Конструктивное усовершенствование шасси самолета Ту-154 на основе анализа эксплуатации (стр. 3 из 12)
Таблица 1.3. Значения вероятности безотказной работы элементов гидросистемы
| №п/п | Наименование элемента | Время полета, ч. | ||||||||||
| 1. | КТ-141Е | |||||||||||
| 2. | КН-10 | |||||||||||
| 3. | УА-51Б | |||||||||||
| 4. | РДЦ | |||||||||||
| 5. | АмортстойкаОНШ | |||||||||||
| 6. | АмортстойкаПНШ | |||||||||||
| 7. | Замок убранного положения ОНШ | |||||||||||
| 8. | Замок убранного положения ПНШ | |||||||||||
По результатам расчетов Р(t) строим графики изменения вероятности безопасности работы элементов гидросистемы за время типового полета t=3ч. (Рис.1.2)
1.3 Конструктивные усовершенствования шасси самолета Ту-154
При разработке конструктивных усовершенствований использовались: опыт эксплуатации шасси Ту-154, изучение технической литературы, информационный и патентный поиск.
В дипломном проекте произведены следующие конструктивные усовершенствования элементов шасси:
- усовершенствование тормозных дисков колес с заменой материала дисков и корпуса тормоза, оптимизация потока охлаждающего воздуха через тормоз;
- усовершенствование тормозного цилиндра;
- разработка бескамерного барабана тормозного колеса с разъемным корпусом с заменой материала;
- усовершенствование шарнирного узла шасси;
- усовершенствование замка убранного положения основной ноги шасси (ОНШ);
- усовершенствование устройства для перетекания жидкости в пневмогидравлическом амортизаторе передней опоры.
1.3.1 Усовершенствование тормозного цилиндра
У самолета Ту-154 в блоке цилиндров размещены 12 тормозных цилиндров с поршнями, 8 узлов растормаживания и 4 регулятора зазора цангового типа. Для уменьшения массы тормозного устройства в дипломном проекте предлагается тормозной узел [3], содержащий в себе три агрегата: гидроцилиндр с поршнем, узел растормаживания и регулятор зазора. Регулирование зазора происходит следующим образом. При выработке тормозных дисков нажимной цилиндр 59 уходит все дальше и дальше времени он начнет передвигать вправо втулку 55, которая будет насаживать втулку 57 на шаровую опору 56. В результате чего разжимается пружина 58 в незаторможенном положении устройства, поэтому при растормаживании нажимной цилиндр 59 уходит влево, не достигая своего прежнего положения. Вследствие чего поддерживается постоянный зазор между нажимным диском и тормозным пакетом.
1.3.1.1 Проверочный расчет тормозного устройства
Величина потребного эксплуатационного тормозного момента определяется с прототипа тормозного устройства самолета Ту-154.
(1.11.)где μТ=0.3 – коэффициент трения фрикционной пары прототипа (материал МКВ-50А-4НМХ);
SТ – осевое усилие сжатия;
RТ – радиус трения тормозных дисков;
nТ =10 – количество пар поверхностей трения.
Определим осевое усилие сжатия:
(H), (1.12.)где DП =0.017 м – диаметр поршня торможения;
nП =12 – количество поршней торможения;
PТ =11МПа – рабочее давление в тормозной системе.
Определим радиус трения в тормозных дисках RТ:
(мм) = 0,139 м, (1.13)где Rд =163,8 мм – внешний радиус диска,
rд = 114 мм – внутренний радиус диска.
Потребный тормозной момент:
(H·м).Для проектируемого тормозного устройства осевое усилие сжатия дисков
, (1.14.)где μс-с =0,35 – коэффициент трения фрикционной пары "углерод-углерод";
nТ´ =6 – количество пар поверхностей трения;
RТ´ – радиус трения тормозных дисков,
(мм) =0,148 м, (1.15.)где Rд´ =176 мм – наружный радиус дисков;
rд´ =120 мм – внутренний радиус дисков.
В результате получим
(H).Определим необходимое рабочее давление в тормозной системе.
PТ =PТ´ + PТ´´ + PТ´´´, (1.16.)
где PТ´ – давление, необходимое для создания осевого усилия сжатия дисков SТ´,
PТ´´ – давление, необходимое для обжатия возвратных пружин,
PТ´´´ – давление, необходимое для преодоления сил трения в регуляторах зазора.
(1.16.1.)где FnΣ– суммарная площадь всех тормозных цилиндров,
(1.16.2)где Dn1 =0,042 м;
Dn2 =0,032 м.
Тогда суммарная площадь всех тормозных цилиндров равняется:
,используя формулу (1.16.1.), получим:
(Па) =8,646 МПа.Давление, необходимое для обжатия возвратных пружин найдем по формуле:
(1.16.3.)где nпр = 8 – количество узлов с пружинами растормаживания;
Pпр = 920 H – усилие, необходимое для обжатия пружины;
(Па) = 1,584 МПа;Давление, необходимое для преодоления сил трения в регуляторах зазора равно:
(1.16.4.)
где nр = 8 – количество узлов поддержания постоянного зазора;
Pрз = 1500 H – усилие трения в регуляторе;
(Па) = 2,582 МПа;Таким образом, необходимое рабочее давление в тормозной системе равно:
PТ = 8,646+1,584+2,582 = 12,812 (МПа).
1.3.2 Усовершенствование тормозных дисков колес
В связи с разработкой новых типов военных, гражданских, воздушно – космических летательных аппаратов в последнее время во всем мире остро встал вопрос о необходимости снижения веса и увеличения ресурса тормозов.
В качестве новых материалов для тормозов были предложены композиционные материалы на основе углерода, которые могут одновременно выполнять функции фрикционного материала, теплопоглатителя и силового элемента.
По величине коэффициента трения эти материалы не уступают традиционным, но при этом отличаются существенно более высокой износостойкостью. По поглощению тепла на единицу веса композиционные материалы на основе углерода уступают только бериллию. Их высокая теплопроводность способствует быстрому отводу тепла от тормозов.
Дополнительным преимуществом этих материалов при использовании в качестве силовых элементов является тот факт, что их прочность не снижается при повышении температуры. Это качество, в сочетании с низким коэффициентом теплового расширения, приводит к тому, что диапазон условий работы тормозов ограничивается только теплостойкостью примыкающих элементов конструкции.
При повышенных температурах достигается лучшее использование теплопоглощающей способности этих материалов в расчете на единицу веса. В настоящее время считаются возможными рабочие температуры порядка 1770 – 1870°C. Ожидается экономия веса за счет замены тормозов из стали и металлокерамики углеродными: на самолете Боинг 747 – 635 кгс, на самолете Боинг 757 – 272 кгс, на самолете Боинг 767 – 408 кгс.
В таблице дано сравнение фактического ресурса одного военного самолета и расчетного ресурса нескольких пассажирских самолетов.
| Самолет | Расчетное количество посадок | |
| cталь- металлокерамика | углерод | |
| Боинг 747 | 800 | 2000 |
| Боинг 757 | 1500 | 3000 |
| Боинг 767 | 1500 | 3000 |
| F - 16 | 150 | 600 |
В дипломном проекте предлагается использовать фрикционные вкладыши из углерода с нанесением на боковые поверхности теплозащитного покрытия из окиси алюминия. Для облегчения веса каркаса диска конструкция выполнена следующим образом. Крепление вкладышей обеспечивается за счет того, что на боковых поверхностях спиц каркаса выполнены внутренние скосы, образующие треугольный профиль, взаимодействующий с соответствующим профилем боковой поверхности вкладышей. Причем каркас выполнен сборным, состоящим из спиц, скрепленных с кольцом, либо из двух симметричных одинаковых частей [4].
На рис.1.4. показан диск с прикрепленными спицами, общий вид; разрезы по А-А, Б-Б и В-В; диск выполненный из двух одинаковых частей с разрезом Г-Г.
Каркас тормозного диска представляет собой кольцо 1 с выступами 2, к которым крепят с помощью заклепок 3 спицы 4, имеющие в боковой поверхности треугольный профиль. Теплопоглощающие вкладыши 5 устанавливаются между спицами и упираются в них. В другом варианте выполнения диска вкладыши 5 установлены между двумя половинками каркаса. Боковые поверхности вкладышей имеют теплозащитное покрытие из окиси алюминия толщиной 0,3 мм. Оно позволяет предохранить силовые элементы диска от тепловых напряжений, возникающих от градиента температур при его остывании. Спицы имеют возможность некоторого перемещения в плоскости, перпендикулярной к плоскости трения, благодаря чему вкладыши могут самоустанавливаться.