2020-01-15
103
1)Проектировочный расчет:
Данный вал нагружается изгибающим, крутящим и гироскопическим моментами.
Влияние сжимающих и растягивающих сил мало и поэтому не учитывается. Расчет ведем по формуле:
d = 
,
где Мкр = 9550* 
= 13179 Нм,
[ 
] = 70*106 
, 
d = 
113,8 мм.
Принимаем ближайший рекомендуемый: dв = 80 мм.
2)Проверочный расчет:
Для расчета валов определяем реакции в опорах и строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.
Расстояния между опорами вала назначаем по прототипу в долях от диаметра вала.
Но первоначально определяем усилия, действующие на вал:
1)максимальный вращающий момент;
2)сила тяги винта F, растягивающая вал. Максимальное значение силы тяги, при работе винта на старте определяют из выражения:
F= 
,
где Рдв – мощность двигателя, кВт; 
в= 
- КПД винта; 
- скорость полета самолета ( = 
);
3)вес винта G, который берем из технических данных и для учета сил инерции умножаем на коэффициент перегрузки силовой установки n1= 
;
4)центробежная сила неуравновешенных масс винта Fц.б, которой обычно пренебрегают вследствие ее малости по сравнению с другими силами;
5)гироскопический момент Мг, возникающий при эволюциях самолета, когда изменяется направление оси вращения винта.
Для винтов с тремя и более лопастями максимальный гироскопический момент вычисляют по формуле:
Мг max = 
,
где 
- угловая скорость вращения ротора в пространстве:
= 
- средняя угловая скорость вращения самолета в пространстве. Здесь n2 – коэффициент перегрузки (для пассажирских самолетов: n2 = 
);
- скорость полета самолета при эволюции, , g=9,8 
– ускорение свободного падения; 
- угол поворота винта, отсчитываемый от плоскости вращения самолета (изменяется от 0 до 180о); 
- угол между осями вращения винта и самолета.
При 
гироскопический момент имеет максимальное значение.
- момент инерции винта, может быть найден через массу и радиус инерции по формуле: =m*r2 . Радиус инерции определяют через наибольший радиус лопасти: r= 
. Коэффициент 
для дюралюминиевых лопастей можно принять равным 
.
Находим эти значения:
F= 
Н;
G=200*g=2000, G*n1=2000*5=10000 Н;
R=1м; 
, r=0.4 *1=0.4 м.
I=200*0.42=32 кг*м2;
;
Мг=32*104,67*0,03= 100,48 Нм;
Tmax=Т1+Т2=2233224+797580=3030,804 Нм;
Ткр1=Ft3*k* 
=5990*3* 
=2345,085 Нм;
Ткр2= Ft3*k* 
=5990*3* 
=808,69 Нм;
Расстояния вала между опорами равны:
а= 
=0,8; в= 
=1,21;
Определим реакции в опорах.
Вокруг точки А (по часовой стрелке момент считаем положительным):
-G*a+Mг+Rв=0;
Rв= 
=6528,53 Н;
Вокруг точки B (по часовой стрелке момент считаем положительным):
Ra*в-G(a+в)+МГ=0;
Ra= 
=16528.53 Н;
Строим эпюры нагружения моментами вала:
Мu=МГ-G*a=100.48-8000=[7899,52] Нм;
Проверка: 
;
W= 
=115.91*10-6;
=68,152*106 Па =68 МПа, [ 
]=190 МПа;
Вал выдерживает, так как коэффициент запаса прочности равен:
k= 
=2.79.
