Конструкция и расчет механизма дифференциального управления

Рассмотрим механизм дифференциального управления, являющийся сложной рычажной системой широкого спектра применения. Он осуществляет алгебраическое суммирование или разделение управляющих воздействий, в частности на рулевые поверхности ЛА. Такой механизм называется дифференциальная качалка—тяга. С помощью дифференциальной качалки—тяги совместно с летчиком или независимо от него формируются и корректируются управляющие воздействия. На рис. 12.6 изображена кинематическая схема дифференциального механизма качалка—тяга. Две входные 1,3 и выходная 2 тяги шарнирно соединены со сложной пространственной качалкой. Дифференциальная качалка служит для того, чтобы управляющие воздействия, создаваемые автоматическими системами управления, передавались только в сторону рулевых поверхностей через звенья механической проводки и не передавались в сторону рычага.

управления (штурвала). В качестве автоматической системы может быть использован, например, рулевой агрегат системы демпфирования короткопериодических колебаний ЛА, работающий по сигналам от автомата продольной устойчивости (АПУ). Дифференциальная качалка состоит из двух качалок — внешней 4 ((/-образной формы) и внутренней (рычага 6). Верхний конец внешней качалки установлен на кронштейнах 7, а к нижнему присоединена входная тяга 1, на которую через звенья механической проводки от штурвала передается усилие. Внутренняя качалка 6 установлена на оси 5 внутри большой качалки и к ней присоединены две тяги: к верхнему концу — тяга 3 от АПУ, а к нижнему — выходная тяга 2у передающая усилия на рулевую поверхность.

Когда не работает АПУ, верхний конец внутренней качалки 6 перемещаться не может. При отклонении тягой 1 внешней качалки 4 внутренняя качалка отклоняется вместе с ней как единое целое и перемещает выходную тягу 2. При работе только АПУ перемещается тяга 3 в точку В а тяга 1 неподвижна (т. е. внешняя качалка также неподвижна); при этом внутренняя качалка поворачивается вокруг своей оси на угол, заданный АПУ, и перемещает выходную тягу 2 в точку С'. Таким образом, перемещение от АПУ в сторону штурвала (тяги 1) благодаря дифференциальной качалке не передается. При одновременной работе АПУ (тяга 3) и штурвала (тяга 1 в точку А') внутренняя качалка отклоняется на суммарный угол, заданный АПУ и летчиком. Усилия на выходной тяге 2 при этом алгебраически суммируются. В нейтральном положении усилия в тяге 2 при заданных усилиях в тягах 1 и 3 определяются из равенств:

F₂ = F_lR₃/R_A при работе только тяги 1;

F₂ = F₃R_l/R₂ при работе только АПУ;

== F₂± F2 при совместной работе летчика и АПУ.

Радиусы R_x—R_A качалки выбираются из конструктивных соображений с учетом указанных выше рекомендаций.

На рис. 12.7 представлена конструкция дифференциального механизма качалка—тяга. Входные и выходные тяги механизма выполнены в виде трубчатых стержней цилиндрической формы. Для шарнирного соединения с качалкой тяги на концах имеются стандартные наконечники типа «уха» или «вилки*. Наконечник — отдельная деталь, привариваемая к концу тяг или ввинчиваемая в них. Наконечники могут быть фиксируемые и регулируемые. Регулировка длины тяги облегчает сборку механизма. Тяги и нерегулируемые наконеч;

ники делаются обычно из стали ЗОХГСА или алюминиевых сплавов Д1Т, Д16Т, регулируемые наконечники — из стали ЗОХГСА (для повышения прочности резьбы). На рис. 12.8 показаны варианты сочетания тяг с различными наконечниками: с шариковым подшипником 1, с шаровым шарниром 2 и с наконечником в виде простой вилки 3. Контровочная шайба 4 служит для стопорения резьбы наконечников тяг. Для стопорения резьбовых соединений регулируемых наконечников часто применяются гайки с отгибной шайбой 4. Для изготовления качалок, рычагов используются алюминиевые деформируемые сплавы (ВМ65, Д19, Д20, Д1Т, АК4 и др.), а также магниевые литейные сплавы (МЛ5-Т4 и др.).

Конструирование тяг сводится к определению длины и сечения трубчатой части тяги, исходя из трассы прокладки механической проводки, а также к выбору способа сборки этой части со стандартными наконечниками. Трубы тяг подбирают из условия устойчивости по усилию: F_p = F_aKf₉ где F_p и F_3K — расчетное и эксплуатационное усилия, f— коэффициент безопасности, f = 2. Эксплуатационное усилие — максимальное усилие, передаваемое тягой. При известных длине тяги I (рис. 12.9) и критическом усилии F_Kp = к²Е1/(х1)², принимаемом равным F_p, подбирается сечение трубы d х 5 по графику критических нагрузок на рис. 12.10, где d_y б — диаметр и толщина трубы в миллиметрах. На рис. 12.9 дана конструкция тяги с одной (а) и двумя (б) проушинами.

Расчет тяг на устойчивость проводится по формуле ц = = о_кр/а_сж > 1, где Г) — коэффициент запаса прочности при рас;