Методика проектирования гибких шарниров

Секция «Проектирование машин и робототехника»

ройства). Аварийный привод предназначен для воздействия на гидросистему тормозов с целью наложения их в тех случаях, когда нарушена нормальная схема управления гидроприводом передвижения и камера с повышенной скоростью движется вниз по уклону.

Аварийный привод имеет центробежный исполнительный механизм, связанный механической передачей с зубчатым колесом опорно-ходовой тележки, приводы настраиваются на срабатывание при скорости движения СК 23-27 м/мин.

© Келеров Н. Н., 2013

УДК 629.78.01:621.828

В. В. Кузнецов Научный руководитель - С. П. Ереско Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКИХ ШАРНИРОВ

В настоящее время, в современных космических летательных аппаратах (КА), широко используются, в различных трансформируемых механический системах, пружинные приводы. К этим приводам предъявляются жесткие требования по надежности и точности раскрытия. Они предназначены для перевода механических систем из транспортировочного положения в рабочее.

На данный момент широкое распространение получили пружинные приводы вращающиеся вокруг оси. Такие пружинные приводы принято называть жесткими шарнирами.

Жесткие шарниры данного типа обладают необходимыми запасами по надежности и раскрывающим моментам, обеспечивают разворот на 180°, но имеет ряд недостатков:

- низкая технологичность изготовления в виду большого количества деталей и их сложности;

- наличие механизма зачековки;

- наличие большого количества пар трения, а, значит, и дополнительных покрытий для снижения трения;

- необходимость регулировки для нормального функционирования;

- достаточно большая масса.

В виду вышеперечисленного, возникает необходимость в создании шарнирных узлов, основанных на использовании гибких элементов, которые смогут устранить вышеуказанные недостатки жестких шарниров.

Для того что бы определиться с конструкцией гибкого шарнира был проведен анализ зарубежных конструкций такого типа. Так, например существуют следующие типы конструкций: гибкий шарнир состоящий из трех отдельных профилированных пластин, гибкий шарнир из разрезной трубы, так же ведутся разработки гибких шарниров на основе материалов с памятью формы.

Проведенный анализ показал, что большого распространения подобные конструкции пока не получили, но их разработки ведуться достаточно активно. Так же, в ходе анализа было выявлено, что разрабатываемые конструкции смогут обеспечить раскрытие трансформируемых систем, однако помимо раскрытия шарнир должен обеспечивать требования по контролепригодности, удержанию изгибающего момента и зачековки в рабочем положении. Включив в конструкцию обкатные кулачки, можно обеспечить требование по удержанию изгибающего момента. Этот момент возникает в конце раскрытия шарнира от того, что раскрываемый элемент останавливается в конце хода раскрытия. Изгибающий момент сдерживается сомой пружиной, за счет того, что геометрия кулачков построена таким образом, что по достижении угла раскрытия в 180° дальнейшее перекатывание не возможно и происходит растяжение пружины, таким образом удерживается изгибающий момент. Требование по зачековки так же обеспечивается пружиной, поскольку в раскрытом положении получается довольно жесткий профиль. Контролепригодность можно обеспечить установив датчик, который будет подтверждать факт раскрытия шарнира.

Для решения задачи подтверждения работоспособности конструкции шарнира, я предлагаю воспользоваться следующими расчетными схемами:

1.Воздействие от изгибающего момента:

Изгибающий момент возникает в конце раскрытия шарнира. Он будет изгибать конструкцию шарнира с силой Р, которая в свою очередь будет воздействовать

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

на ленточную пружину с силой Рь Для подтверждения способности конструкции выдерживать нагрузки от изгибающего момента необходимо рассчитать сможет ли выдержать пружина растягивающую нагрузку от силы Р^

2. Момент сопротивления раскрытию

При раскрытии шарнира кабельная сеть, проложенная через его конструкцию, будет изгибаться по мере раскрытия шарнира, и создавать дополнительное усилие которое необходимо преодолеть, что бы раскрыть шарнир. Это усилие и будет создавать момент сопротивления раскрытию. Важно что бы момент раскрытия создаваемый шарниром был всегда больше момента сопротивления раскрытию.

Выводы. Для создания подобного рода конструкций необходимо сформировать методику их проектирования. Это достаточно объемная задача включающая в себя:

- моделирование параметров нагрузочного режима и условий эксплуатации;

- проведение серий экспериментов для набора статистики и получения экспериментальных данных, которые позволят определить зависимость между моментом раскрытия и типами гибких элементов;

- вывод универсальных формул на основе данных полученных из экспериментов;

- сведение всех полученных данных в методическое пособие;

- создание автоматизированного пакета программ, на основе полученных формул, для расчета основных параметров.

Задача создания такой методики является темой моей будущей кандидатской диссертации. По предлагаемой мной конструкции гибкого шарнирного узла подготовлена заявка на изобретение.

Библиографические ссылки

1. Allen H. G. and Bulson P. S. (1980). Background to buckling. London, McGraw-Hill. Auternaud, J., Barte-vain, J., Bertheux, P., Blanc, E., de Mollerat du Jeu, T., Foucras, J., Louis, M., Marello, G.,Poveda, P. andRoux, C. (1992) Selfmotorized antifriction joint and an articulated assembly, such as a satellite solar panel, equipped with such joints.

2. Pellegrino S., Green C., Guest S. D., Watt A. Article «Improved design disclosed SAR. Release Date: November 18, 2000.

© Кузнецов В. В., 2013

УДК 662.822

Е. В. Кукушкин, В. А. Меновщиков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МАЛОЦИКЛОВАЯ УСТАЛОСТЬ ИГОЛЬЧАТОГО ПОДШИПНИКА

Рассматриваются основные направления развития, связанные с поведением поверхности материала в зоне трения при динамических нагрузках в условиях работы. Вопросы малоцикловой усталости игольчатого подшипника.

Проблема малоцикловой прочности элементов конструкций становится актуальной в 50-е годы в связи с развитием реактивной техники, атомной энергетики и созданием уникальных изделий и инженерных конструкций в различных отраслях машиностроения.

В связи с различными процессами разрушения игольчатых подшипников при низких и высоких уровнях максимальных напряжений цикла, различаем два вида усталости: малоцикловую и многоцикловую. Малоцикловая усталость - усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит при упругопластическом деформировании. Многоцикловая усталость - усталость материала, при которой усталостное повреждение или разруше-

ние происходит в основном при упругом деформировании.

Количественная оценка контактной усталости выражается в числе циклов нагружения или в часах работы до возникновения усталостных разрушений поверхностей. Циклически изменяющиеся контактные напряжения вызывают возникновение трещин и отделения частиц материала, поверхностное разрушение в виде ямок выкрашивания (питтинг), трещин, отслаивания [1].

Как правило, малоцикловая усталость возникает при работе игольчатого подшипника с числом циклов нагружения ~ 105. Поскольку современные транспортные машины имеют пробег 2,5 • 105 (3 • 105) км,