Самодельный вертолет Джидж кай

[augen]

Андрей чертежи есть.Я выложу вместе проверчными таблицами.Выложу в формате JPEG.
С уважением Евгений

 

[Anatoliy.]

Анатолий, я не знаю "вашего случая" 

У меня случай простой - однотактный одноцилиндровый двигатель.
А про них в АП ничего не сказано.
Вот и приходится творчески осмысливать требования к трансмиссии.

 

[Anatoliy.]

и коэффициент учитывающий все остальные перегрузки -1.25

В АП-27 сказано не так.

Я вообще думаю, что это неправильно подходить с « мерками» от «взрослых» вертолетов к легким и тем более сверхлегким. Сверхлегкие самолеты и «взрослые» самолеты –мерки-то разные. Да вообще нужно рассматривать требования к конструкции с учетом ее индивидуальных особенностей. 

Я старался Вам помочь с этим коэффициентом запаса прочности.
Это же у Вас "непредсказуемо" разрушаются детали трансмиссии.

А если по серьёзному, то в Авиационных Правилах записано то, что проверено не практике и от размера вертолета не зависит.

У нас на заводе говорили; "Чти ТУ". (Уважай)
Часто руководящие документы писаны кровью.
Это не мешало бы помнить.

 

[augen]

Анатолий!
Даа... Ваш случай  здорово подкупает тактностью и простотой.
С уважением Евгений

 

[Андрей Миллер]

Часто руководящие документы писаны кровью.

Это означает, что продукт доведен и нарушать технологию и нормы, добытые этим трудом нельзя.
Все читали как доводились вертолеты известных КБ - у Миля лопался сварной шов в трансмиссии (экипаж пострадал), Яковлев вообще просто лопасти отпилил от отчаяния на 0,5 м (ничего с вибрацией ЯК 24 поделать не могли), а одну деталь трансмиссии тоже с горя стали делать из заготовок орудийных стволов, остальные материалы не показали надежность.
У Вас тоже надо испытывать и доводить - двухтактник со своей тряской и оборотами может приподнести неприятные сюрпризы.
Резонанс в трансмиссии - штука неприятная, но доводить ее надо по месту...

 

[augen]

Я старался Вам помочь с этим коэффициентом запаса прочности.
Это же у Вас "непредсказуемо" разрушаются детали трансмиссии. [/quote]
Анатолий! За помощь большое спасибо. По ответу  "вижу" ,что Вы немножко обиделись.Мой ответ- это не желание опровергнуть ваш пост, мой пост -это мое мнение, это чесно выложенный подход с которым я проектировал и строил Джидж кай. И те Люди, которые "приходят" на ветку хотят знать как это было, как это изготавливалось, что бы, возможно, что-то поменять, изготовить лучше. Вы понимаете, что  не только мне помогаете ответами, но  еще и создаете обстановку обсуждения на ветке. Ну.. бывают и эмоциональные посты, но в конечном итого, все Мы приходим на ветку, что что-то выложить или ,что-то получить.А она, кстати, для этого и создана.
С уважением Евгений

 

[augen]

У Вас тоже надо испытывать и доводить - двухтактник со своей тряской и оборотами может приподнести неприятные сюрпризы.
Резонанс в трансмиссии - штука неприятная, но доводить ее надо по месту... 

Да, Андрей, двухтактник-как приводной агрегат-это проблема, но  только в одном случае: если его "лепить" на "абум лазяря". Для любого приводного агрегата, чем больший момент инерции имеет рама, тем меньше амплитуда вибраций-это понятно. Но вот как этот постулат применить на агрегате, вес которого значительно меньше  веса привода и неизвестно что и вокруг чего будет подпрыгивать.Было замечено, что Ротакс на оборотах выше 5500 практически не вибрирует, вернее, амплитуда вибрации незначительная. Подобрали "подушки" под вспомогательную раму.В принципе мотор "пошел" сразу.Оставалось решить проблему неравномерной скорости вращения к/вала, потому, что в первом варианте  была "жесткая" трансмиссия. Хорошо решает вопросы неравномерного крутящего момента клиновый ремень ( муфту пока не рассматриваем), но у клинового ремня нет фиксированного передаточного числа ( скольжение ремня)это не совсем то, что нужно. А вот зубчатый ремень  будет решать эти проблемы, точно так же как он это делает  на автомобиле. В дополнение ко всему установлена резиновая муфта, причем "родная" Ротаксовская, которая одна бы могла решить все проблемы трансмиссии.
Ну а когда увидели картину разрушения зубьев, то сомнений в качестве продукта не осталось.
С уважением Евгений

 

[gimcrack]

С Новым годом, Женя. Я понимаю все поджидающие тебя трудности, желаю терпения и удачи!

 

[Daki]

Да в России  п....ца не бывает...... или он постоянный.    Норма жизни  во все времена.....

 

[Anatoliy.]

Ну а когда увидели картину разрушения зубьев, то сомнений в качестве продукта не осталось.

У меня еще одно замечание.

Вы показали разрушение только колеса в конической передаче, а шестерню не показали.
В паре шестерён действует правило, что шестерня имеет большую прочность по сравнению с колесом, но у Вас разрушились зубья колеса.
Нагрузка на зубья что у шестерни, что у колеса одинаковы, но учитывая уменьшение толщины ножки зуба у шестерни, именно шестерню делают прочнее.
Если Вы калили колесо, то явно уже нарушили это правило.

У нас в Севастополе у одного конструктора одноместного вертолета так же разрушился редуктор, который он заказывал на заводе, а редуктор ему кто то рассчитывал.

Видать мысль о малости своего вертолета вселяет конструкторам-самоделам уверенность что АП писаны не для них.

 

[vert]

Когда разбрали, по очереди, редукторы-оказалось, что наконическом колесе главного редуктора не хватает 13 зубьев!.Все эти зубчики аккуратно улеглись по картеру. Осмотр показал, что зубья в трещинах.Т.е. элементарный заколочный брак. Колесо "9" было куплено в лихих девяностых. [highlight]Причем шестерня стояла 9, а колесо от "восьмерки".[/highlight] Как так получилось а не помню-это было в 2012 году.

Евгений! Мне, кажется,- это основная причина поломки зубьев. Нельзя ставить шестерню от пары-9-35 зубьев, а колесо от пары 8-37 зубьев. У них разные углы конусности, разный торцевой модуль и соответственно нарушаются условия плавности зацепления, что приводит к поломке зубьев.
По прочности простая прикидка:
Момент у Ротакса-503 - 5.46 кгм. Передаточное зубчатого ременного и промежуточного редуктора - 1,73х1.17=2,02. Т.е. на малую коническую шестерню приходится входной момент   5,46х2,02=11,03 кгм. У двигателя М-63 Урал, обороты 5000, мощность 32л.с. Передаточное на первой скорости - 3.6. Т.е. на первой скорости мотоцикла входной момент на коническую шестерню-16,5 кгм. Как видим у мотоцикла момент на шестерне в 1,5 раза больше, чем на вертолете. Учитывая, что обороты на шестерне у вертолета больше (3210об/мин), у мотоцикла -1390, ресурс был бы при том же моменте в 2,3 раза меньше. Но в нашем случае имеем  момент в 1,5 раза меньше. Не знаю какой коэффициент запаса закладывается в мотоциклы и их ресурс, но по отзывам гонщиков конический редуктор легко выдерживал форсирование двигателя до 50 л.с. в мотокроссе. Общий вывод:  прочность шестерни и колеса конического редуктора на вертолете - достаточная.
Сейчас производство мотоциклов в Ирбите  контролируют американцы, качество на высоте! Если удастся купить коническую пару от современного мотоцикла Волк (43 л.с.), то уверен прочности будет с запасом!

 

[augen]

Доброго Всем здоровья!
Ну сначало Всех Форумчан с Новым годом.Всем здоровья-это самое главное.

И хотя я согласен с Анатолием-судьба Народа, должна определяться самим Народом, а не площадями и это, несмотря на то, что сам я родился и вырос в государстве, которое  образовалось на площади, все-таки надо заметить-ветка техническая.

Анатолий я пока не могу извлечь вал-шестерню ( где-то за 3 года, задевался съемник), но на шестерне видны следы приработки.И я уже выкладывал, что зуб шестерни "стерт" по вершине, ни трещин ни сломов на зубьях нет.Т.е. пострадало только колесо, причем зуб шестерни "мягче" зуба колеса.Вот это и дает мне право утверждать то, что колесо "левое".

Сергей, есть небольшое уточнение- в двухтактном, двухцилиндровом, рядном моторе, опуская все выкладки, значение крутящего момента суммируется за оборот. Т.к. Ротакс имеет момент за оборот (полный) 5.4 кг*м, то, фактически, трансмиссию крутят 2.7 кг*м, поэтому значение момента приходящего на шестерню будет 5.4 кг*м. В Урале одна вспышка за оборот (2 за 720 градусов) и поэтому крутит его тот момент который указан в паспорте, около 5 кг.Ну а если его умножить, то все становится на свои места.Примерно так, я "рассуждал" при формировании данных для расчета (оценочного) этого редуктора.
С уважением Евгений

 

[augen]

Анатолий, я не закаливал это колесо.Эта пара была куплена на рынке.
Да и скрестили мы эту пару только после выяснения "пятна" иплавности хода.
Уже куплена новая пара "девятки", тепеерь не поставлю  пока все не проверю.
С уважением Евгений

 

[augen]

По поводу корпуса редуктора я могу сказать следующее-корпус, как таковой выключен из работы. Посмотрите на фото стояка.Алюминеевый корпус располагается между двумя металлическими деталями. Сверху- это "массивная и очень жесткая" крышка. Снизу это фланец. А алюминиевый картер прижат этим фланцем к "негнущейся крышке" из стали 30ХГСА.Так, что говорить о не жесткости картера не приходится. Не жестким фланец исполнен, что бы компенсировать боковые "ударные" ( от обучения) нагрузки, что он с успехом и делает. Но не жесткость этого фланца -понятие условное. Толщина его 6 мм.
С уважением Евгений

 

[Anatoliy.]

Имея две вспышки за оборот-получим тот крутящий момент, который "крутит"к/вал, [highlight]а именно 5,6/2 -2,8 кг*м ни больше и не меньше, а 2.8 кг*м.[/highlight] Т.е. пол- оброта крутит один цилиндр, вторые пол-оброта крутит второй цилиндр. Теперь, я думаю, понятно почему значение этого крутящего момента и нужно умножать на всевозможные коэффициенты.

Какая то у Вас каша с этими моментами на валу.

Если Вы так считали свой редуктор, то следующий так же разрушится.
И будете опять искать крайнего.
А крайний в этом процессе это Вы.

Как определяют средний момент на валу?
Берут мощность и в зависимости от скорости вращения вычисляют этот средний момент.
И для среднего момента на валу абсолютно безразлично кто крутит этот вал, сколько цилиндров и сколько тактов в том двигателе. Да хоть это будет электродвигатель многополюсной или двухполюсной.
Но что происходит во время движения поршня ДВС и как усилие от поршня передается на вал?
В течении рабочего хода давление на поршень не постоянное, да еще на это надо наложить синусоидальный закон от преобразования линейного движения во вращательное.
Естественно мгновенное значение момента в пределах оборота очень не равномерное.
На помощь приходят инерциальные массы и коленвала, и маховика, и поршня с его шатуном и пальцем, и все шестеренки с распредвалом, и масляный насос и еще в придачу то, что крутит сам коленвал.
Поэтому максимальный мгновенный момент на валу превосходит средний момент, определенный из мощности и скорости вращения.
Но с ростом числа рабочих ходов за оборот неравномерность крутящего момента уменьшается.
И всё же максимальный мгновенный момент всегда будет больше среднего момента.
А у Вас момент уменьшается ниже среднего в число вспышек за один оборот.
Вот поэтому и крошатся зубья в редукторе, а Вы всё грешите на производителей шестеренок.

Так вот все коэффициенты запаса прочности на крутящий момент и учитывают сколько цилиндров и скольки тактный двигатель. И этот коэффициент требует учитывать увеличение крутящего момента сверх среднего, расчетного, а не наоборот.

 

[augen]

Берут мощность и в зависимости от скорости вращения вычисляют этот средний момент.

Ай ..Анатолий, ну и зачем же столько эмоций
Хм...берут не мощность...измеряют Суммарный средний момент и вычисляют мощность.
Вы же понимаете, что опровергать Ваши посты я не стану.Ну нет в этом нужды...
С уважением Евгений

 

[augen]

Ну а для Форумчан, видимо надо выложить-как оценивался ресурс главного редуктора:

По расчету винт потребляет максимальный крутящий момент, при вертикальном подъеме, не на висении.Плюсуем к этому моменту долю ХВ. Плюсуем потери в трансмиссии и получаем полный момент, который должна передать трансмиссия от мотора к винту. Умножаем этот момент на 1.2 ( т.е. превышение максимального на 20%). Исходя из передаточного числа выясняем коков должен быть расчетный крутящий момент мотора, умножаем его  на 2 и  1.25 это и будет расчетный момент. Вот так считался и промредуктор, который работает без проблем (блин второй раз выкладываю).Точно так же расчитывался хвостовой редуктор.Мне монжно расказывать про то как "момент уменьшается ниже среднего в число вспышек за один оборот" ( так и не понял, что означает это выражение), редукторы то от этого не перестанут работать. Хм.. кстати, а Дмитрий DDN, у него ведь и мотор значительно мощнее и винт поболее, а редуктор вроде такой же и работает...Хотя я могу ошибаться.
И еще я бы хотел выяснить , почему так отличаются колеса по форме зуба.Фото выложено выше. И какое из них "правое".
С уважением Евгений

 

[Anatoliy.]

По расчету винт потребляет максимальный крутящий момент, при вертикальном подъеме, не на висении.Плюсуем к этому моменту долю ХВ. Плюсуем потери в трансмиссии и получаем полный момент, который должна передать трансмиссия от мотора к винту. 

Трансмиссия передает от двигателя к конечным потребителям не моменты, а мощность.

А вот момент зависит не только от мощности, но и в равной мере от скорости вращения.
Мощность, скорость вращения и момент связаны одной формулой.
В механической трансмиссии, связывающей двигатель только с одним потребителем, скажем, только с несущим винтом в каждом звене вращающемся с разной скоростью будут разные моменты.
И они будут в основном разные не по причине прибавления потерь, а за счет разных скоростей вращения.
На быстром вращающемся выходном вале двигателя момент будет самым маленьким, а на валу несущего винта момент будет самым большим.
А вот складывать моменты несущего винта с моментом хвостового винта в корне не правильно.
При разных скоростях вращения мощности можно складывать, а моменты нельзя.

Так вот, при расчетах надо брать ту максимальную мощность двигателя, которая может развиваться в данной конструкции и просчитав по всей трансмиссии скорости вращения и передаваемые мощности можно определить действующие моменты для каждой детали.

А потом всё эти моменты следует умножить на коэффициенты запаса прочности на трансмиссию взяв их из АП.
Когда получите эти отправные точки проверьте прочность тех деталей трансмиссии.
И не "списывайте" через плечо у других непонятно какие данные.
Считайте сами, или попросите грамотных специалистов посчитать.

Еще раз внимательно прочитайте что я написал про момент и почитайте подходящую литературу по этому вопросу.

 

[Anatoliy.]

про то как "момент уменьшается ниже среднего в число вспышек за один оборот" ( так и не понял, что означает это выражение)

Если реальный средний момент на валу двигателя равен 5,6 кг*м, то первая же деталь которая присоединена к этому валу должна по прочности выдерживать момент больший на коэффициент запаса прочности согласно требований АП. Скажем, примерно в два раза больше (11 кг*м)
Далее в редукторе по мере уменьшения скорости вращения уже тот увеличенный момент увеличивается во столько раз, во сколько уменьшаются обороты.
И так далее вплоть до оси несущего винта момент будет расти.
А Вы так опрометчиво заложили исходный момент (2,8 кг*м) в два раза меньший  чем средний момент двигателя.
Попытка всунуть три коэффициента с общим весом 1,2*2*1,25 =3  явно ситуацию только загубит. Тот момент который Вы посчитали "реальным" в трансмиссии будет по Вашим прикидкам равен только 2,8*3= 8,4 кг*м, что даже для первой детали явно не достаточно.
А дальше в редукторе момент в разы больше Ваших ожиданий и надежд.
Вот и ловите ломанные шестерёнки.

Можете продолжать мне не верить, но шестерёнки будут ломаться после Ваших расчетов.

 

[vert]

Евгений! Все-таки попробуйте прислушаться к мнению Анатолия. На мой взгляд вы ошибаетесь в определении среднего момента двигателя. Его можно посмотреть на графике Ротакса или посчитать по формуле через известную мощность и обороты двигателя. В обоих случаях он будет около 5,5 кгм. А далее вы правы, когда указываете отличия в двухтактном и четырехтактном двигателе. Т.е. у Ротакса пульсации момента будут меньше. И соответственно у Урала пиковый (амплитудный) момент будет выше, что идет в запас по расчету шестерни по среднему моменту. Как я выкладывал выше, исходя из момента на мотоцикле(не зная истинные запасы прочности заложенные мотостроителями, а просто сравнивая моменты)- прочности шестерен хватает. Причина разрушения для меня тоже очевидна - разный торцевой модуль зубьев шестерни(4,5) и колеса(4,31) и соответственно ударная нагрузка в зацеплении. Непонятно, как вы не увидели смещение  пятна контакта по краске в центре зуба при регулировке?
На вашем фото  два колеса одинаковые и направление спирали зуба у обоих - левое, как на чертеже, что я выкладывал выше(ответ 463).Справа колесо с слегка подрезанными вершинами зубьев.
Но меня смущает грубые следы от фрезы на поверхности зубьев. По технологии после цементации образуется окалина и зубья шлифуются в окончательный размер на зубошлифовальном станке. Соответственно поверхность зуба должна быть [highlight]шлифованная[/highlight], чего не видно на вашем фото. Сравните с  поверхностью зубьев шестерни задних мостов авто. Впечатление, что это -левые (бракованные) колеса. Может вам попробывать выписать через интернет-магазин "настоящие" шестерни с Ирбитского завода?
По углу конусности и вибрациям. Отсутствие заложенного угла конусности на втулке-это минус, т.к. дополнительно нагружает комель лопасти и осевой шарнир изгибающим моментом от тяги лопасти, что снизит их ресурс. Лопасть вы не удержите, она займет свой угол конусности изогнувшись.(если только полностью ее из угля сделаете) Естественно угол при тяжелой лопасти и больших оборотах мал, но он есть. При несовпадении выноса вверх оси горизонтального шарнира( а у вас выноса нет) и угла конусности(ц.т. лопастей)  вы получите сильную вибрацию при маховом движении лопастей на крейсерской скорости, как только начнете летать с горизонтальной скоростью. На висении вибрации не будет. При полете на вертолетах с такой втулкой (с общим ГШ) вибрация здорово ощущается при разном взлетном весе и оборотах. Например в одноместном варианте она сильная, а в двухместном (расчетном превышении ГШ) ее нет при тех же оборотах.