Nghiên cứu, thiết kế thiết bị thử lá cánh quay trực thăng

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn công trình nghiên cứu riêng dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Minh Xuân Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả luận văn Vũ Dƣơng Hoàn LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn nỗ lực thân nhận đƣợc nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện từ tập thể cá nhân Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả! Trƣớc hết xin bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Nguyễn Minh Xuân, ngƣời tạo điều kiện tận tình hƣớng dẫn để hoàn thành luận văn Xin gửi lời tri ân sâu sắc đến mà thầy dành cho Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Máy tự động thủy khí, quý thầy cô Viện Cơ Khí Động Lực, quý thầy cô Viện Sau Đại học Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến ngƣời thân yêu gia đình, ngƣời sát cánh, động viên tạo điều kiện tốt vật chất lẫn tinh thần suốt trình học tập thực luận văn Cuối cùng, xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo đồng nghiệp Nhà máy A45 - Cục Kỹ Thuật Phòng Không Không Quân, nơi công tác giúp đỡ tạo điều kiện suốt trình học tập, nghiên cứu thực hoàn thành luận văn XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN! Tác giả luận văn Vũ Dƣơng Hoàn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 11 Lý chọn đề tài .11 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .11 Nội dung luận văn đóng góp tác giả .11 Phƣơng pháp nghiên cứu 12 CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TRỰC THĂNG VÀ LÁ CÁNH QUAY TRỰC THĂNG .13 1.1 Giới thiệu chung trực thăng 13 1.2 Các thông số cánh quay trực thăng 14 1.3 Kết cấu cánh quay trực thăng Mi-171 .16 1.3.1 Kết cấu ổ lót cánh quay 16 1.3.2 Kết cấu cánh quay 22 CHƢƠNG 2: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LÁ CÁNH QUAY TRỰC THĂNG 28 2.1 Các đặc tính cánh quay .28 2.2 Các chế độ làm việc cánh quay trực thăng Mi-171 31 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN TẢI TÁC DỤNG LÊN LÁ CÁNH QUAY KIỂM BỀN LÁ CÁNH QUAY 41 3.1 Các giả thuyết tính toán 41 3.2 Các tải tác dụng lên cánh quay bay (hình 2.1) .41 3.2.1 Tải đảm bảo cân mômen quanh lề ngang 41 3.2.2 Tải đảm bảo cân mômen quanh lề đứng 42 3.3 Tải phân bố dọc theo sải cánh quay 43 3.3.1 Tải khí động .43 3.3.2 Tải khí động phân bố 43 3.3.3 Tính lực khối lƣợng 43 3.3.4 Tính lực khối lƣợng phân bố .44 3.3.5 Tính lực li tâm quay 44 3.3.6 Tính lực li tâm phân bố quay 44 3.3.7 Tính lực quán tính phân bố 44 3.3.8 Tính lực nâng phân bố dọc theo sải cánh 45 3.4 Tính mômen nội lực .45 3.4.1 Tính lực li tâm N .45 3.4.2 Tính lực cắt Q 46 3.4.3 Tính mômen uốn quay 46 3.4.4 Tính mômen xoắn quay 46 3.5 Xác định ứng suất thiết diện cánh quay 52 3.5.1 Xác định ứng suất pháp mômen uốn sinh 52 3.5.2 Xác định ứng suất pháp lực li tâm 53 3.5.3 Xác định ứng suất tiếp lực cắt Q gây .53 3.5.4 Xác định ứng suất tiếp mômen xoắn Mk gây 54 3.6 Kết luận chƣơng 57 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ BÀN THỬ LÁ CÁNH QUAY 58 4.1 Điều kiện kỹ thuật thiết kế bàn thử cánh quay trực thăng 58 4.2 Mô tả kết cấu 59 4.3 Tính toán bàn thử .61 4.3.1 Tính tần số để chọn động (hình 4.3) 62 4.3.2 Tính toán lực nâng .62 4.3.3 Các tải trọng quán tính 64 4.3.4 Tính toán cho chi tiết chịu tải bàn thử 65 4.3.5 Tải trọng quán tính mặt phẳng ngang 67 4.4 Tính toán khoang cánh 68 4.4.1 Xác định tải tác dụng lên khoang cánh .68 4.4.2 Xác lập sơ đồ tính toán để xác định tải dầm dọc bàn thử 69 4.4.3 Tính toán lực cần để tạo dao động 70 4.4.4 Lựa chọn số lƣợng cảm biến 71 4.4.5 Kiểm tra độ bền động lực điểm cố định dầm dọc bàn thử 73 4.5 Kết luận chƣơng 74 CHƢƠNG 5: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ KHAI THÁC CÁNH QUAY TRỰC THĂNG 75 5.1 Đặc điểm khai thác cánh quay trực thăng điều kiện việt nam .75 5.1.1 Những vấn đề chung 75 5.1.2 Ảnh hƣởng khí hậu đến khai thác sử dụng cánh quay trực thăng 76 5.1.3 Biện pháp ngăn ngừa ảnh hƣởng môi trƣờng đến cánh quay trực thăng 76 5.2 Những hỏng hóc thƣờng gặp cánh quay phƣơng pháp sửa chữa trình khai thác sử dụng .77 5.2.1 Những hỏng hóc quay cần phải sửa chữa 77 5.2.2 Những hỏng hóc quay không đƣợc phép sửa chữa phải thay 79 5.2.3 Sửa chữa thành phần cánh 79 KẾT LUẬN CHUNG 86 CÁC KÝ HIỆU Ý NGHĨA STT KÝ HIỆU D Đƣờng kính cánh quay R Bán kính cánh quay r Bán kính tƣơng đối GM Trọng lƣợng trực thăng V Tốc độ trực thăng  Tốc độ góc g Gia tốc trọng trƣờng 0 Góc phƣơng vị cánh  Góc vẫy cánh quay 10 W Tốc độ tổng hợp 11  Góc nghiêng ngang đĩa tự động nghiêng 12 n' Quá tải vận hành 13 ntt Quá tải tính toán 14 f Hệ số an toàn 15  Hệ số đặc trƣng cho làm việc cánh quay 16  Hệ số điền đầy 17 CT Hệ số lực đẩy 18 K Góc xoắn tuyệt đối 19  Mật độ không khí 20 k Số cánh quay 21 b Chiều dài dây cung khí động cánh 22 ytj Khoảng cách biên dạng dầm tới dây cung trung bình 23 ydj Khoảng cách dƣới biên dạng dầm tới dây cung trung bình 24 n Tốc độ vòng quay 25  Độ vặn hình học 26  Góc đặt phi công buồng lái 27 GL Trọng lƣợng quay 28 YB Lực khí động 29 qyb Lực khí động phân bố 30 YK Lực khối lƣợng 31 qyk Lực khối lƣợng phân bố 32 NT Lực quán tính 33 qy Tải phân bố quay 34 Q Lực cắt 35 Mu Mômen uốn 36 Mk Mômen xoắn 37 XAO Tọa độ tâm áp prôfin quay 38 XEO Tọa độ tâm cứng prôfin quay 39 XTO Tọa độ trọng tâm prôfin quay 40 JX Mômen quán tính 41 P Ứng suất pháp 42 F Diện tích mặt cắt 43 N Ứng suất pháp lực quán tính quay 44 Q Ứng suất tiếp lực cắt gây 45 K Ứng suất tiếp mômen xoắn gây 46 ε gia tốc góc ε 47 Fqt Lực quán tính 48 ζ1-N Ứng suất phá hủy mỏi sau N chu kỳ làm việc 49 tЦΗ Thời gian tính toán chịu tải chi tiết phút sau chu trình 50 Tpaδ Chu kỳ làm việc DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU STT TÊN BẢNG Bảng 1.1: Các thông số cánh quay trực thăng Mi-171 Bảng 3.1: Kết tính toán góc phƣơng vị 00 Bảng 3.2: Kết tính toán góc phƣơng vị 450 Bảng 3.3: Kết tính toán góc phƣơng vị 900 Bảng 3.4: Kết tính toán góc phƣơng vị 1350 Bảng 3.5: Kết tính toán góc phƣơng vị 1800 Bảng 3.6: Kết tính toán góc phƣơng vị 2250 Bảng 3.7: Kết tính toán góc phƣơng vị 2700 Bảng 3.8: Kết tính toán góc phƣơng vị 3150 10 Bảng 3.9: Kết tính toán góc phƣơng vị 3600 DANH MỤC HÌNH VẼ STT TÊN HÌNH VẼ Hình 1.1: Kết cấu cánh quay trực thăng Mi-171 Hình 1.2: Sơ đồ bố trí khớp lề Hình 1.3: Kết cấu khớp lề ngang Hình 1.4: Kết cấu khớp lề đứng Hình 1.5: Kết cấu khớp lề dọc trục Hình 1.6: Bộ hạn chế góc rủ li tâm Hình 1.7: Bộ giảm lắc thủy lực Hình 1.8: Kết cấu thành phần cánh Hình 1.9: Kết cấu đầu mút cánh 10 Hình 1.10: Kết cấu đầu gốc cánh 11 Hình 1.11: Hệ thống thông báo tín hiệu xà hỏng 12 Hình 2.1: Bán kính cánh quay chiều dài phần có prôfin 13 Hình 2.2: Góc lắp cánh quay 14 Hình 2.3: Sơ đồ độ vặn hình học cánh quay trực thăng Mi-171 15 Hình 2.4: Dòng khí chế độ thổi xiên 16 Hình 2.5: Động lƣợng phụ dòng khí 17 Hình 2.6: Sự làm việc cánh quay chế độ thổi xiên 18 Hình 2.7: Góc phƣơng vị cánh quay 19 Hình 2.8: Tốc độ tổng hợp với Ψ = 00 Ψ = 1800 20 Hình 2.9: Tốc độ tổng hợp với Ψ = 900 Ψ = 3600 21 Hình 2.10: Mối quan hệ W=f(Ψ) 22 Hình 2.11: Tốc độ dài tốc độ tổng hợp thành phần cánh 23 Hình 2.12: Lực nâng mômen uốn cánh 24 Hình 2.13: Lực nâng mômen uốn cánh 25 Hình 2.14: Lực côriôlit cánh 26 Hình 3.1: Các tải tác dụng lên cánh quay 27 Hình 3.2: Quy luật thay đổi góc vẫy 28 Hình 3.3: Lƣu đồ thuật toán tính tải tác dụng kiểm bền cánh quay 29 Hình 3.4: Đồ thị tải khí động phân bố 30 Hình 3.5: Đồ thị tải khối lƣợng phân bố 31 Hình 3.6: Đồ thị lực li tâm phân bố 32 Hình 3.7: Đồ thị lực nâng phân bố dọc theo sải cánh 33 Hình 3.8: Đồ thị lực li tâm 34 Hình 3.9: Đồ thị mô men xoắn quay 35 Hình 3.10: Đồ thị lực cắt 36 Hình 3.11: Đồ thị mô men uốn quay 37 Hình 3.12: Biên dạng trên, dƣới dầm 38 Hình 3.13: Ứng suất mômen lực li tâm gây 39 Hình 3.14: Ứng suất tiếp mômen xoắn lực cắt gây tiết diện 40 Hình 3.15: Đồ thị ứng suất pháp mô men uốn gây 41 Hình 3.16: Đồ thị ứng suất pháp lực li tâm gây 42 Hình 3.17: Đồ thị ứng suất phần dầm 43 Hình 3.18: Đồ thị ứng suất pháp tính toán 44 Hình 3.19: Đồ thị ứng suất tiếp tính toán 45 Hình 4.1: Các dạng dao động profil cánh quay 46 Hình 4.2: Bàn thử dao động LCQ 10 Fc=0.0032; %(trapz(yt,kc)-trapz(yd,kc))*2 ctk=trapz(yt,yd); tx=0; de=0; tg=(16-6)/6980; for i=10:-1:1 if i