Тормоз несущего винта и валы трансмиссии вертолета

Тормоз НВ (ТНВ) предназначен для сокращения времени остановки НВ и агрегатов трансмиссии после выключения двигателей. Он также используется для всей трансмиссии на стоянке вертолета с целью предотвращения раскручивания несущей системы от ветра.

TITB обычно устанавливаются на быстроходном валу хвостовой трансмиссии с тем, чтобы приведенный момент торможения был наименьшим. Например, на вертолетах одновинтовой схемы ТНВ ставят на валу привода РВ. Опорные приливы тормоза вместе с кронштейном и колодками устанавливаются на корпус ГР, а барабан тормоза крепится к вращающемуся фланцу вала привода РВ. Для лучшего отвода и рассеивания тепла от поверхности торможения барабан тормоза выполняют с кольцевыми ребрами, которые придают ему дополнительную жесткость.

1, 18 - тормозные колодки; 2 - болт крепления разжимного рычага; 3 - фрикционная накладка; 4 - разжимной рычаг; 5 - упорный палец; 6, 14 - шарнирные звенья; 7- кронштейн; 8 - стержень; 5 - тормозной барабан; 10, 12, 15, 19, 23 - пружины; 11 - фланец привода рулевого винта; 13 - винт; 16 - трос управления; 17 - заклепка; 20 - распорный стержень; 21 - регулировочный винт; 22 - барашковая гайка 

На вертолетах соосной схемы тормоз устанавливают на валу привода вентилятора.

Применяются колодочные или дисковые тормоза. Начало торможения НВ производится с 25—45% от номинальной частоты его вращения за время 30—45 с. В качестве фрикционного материала для накладок широко применяются пластмассы с наполнителем — асбестом, барием, латунной проволокой и т.п., в качестве связующего — фенолформальдегидные смолы. Для тормозов, у которых на поверхности трения развивается температура до 100° С, применяется фрикционный материал ретинакс (с барием, стабилизирующим коэффициент трения).

ВАЛЫ ТРАНСМИССИИ

Валы трансмиссии (ВТ) условно разделяют на три группы:

• —   передача мощности от двигателя к редуктору НВ (главные валы);
• —   передача мощности к РВ, синхронизирующие валы и .т.п. (валы с малой крутильной жесткостью — рессоры);
• —   привод вспомогательных агрегатов силовой установки вертолета (вентиляторов, приводов агрегатов электро-, масло-, гидросистем и т.п.).

В общем случае загруженность ВТ определяют следующие виды нагрузок:

• —   крутильная (постоянная и переменная) — основная нагрузка, определяющая геометрические параметры валов, муфт;
• —   изгибная (постоянная и переменная);
• —   продольное сжатие (растяжение);
• —   вибро нагрузка;
• —   температурная.

Статическая (постоянная) часть напряжений кручения определяется передаваемым моментом М , переменная — крутильными колебаниями от работы двигателей, редукторов, ИВ и РВ.

Изгибные напряжения в ВТ возникают вследствие работы муфт с перекосом.

Вибронагрузки приводят к общему снижению ресурса элементов ВТ, в частности, к разрушению подшипников промежуточных опор, износу шлицевых соединений и т.п.

Использование упругих муфт, амортизаторов, упругих демпферов в промежуточных опорах снижает негативное воздействие вибрационных нагрузок.

Изменение температуры элементов ВТ при эксплуатации может стать причиной дополнительных нагрузок. Знание температурного поля в зоне работы ВТ позволяет прогнозировать температурные деформации муфт, валов в целом.

Валы изготавливаются полыми тонкостенными из высокопрочных легированных сталей типа 12Х2Н4А, 18ХН2МА, в т.ч. электрошлакового переплава, термо обработанных до HRC 32—38, алюминиевых и титановых сплавов, из композиционных материалов.

Элементом вала может быть резьба, на которую наворачиваются гайки крепления подшипников, зубчатых венцов, фланцев. Применяется, как правило, метрическая резьба с шагом 1,5 мм и углом профиля 60°. Длина резьбовой части обычно 8—12 мм. Для валов больших диаметров (0 100 мм и более) шаг резьбы может быть увеличен. Избегают резьбы в местах вала, испытывающих знакопеременные изгибные напряжения. Там, где это не удается, толщина вала под резьбой увеличивается с учетом концентрации напряжений. В таких опасных местах резьба изготовляется со скругленной впадиной.

Главные валы выполняются обычно без промежуточных опор. Они состоят из 2-х муфт и рессоры. К монтажному перекосу в муфтах этих валов при эксплуатации вертолета добавляется перекос при деформации узлов крепления ГР от внешних нагрузок (аэродинамические силы от НВ, нагрузки при эволюциях вертолета). Одна из муфт рассматриваемых валов часто работает в зоне нагретых частей двигателя, что необходимо учитывать. Соединение главных валов с ГР осуществляется с помощью МСХ.

Трансмиссионные валы РВ передают часть мощности двигателей и имеют обычно несколько промежуточных опор. Такие валы эксплуатируются при значительных перемещениях узлов крепления промежуточных опор по сравнению с их монтажным положением. Количество опор соединительных муфт выбирается исходя из максимально допустимого эксплуатационного перекоса для данного типа муфт. Зная величину и направление перемещений отдельных участков вала, специально вводят монтажный перекос в соединительных муфтах, противоположный по знаку перекосу, получаемому при эксплуатации.

Валы привода вспомогательных агрегатов передают сравнительно небольшие мощности и выполняются как без опор, так и с промежуточными опорами и несколькими типами соединительных муфт. Отличительной особенностью валов этой группы следует считать их относительную быстроходность. Отсюда — высокие требования к балансировке таких валов.

1 — вал верхнего винта; 2 — автомат перекоса; 3 — вал нижнего винта; 4 — передача к управлению автоматом перекоса; 5 — передача к управлению общим шагом и дифференциальным изменением шага винтов; 6 — муфта включения; 7—муфта свободного хода; 8 — двигатель

Перспективным направлением является получение тонкостенных валов больших диаметров, изготавливаемых из пластических марок стали при помощи раскатки толстостенной заготовки. Длина валов лимитируется возможностями технологического оборудования.

Все чаще для изготовления валов применяются титановые сплавы. Валы из них получаются легкими, коррозио- стойкими, надежными в эксплуатации.

Сейчас, когда стали широко внедряться КМ, делаются попытки изготавливать рессоры из гибридных КМ (спиральной намоткой нитей углеволокна и органоволокна). Необходимо исключить возможность случайных ударных повреждений вала из композитов в процессе монтажных работ и в эксплуатации.

У докритического вала диаметр и расстояние между опорами выбираются исходя из необходимости смещения со за пределы рабочего диапазона.

Высокие критические скорости обеспечивают за счет использования жестких трубчатых валов большого диаметра, при небольших расстояниях между подшипниковыми опорами. Подобные короткие жесткие звенья валов во многих случаях приходится соединять упругими муфтами, чтобы исключить проблему выверки соосности опор и валов (если в процессе работы опорная конструкция может смещаться). В результате система вала усложняется, а масса увеличивается. Конструктор иногда идет на снижение рабочей угловой скорости вращения, чтобы не допустить наступления критического режима. В этом случае потребуется увеличить передаваемый крутящий момент М, чтобы сохранить

мощность неизменной, а значит, необходим вал еще больших размеров и массы.

В случае гибкого (закритического) вала рабочая угловая скорость вращения вала должна превышать критические с некоторым запасом.

Переход через со должен происходить быстро, насколько это возможно по условию превышения мощности. Для уменьшения амплитуды колебаний вала необходима его хорошая балансировка. Необходимо знать, что вал можно уравновесить только для одной угловой скорости; при других скоростях, как правило, он оказывается неуравновешенным.

Муфты устанавливаются для компенсации угловых и линейных смещений валов, их соединений, включения и выключения (свободного хода) сцепления.