по три пары проушин, которыми они соединяются с помощью болтов с соответствующими проушинами амортизатора, а также по две проушины для установки на бронзовых втулках цапф гидроцилиндров управления поворотом колес. Щеки имеют пресс-масленки для подвода смазки к бронзовым втулкам, в которых поворачиваются цапфы хвостовиков гидроцилиндров. Рядом с пресс-масленками в отверстиях щек установлены в распорных втулках два стяжных болта. На двух крайних болтах крепления щек к проушинам цилиндра амортизатора установлено двуплечие качалки. Одно плечо каждой качалки связано со штоком гидроцилиндра, а другое- с тягой. Тяги подсоединены посредством осей с втулками к проушинам поворотного хомута ноги. Крайние болты крепления щек и болты каждого плеча качалок неподвижны относительно поверхностей соответствующих щек и качалок благодаря контровке головок болтов. Болты подсоединения к качалкам штоков гидроцилиндров и тяг, болты подсоединения тяг к поворотному хомуту, а также и сами качалки в местах подсоединения к щекам имеют пресс-масленки. Таким образом, при перемещении штока одного из гидроцилиндров усилие через качалку, тягу и звено с упором поворачивает поворотный хомут и связанное с ним коромысло с осью колес.

В отверстиях центральной части щек на четырех болтах установлен кронштейн с серьгой замка убранного положения ноги. Серьга может регулироваться по длине благодаря резьбовому соединению с вилкой, а также отклоняться благодаря пазу в кронштейне, в который входит хвостовик вилки серьги.

Шток амортизатора посредством серьги и болта, установленного в бронзовых втулках серьги, связан с коромыслом. Поворотный хомут, внутри которого запрессованы бронзовые втулки, поворачивается на хромированных поясках нижней части цилиндра амортизатора и снизу опирается на гайку, законтренную четырьмя болтами. Бронзовые втулки смазываются через пресс-масленки. Передняя часть поворотного хомута выполнена в виде вынесенного вперед патрубка с ухом, в отверстии которого крепится рычаг коромысла колес.

В задней части хомута имеется ухо для установки стяжного тандера при снятии колес со стойки. Над этим ухом выполнено резьбовое отверстие с пробкой для доступа к штифтам, контрящим нижнюю буксу амортизатора.

Поворотный хомут соединен с коромыслом пустотелой осью, неподвижной по отношению к хомуту. Коромысло может поворачиваться относительно оси на бронзовых втулках.

Ось со стороны гайки закрыта заглушкой, а со стороны головки – шкалой указателя обжатия амортизатора. Стрелка указателя закреплена болтами на рычаге коромысла. Стрелка-указатель предельного обжатия амортизатора установлена на шкале и законтрена срезной заклепкой d=2мм.

Ось колес пустотелая, соединена болтом с коромыслом. На патрубке коромысла на болте крепления оси колес установлен кронштейн с рычагом открытия створок при аварийном выпуске шасси. Этот рычаг через шайбы с

насечкой крепится двумя болтами к кронштейну. Такая конструкция обеспечивает регулировку ролика рычага по высоте. На кронштейне имеется проушина для установки стяжного тандера, фиксирующего коромысло относительно поворотного хомута при снятии колес, а также при заливке жидкости в амортизатор.

3.1.1 Кинематическая схема передней стойки шасси

Рис.4. Кинематическая схема уборки-выпуска шасси

1-колесо;

2-коромысло;

3-амортизационная стойка;

4-ГЦ уборки-выпуска шасси.

3.1.2 Расчет мощности гидропривода передней стойки шасси

Рассчитаем скоростной напор:

 - скорость полета;

 - плотность воздуха у земли.

.

Определим шарнирный момент от действия силы тяжести на конструкцию стойки шасси по формуле:

 где,

 - коэффициент шарнирного момента при уборке и выпуске;

 - вес стойки шасси;

 - длина стойки шасси;

 - угол поворота при выпуске стойки шасси.

.

Определим шарнирный момент, возникающий при действии набегающего потока на конструкцию стойки шасси по формуле:

 где,

 - коэффициент лобового сопротивления;

 - площадь шасси находящаяся в потоке;

 - радиус приложения аэродинамической силы.

.

Полный шарнирный момент ищем по следующей формуле:

 где,

 - суммарный момент;

 - момент от сил трения.

Угловая скорость уборки выпуска шасси:

 где,

 - время уборки и выпуска шасси.

Определим мощность потребляемую механизмом уборки – выпуска шасси, если КПД равно 0.9 ():

.

3.2      Элероны

Элероны предназначены для обеспечения поперечной управляемости самолета. Они размещаются в хвостовой части крыла между нервюрами №35-42 и навешиваются на узлы, расположенные на хвостовиках нервюр №35, 37, 37А, 38, 39, 41 и 41А.

Элерон состоит из двух секций – внутренней и наружной, соединенных двумя серьгами. Оба элерона отклоняются синхронно вверх и вниз на 250. Они имеют весовую балансировку, выполненную в виде сосредоточенного груза, установленного в передней части внутренней секции между нервюрами №18-24.

Описание.

Конструкция обеих секций однотипна и состоит из лонжерона, стрингеров, нервюр, хвостовиков нервюр, диафрагм, профилей и накладок, хвостовой части и кронштейнов навески.

Лонжерон элерона типовой конструкции. Он состоит из поясов и стенки, подкрепленных стойками. Пояса и стойки изготовлены из профилей уголкового и таврового сечений, стенка из листового материала.

Стрингеры установлены в носовой части элерона, они выполнены составными из листов дюралюминия швеллерного сечения.

Нервюры установлены по всей длине хорды профиля элерона, хвостовики расположены между лонжероном и хвостовой частью, диафрагмы – в носовой части элерона.

Балансировочный груз представляет собой пустотелую отливку с четырьмя полостями, в которые заливается свинец. Груз крепится к каркасу элерона посредством 16 футорок, установленных по ребрам отливки.

Диафрагмы составляют силовой набор носовой части элерона и изготовлены из листового дюралюминия.

Хвостовая часть элерона состоит из лонжерона, обшивки, сотового заполнителя и двух торцевых диафрагм. Она винтами крепится к каркасу элерона.

Обшивка элерона изготовлена из листового дюралюминия, в ней сделаны вырезы под технологические и эксплуатационные лючки.

3.2.1 Кинематическая схема элерона

Рис. 6. Кинематическая схема элерона

Расчет мощности гидропривода элерона

- угол отклонения;

- время отклонения.

Определим шарнирный момент от аэродинамических сил:

 , где

- коэффициент шарнирного момента;

- площадь элеронов;

- средняя хорда элерона;

- скоростной напор (взят из расчетов для шасси).

Мощность для привода элеронов определяем по следующей формуле:

 , где

- потребная угловая скорость.

.

3.3      Гидравлический расчет подсистемы уборки – выпуска шасси

Для расчета воспользуемся гидравлической схемой подсистемы уборки – выпуска шасси, представленной на рисунке 7.

Рис. 7. Гидравлическая схема уборки – выпуска передней стойки шасси.

Исходные данные для расчета:

1.         Давление подачи ;

2.         Время уборки (выпуска) шасси на 900=12с;

3.         Давление наддува бака ;

4.         Механический КПД насоса ;

5.         Объемный КПД насоса ;

6.         Длины трубопроводов

L1-2	L3-4	L4-5	L5-6	L6-7	L8-9	L9-10
0.75м	0.75м	0.5м	19м	2м	2м	21м

Расчет:

Определим эффективные площади поршней со стороны штоковых полостей цилиндров:

 , где

- усилие, действующее вдоль штока гидроцилиндра;

- эффективное давление в цилиндре с учетом потерь;

.

Диаметр штока силового цилиндра равен 50% поршня .

Учитывая, что  получим:

Объем гидроцилиндра , где F-площадь поршня, - ход штока:

Подачу насоса можно определить по формуле:

 , где

 - расход жидкости через дроссельный пакет на холостом ходе;

.

Потребная мощность для привода насоса:

.

Определим диаметры трубопровода по участкам и скорости движения жидкости в них:

 , где

V- средняя скорость жидкости на выбранном участке.

Линия всасывания: V=1.5м/с;

Линия нагнетания: V=6м/с;

Линия слива: V=2м/с.

Участок 1-2:

V=1.5м/с

 - округлим до 14мм,

тогда скорость:

.

Участок 3-4-5-6-7:

V=6м/с

 - округляем до 6мм,

тогда скорость:

.

Участок 8-9-10:

V=2м/с

 - округляем до 12мм,

тогда скорость:

.

Определяем потери (гидравлические и местные):

Потери на трение по длине трубопровода:

 , где

- длина участка трубопровода;

 - коэффициент потери на трение по длине;

 - плотность жидкости для АМГ-10;

 - кинематическая вязкость и плотность АМГ-10.

Местные потери определяются по формуле:

 , где

- коэффициент местного сопротивления.

Коэффициент потери на трение характеризуется режимом течения, то есть

 при  и  при , где .

Участок 1-2:

- ламинарный режим,

;

Участок 3-4:

 - турбулентный режим,

;

, где  -потери на обратном клапане,

;

Участок 4-5:

 , где  - потери на фильтре,

.

Участок 5-6:

 , где  - потери на электрокране,

Участок 6-7:

Участок 8-9:

 -ламинарный режим,

, где  - потери на электрокране,

.

Участок 9-10:

 , где  - потери на фильтре,

.

Суммарные гидравлические потери:

следовательно, давление, создаваемое насосом (), достаточное для работы системы.

Мощность, требуемая на преодоление :

Суммарная мощность, потребляемая гидроприводом для уборки (выпуска) стойки шасси:

.

4.         Литература

1.         Сабельников В.И. "Рабочие материалы для курсового и дипломного проектирования по курсу ЭСЛА", Н. 1994.

2.         Матвеенко, Зверев "Проектирование гидрогазовых систем ЛА", М., 1979.

3.         Самолет Ил-86. "Конструкция и техническое обслуживание"

4.         "Гидрогазовые системы" – методические указания к выполнению курсовой работы. Новосибирск. НЭТИ.

5.         Конспект лекций по дисциплине "Энергетические системы Летательных Аппаратов".

6.         Башта Т.М. "Гидравлические приводы летательных аппаратов". М: Машиностроение, 1995 г.

7.         "Системы механического оборудования летательных аппаратов" Новосибирск, НЭТИ, 1988 г.