Рисунок 3.3 Пневматическая рулевая машинка 
 

       Для изготовления штока используется  Cталь 45, механические характеристики:

    

    

    

       Для определения размеров пневматической РМ необходимо знать величину усилия N, развиваемого приводом.

       Максимальное  давление в рабочей полости силового цилиндра РМ  , тогда максимальный перепад давлений в рабочих камерах РМ:

 

       

 

       Ход поршня составляет удвоенное произведение длины рычага на синус наибольшего угла отклонения управляющей поверхности:

    Где hp – длина рычага, hp=70мм.

    

       Принимается: L_ц=45 мм.

    Величина  усилия , развиваемого приводом, может быть рассчитана из условия равенства потребной и располагаемой мощностей привода:

 

где  M_{Н_MAX} — максимальный нагрузочный момент;

 

       Максимальная  скорость перемещения поршня в силовом  цилиндре:

 

где — угловая скорость отклонения органов управления:

   

       

   n_рм - число РМ, используемых для отклонения рассматриваемого органа управления:

   n_рм=1.

       Величина  усилия на штоке:

 

 

       Длина штока определяется выражением:

    

    

   Для определения диаметра штока используется расчетная схема, приведенная на рис.3.2. (шток работает как жестко защемленный сжатый стержень, рассчитываемый на устойчивость).

       Диаметр штока рассчитывается по максимальной величине усилия на штоке:

 

       Эффективная площадь поршня:

 

    

       Диаметр силового цилиндра: 

 

    

    Из  конструктивных соображений принимаем  .

    Пересчитываем эффективную площадь поршня

    

       Толщина стенки силового цилиндра: 

 

где f_ц — коэффициент безопасности сосудов высокого давления:

   f_ц=3.

   

;

   Из  конструктивных соображений принимаем δ=2,5мм.

   Наружный  диаметр силового цилиндра

   Dн = Dц+2δ=50+5=55 мм.

3.1.3 Определение размеров воздушного аккумулятора давления (ВАД)

       ВАД имеет цилиндрическую форму со сферическими днищами.

       Материал  баллона — cталь 30ХГСА, механические характеристики:

    

    

    

       Объемный  максимальный расход воздуха одной  РМ:

 

       Объем баллона для хранения сжатого воздуха:

 

где  — коэффициент остаточного воздуха в баллоне:

    

  — показатель политропы для воздуха:

  — время управляемого полета:

  — давление в баллоне:

рм = 3

       

    Масса воздуха в баллоне:

где — плотность воздуха в баллоне:

 

    R — газовая постоянная, для воздуха:

    

    T — температура воздуха в баллоне:

    

       

       

       Принимаем радиус сферической части баллона : R_Б=35 мм. Длинна баллона

       Толщина стенки баллона:

 

где — коэффициент, учитывающий уменьшение толщины стенки баллона при штамповке:

    

      — коэффициент, учитывающий уменьшение прочности за счет сварного шва, для стали 30ХГСА:

    

       

       Принимается: δ_Б=5,5 мм.

       Масса воздушного баллона, имеющего постоянную толщину:

 

где — площадь боковой поверхности цилиндрического баллона со сферическим днищем:

 

     — статистический коэффициент,  учитывающий увеличение массы  за счет установки арматуры, оборудования, узлов крепления и прочего:

   

Определим необходимое  количество баллонов.

 где  - объем необходимого воздуха, - объем одного баллона.

       Общая масса снаряженного воздушного баллона: 

 
4. Проектирование и расчет основных силовых элементов механизма управления

4.1 Конструкция и проектирование рычага механизма управления

       Рычаг устанавливается непосредственно  на орган управления, имеет одно плечо. Работает на восприятие изгиба и перерезывающей силы(рис.4.1). Поскольку изгибающий момент вдоль плеча изменяется по линейному закону, то для обеспечения равнопрочности рычага поперечные сечения (рис.3.3.,б) делают переменными по длине. 

    

    Рис.4.1. Рычаг механизма управления 

       Материл рычага – Сталь 35, в закалённом состоянии, механические характеристики которого:

    

     

    

       При проектировочном расчете учитывается  один вид силового воздействия —  наиболее опасный. Поскольку углы отклонения рычага относительно невелики, основным видом силового воздействия на него является изгибающий момент, который и учитывается при проектировочном расчете. При  этом условие прочности:

       Условие восприятия сечением изгибающего момента:

    где — изгибающий момент в сечении;

        - толщина сечения, которую  считают постоянной;

        - переменная по длине рычага  длина прямоугольного сечения.

       Проектируемые сечения:

      

    

                

    

Из конструктивных соображений принимается: b = 3 мм 
 
 

Найдём  высоту поперечного сечения рычага по формуле:

Тогда высоты профилей в проектируемых сечениях будут равны:

        .

        .

Проверяем спроектированное сечение на восприятие перерезывающей силы: 

 
 

      

4.2. Конструкция и проектирование приводного вала

       Приводной вал является опорой для органа управления и последним звеном в кинематической схеме передачи усилия от рулевой машины. Схема установки приводных валов изображена на рисунке 4.2., где 2– рулевой орган, 3– разрезной приводной вал, 4-РМ, 1– корпус ЛА, 5 – неразрезной приводной вал. Нагрузкой на  вал служат силы и моменты, передаваемые на него с органа управления, таким образом, вал подвергается сложной деформации кручения и изгиба. Расчетная схема  приводного вала двухопорная балка, нагруженная сосредоточенными силами, крутящими и изгибающими моментами (рис.4.2)