CC BY
33
УДК 621.8-1/-9
МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРИВОДА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
РУЛЕЙ
В.К. Апальков, Д.Б. Смирнов, Б.И. Иванов
Рассмотрено сравнение двух приводов аэродинамических рулей по различным критериям, таким как максимальный крутящий момент на выходном звене, предел прочности на статический крутящий момент, момент самоторможения, стоимость блока приводов и др. Показано преимущество применения привода как законченного электромеханического устройства.
Ключевые слова: привод аэродинамических рулей, электропривод, силовая передача, червячный редуктор, крутящий момент.
Привод аэродинамических рулей (АР) - это малогабаритное электромеханическое устройство, предназначенное для управления угловым положением аэродинамических рулей изделия. Данный привод прошел все автономные испытания с запасом по прочности, равным 1,6.
При анализе телеметрической информации неудачных пусков изделия было выдвинуто предположение о том, что слабым звеном мог быть силовой привод аэродинамических рулей.
В изделии установлены четыре привода, обозначим их условно как привод 1. Конструкция каждого привода разделена на два больших узла.
Первый узел - редуктор, состоящий из четырех зубчатых передач (трех цилиндрических и одной червячной), выходным звеном которого является цилиндрическое колесо. Потенциометр обратной связи (ПОС) расположен на паразитном колесе, что не позволяет объективно оценивать работу редуктора в полете.
Второй узел - аэродинамический вал, на котором установлены два радиальных шарикоподшипника, посаженные в корпус с радиальным зазором. Выходным элементом аэродинамического вала является зубчатый сектор. Упрощенная кинематическая схема привода 1 представлена на рис. 1.
Редуктор устанавливается на шпангоут, выставляется боковой зазор между выходным колесом и сектором. Схема действия сил в процессе полета представлена на рис. 2. Результирующая аэродинамическая сила Баэр от составляющих сил по осям Х и У (Бх и Бу соответственно) прикладывается в точке О. При аэродинамическом напоре на выходном валу АР привода 1 присутствует крутящий момент Мкрут.
Данная конструктивная схема образует нежелательную консольную передачу момента. Помимо крутящего момента на выходное колесо редуктора действует дополнительный паразитный момент Мпараз.
Электрические и гидравлические приводы. Электромеханические устройства в .
Рис. 1. Упрощенная кинематическая схема привода 1: 1Ъ 12, Z3,14, 17 - цилиндрические колеса; 15 - червяк; 16 - червячное колесо; - паразитные цилиндрические колеса; 18 - зубчатый
сектор
В целях исключения вышеуказанных недостатков было принято решение о разработке нового привода в едином корпусе с выходным валом АР и потенциометром обратной связи, расположенным непосредственно на выходном валу, - привод 2 (при проектировании нового привода большую помощь оказали высококвалифицированные специалисты «ЦНИИ автоматики и гидравлики», привлеченные в качестве экспертов).
Данный вариант конструкции привода отличается от ранее рассмотренного тем, что силовая передача в виде червячного колеса, расположена непосредственно на выходном валу АР между шарикоподшипниками. Такая схема исключает воздействие паразитных моментов. Кинематическая схема привода 2 представлена на рис. 3.
69
Рис. 2. Схема действия сил в процессе полета
Рис. 3. Упрощенная кинематическая схема привода 2: 12, 23,14 - цилиндрические колеса; 15 - червяк; 16 - червячное колесо
Электрические и гидравлические приводы. Электромеханические устройства в ...
Приведем преимущества привода 2 в сравнении с приводом 1:
1) привод 2 - законченное электромеханическое устройство, выполненное в едином корпусе;
2) датчик обратной связи вместо дискретного использован пленочный и установлен непосредственно на выходном валу АР, что позволяет получать актуальную информацию о полете;
3) максимальный крутящий момент на выходном звене привода 2 58,8 Н-м- 6 кг- м; в приводе 1 44,1 Н- м - 4,5 кг- м;
4) предел прочности на статический крутящий момент у привода 2 - более 176,5 44,1 Н- м - 18 кг-м, в приводе 1 88,3 44,1 Н-м - 9 кг- м;
5) в приводе 2 реализовано механическое самоторможение редуктора, что в дополнении к электромагнитному торможению обеспечивает более высокую надежность;
6) привод 2 состоит из трех передач, которые выполнены по 7-й степени точности, привод 1 - из четырех зубчатых передач. Выходная передача выполнена по 5-й степени точности, червячная пара - по 6-й, остальные две - по 7-й степени точности.
7) в приводе 2 используется более мощный электродвигатель ДП32, в приводе 1 - ДПР72.
8) для уменьшения влияния перепада температур все детали привода 2 выполнены из коррозионностойкой стали за исключением червячного колеса (из безоловянной бронзы). В то время как в приводе 1 корпус изготавливался из титана;
9) общая стоимость блока приводов 2 на этапе опытного производства составила на 20 % меньше, чем у блока приводов 1.
Привод 2 был изготовлен и успешно прошел автономные и летные испытания, подтверждающие высокие тактико-технические характеристики в соответствии с поставленными задачами. Параллельно с разработкой нового привода головной организацией был изменен конструктив стартфиксатора, раскрывающего аэродинамические рули, после чего все последующие пуски изделия прошли с положительными результатами, как со старым, так и с новым приводом.
В настоящее время, привод аэродинамических рулей как законченное устройство для управления не включает в себя блок электроники (усилитель-преобразователь). Данный блок установлен в отдельном отсеке. Разрабатываемый на предприятии новый блок электроники в микроэлектронном исполнении позволит разместить его непосредственно на корпусе привода с выходом электрических цепей на один общий пылевлагозащи-щённый соединитель.
Список литературы
1. Левин И.Я. Справочник конструктора точных приборов. М.: Машиностроение, 1967. 744с.
2. Левитан Ю.В., Обморнов В.П., Васильев В.И. Червячные редукторы. Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-ние, 1985. 168с.
Апальков Владимир Константинович, ведущий инженер-конструктор, apal-kovy@mail.ru, Россия, Москва, ФГУП «Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина»»
Смирнов Дмитрий Борисович, ведущий инженер-конструктор, otd05@npcap.ru, Россия, Москва, ФГУП «Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н. А. Пилюгина»,
Иванов Борис Иванович, начальник конструкторско-технологического отделения, otd05@npcap.ru, Россия, Москва, ФГУП «Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н. А. Пилюгина»
MODERNIZA TION OF THE ACTUATOR AERODYNAMIC RUDDERS V.K. Apalkov, D.B. Smirnov, B.I. Ivanov
Considers the comparison of two actuators aerodynamic rudders on various criteria such as the maximum torque on the output link, the ultimate strength in static torque, the braking moment, the cost of the unit actuators, etc. Shows the advantage of using the actuator as a complete Electromechanical devices.
Key words: the actuator aerodynamic rudders, the electric drive, power transmission, worm reducer, torque.
Apalkov Vladimir Konstantinovich, lead engineer, apalkovy@mail. ru, Russia, Moscow, Academician Pilyugin Center.
Smirnov Dmitry Borisovich, lead engineer, smirnovdb198 7@yandex. ru, Russia, Moscow, Academician Pilyugin Center.
Ivanov Boris Ivanovich, head of construction-technological Department, otd05@ npcap.ru, Russia, Moscow, Academician Pilyugin Center
