Вертолеты.ру
Втулки несущего винта с упругим креплением лопастей
В настоящее время появляются втулки, в которых шарнирами служат упругие элементы, позволяющие лопасти совершать маховое движение в плоскости тяги и перемещаться в плоскости вращения.
Таким упругим элементом является эластомерный подшипник. Он представляет собой пакет, состоящий из металлических пластин, чередующихся с привулканизированным к ним упругим материалом — эластомером.
Эти подшипники имеют ряд преимуществ по сравнению с подшипниками качения: увеличение ресурса в 3—10 раз; устранение необходимости смазывания; уменьшение числа деталей; упрощение осмотра без разборки узла подшипника; уменьшение трудоемкости обслуживания; обеспечение возможности обслуживания втулки по состоянию.
Эластомерный сферический радиально-упорный подшипник позволяет одним шарнирным узлом заменить все три шарнира втулки несущего винта вертолета.
Рассмотрим пример применения эластомерного подшипника на втулке вертолета UH-60A фирмы Сикорского. Корпус втулки изготовлен из титанового сплава. Эластомерные подшипники закреплены на трубчатом стержне, на котором расположены узел крепления лопасти, кронштейн крепления демпфера и рычаг поворота лопасти.
Эластомерный сферический подшипник имеет форму полого усеченного конуса и обеспечивает возможность движения лопасти в плоскостях тяги и вращения. Трубчатый стержень проходит внутри сферического подшипника и передает центробежную силу лопасти через узел на цилиндрический эластомерный подшипник, который работает на сжатие.
Применение эластомерных подшипников позволило на 40% уменьшить число деталей втулки и на 60% снизить время технического обслуживания.
Как известно, при растяжении стержня силами, приложенными вдоль его оси, поперечные размеры стержня уменьшаются. И наоборот, при сжатии — увеличиваются. Таким свойством, характеризуемым коэффициентом Пуассона, обладают все конструкционные материалы.
Источник
Эластомерные подшипники что такое
Российский информационный технический журнал
Издается с нюня 1998 года. Выходит 4 раза в год
Из архивов авторов и редакции. На 1 стр. обложки вертолет Ми-8T.
Одно из крупнейших авиационных предприятий страны — Улан-Удэнский авиационный завод ведет свою историю от авиаремонтного завода, который начал строиться в районе Верхнеудинска (Улан-Удэ) в 30-е годы прошлого века. Первый камень в основание будущего гиганта отечественного авиастроения был заложен 26 мая 1936 года.
В июле 1939 года первая очередь завода вступила в строй. По утвержденному Наркоматом СССР плану предприятие приступило к ремонту самолетов И-16 и СБ, а также авиационных моторов М-25 и М-100. В период с 1939 по 1941 гг. в Улан-Удэ не только ремонтировали самолеты, но и изготавливали центроплан и крыло скоростного бомбардировщика СБ.
В начале 1941 года началось освоение производства фюзеляжа и оперения самолета Пе-2 с дальнейшей их поставкой Иркутскому авиационному заводу. Менее чем за год заказчику было сдано 699 агрегатов. Это потребовало полной реорганизации производства, рассчитанного на ремонтные работы. Кардинальные изменения коснулись всего заводского «хозяйства» — от складов до цехов готовой продукции. Потребовались перестройка и расширение вспомогательных и подсобных служб — энергетической, транспортной, рабочего снабжения, жилищно-коммунальной. Были созданы органы управления производством, контроля и учета, завод пополнился новыми кадрами — рабочими и инженерами.
Выпуск фюзеляжей и оперения самолета Пе-2 — главного бомбардировщика Великой Отечественной войны — стал важным этапоу в жизни предприятия. Приказом Наркома авиационной промышленности № 652СС от 25 августа 1942 года завод был преобразован из филиала в самостоятельный самолетостроительный завод № 99, которому было предписано организовать выпуск истребителей Ла-5 с мотором воздушного охлаждения М-82.
В тяжелых условиях военного времени (бурятским авиастроителям было особенно непросто наладить выпуск самолетов, ведь завод находился в тысячах километров от конструкторских бюро и источников материально-технического снабжения) в кратчайшие сроки завод полностью освоил изготовление деталей, сборку и летные испытания боевого самолета. Сама жизнь заставляла авиастроителей работать не щадя ни сил, ни времени. Самолет ждали на фронте. «Скорей — это наш закон. Нам, конструкторам и авиастроителям, никак не годится ходячая мудрость «Лучше поздно, чем никогда». Для нас поздно — хуже, чем никогда. Самолет, который опоздал, который вылетел в небо позже, чем ему было положено, похож на бойца, явившегося на поле брани в облачении воина прошлых лет: оно устарело, неудобно, а главное, враги и конкуренты уже нашли его уязвимые места». Эти слова конструктора самолетов С.А. Лавочкина как нельзя лучше выражают рабочий настрой тех далеких лет.
С февраля 1943 года завод № 99 приступил к серийному выпуску самолета Ла-5 типа 37. Впервые Ла-5 отлично проявил себя в боях на Курской дуге, затем — в битве за Сталинград. Высокие боевые качества этого истребителя отмечены в воспоминаниях наших знаменитых летчиков: трижды Героев Советского Союза И.Н. Кожедуба и А.И. Покрышкина, а также Героя Советского Союза А.Н. Маресьева.
Для доводки и устранения конструктивно-производственных недостатков Ла-Б з 1943 году на заводе был создан отдел эксплуатации и ремонта под руководством В.И. Соколова. В товарных теплушках с необходимыми запасными деталями для ремонта в рюкзаках работники отдела Мартынов, Шумихин, Вознесенский отправлялись к местам базирования самолетов, чтобы обеспечить боеготовность авиатехники. Можно назвать много фамилий заводчан, которые обеспечивали бесперебойный выпуск истребителей Ла-5 в годы войны. Среди них рабочие летно-испытательной станции М.Е. Дегтярев, А.В. Чечко, В.И. Ераткин, Н.С. Федоров и А.С. Игнатов.
Выпуск самолетов Ла-5 продолжался до июля 1944 года. Всего за это время завод передал ВВС Советской Армии 283 чашины. Затем началось серийное производство самолета Ла-7 — более скоростного и совершенного истребителя. Если Ла-5 делался преимущественно из дельта-древесины, то на Ла-7 появились цельнометаллические части.
24 февраля 1945 года на Одере летчик- истребитель И.Н. Кожедуб впервые на Ла-7 сбил немецкий самолет «Мессершмитт-262». В годы войны на истребителях Ла-7 летали дважды Герои Советского Союза Г.А. Речкалов, Д.Б. Глинка, Султан Амет-хан. Выпуск самолетов Ла-7 продолжался до марта 1946 года, частям ВВС сдано 249 машин.
В ноябре 1946 года по приказу МАП № 39с от 6 ноября 1946 года завод приступил к подготовке производства самолета Ла-9 с мотором АМ-82ФН — первого цельнометаллического самолета. Основная тяжесть подготовки к производству этого самолета ложилась на группу фюзеляжа, у специалистов которой не было достаточного опыта работы с цельнометаллическими конструкциями. Но коллектив, возглавляемый В.Е. Коваленко, сделал все, чтобы быстро и квалифицированно решать все возникающие в процессе производства вопросы. Необходимо было в кратчайший срок переквалифицировать рабочих ряда профессий по деревообработке (столяров, сборщиков, склейщиков, станочников и др.) на дюральщиков, сборщиков, станочников по металлу и др. Производство самолетов Ла-9 потребовало реконструкции агрегатно-сборочных цехов. Выпуск этих самолетов продолжался до 1 июля 1948 года. За этот период завод передал ВВС 73 машины.
С июня 1948 года завод начал выпускать самолеты Ла-9 УТИ. Если ранее при запуске в производство самолетов использовалась техдокументация ведущего завода № 21, то при освоении этого самолета разработка, вопросы уточнения и увязки чертежей, разработки технологии, проектирования оснастки решались специалистами Улан-Удэнского завода самостоятельно.
Источник
mastermodel.ru
Проектирование и моделирование.
Вы здесь:
Подшипники скольжения из неметаллических материалов
Подшипники скольжения и прочие конструкционные детали, которые работают в условиях повышенного трения, все чаще изготавливают из различных композиционных неметаллических материалов. Это позволяет эффективно управлять показателями надежности и долговечности изделий. Очевидно, что для различных условий эксплуатации, к которым относятся рабочие температуры, нагрузки, количество оборотов вала и т.п., рационально использовать различные материалы, даже разные классы материалов.
К примеру, довольно широкая линейка полимерных материалов для подшипников позволяет использовать их в различных условиях эксплуатации. Подшипники скольжения из полимеров обладают меньшим весом и стоимостью, нежели металлические, устойчивы к коррозии и воздействию агрессивных сред, и из-за низкого коэффициента трения эффективно используются при высоких нагрузках и малых скоростях вращения. Как правило, подшипники из полимеров используются в автомобилестроении, обработке материалов, машиностроении и прочих отраслях. Такие детали могут быть как самосмазывающимися, так и работающими в условиях принудительной подачи смазки, что увеличивает срок их эксплуатации. Конструктивно материалы, из которых изготавливают подшипники скольжения, состоят из базового полимера, который обеспечивает хорошие механические свойства и износостойкость. Различные волокна добавляются для создания композитной структуры и, соответственно, для увеличения прочности и несущей способности подшипника. Трение в узле уменьшается путем добавления твердых смазок, которые обеспечивают хорошее скольжение.
В настоящее время каждый производитель полимерных материалов для подшипников, старается предложить широкий выбор композиций, пригодных для различных условий использования, и соответственно, минимизирующих стоимость изделия. Так, в линейке твердых полимерных материалов EP Series от компании GGB присутствуют материалы, имеющие различные составы, что и обуславливает различия их эксплуатационных характеристик. Некоторые из материалов, входящих в эту серию, представлены ниже. Как правило, подшипники скольжения из таких материалов изготавливаются методом литья.
Состав: PA6.6T + PTFE + стекловолокно + графит.
Условия эксплуатации: сухое трение, смазка, вода, технологические жидкости.
Максимальная скорость скольжения при сухом трении: 1 м/с.
Коэффициент трения: 0,15-0,30.
Максимальная температура: +130 °С.
Минимальная температура: -40 °С.
Максимальная статическая нагрузка: 80 МПа.
Максимальная динамическая нагрузка: 40 МПа.
Состав: PAI + карбоновые волокна + PTFE.
Условия эксплуатации: смазка, вода, технологические жидкости, сухое трение – не рекомендуется.
Максимальная скорость скольжения при работе со смазкой: 10 м/с.
Коэффициент трения: 0,005-0,1.
Максимальная температура: +260 °С.
Минимальная температура: -200 °С.
Максимальная статическая нагрузка: 130 МПа.
Микроструктура образца представлена на рисунке 2.
Состав: PPS + PTFE + карбоновые волокна
Условия эксплуатации: смазка, вода, технологические жидкости, сухое трение.
Максимальная скорость скольжения при сухом трении: 1 м/с.
Коэффициент трения: 0,16-0,26.
Максимальная температура: +240 °С.
Минимальная температура: -40 °С.
Максимальная статическая нагрузка: 60 МПа.
Максимальная динамическая нагрузка: 40 МПа.
Микроструктура образца представлена на рисунке 3.
Условия эксплуатации: смазка, вода, технологические жидкости, сухое трение.
Максимальная скорость скольжения при сухом трении: 1,5 м/с.
Максимальная температура/максимальная мгновенная температура: +80/+120 °С.
Минимальная температура: -40 °С.
Максимальная статическая нагрузка: 95 МПа.
Микроструктура образца представлена на рисунке 4.
Условия эксплуатации: смазка, вода, технологические жидкости, сухое трение.
Максимальная скорость скольжения при работе со смазкой: 1,5 м/с.
Коэффициент трения: 0,08-0,12.
Максимальная температура: +80 °С.
Минимальная температура: -40 °С.
Максимальная статическая нагрузка: 20 МПа.
Максимальная динамическая нагрузка: 10 МПа.
Микроструктура образца представлена на рисунке 5.
Очевидно, что усиление изделий различными волокнами значительно повышает их эксплуатационные характеристики, поэтому следующим классом являются волоконно-полимерные материалы. Их получают способом формирования изделия путем намотки армирующих волокон.
К примеру, компания SKF изготавливает скользящий слой из нитей высокопрочного полиэстера, который усилен PTFE (политетрафторэтиленом), в матрице из эпоксидной смолы. При этом нерабочий слой (оболочка или подложка) изготовлена из высокопрочных нитей стекловолокна в матрице из эпоксидной смолы. Скользящий и арматурный слои прочно соединены друг с другом. Оба слоя производятся путем намотки бесконечных нитей в перекрестном направлении (рисунок 6). Определенное перекрещенное положение нитей в структуре эпоксидной смолы обеспечивает очень высокую несущую способность, однако такие подшипники можно изготавливать только в виде цилиндрической втулки. Такие втулки предназначены для радиально нагруженных подшипников, работающих при осциллирующем, вращательном и линейном движении, в случае, если существует риск высокой нагрузки на край.
Состав: нерабочий слой из стекловолокна в матрице эпоксидной смолы; скользящий слой из нитей полиэстера и PTFE в матрице эпоксидной смолы.
Условия эксплуатации: сухое трение.
Максимальная скорость скольжения при работе со смазкой: 0,5 м/с.
Коэффициент трения: 0,03-0,08.
Максимальная температура: +140 °С.
Минимальная температура: -40 °С.
Максимальная статическая нагрузка: 200 МПа.
Максимальная динамическая нагрузка: 140 МПа.
Толщина нерабочего слоя: 1 мм.
Зачастую полимерные материалы используются совместно с металлическими, что значительно повышает механические характеристики изделий. В этом случае матрица усиливается в том числе и металлической обечайкой. К таким изделиям относится FEROGLIDE, который представляет собой самосмазывающийся слой из PTFE, укрепленный обечайками из различных металлов и сплавов: латуни, бронзы, оцинкованных или нержавеющих сталей, Инконеля.
Состав: скользящий слой из нитей PTFE в обечайке из латуни, бронзы, оцинкованных или нержавеющих сталей, Инконеля.
Условия эксплуатации: сухое трение, работа в газолине, керосине, жидком азоте, молочной кислоте и др.
Максимальная скорость скольжения при работе со смазкой: 10 м/с.
Максимальная температура: +150 °С.
Минимальная температура: -54 °С.
Максимальная статическая нагрузка: 210 МПа (низкоуглердистые стали), 240 МПа (бронзы), 420 МПа (Инконель).
Максимальная динамическая нагрузка: 140-176 МПа.
Микроструктура образца представлена на рисунке 7.
При этом многие производители стремятся искать новые комбинации металлов и неметаллических материалов, создавая при этом принципиально новый продукт. В качестве неметаллических частей могут выступать как патентованные материалы (Frelon, VICTREX® PEEK и др.), так и традиционные, которые уже рассматривались. К примеру, интересным решением является использование трехслойного подшипника скольжения со слоями из PTFE (скользящий слой ), стали (нерабочий слой) и спеченной методом порошковой металлургии бронзы. Характеристики такого продукта приведены ниже, а макроструктура на рисунке 8.
Состав: нерабочий слой из стекловолокна в матрице эпоксидной смолы; скользящий слой из нитей полиэстера и PTFE в матрице эпоксидной смолы.
Условия эксплуатации: сухое трение.
Максимальная скорость скольжения при работе без смазки: 5 м/с; со смазкой – 10 м/с.
Максимальная температура: +280 °С.
Минимальная температура: -200 °С.
Максимальная статическая нагрузка: 310 МПа.
Максимальная динамическая нагрузка: 140 МПа.
При всем многообразии подшипников скольжения, изготовленных на основе неметаллических материалов, правильный выбор конкретного материала зависит, прежде всего, от конкретных условий эксплуатации изделия. Сфера конструирования неметаллических деталей, работающих в узлах трения, в настоящее время является динамически развивающейся – в ней лишь обозначены основные тренды, однако нет традиционных, устоявшихся решений. Следовательно, приобретают большое значение исследовательские разработки, на которых специализируется наша компания. Используя все многообразие уже известных решений, мы можем создать конечный продукт, который подойдет для довольно специфических условий работы подшипника. А индивидуальный подход, как известно, является основополагающим для долговечности и надежности работы конструкций.
Источник