Самолёт ULF-2

[ikono]

Имеем 2-х опорную балку с равномерно распределённой нагрузкой. Нагрузку можно взять приходящуюся от веса двигателя, умноженного на макс. перегрузку и коэффициент безопасности + нагрузку от крутящего момента ,умноженную на коэффициент 2 кажись (могу тут ошибаться). И есть для материалов так называемый предел выносливости-напряжение не вызывающее разрушения при некотором числе циклов нагружения. 10 млн. например.

Так вот чтоб да - так нет! Получается, что если болт нагружен только вибрационными нагрузками, то он никогда не сломается, какими бы ни были вибрации. А что вибрационными нагрузкиами здесь можно пренебречь по сравнению со статическими, или учесть эмпирическим коэффициентом - совсем не факт, потому что они вызваны совсем другими физическими причинами, например, вообще ничего не имеют общего с силой тяжести. Что можно сделать, так это оценить амплитуду вибрации моторамы в месте крепления по отношению к кронштейну путём измерения ускорения при вибрации акселерометром, и по жёсткости шланга (или по модулю упругости его резины) оценить амплитуду поперечной силы, приложенной к креплнию при вибрации. Дальше всё как Вы написали, прибавив статический момент изгиба и с учётом поправочных коэфф. всё можно прикинуть. Но... это так морочливо!
Как сказал про Ульф один мой знакомый - с такими трудозатратами американцы полетели на Луну! 🙂

 

[KAA]

Я так понимаю, что вибрационная нагрузка здесь-от пульсации крутящего момента. 1 пик за оборот КВ.Это упрощает расчёт

 

[ikono]

Подложить тонкие шайбы из закалённой стали. И менять периодически, если такая проблема будет (не факт) 

А вот это таки можно попробовать! Только не из стали, а из бронзы или латуни, типа подшипник поперечного скольжения. Преимущество в том, что края стальной трубки моторамы не будут изнашиваться, только бронзовая шайба. Не забывать ее смазывать при обслуживании, и... пожалуй да! Еще бы с расчётом болта справиться... Можно для начала сделать только один такой узел из четырёх, понаблюдать с полгода, если всё нормально - тогда менять и остальные. Надо всё тщательно взвесить.

 

[ikono]

Я так понимаю, что вибрационная нагрузка здесь-от пульсации крутящего момента. 1 пик за оборот КВ.Это упрощает расчёт

Да... Это верно, можно попытаться так прикинуть: Момент инерции винта разгоняется импульсами момента силы со скважностью 1. (пол-оборота есть момент силы, пол-оборота - ноль) В среднем получается так: известный момент на валу мотора, умноженный на коэффициент редуктора и на два = момент силы реакции на мотораме, который в самом худшем случае приложен только к противоположным двум из четырёх опор.

Вот так поговоришь с умным человеком, и всё начинает проясняться! 😉

Еще есть приятная особенность, что даже если болт сломается посередине, то ещё не факт что его верхняя половина сразу вылетит, скорее всего её перекосит и заклинит в резиновой трубке и она еще какое-то время как-то проработает.

 

[ikono]

Еще одна потенциальная проблема - усталость самой моторамы. Если её "ноги", идущие от двигателя к фюзеляжу, на нём жёстко закреплены, то трубки моторамы работают штатно: на сжатие и растяжение. Если моторама в точках закрепления на фюзеляже, предположим, закреплена через сайлентблоки, то с другой стороны каждого стержня по идее должен стоять шарнир, иначе стержни будут изгибаться около их точек закрепления на двигателе. Сталь здесь обычная мягкая St37, что-то она сможет выдержать, но ИМХО это потенциально опасно.

 

[Pisman]

Ikono сайлентблоки в узлах навески моторамы на фюзеляж ставят не для того что бы убрать вибрации двигателя (для этого нужны хорошие резиновые амортизаторы- подушки) а для того что бы снять напряжения от несоосностей которые возникают по массе причин- технологические неточности, деформация конструкции от полетных нагрузок итд, а так же что бы исключить люфты в узлах в которых достаточна минимальная подвижность- например в рычагах подвески или узлах крепления моторам. Так что ставьте.

 

[Atas]

Узел неграмотный.

Обоснуйте пожалуйста, т. к. по чертежу явно сказано варить по углам. Сталь здесь хромоли.

Игорь да хрен его знает что конструктор думал, когда проектировал узел. Да может пиво пил.
И пусть сталь хромоли и даже ванадий в ней есть.
Но эта замечательная сталь стопроцентно справилась , а вот сварочный шов-нет.
И какой тогда смысл в стали и ее замечательных характеристиках ?
Я советую исключительно из собственного опыта.
Переделал этих крепежей на подмоторные рамы более сотни. Вроде почти все летали и возможно до сих пор летают.
И поэтому я считаю что узел неграмотный.
Тут нужна обыкновенная мягкая сталь 20. Или нержавейка. Гнете, привариваете стеночку или даже две.
Навариваете сверху-снизу еще две шайбы, распираете изнутри трубкой-втулкой, соосно рассверливаете за один  проход. Аккуратно разворачиваете там же.  И всё !

 

[Atas]

Вот типа того.
Были бы вы поближе-на лазере бы вырезал вам да аргоном сварил.

 

[мир]

Полностью  согласен  с  Atas  мягкая  сталь  тут  нужна  и  лучше  вообще  без  сварки, а  тупо  отфрезеровать  узел.

 

[Atas]

О-о-о ! А я побоялся предложить 🙂

 

[ikono]

Заваренный кронштейн пролетал благополучно первые 4 часа. Я сегодня придирчиво заглянул под капот: никогда такого не было, и вот опять трещина крепления стартёра. В том же месте, с той же стороны, я уже знал теперь, куда нужно смотреть, поэтому обошлось без отказов. Я в крайний раз сделал крепление пошире, как-бы сечение побольше, так вот результат: вместо 300 часов, более широкое крепление протянуло только 30 🙂 Я уже знаю, что я сделаю: фальшпластину подлиннее и на рогах к основной пластине будет стойка с прокладкой из резины.

 

[ikono]

Всё-таки я на распутье. Есть два варианта: один хитрый, другой брутальный. Хитрый вариант это подкладывать резиновые шайбы вместе со стойками, чтобы снизить пики нагрузки в креплении и демпфировать колебания. Но будет неминуемо износ в ушах под болты, хотя узел в результате явно протянет дольше 30 часов. Есть брутальный вариант: заменить пластину крепления, поставить 10 мм вместо 6, форму оставить ту же, под крепление пластину сфрезеровать до 6 и сделать фрезеровкой по всей площади облегчение. Народ, что посоветуете выбрать?

 

[Вячеслав Ш.]

    Если я правильно вижу картинку , то получается стартер   фиксируется на двух верхних болтах.  Задняя часть стартера вибрирует и ломает пластину .  Может закрепить заднюю часть на каком нибудь элементе рамы или замкнуть в треугольник  ( зелёная линия) контур крепления? Опять же в случае треугольника  точка излома сместится к ушкам пластины. 
А так  видятся или  бортики  на пластине или сама пластина толще из более пластичного металла,  даже не из металлла , а из текстолита.

 

[Pisman]

Есть брутальный вариант: заменить пластину крепления, поставить 10 мм вместо 6, форму оставить ту же, под крепление пластину сфрезеровать до 6 и сделать фрезеровкой по всей площади облегчение. Народ, что посоветуете выбрать? 

6ки явно мало. на парамоторах такое же консольное крепление стартера делается из десятки. и то пока не добавили мяса вокруг болтов его так же ломало. фрезеровать только там где толщина мешает установке. и без прямых линий которые станут направляющими для трещин. например выфрезеровать круглые углубления под амортизаторы.

вариант с подпоркой тоже полезен но Вы пишите что нет места. можно поискать. у вас же болты крепления мотора идут сквозь втулки внутри амортизаторов? вот на эти же болты уже со стороны моторамы ставить фрезерованный или сварной хомут
вот пример такого решения

 

[Atas]

Я думаю, дело проще.
Сделайте отверстия не резьбовые ,а под гайку. У вас небольшое расхождение по центрам отверстий (или перекос резьбы) вызывает концентрацию напряжений в резьбе.
Я бы дал на +0,5...1 мм по диаметру ,пластина самоустановилась бы, и зажал ее гайками.
Кстати, дистанционные втулочки там на всех болтах или на двух ?

 

[ikono]

Вячеслав, Pisman, не хотелось бы сразу городить там слишком много, там и так все непросто. Еще не хватало чтобы крепление двигателя начало ломаться. Там болты всего М10 и слава богу живут.  То есть можно, но в крайнем случае. Хотелось бы для начала несложно и без увеличения веса. А там будем посмотреть.

Atas, ДА! Не резьбовые отверстия нужны однозначно. Перекос в месте разрушения будет вряд ли, потому что отверстия в фальшпластине более широкие. Но сама резьба при обратном выгибе "ноги" сильно и локально нагружает металл. Но одной такой мерой проблему не решить, прошлый раз трещина шла по краю втулки. Там втулки 12 мм на всех болтах.

Оценил прибавку в весе пластины из 10 мм: +38 г. 🙂 Это мелочь. 103г. И втулку-проставку с этой стороны можно сделать расширяющуюся к пластине, чтобы лучше распределить нагрузку. Но резонанс тогда сместится к оборотам номинала, а это мне совсем не надо. Значит, под втулки проложу шайбы из резины от автомобильной камеры.

6 мм это, конечно, мало, но как-то же пролетал этот узел 300 часов? Если присмотреться, на крайнем фото фальшпластины видно, что в районе верхних отверстий есть следы трения. Там на 2 болтах закрепляется стартёр. Поскольку я собирал СУ за 4 года до первого полёта и не очень в него веря, то видимо затянул эти болты не очень сильно. В результате там было трение и во время резонанса оно вносило потери и гасило колебания. 30 часов назад я затягивал болты как следует и никаких признаков истирания алюминия я там больше не нашёл. Но пластина сломалась раньше. В оригинальных чертежах Ульфа другой стартёр, его крепление ниже и всё еще гораздо более хлипко: втулки длиннее, болты тоньше... Но зато резонанс смещен к более низким оборотам.

 

[ikono]

Кажется, будет радикальное решение проблемы: вообще без втулок  😱 Просто проложу 18 мм лист резины по всей площади фальшпластины.

 

[ikono]

Вот такое монструозное решение. К сожалению, +120г. Наверное, среднюю часть резины следовало бы не ставить, сэкономил бы грамм 50, и жёсткость была бы меньше. Резьбу оставил на верхних болтах, иначе с зацеплением может быть проблема. Ну, полетаю пока так.

 

[Костоправски]

Пробойничком или коронкой малой в неработающих местах резины для снижения веса пройтись можно.Мне кажется,радикально проблему не решит,только сделает непредсказуемым время когда в следующий раз вылезет.Назначить узел расходником и по отработке 20-25 часов менять не глядя не дешевле и спокойней  будет?Я правильно понимаю,на первоначальных настройках  двигателя железка 300 часов отработала,на новых резонанс в разы быстрей разрушать стал?Стартеру ревизия делалась,как щеточный узел в таких условиях себя чувствует? 

 

[ikono]

Я сомневаюсь, что настройки двигателя повлияли на долговечность. Возможно, улучшение развязки двигателя и фюзеляжа по вибрациям привела к тому, что фюзеляж вибрирует меньше, а мотор - больше. Но это мало влияет, ИМХО. Менять каждые 25 часов для меня не вариант, каждые 300 часов - вполне. Да и менять по состоянию, стартёр это не тот узел, без которого продолжение полёта невозможно. Что же, теперь увидим. Спорить на ящик пива не стану, но думаю что теперь узел полетает долго: сечение ноги вполне достаточное, но раньше нагрузка прикладвалась локально в месте соприкосновения со втулкой. Теперь нижние болты затянуты слабо, у них длинные цилиндрические стержни без резьбы (резьба только в конце под гайкой). Теперь пластина будет плавно гнуться в большом районе под всей резиной, а не изламываться локально. Резина же обеспечит демпфирование колебаний. В перспективе вместо AlMg3 можно будет попробовать 8мм Д16АТ в сочетании с резиной, но это еще утяжелит.

Ближе к концу месяца планирую (если погода будет) слетать в командировку в Амстердам.