WO2007055674A1 - Helicopter rotor - Google Patents

Helicopter rotor Download PDF

Info

Publication number
WO2007055674A1
WO2007055674A1 PCT/UA2006/000060 UA2006000060W WO2007055674A1 WO 2007055674 A1 WO2007055674 A1 WO 2007055674A1 UA 2006000060 W UA2006000060 W UA 2006000060W WO 2007055674 A1 WO2007055674 A1 WO 2007055674A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sphere
blade
rotor
grease
sleeve
Prior art date
Application number
PCT/UA2006/000060
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Volodymyr Tymofiyovych Yakovenko
Original Assignee
Joint Stock Company 'yuzhmash Helicopter'
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Joint Stock Company 'yuzhmash Helicopter' filed Critical Joint Stock Company 'yuzhmash Helicopter'
Publication of WO2007055674A1 publication Critical patent/WO2007055674A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32Rotors
    • B64C27/35Rotors having elastomeric joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32Rotors
    • B64C27/46Blades
    • B64C27/473Constructional features
    • B64C27/48Root attachment to rotor head

Definitions

  • the invention relates to rotors of helicopters with a separate connection of each blade to the sleeve through a spherical hinge and can be used in aircraft construction.
  • Known rotor helicopter containing a cylindrical sleeve and connected to it at least two radially directed blades with knots (USSR copyright certificate N ° 907973, B64C 27/39, publ. 1996).
  • Each blade contains a radially directed power frame, inside of which there is a blade comet connected to the sleeve through a frame mounted along the axis of the blade, a damper in the form of an axial spherical elastomeric bearing and a spherical hinge with a sphere and a cage covering part of its surface.
  • the elastomeric bearing is fixed inside the frame to the end of the frame adjacent to the side surface of the sleeve, and the blade comet is installed in the spherical joint sphere hole located along the axis of the blade, the housing of which is rigidly connected to the end of the elastomeric bearing.
  • the blades and the frame are equipped with fixed stops fixed to the blades and the fixed stops connected to the frame, and the movable stop is made in the form of a spherical belt with a convex spherical working surface and with an axis passing through the center of the elastomeric bearing, and the fixed emphasis - in the form of a closed belt with a concave spherical surface, the axis of which passes through the center of the elastomeric bearing, and its radius is one and a half to two times the radius of the convex spherical surface movable stopper.
  • the blade comet is equipped with a centrifugal blade deflection limiter with a lever, a counterweight and working surfaces interacting with the working surfaces of the fixed stop.
  • the spherical hinge allows the blades to swing around three mutually perpendicular axes, and the spherical elastomeric bearing dampens these swings.
  • additional structural elements are provided, i.e. stops and centrifugal stop described above.
  • the closest to the proposed rotor in terms of combination of features and properties is the rotor of the helicopter containing a sleeve with radial protrusions and at least one pair of radially doubled directed blades with knots, each of which is associated with a corresponding radial protrusion of the sleeve (UK patent JVb 1236650, IPC B64C 27/48, publ. 23.06. 71 g).
  • the blade comel is connected with the protrusion of the sleeve by a connecting unit, in which the blade comel is formed in the form of a fork with a wall and two parallel shelves made with two coaxial holes, and the sleeve protrusion is placed inside the fork and is made with a through channel, coaxial holes in the fork shelves.
  • the connecting unit contains a spherical hinge composed of a sphere with a central through hole and covering part of its surface of the cage, the spherical hinge being fixed by a cage in the through channel of the protrusion of the sleeve, and a finger secured through the central opening of the sphere and the hole in the shelves of the fork in these shelves.
  • the screw is made with a limiter for swinging the blades around three mutually perpendicular axes in the form of a protrusion of each blade of a circular belt mounted on the opposite axis of rotation of the sleeve, which is installed with circumferential and axial clearances in a circular groove in the fork wall.
  • These limiters do not damp the swing of the blade and cause the occurrence of shock loads on the connecting elements.
  • the screw also contains two dampers connecting the fingers in the connecting nodes of both blades, not intended for damping the swings of the blades around three mutually perpendicular axes.
  • the fork is located relative to the axis of the sleeve so that the coaxial holes in its shelves are perpendicular to the axis of the sleeve, which limits the main movement of the blade - circumferential, and also creates additional resistance to control the angle of attack of the blade.
  • a centrifugal force directed radially relative to the axis of the sleeve is perceived by the finger portions that are in contact with the holes in the forks of the fork facing the axis of the sleeve.
  • the finger transfers the force from the centrifugal force through a spherical hinge to the protrusion of the sleeve.
  • the connecting unit perceives the entire load from centrifugal forces, which eliminates the need for a centrifugal limiter and stops, perceiving the entire load from centrifugal force in the previous analogue.
  • the specified connecting node consists of fewer parts, which, moreover, have a much simpler shape and therefore are simpler to manufacture.
  • the connecting unit is more compact, its design provides simplification of assembly and disassembly, inspection and balancing, as well as lower material consumption and cost.
  • the basis of the invention the task of improving the rotor of the helicopter by creating an oil film between the rubbing surfaces of the spherical hinge with a constant presence of the oil film on the most contacted area between these surfaces with the centrifugal force, which will ensure more uniform wear of the rubbing surfaces of the spherical hinge, and also reduce its size, and therefore, increase the resource of the connector.
  • the problem is solved in the rotor of the helicopter containing a sleeve with an axial channel and at least two radial protrusions, as well as radially directed blades with knots associated with these protrusions.
  • the comel of each of the blades and the protrusion of the sleeve are connected to each other by a connecting unit comprising a first element formed by a fork with an end wall and two parallel shelves protruding from it, made with two through coaxial holes, and also a second element located between the shelves of the fork and made with a through channel.
  • the rotor contains a spherical hinge made up of a sphere with a central through hole and covering part of its surface of the cage, and the sphere of the spherical hinge is rigidly connected to the fork with a cylindrical finger passed through the central hole of the sphere and the holes in the shelves of the fork and fixed in these holes , the clip is fixed in the through channel of the second element located inside the plug, and the protrusion of the sleeve and the comel of each blade are interconnected by a limiter of swing of the blade around three mutually per pendicular axes.
  • the connecting unit is equipped with a lubrication system formed by a plurality of interconnected radial channels in the sphere connecting the contact area between the surfaces of the sphere and the cage, the contact zone between these surfaces being closed from the influence of the external environment and filled with grease having high adhesive and wetting properties abilities.
  • the centrifugal force acts on the oil film in the direction of the end of the blade, which determines its outflow through the channels in the sphere from the contact areas between the sphere and the holder of the spherical hinge facing the sleeve, to the parts of this contact facing the end of the blade, which, in turn, determines a decrease in pressure in the first section and its increase in the second.
  • the pressure drop causes the oil film to flow against the action of centrifugal force in the direction of the contact areas facing the sleeve, and pass into the channels open to these areas. Under the action of centrifugal force, the lubricant passes through these channels towards the contact area facing the end of the blade.
  • the blades occurring with a high frequency of swing around three mutually perpendicular axes cause the spherical hinge to swing relative to its sphere with a small amplitude.
  • these oscillations, as well as the differential pressure of the lubricant in the gap between the rubbing surfaces ensure the constant penetration of the lubricant between these surfaces even in the most stressed contact area, i.e. on the plot facing the sleeve, and, therefore, a more uniform distribution of lubricant in the gap between the rubbing surfaces and the continuity of the oil film.
  • the high adhesive ability of the lubricant and its consistent state prevent the displacement of the lubricant from the most loaded contact area of the rubbing surfaces in a spherical joint.
  • a grease gun When the main rotor is stationary, a grease gun is supplied with a grease gun to the grease gun through a non-return valve under pressure, which enters the axial channel in the finger through the radial channels in the finger and the sphere of the spherical hinge between the surfaces of the sphere and the holder.
  • the location of the grease fitting at the end of the axial channel provides easy access to it, which makes it easy and quick to fill the system with grease, as well as replenish the supply of grease in the system by injecting the right amount of grease into it.
  • the lubricant is circulated over the entire contact zone of the rubbing surfaces of the spherical hinge through interconnected through radial channels in the finger and the sphere.
  • molybdenum lubricant it is also desirable to use molybdenum lubricant as a grease.
  • An additional embodiment of the invention provides for the location of at least two radial channels in a sphere along the axis of the blade.
  • An additional advantage according to the invention is the execution on the outer surface of the sphere of a spherical hinge of many grooves.
  • FIG. 1 shows a partial diagram of a rotor of a helicopter, a plan view
  • FIG. 2 is a partial diagram of a rotor hub with a blade, a side view in section
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a connecting unit on an enlarged scale, a side view in section
  • in FIG. 4 is a section A-A of FIG. 3
  • in FIG. 5 is a section BB of FIG. 2
  • FIG. 6 is a diagram of a spherical hinge with another embodiment of a lubrication system, a sectional side view
  • FIG. 7 is a section B-B of FIG. 6
  • FIG. 8 is a partial diagram of a rotor hub with a blade with another embodiment of a hub and blade connection, a sectional side view.
  • the rotor of the helicopter (Fig. 1, 2) contains a sleeve 1 with an axial hole 2 and three radial protrusions 3, as well as three radially directed blades 4 with knots 5.
  • Each protrusion 3 of the sleeve 1 is connected to the knot 5 of the corresponding blade 4 with a connecting unit, including the first element formed at the end of the protrusion 3 by a fork 6 with two parallel shelves 7 and 8, with a cylindrical section 9 and an end wall 10, and also located between the shelves 7 and 8 of the fork 6, the second element in the form of a butt 5 of the blade 4.
  • a connecting unit including the first element formed at the end of the protrusion 3 by a fork 6 with two parallel shelves 7 and 8, with a cylindrical section 9 and an end wall 10, and also located between the shelves 7 and 8 of the fork 6, the second element in the form of a butt 5 of the blade 4.
  • axis k toryh optionally parallel to the axis of rotation sleeves 1.
  • the connecting unit also includes a spherical joint 11 located between the shelves 7 and 8 of the plug 6, made up of a sphere 12 with a central through hole and covering part of its surface of the sleeve 13.
  • the spherical joint 11 is pressed into the sleeve 13 in the through channel of the inside of the fork 6 and butt 5.
  • a pin 14 is passed, which is fixed in the shelves 7 and 8.
  • a connecting sleeve 1 is fixed to the butt 5 of the limiter blade 4 l swing of the blade 4 in the form of a damper 15 with a through axial channel in which the end of the butt 5 of the blade 4 is installed.
  • the damper 15 (Fig. 2, 5) is made in the form of a body of revolution made of elastomeric material 16, fixed between the rigid outer 17 and inner 18 clips of which the outer casing 17 is pressed into the inner cylindrical surface of the fork 6, and the inner 18 is pressed onto the butt 5 of the blade 4 and is made in the form of a needle bearing 19, which reduces friction when controlling the angle of attack of the blade.
  • a lever for controlling the angle of attack of the blade 20 is fixed.
  • the finger 14 is made with a flange 21 (Fig. 3), with which it is supported by a radial protrusion in the flange 7, and fixed from axial movements by a washer 22 and a cotter pin 23.
  • the outer surface of the finger 14 is covered by a stuffing box seal 24, which covers the contact area of the surfaces of the sphere 12 and the holder 13 spherical joint 11.
  • the connecting element is equipped with a lubrication system (Fig. 3, 4) formed by coaxially blades 4 and interconnected by several through radial channels 25 in pin 14 and channels 26 in sphere 12 on both sides of pin 14, as well as an axial channel 27 in the upper half finger 14, connected by a threaded axial channel 28 with radial channels 25 and 26, and the axial channel 27 is made of a larger diameter than the threaded axial channel 28.
  • a grease nipple 30 filled with molybdenum grease is installed on the lower end of the channel 27 with threaded a non-flange 31 screwed into the threaded channel 28. Oiler 30 is made with a check valve for a grease gun.
  • the main rotor operates as follows.
  • Molybdenum grease is capable of working under conditions of extreme pressures (7000 kg / cm 2 ) and temperatures (for a long time - 160 0 C, periodically - 250 0 C), as well as in various weather conditions. It is also resistant to water and high humidity.
  • the molybdenum grease has high adhesive and wetting properties, which ensures the penetration of the lubricant into the gap between the contacting surfaces of the sphere 12 and the cage 13 even on the most contacted contact area facing the sleeve I 5 and thereby contributes to the formation of an oil film between these surfaces.
  • the rotation of the blade 4 creates a centrifugal force F, which is transmitted through the contact portion 32 of the holder 13 and the sphere 12 of the spherical hinge 11 to the finger 14.
  • the finger 14 transmits forces from the centrifugal force to the shelves 7 through the sections 33 and 34 of its contact with the holes in the shelves 7 and 8 and 8 forks 6 and, therefore, on the rotor hub 1.
  • the swashplate constantly changes the angle of attack of the blade 4, as a result of which it swings with an amplitude of up to 8 ° around its axis.
  • the blade 4 is subjected to circumferential swings up to 5 °, as well as swing movements up to 5 °.
  • the comel 5 of the blade 4 together with the holder 13 of the spherical hinge 11 swings relative to the sphere 12 around three mutually perpendicular axes.
  • the centrifugal force F acts on the oil film in the direction of the end of the blade 4, which determines its outflow through the radial channels 26 in the sphere 12 with the contact portion 32 facing the sleeve 1 between the sphere 12 and the ferrule 13 of the spherical hinge 11, to the contact portion 35 facing the end blades 4, which, in turn, causes a decrease in pressure in section 32 and its increase in section 35.
  • the pressure drop causes the oil film to flow against the action of centrifugal force F in the direction of the contact section 32 facing the sleeve 1, and pass to p dialysis channels 26, open to section 32. Under the action of centrifugal force, the lubricant passes through the channels 26 towards the section 35 facing the end of the blade 4.
  • the high adhesive ability of the molybdenum lubricant and its consistent state prevent the displacement of the lubricant from the most loaded contact area 32 of the friction surfaces in the spherical hinge 11, which also contributes to the presence of the oil film on the area 32, and also stabilizes its parameters. All this provides a more uniform wear of the rubbing surfaces of the spherical hinge 11, and also reduces its size and, therefore, increases the resource of the connecting node.
  • the lubrication system of the connecting node may be formed by the circumferential groove 36 in the pin 14 and the radial channels 37 and 38 connected to it in the sphere 12 of the spherical hinge 11, as well as the grooves 29.
  • the spherical hinge 11 is enclosed in a closed housing 39, equipped with an oiler 40 and filled under pressure with molybdenum grease.
  • a lubricant under pressure penetrates between the sphere 12 and the holder 13 of the spherical hinge 11, forming an oil film between them. Swinging of the blade around three mutually perpendicular axes causes the grease to be captured by the grooves 29 from the closed housing 39 and provide constant penetration of the grease between the contact surfaces of the sphere 12 and the cage 13.
  • the fork 43 can be formed at the end of the butt 44 of the blade 45, while a protrusion 48 of the sleeve 49 is placed between its shelves 46 and 47.
  • the load from the centrifugal force is transmitted from the blade 45 through the plug 43 onto the finger 14 and further from the finger 14 through the sphere 12 and the yoke 13 of the spherical hinge 11 to the protrusion 48 of the sleeve 49.
  • the connecting unit may be equipped with the same lubrication systems as those shown in FIG. 3, 4.
  • This arrangement of the rotor complicates the balancing of the blade due to the presence on the butt 44 of the blade 45 of the masses located at a distance from its axis (shelves 46 and 47 of the fork 43), and also increases the mass of the blade 45 and, therefore, the value of the centrifugal force F , which increases the load on the elements of the connecting node, including the contact load on the most loaded section 41 of the contact of the sphere 12 with the cage 13 facing the end of the blade 45.
  • the centrifugal force F acts on the oil film in the direction of section 41, which significantly improves its lubrication conditions and, therefore, reduces the negative effect of increasing the centrifugal force F.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)

Abstract

The invention can be used in aviation engineering. The inventive helicopter rotor comprises a rotor head provided with an axial channel, at least two radial projections and radially oriented blades which are provided with shanks and connected to said projections. The shank of each blade and the head projection are connected to each other by means of a connecting unit which comprises a spherical joint consisting of a ball provided with a central through hole and a housing encompassing a part of the surface thereof. The ball of the joint is rigidly connected to a jaw by a cylindrical pin which passes through the ball central hole and holes embodied in the jaw flange and is fixed therein. The connecting unit is provided with a lubricating system formed by a plurality radial channels which are embodied in the ball, connected to each other and connect a contact segment between the ball and housing surfaces, wherein a contact area between said surfaces is embodied in such a way that it is closed against environmental effects and is filled with a pressurised grease. Said invention makes it possible to form a grease film between friction surfaces of the spherical joint and ensure the permanent presence thereof, thereby increasing the service life of said connecting unit.

Description

НЕСУЩИЙ ВИНТ ВЕРТОЛЕТА HELICOPTER SCREW
Изобретение относится к несущим винтам вертолетов с отдельным соединением каждой лопасти к втулке через сферический шарнир и может быть использовано в авиастроении.The invention relates to rotors of helicopters with a separate connection of each blade to the sleeve through a spherical hinge and can be used in aircraft construction.
Известен несущий винт вертолета, содержащий цилиндрическую втулку и соединенные с ней по меньшей мере две радиально направленные лопасти с комлями (авторское свидетельство СССР N° 907973, B64C 27/39, опубл. 1996 г.). Каждая лопасть содержит радиально направленную силовую рамку, внутри которой установлен комель лопасти, соединенный со втулкой через установленные по оси лопасти рамку, демпфер в виде осевого сферического эластомерного подшипника и сферический шарнир со сферою и охватывающей часть ее поверхности обоймой. При этом эластомерный подшипник закреплен внутри рамки на прилегающем к боковой поверхности втулки торце рамки, а комель лопасти установлен в расположенном по оси лопасти отверстии сферы сферического шарнира, корпус которого жестко связан с торцом эластомерного подшипника. Для снижения нагрузки на сферический шарнир от центробежной силы комель лопасти и рамка снабжены закрепленным на лопасти подвижным и связанным с рамкой неподвижным упорами, причем подвижный упор выполнен в виде шарового пояса с выпуклой сферической рабочей поверхностью и с осью, проходящей через центр эластомерного подшипника, а неподвижный упор — в виде замкнутого пояса с вогнутой сферической поверхностью, ось которой проходит через центр эластомерного подшипника, а ее радиус в полтора - два раза больше радиуса выпуклой сферической поверхности подвижного упора. Кроме того, комель лопасти снабжен центробежным ограничителем отклонения лопасти с рычагом, противовесом и рабочими поверхностями, взаимодействующими с рабочими поверхностями неподвижного упора. Сферический шарнир обеспечивает возможность качаний лопасти вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, а сферический эластомерный подшипник демпфирует эти качания. Однако для снижения нагрузки на сферический шарнир от центробежной силы, обусловливающей быстрый его износ, предусмотрены дополнительные конструктивные элементы, т.е. описанные выше упоры и центробежный ограничитель. Все эти элементы имеют сложную конструкцию, обусловливающую сложность их изготовления, и сложные связи между собой и другими элементами лопастей, что обусловливает сложность установки этих элементов в несущем винте и настройки его узлов и элементов и, следовательно, увеличивает затраты времени и средств на техническое обслуживание и ремонт несущих винтов, а также увеличивает их стоимость и эксплуатационные расходы. Наряду с этим, подвижные и неподвижные упоры в процессе их относительных перемещений находятся под действием больших усилий, обусловленных центробежными силами, что создает большие силы трения и, следовательно, приводит к повышенному износу упоров, что требует их частых замен, т.е. обусловливает малый межремонтный ресурс. Кроме того, зазор между трущимися поверхностями упоров увеличивается в процессе работы, что приводит к ударному взаимодействию узлов и элементов винтов, т.е. к возникновению вибрации, что, в свою очередь, может приводить к разного рода нарушениям работы несущих винтов и дополнительно увеличивает износ их элементов, т.е. снижает надежность несущих винтов, которая и без того снижена введением дополнительных работающих с большими переменными нагрузками элементов, т.е. упоров. Следует также указать, что введение в конструкцию винтов упоров и центробежных ограничителей увеличивает их массу и, кроме того, увеличивает длину комля лопасти, т.е. обусловливает или уменьшение аэродинамических поверхностей лопастей или увеличивает их длину.Known rotor helicopter containing a cylindrical sleeve and connected to it at least two radially directed blades with knots (USSR copyright certificate N ° 907973, B64C 27/39, publ. 1996). Each blade contains a radially directed power frame, inside of which there is a blade comet connected to the sleeve through a frame mounted along the axis of the blade, a damper in the form of an axial spherical elastomeric bearing and a spherical hinge with a sphere and a cage covering part of its surface. In this case, the elastomeric bearing is fixed inside the frame to the end of the frame adjacent to the side surface of the sleeve, and the blade comet is installed in the spherical joint sphere hole located along the axis of the blade, the housing of which is rigidly connected to the end of the elastomeric bearing. To reduce the load on the spherical hinge from the centrifugal force of the comel, the blades and the frame are equipped with fixed stops fixed to the blades and the fixed stops connected to the frame, and the movable stop is made in the form of a spherical belt with a convex spherical working surface and with an axis passing through the center of the elastomeric bearing, and the fixed emphasis - in the form of a closed belt with a concave spherical surface, the axis of which passes through the center of the elastomeric bearing, and its radius is one and a half to two times the radius of the convex spherical surface movable stopper. In addition, the blade comet is equipped with a centrifugal blade deflection limiter with a lever, a counterweight and working surfaces interacting with the working surfaces of the fixed stop. The spherical hinge allows the blades to swing around three mutually perpendicular axes, and the spherical elastomeric bearing dampens these swings. However, to reduce the load on the spherical joint from centrifugal force, which determines its rapid wear, additional structural elements are provided, i.e. stops and centrifugal stop described above. All these elements have a complex structure, which makes them difficult to manufacture, and complex connections between themselves and other elements of the blades, which makes it difficult to install these elements in the rotor and adjust its components and elements and, therefore, increases the time and cost of maintenance and repair of rotors, and also increases their cost and operating costs. Along with this, the movable and fixed stops in the process of their relative movements are under the action of large forces caused by centrifugal forces, which creates large friction forces and, consequently, leads to increased wear of the stops, which requires their frequent replacement, i.e. causes a small overhaul resource. In addition, the gap between the rubbing surfaces of the stops increases during operation, which leads to impact interaction of the nodes and elements of the screws, i.e. to the occurrence of vibration, which, in turn, can lead to various kinds of disturbances in the operation of the rotors and additionally increases the wear of their elements, i.e. reduces the reliability of the rotors, which is already reduced by the introduction of additional elements working with large variable loads, i.e. emphasis. It should also be noted that the introduction of stop screws and centrifugal stops into the screw design increases their mass and, in addition, increases the length of the blade lobe, i.e. causes either a decrease in the aerodynamic surfaces of the blades or increases their length.
Наиболее близким к предложенному несущему винту по совокупности признаков и свойств является несущий винт вертолета, содержащий втулку с радиальными выступами и по меньшей мере одну пару сдвоенных радиально направленных лопастей с комлями, каждый из которых связан с соответствующим радиальным выступом втулки (патент Великобритании JVb 1236650, МПК B64C 27/48, опубл. 23.06. 71 г.). При этом комель лопасти связан с выступом втулки соединительным узлом, в котором комель лопасти образован в виде вилки со стенкой и двумя параллельными полками, выполненными с двумя соосными отверстиями, а выступ втулки размещен внутри вилки и выполнен со сквозным каналом, соосным отверстиям в полках вилки. Наряду с этим, соединительный узел содержит сферический шарнир, составленный из сферы с центральным сквозным отверстием, и охватывающей часть ее поверхности обоймы, причем сферический шарнир закреплен обоймой в сквозном канале выступа втулки, а через центральное отверстие сферы и отверстия в полках вилки пропущен палец, закрепленный в этих полках. Кроме того, винт выполнен с ограничителем качаний лопасти вокруг трех взаимно перпендикулярных осей в виде выполненного на противоположном оси вращения втулки выступа каждой лопасти кругового пояска, установленного с окружным и осевым зазорами в круговом пазу в стенке вилки. Эти ограничители не демпфируют качания лопасти и обусловливают возникновение ударных нагрузок на соединительные элементы. Винт содержит также два демпфера, связывающие пальцы в соединительных узлах обеих лопастей, не предназначенных для демпфирования качаний лопастей вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. Вилка расположена относительно оси втулки таким образом, чтобы соосные отверстия в ее полках были расположены перпендикулярно оси втулки, что ограничивает основное движение лопасти - окружное, а также создает дополнительное сопротивление управлению углом атаки лопасти.The closest to the proposed rotor in terms of combination of features and properties is the rotor of the helicopter containing a sleeve with radial protrusions and at least one pair of radially doubled directed blades with knots, each of which is associated with a corresponding radial protrusion of the sleeve (UK patent JVb 1236650, IPC B64C 27/48, publ. 23.06. 71 g). In this case, the blade comel is connected with the protrusion of the sleeve by a connecting unit, in which the blade comel is formed in the form of a fork with a wall and two parallel shelves made with two coaxial holes, and the sleeve protrusion is placed inside the fork and is made with a through channel, coaxial holes in the fork shelves. Along with this, the connecting unit contains a spherical hinge composed of a sphere with a central through hole and covering part of its surface of the cage, the spherical hinge being fixed by a cage in the through channel of the protrusion of the sleeve, and a finger secured through the central opening of the sphere and the hole in the shelves of the fork in these shelves. In addition, the screw is made with a limiter for swinging the blades around three mutually perpendicular axes in the form of a protrusion of each blade of a circular belt mounted on the opposite axis of rotation of the sleeve, which is installed with circumferential and axial clearances in a circular groove in the fork wall. These limiters do not damp the swing of the blade and cause the occurrence of shock loads on the connecting elements. The screw also contains two dampers connecting the fingers in the connecting nodes of both blades, not intended for damping the swings of the blades around three mutually perpendicular axes. The fork is located relative to the axis of the sleeve so that the coaxial holes in its shelves are perpendicular to the axis of the sleeve, which limits the main movement of the blade - circumferential, and also creates additional resistance to control the angle of attack of the blade.
Направленная радиально относительно оси втулки центробежная сила воспринимается обращенными к оси втулки участками пальца, контактирующими с отверстиями в полках вилки. Палец передает усилие от центробежной силы через сферический шарнир на выступ втулки. Таким образом, соединительный узел воспринимает всю нагрузку от центробежных сил, что исключает необходимость в центробежном ограничителе и упорах, воспринимающих всю нагрузку от центробежной силы в предыдущем аналоге. При этом указанный соединительный узел состоит из меньшего количества деталей, которые, к тому же, имеют значительно более простую форму и поэтому более просты в изготовлении. Наряду с этим, соединительный узел более компактный, его конструкция обеспечивает упрощение сборки и разборки, осмотра и балансировки, а также меньшие материалоемкость и стоимость.A centrifugal force directed radially relative to the axis of the sleeve is perceived by the finger portions that are in contact with the holes in the forks of the fork facing the axis of the sleeve. The finger transfers the force from the centrifugal force through a spherical hinge to the protrusion of the sleeve. Thus, the connecting unit perceives the entire load from centrifugal forces, which eliminates the need for a centrifugal limiter and stops, perceiving the entire load from centrifugal force in the previous analogue. Moreover, the specified connecting node consists of fewer parts, which, moreover, have a much simpler shape and therefore are simpler to manufacture. Along with this, the connecting unit is more compact, its design provides simplification of assembly and disassembly, inspection and balancing, as well as lower material consumption and cost.
Однако вся нагрузка от центробежной силы, передаваемая пальцем на втулку, сосредоточивается на обращенном к концу лопасти участке контакта между поверхностью сферы и внутренней поверхностью обоймы сферического шарнира. Этот участок занимает лишь небольшую долю контактирующих поверхностей, что обусловливает значительные контактные усилия на этом участке. Это, в свою очередь, обусловливает большую силу трения между контактирующими на этом участке поверхностями и, следовательно, быстрый их износ, особенно если принять во внимание то, что качания обоймы сферического шарнира вокруг сферы происходят с высокой частотой и малой амплитудой. Все это обусловливает малый ресурс сферического шарнира. Кроме того, быстрый износ трущихся поверхностей на этом участке их контакта приводит к увеличению зазора между ними и, следовательно, к возникновению ударных нагрузок в соединительном узле, к нарушению балансировки несущего винта и т. д., что быстро делает соединительный узел неработоспособным и обусловливает необходимость замены его элементов. Эту проблему для ближайшего аналога предполагается решить такой комбинацией материалов сферы и обоймы сферического шарнира, которые обладали бы хорошей износостойкостью и сводили бы к минимуму необходимость в техническом обслуживании. Однако обусловленные высокими величинами центробежной силы и малыми размерами участка контакта между трущимися поверхностями сферического шарнира высокие контактные усилия в этом участке делают проблематичным сохранение работоспособности сферического шарнира.However, the entire load from the centrifugal force transmitted by the finger to the sleeve is concentrated on the contact area facing the end of the blade between the surface of the sphere and the inner surface of the cage of the spherical hinge. This site occupies only a small fraction of the contacting surfaces, which leads to significant contact efforts in this area. This, in turn, leads to a large friction force between the surfaces contacting in this area and, consequently, their rapid wear, especially if we take into account the fact that the spherical hinge swings around the sphere with a high frequency and low amplitude. All this leads to a small resource of the spherical hinge. In addition, the rapid wear of the rubbing surfaces in this area of their contact leads to an increase in the gap between them and, consequently, to the occurrence of shock loads in the connecting node, to the imbalance of the rotor balance, etc., which quickly makes the connecting node inoperative and necessitates replacement of its elements. This problem for the closest analogue is supposed to be solved by such a combination of materials of the sphere and the holder of the spherical hinge, which would have good wear resistance and would minimize the need for maintenance. However, due to the high values of centrifugal force and the small size of the contact area between the friction surfaces of the spherical joint, the high contact forces in this section make it difficult to maintain the operability of the spherical joint.
Поэтому в основу изобретения поставлена задача усовершенствования несущего винта вертолета путем создания масляной пленки между трущимися поверхностями сферического шарнира с обеспечением постоянного присутствия масляной пленки на наиболее нагруженном центробежной силой участке контакта между этими поверхностями, что позволит обеспечить более равномерный износ трущихся поверхностей сферического шарнира, а также снизить его величину, и, следовательно, увеличить ресурс соединительного узла.Therefore, the basis of the invention the task of improving the rotor of the helicopter by creating an oil film between the rubbing surfaces of the spherical hinge with a constant presence of the oil film on the most contacted area between these surfaces with the centrifugal force, which will ensure more uniform wear of the rubbing surfaces of the spherical hinge, and also reduce its size, and therefore, increase the resource of the connector.
Поставленная задача решается в несущем винте вертолета, содержащем втулку с осевым каналом и по меньшей мере двумя радиальными выступами, а также связанные с этими выступами радиально направленные лопасти с комлями. При этом комель каждой из лопастей и выступ втулки связаны друг с другом соединительным узлом, включающим первый элемент, образованный вилкой с торцевой стенкой и выступающими из нее двумя параллельными полками, выполненными с двумя сквозными соосными отверстиями, а также второй элемент, размещенный между полками вилки и выполненный со сквозным каналом. Наряду с этим, несущий винт содержит сферический шарнир, составленный из сферы с центральным сквозным отверстием и охватывающей часть ее поверхности обоймы, причем сфера сферического шарнира жестко связана с вилкой цилиндрическим пальцем, пропущенным через центральное отверстие сферы и отверстия в полках вилки и закрепленным в этих отверстиях, обойма закреплена в сквозном канале размещенного внутри вилки второго элемента, а выступ втулки и комель каждой лопасти связаны между собой ограничителем качаний лопасти вокруг трех взаимно перпендикулярных осей.The problem is solved in the rotor of the helicopter containing a sleeve with an axial channel and at least two radial protrusions, as well as radially directed blades with knots associated with these protrusions. In this case, the comel of each of the blades and the protrusion of the sleeve are connected to each other by a connecting unit comprising a first element formed by a fork with an end wall and two parallel shelves protruding from it, made with two through coaxial holes, and also a second element located between the shelves of the fork and made with a through channel. In addition, the rotor contains a spherical hinge made up of a sphere with a central through hole and covering part of its surface of the cage, and the sphere of the spherical hinge is rigidly connected to the fork with a cylindrical finger passed through the central hole of the sphere and the holes in the shelves of the fork and fixed in these holes , the clip is fixed in the through channel of the second element located inside the plug, and the protrusion of the sleeve and the comel of each blade are interconnected by a limiter of swing of the blade around three mutually per pendicular axes.
Согласно изобретению, соединительный узел оснащен системой смазки, образованной множеством соединенных между собой радиальных каналов в сфере, соединяющих участок контакта между поверхностями сферы и обоймы, причем зона контакта между указанными поверхностями выполнена закрытой от влияния внешней среды и заполнена консистентной смазкой, обладающей высокими адгезионной и смачивающей способностями.According to the invention, the connecting unit is equipped with a lubrication system formed by a plurality of interconnected radial channels in the sphere connecting the contact area between the surfaces of the sphere and the cage, the contact zone between these surfaces being closed from the influence of the external environment and filled with grease having high adhesive and wetting properties abilities.
Расположение каналов, соединяющих противоположные участки контакта поверхностей сферы и обоймы сферического шарнира, по оси лопасти, т.е. по линии действия центробежной силы, позволяет использовать ее для постоянного перемещения масляной пленки в зазоре между трущимися поверхностями. Центробежная сила действует на масляную пленку в направлении конца лопасти, что обусловливает ее отток по каналам в сфере с участков контакта между сферой и обоймой сферического шарнира, обращенных к втулке, к участкам этого контакта, обращенным к концу лопасти, что, в свою очередь, обусловливает понижение давления на первом участке и его повышение на втором. Перепад давления заставляет масляную пленку перетекать против действия центробежной силы в направлении к обращенным к втулке участкам контакта, и проходить в каналы, открытые к этим участкам. Под действием центробежной силы смазка проходит по этим каналам в сторону участка контакта, обращенного к концу лопасти. Таким образом, происходит постоянная циркуляция смазки по каналам в сфере и зазору между поверхностью сферы и контактирующей с ней внутренней поверхностью обоймы сферического шарнира. При этом происходящие с высокой частотой качания лопасти вокруг трех взаимно перпендикулярных осей обусловливают качания обоймы сферического шарнира относительно его сферы с малой амплитудой. Наряду с высокой адгезионной способностью смазки и высокой ее смачивающей способностью эти качания, а также перепад давления смазки в зазоре между трущимися поверхностями, обеспечивают постоянное проникновение смазки между этими поверхностями даже на наиболее нагруженном контактными усилиями участке, т.е. на обращенном к втулке участке, и, следовательно, более равномерное распределение смазки в зазоре между трущимися поверхностями и неразрывность масляной пленки. При этом высокая адгезионная способность смазки и ее консистентное состояние препятствуют вытеснению смазки с наиболее нагруженного участка контакта трущихся поверхностей в сферическом шарнире. Закрытие зоны контакта между поверхностями сферы и обоймы от влияния внешней среды главным образом гарантирует присутствие смазки в системе, а также защиту от воздействия влаги и/или пыли, которые могут привести к загрязнению смазки и выходу из строя всего узла, причем указанное закрытие необязательно также может быть выполнено герметичным. Все это обеспечивает более равномерный износ трущихся поверхностей сферического шарнира, а также снижает его величину и, следовательно, увеличивает ресурс соединительного узла.The location of the channels connecting the opposite contact areas of the surfaces of the sphere and the holder of the spherical hinge along the axis of the blade, i.e. along the line of action of centrifugal force, it can be used to constantly move the oil film in the gap between the rubbing surfaces. The centrifugal force acts on the oil film in the direction of the end of the blade, which determines its outflow through the channels in the sphere from the contact areas between the sphere and the holder of the spherical hinge facing the sleeve, to the parts of this contact facing the end of the blade, which, in turn, determines a decrease in pressure in the first section and its increase in the second. The pressure drop causes the oil film to flow against the action of centrifugal force in the direction of the contact areas facing the sleeve, and pass into the channels open to these areas. Under the action of centrifugal force, the lubricant passes through these channels towards the contact area facing the end of the blade. Thus, there is a constant circulation of lubricant through the channels in the sphere and the gap between the surface of the sphere and the inner surface of the spherical hinge in contact with it. In this case, the blades occurring with a high frequency of swing around three mutually perpendicular axes cause the spherical hinge to swing relative to its sphere with a small amplitude. Along with the high adhesive ability of the lubricant and its high wetting ability, these oscillations, as well as the differential pressure of the lubricant in the gap between the rubbing surfaces, ensure the constant penetration of the lubricant between these surfaces even in the most stressed contact area, i.e. on the plot facing the sleeve, and, therefore, a more uniform distribution of lubricant in the gap between the rubbing surfaces and the continuity of the oil film. At the same time, the high adhesive ability of the lubricant and its consistent state prevent the displacement of the lubricant from the most loaded contact area of the rubbing surfaces in a spherical joint. Closing the contact area between the surfaces of the sphere and the cage against the influence of the external environment mainly guarantee the presence of lubricant in the system, as well as protection against moisture and / or dust, which can lead to contamination of the lubricant and failure of the entire assembly, and this closure can optionally also be sealed. All this provides a more uniform wear of the rubbing surfaces of the spherical hinge, and also reduces its size and, therefore, increases the resource of the connecting node.
Целесообразно выполнять радиальные каналы в пальце, соосные радиальным каналам в сфере с образованием сквозных радиальных каналов, соединяющих участки контакта между поверхностями сферы и обоймы сферического шарнира, а также осевой канал, соединенный с указанными сквозными радиальными каналами, причем осевой канал в месте соединения с радиальными каналами оснащать заполняемой консистентной смазкой масленкой с обратным клапаном.It is advisable to perform radial channels in the finger, coaxial to the radial channels in the sphere with the formation of through radial channels connecting the contact areas between the surfaces of the sphere and the cage of the spherical hinge, as well as an axial channel connected to these through radial channels, and the axial channel at the junction with the radial channels equip with grease filled with grease fitting with check valve.
При неподвижном несущем винте смазочным шприцем подают в масленку через обратный клапан под давлением смазку, которая осевому каналу в пальце поступает через радиальные каналы в пальце и сфере сферического шарнира в зазор между поверхностями сферы и обоймы. Расположение масленки на торце осевого канала обеспечивает легкий доступ к ней, что позволяет легко и быстро заполнять смазкой систему, а также пополнять запас смазки в системе, путем нагнетания в нее нужного количества смазки. Циркуляцию смазки по всей зоне контакта трущихся поверхностей сферического шарнира обеспечивают соединенные между собой сквозные радиальные каналы в пальце и сфере.When the main rotor is stationary, a grease gun is supplied with a grease gun to the grease gun through a non-return valve under pressure, which enters the axial channel in the finger through the radial channels in the finger and the sphere of the spherical hinge between the surfaces of the sphere and the holder. The location of the grease fitting at the end of the axial channel provides easy access to it, which makes it easy and quick to fill the system with grease, as well as replenish the supply of grease in the system by injecting the right amount of grease into it. The lubricant is circulated over the entire contact zone of the rubbing surfaces of the spherical hinge through interconnected through radial channels in the finger and the sphere.
При этом также является желательным использование в качестве консистентной смазки - молибденовой смазки.It is also desirable to use molybdenum lubricant as a grease.
Дополнительное воплощение изобретения предусматривает расположение по меньшей мере двух радиальных каналов в сфере по оси лопасти. Дополнительным преимуществом согласно изобретению, является выполнение по наружной поверхности сферы сферического шарнира множества бороздок.An additional embodiment of the invention provides for the location of at least two radial channels in a sphere along the axis of the blade. An additional advantage according to the invention is the execution on the outer surface of the sphere of a spherical hinge of many grooves.
Наличие бороздок на поверхности сферы способствует дополнительному захвату и удержанию смазочного материала в наиболее нагруженный участок контакта трущихся поверхностей в сферическом шарнире.The presence of grooves on the surface of the sphere contributes to the additional capture and retention of the lubricant in the most loaded contact area of the rubbing surfaces in the spherical hinge.
Также целесообразным является выполнение зоны контакта между указанными поверхностями сферы и обоймы закрытой от воздействия внешней среды при помощи сальникового уплотнения, расположенного вокруг указанного пальца.It is also advisable to carry out the contact zone between the indicated surfaces of the sphere and the holder closed from the influence of the external environment with the help of the packing gland located around the specified finger.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена частичная схема несущего винта вертолета, вид в плане; на фиг. 2 — частичная схема втулки несущего винта с лопастью, вид сбоку в разрезе; на фиг. 3 - схема соединительного узла в увеличенном масштабе, вид сбоку в разрезе; на фиг. 4 - разрез A-A фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б фиг. 2; на фиг. 6 - схема сферического шарнира с другим вариантом выполнения системы смазки, вид сбоку в разрезе; на фиг. 7 - разрез B-B фиг. 6; на фиг. 8 - частичная схема втулки несущего винта с лопастью с другим вариантом соединения втулки и лопасти, вид сбоку в разрезе.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a partial diagram of a rotor of a helicopter, a plan view; in FIG. 2 is a partial diagram of a rotor hub with a blade, a side view in section; in FIG. 3 is a schematic diagram of a connecting unit on an enlarged scale, a side view in section; in FIG. 4 is a section A-A of FIG. 3; in FIG. 5 is a section BB of FIG. 2; in FIG. 6 is a diagram of a spherical hinge with another embodiment of a lubrication system, a sectional side view; in FIG. 7 is a section B-B of FIG. 6; in FIG. 8 is a partial diagram of a rotor hub with a blade with another embodiment of a hub and blade connection, a sectional side view.
Несущий винт вертолета (фиг. 1, 2) содержит втулку 1 с осевым отверстием 2 и тремя радиальными выступами 3, а также три радиально направленные лопасти 4 с комлями 5. Каждый выступ 3 втулки 1 связан с комлем 5 соответствующей лопасти 4 соединительным узлом, включающим первый элемент, образованный на конце выступа 3 вилкой 6 с двумя параллельными полками 7 и 8, с цилиндрическим участком 9 и торцевой стенкой 10, а также расположенный между полками 7 и 8 вилки 6 второй элемент в виде комля 5 лопасти 4. В полках 7 и 8 выполнены два сквозных соосных отверстия, оси которых необязательно параллельны оси вращения втулки 1. Соединительный узел включает также размещенный между полками 7 и 8 вилки 6 сферический шарнир 11, составленный из сферы 12 с центральным сквозным отверстием и охватывающей часть ее поверхности обоймы 13. При этом сферический шарнир 11 запрессован обоймой 13 в сквозном канале размещенного внутри вилки 6 и комля 5. Через центральное отверстие в сфере 12 и соосные отверстия в полках 7, 8 вилки 6 пропущен палец 14, который закреплен в полках 7 и 8. В торце цилиндрического участка 9 вилки 6 закреплен связывающий втулку 1 с комлем 5 лопасти 4 ограничитель качаний лопасти 4 в виде демпфера 15 со сквозным осевым каналом, в котором установлен конец комля 5 лопасти 4. Демпфер 15 (фиг. 2, 5) выполнен в виде тела вращения из эластомерного материала 16, закрепленного между жесткими наружной 17 и внутренней 18 обоймами, из которых наружная обойма 17 запрессована во внутренней цилиндрической поверхности вилки 6, а внутренняя 18 запрессована на комле 5 лопасти 4 и выполнена в виде игольчатого подшипника 19, который уменьшает трение при управлении углом атаки лопасти. На каждой лопасти 4 закреплен рычаг управления углом атаки лопасти 20.The rotor of the helicopter (Fig. 1, 2) contains a sleeve 1 with an axial hole 2 and three radial protrusions 3, as well as three radially directed blades 4 with knots 5. Each protrusion 3 of the sleeve 1 is connected to the knot 5 of the corresponding blade 4 with a connecting unit, including the first element formed at the end of the protrusion 3 by a fork 6 with two parallel shelves 7 and 8, with a cylindrical section 9 and an end wall 10, and also located between the shelves 7 and 8 of the fork 6, the second element in the form of a butt 5 of the blade 4. In the shelves 7 and 8 there are two through coaxial holes, axis k toryh optionally parallel to the axis of rotation sleeves 1. The connecting unit also includes a spherical joint 11 located between the shelves 7 and 8 of the plug 6, made up of a sphere 12 with a central through hole and covering part of its surface of the sleeve 13. The spherical joint 11 is pressed into the sleeve 13 in the through channel of the inside of the fork 6 and butt 5. Through the central hole in the sphere 12 and the coaxial holes in the shelves 7, 8 of the plug 6, a pin 14 is passed, which is fixed in the shelves 7 and 8. At the end of the cylindrical section 9 of the plug 6, a connecting sleeve 1 is fixed to the butt 5 of the limiter blade 4 l swing of the blade 4 in the form of a damper 15 with a through axial channel in which the end of the butt 5 of the blade 4 is installed. The damper 15 (Fig. 2, 5) is made in the form of a body of revolution made of elastomeric material 16, fixed between the rigid outer 17 and inner 18 clips of which the outer casing 17 is pressed into the inner cylindrical surface of the fork 6, and the inner 18 is pressed onto the butt 5 of the blade 4 and is made in the form of a needle bearing 19, which reduces friction when controlling the angle of attack of the blade. On each blade 4, a lever for controlling the angle of attack of the blade 20 is fixed.
Палец 14 выполнен с фланцем 21 (фиг. 3), которым он оперт на радиальный выступ в полке 7, и зафиксирован от осевых перемещений шайбой 22 и шплинтом 23. Наружная поверхность пальца 14 охвачена сальниковым уплотнением 24, закрывающим зону контакта поверхностей сферы 12 и обоймы 13 сферического шарнира 11.The finger 14 is made with a flange 21 (Fig. 3), with which it is supported by a radial protrusion in the flange 7, and fixed from axial movements by a washer 22 and a cotter pin 23. The outer surface of the finger 14 is covered by a stuffing box seal 24, which covers the contact area of the surfaces of the sphere 12 and the holder 13 spherical joint 11.
Соединительный элемент оснащен системой смазки (фиг. 3, 4), образованной выполненными соосно лопасти 4 и соединенными между собой несколькими сквозными радиальными каналами 25 в пальце 14 и каналами 26 в сфере 12 по обе стороны пальца 14, а также осевым каналом 27 в верхней половине пальца 14, соединенным резьбовым осевым каналом 28 с радиальными каналами 25 и 26, причем осевой канал 27 выполнен большего диаметра, чем резьбовой осевой канал 28. На нижнем торце канала 27 установлена заполняемая консистентной молибденовой смазкой масленка 30 с резьбовым наконечником 31, ввинченным в резьбовой канал 28. Масленка 30 выполнена с обратным клапаном для смазочного шприца.The connecting element is equipped with a lubrication system (Fig. 3, 4) formed by coaxially blades 4 and interconnected by several through radial channels 25 in pin 14 and channels 26 in sphere 12 on both sides of pin 14, as well as an axial channel 27 in the upper half finger 14, connected by a threaded axial channel 28 with radial channels 25 and 26, and the axial channel 27 is made of a larger diameter than the threaded axial channel 28. A grease nipple 30 filled with molybdenum grease is installed on the lower end of the channel 27 with threaded a non-flange 31 screwed into the threaded channel 28. Oiler 30 is made with a check valve for a grease gun.
Несущий винт работает следующим образом.The main rotor operates as follows.
При неподвижном несущем винте в масленку 30 (фиг. 1-4) через ее обратный клапан шприцем нагнетают консистентную молибденовую смазку, которая по осевому каналу 28 поступает под давлением в радиальные каналы 25 и 26 и далее к контактирующим поверхностям сферы 12 и обоймы 13 сферического шарнира 11. Консистентная молибденовая смазка способна наделено работать в условиях экстремальных давлений (7000 кг/см2) и температур (длительно - 1600C, периодически - 2500C), а также в различных погодных условиях. Она, кроме того, устойчива к воздействию воды и высокой влажности воздуха. Наряду с этим, консистентная молибденовая смазка обладает высокими адгезионной и смачивающей способностями, что обеспечивает проникновение смазки в зазор между контактирующими поверхностями сферы 12 и обоймы 13 даже на наиболее нагруженном контактными усилиями участке контакта, обращенном к втулке I5 и тем самым способствует образованию масляной пленки между этими поверхностями. Вращение лопасти 4 создает центробежную силу F, которая через участок 32 контакта обоймы 13 и сферы 12 сферического шарнира 11 передается на палец 14. Палец 14 через участки 33 и 34 его контакта с отверстиями в полках 7 и 8 передает усилия от центробежной силы на полки 7 и 8 вилки 6 и, следовательно, на втулку 1 несущего винта.When the main rotor is stationary, grease is injected into the grease fitting 30 (Fig. 1-4) through a non-return valve using a syringe, which passes through the axial channel 28 under pressure into the radial channels 25 and 26 and then to the contacting surfaces of the sphere 12 and the holder 13 of the spherical hinge 11. Molybdenum grease is capable of working under conditions of extreme pressures (7000 kg / cm 2 ) and temperatures (for a long time - 160 0 C, periodically - 250 0 C), as well as in various weather conditions. It is also resistant to water and high humidity. Along with this, the molybdenum grease has high adhesive and wetting properties, which ensures the penetration of the lubricant into the gap between the contacting surfaces of the sphere 12 and the cage 13 even on the most contacted contact area facing the sleeve I 5 and thereby contributes to the formation of an oil film between these surfaces. The rotation of the blade 4 creates a centrifugal force F, which is transmitted through the contact portion 32 of the holder 13 and the sphere 12 of the spherical hinge 11 to the finger 14. The finger 14 transmits forces from the centrifugal force to the shelves 7 through the sections 33 and 34 of its contact with the holes in the shelves 7 and 8 and 8 forks 6 and, therefore, on the rotor hub 1.
При вращении несущего винта автомат перекоса постоянно изменяет угол атаки лопасти 4, в результате чего она совершает качания с амплитудой до 8 ° вокруг своей оси. Наряду с этим, лопасть 4 подвергается окружным качаниям до 5°, а также маховым движениям до 5°. При этом комель 5 лопасти 4 вместе с обоймой 13 сферического шарнира 11 совершает качания относительно сферы 12 вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. Эти качания передаются комлем 5 лопасти 4 через выполненную в виде игольчатого подшипника внутреннюю обойму 18 на эластомерный материал 16 демпфера 15 и через его наружную обойму 17 - на полки 7 и 8 вилки 6, \ благодаря чему эти качания демпфируются и ограничиваются по амплитуде.When the rotor rotates, the swashplate constantly changes the angle of attack of the blade 4, as a result of which it swings with an amplitude of up to 8 ° around its axis. Along with this, the blade 4 is subjected to circumferential swings up to 5 °, as well as swing movements up to 5 °. In this case, the comel 5 of the blade 4 together with the holder 13 of the spherical hinge 11 swings relative to the sphere 12 around three mutually perpendicular axes. These swings are transmitted by the butt 5 of the blade 4 through the inner ring 18 made in the form of a needle bearing to the elastomeric material 16 of the damper 15 and through its outer ring 17 to the shelves 7 and 8 of the fork 6, \ due to which these swings are damped and limited in amplitude.
Центробежная сила F действует на масляную пленку в направлении конца лопасти 4, что обусловливает ее отток по радиальным каналам 26 в сфере 12 с обращенного к втулке 1 участка 32 контакта между сферой 12 и обоймой 13 сферического шарнира 11, к участку контакта 35, обращенного к концу лопасти 4, что, в свою очередь, обусловливает понижение давления на участке 32 и его повышение на участке 35. Перепад давления заставляет масляную пленку перетекать против действия центробежной силы F в направлении к обращенному к втулке 1 участку 32 контакта, и проходить в радиальные каналы 26, открытые в участок 32. Под действием центробежной силы смазка проходит по каналам 26 в сторону участка 35, обращенного к концу лопасти 4. Таким образом, происходит постоянная циркуляция смазки по радиальным каналам 26 и зазору между поверхностью сферы 12 и контактирующей с ней внутренней поверхностью обоймы 13 сферического шарнира 11. Качания обоймы 13 сферического шарнира 11 относительно его сферы 12 с малой амплитудой, наряду с высокой адгезионной способностью молибденовой смазки и высокой ее смачивающей способностью, а также перепад давления смазки в зазоре между трущимися поверхностями, обеспечивают постоянное проникновение смазки между этими поверхностями даже на наиболее нагруженном контактными усилиями участке 32, обращенном к втулке 1, и, следовательно, более равномерное распределение смазки в зазоре между трущимися поверхностями и неразрывность масляной пленки. При этом высокая адгезионная способность молибденовой смазки и ее консистентное состояние препятствуют вытеснению смазки с наиболее нагруженного участка контакта 32 трущихся поверхностей в сферическом шарнире 11, что также способствует присутствию масляной пленки на участке 32, а также стабилизирует ее параметры. Все это обеспечивает более равномерный износ трущихся поверхностей сферического шарнира 11, а также снижает его величину и, следовательно, увеличивает ресурс соединительного узла.The centrifugal force F acts on the oil film in the direction of the end of the blade 4, which determines its outflow through the radial channels 26 in the sphere 12 with the contact portion 32 facing the sleeve 1 between the sphere 12 and the ferrule 13 of the spherical hinge 11, to the contact portion 35 facing the end blades 4, which, in turn, causes a decrease in pressure in section 32 and its increase in section 35. The pressure drop causes the oil film to flow against the action of centrifugal force F in the direction of the contact section 32 facing the sleeve 1, and pass to p dialysis channels 26, open to section 32. Under the action of centrifugal force, the lubricant passes through the channels 26 towards the section 35 facing the end of the blade 4. Thus, there is a constant circulation of lubricant along the radial channels 26 and the gap between the surface of the sphere 12 and contacting it the inner surface of the cage 13 of the spherical hinge 11. The swing of the cage 13 of the spherical hinge 11 relative to its sphere 12 with low amplitude, along with the high adhesive ability of the molybdenum grease and its high wetting ability, as well as erepad lubricant pressure in the clearance between the friction surfaces provide a permanent penetration lubrication between these surfaces, even on the most loaded contact forces portion 32 facing towards the hub 1, and hence a more uniform distribution of lubricant in the gap between the friction surfaces and the continuity of the oil film. At the same time, the high adhesive ability of the molybdenum lubricant and its consistent state prevent the displacement of the lubricant from the most loaded contact area 32 of the friction surfaces in the spherical hinge 11, which also contributes to the presence of the oil film on the area 32, and also stabilizes its parameters. All this provides a more uniform wear of the rubbing surfaces of the spherical hinge 11, and also reduces its size and, therefore, increases the resource of the connecting node.
Система смазки соединительного узла (фиг. 6, 7) может быть образована окружной канавкой 36 в пальце 14 и соединенными с ней радиальными каналами 37 и 38 в сфере 12 сферического шарнира 11, а также бороздками 29. При этом сферический шарнир 11 заключен в закрытый корпус 39, снабженный масленкой 40 и заполняемый под давлением консистентной молибденовой смазкой. Смазка под действием давления проникает между сферой 12 и обоймой 13 сферического шарнира 11, образуя между ними масляную пленку. Качания лопасти вокруг трех взаимно перпендикулярных осей обусловливают захват смазки бороздками 29 из закрытого корпуса 39 и обеспечивают постоянное проникновение смазки между поверхностями контакта сферы 12 и обоймы 13. При вращении несущего винта центробежная сила F смещает по окружной канавке 36 смазку к обращенному в сторону конца лопасти участку 41 между трущимися поверхностями сферы 12 и обоймы 13. На этом участке повышается давление, и смазка по зазору между этими поверхностями смещается к обращенному к втулке участку 42, откуда снова вытесняется центробежной силой по канавке 36 к участку 41. Таким образом, смазка циркулирует в зазоре между поверхностями сферы 12 и обоймы 13. Недостаток такой системы заключается в уменьшении поперечного сечения пальца 14 и, следовательно, в его ослаблении.The lubrication system of the connecting node (Fig. 6, 7) may be formed by the circumferential groove 36 in the pin 14 and the radial channels 37 and 38 connected to it in the sphere 12 of the spherical hinge 11, as well as the grooves 29. The spherical hinge 11 is enclosed in a closed housing 39, equipped with an oiler 40 and filled under pressure with molybdenum grease. A lubricant under pressure penetrates between the sphere 12 and the holder 13 of the spherical hinge 11, forming an oil film between them. Swinging of the blade around three mutually perpendicular axes causes the grease to be captured by the grooves 29 from the closed housing 39 and provide constant penetration of the grease between the contact surfaces of the sphere 12 and the cage 13. When the rotor rotates, the centrifugal force F shifts the lubricant along the circumferential groove 36 to the portion facing the end of the blade 41 between the rubbing surfaces of the sphere 12 and the cage 13. In this section, the pressure increases, and the lubricant in the gap between these surfaces moves to the section 42 facing the sleeve, from where you again squeezed by centrifugal force along the groove 36 to section 41. Thus, the lubricant circulates in the gap between the surfaces of the sphere 12 and the holder 13. The disadvantage of this system is to reduce the cross section of the finger 14 and, therefore, to weaken it.
В другом варианте компоновки несущего винта вертолета (фиг. 8) вилка 43 может быть образована на конце комля 44 лопасти 45, при этом между ее полками 46 и 47 размещен выступ 48 втулки 49. В этом случае нагрузка от центробежной силы передается от лопасти 45 через вилку 43 на палец 14 и далее от пальца 14 через сферу 12 и обойму 13 сферического шарнира 11 на выступ 48 втулки 49. Соединительный узел может быть оснащен такими же системами смазки, что и представленные на фиг. 3, 4. Такая компоновка несущего винта усложняет балансировку лопасти из-за наличия на комле 44 лопасти 45 находящихся на расстоянии от его оси масс (полок 46 и 47 вилки 43), а также увеличивает массу лопасти 45 и, следовательно, величину центробежной силы F, что увеличивает нагрузку на элементы соединительного узла, в том числе контактную нагрузку на наиболее нагруженном участке 41 контакта сферы 12 с обоймой 13, обращенном к концу лопасти 45. Однако, в отличие от предыдущего варианта компоновки несущего винта, центробежная сила F действует на масляную пленку в направлении участка 41, что значительно улучшает условия его смазки и, следовательно, снижает отрицательный эффект увеличения величины центробежной силы F.In another embodiment of the rotor assembly of the helicopter (Fig. 8), the fork 43 can be formed at the end of the butt 44 of the blade 45, while a protrusion 48 of the sleeve 49 is placed between its shelves 46 and 47. In this case, the load from the centrifugal force is transmitted from the blade 45 through the plug 43 onto the finger 14 and further from the finger 14 through the sphere 12 and the yoke 13 of the spherical hinge 11 to the protrusion 48 of the sleeve 49. The connecting unit may be equipped with the same lubrication systems as those shown in FIG. 3, 4. This arrangement of the rotor complicates the balancing of the blade due to the presence on the butt 44 of the blade 45 of the masses located at a distance from its axis (shelves 46 and 47 of the fork 43), and also increases the mass of the blade 45 and, therefore, the value of the centrifugal force F , which increases the load on the elements of the connecting node, including the contact load on the most loaded section 41 of the contact of the sphere 12 with the cage 13 facing the end of the blade 45. However, unlike the previous rotor arrangement, the centrifugal force F acts on the oil film in the direction of section 41, which significantly improves its lubrication conditions and, therefore, reduces the negative effect of increasing the centrifugal force F.
Выполнение одного из элементов (выступа втулки или комля лопасти) в виде вилки и размещение другого элемента (комля лопасти или втулки соответственно) между ее полками позволяет выбирать одну из двух компоновок несущего винта, что расширяет возможности решения тех или иных конструкторских и технологических задач в процессе разработки или усовершенствования несущих винтов вертолетов. The execution of one of the elements (the protrusion of the sleeve or the butt of the blade) in the form of a fork and the placement of the other element (the butt of the blade or sleeve, respectively) between its shelves allows you to choose one of the two main rotor layouts, which expands the possibilities of solving various design and technological problems in the process development or improvement of rotors of helicopters.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Несущий винт вертолета, содержащий втулку с осевым каналом и по меньшей мере двумя радиальными выступами, а также связанные с этими выступами радиально направленные лопасти с комлями, причем комель каждой из лопастей и выступ втулки связаны друг с другом соединительным узлом, включающим первый элемент, образованный вилкой с торцевой стенкой и выступающими из нее двумя параллельными полками, выполненными с двумя сквозными отверстиями, а также второй элемент, размещенный между полками вилки и выполненный со сквозным каналом, сферический шарнир, составленный из сферы с центральным сквозным отверстием и охватывающей часть ее поверхности обоймы, причем сфера сферического шарнира жестко связана с вилкой цилиндрическим пальцем, пропущенным через центральное отверстие сферы и отверстия в полках вилки и закрепленным в этих отверстиях, обойма закреплена в сквозном канале размещенного внутри вилки второго элемента, а выступ втулки и комель каждой лопасти связаны между собой ограничителем качаний лопасти вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, отличающийся тем, что соединительный узел оснащен системой смазки, образованной множеством соединенных между собой радиальных каналов в сфере, соединяющих участок контакта между поверхностями сферы и обоймы, причем зона контакта между указанными поверхностями выполнена закрытой от влияния внешней среды и заполнена консистентной смазкой, обладающей высокими адгезионной и смачивающей способностями.1. The rotor of the helicopter, comprising a sleeve with an axial channel and at least two radial protrusions, as well as radially directed blades with knots associated with these protrusions, the comel of each of the blades and the protrusion of the sleeve are connected to each other by a connecting unit including a first element, formed by a fork with an end wall and two parallel shelves protruding from it, made with two through holes, as well as a second element located between the shelves of the fork and made with a through channel, spherically a hinge made up of a sphere with a central through hole and covering part of its surface of the cage, the sphere of the spherical hinge being rigidly connected to the fork by a cylindrical finger passed through the central hole of the sphere and the hole in the flanges of the fork and fixed in these holes, the cage is fixed in the through channel located inside the forks of the second element, and the protrusion of the sleeve and the comel of each blade are interconnected by a limiter of swing of the blade around three mutually perpendicular axes, characterized in that itelny node equipped with the lubrication system formed by a plurality of interconnected channels in the radial connecting portion between the contact surfaces of the sphere and collar, the contact area between said closed surfaces formed by influence of the environment and filled with grease, which has high adhesiveness and wetting abilities.
2. Несущий винт вертолета по п. 1, отличающийся тем, что в пальце выполнены радиальные каналы, соосные радиальным каналам в сфере с образованием сквозных радиальных каналов, соединяющих участки контакта между поверхностями сферы и обоймы сферического шарнира, а также осевой канал, соединенный с указанными сквозными радиальными каналами, причем осевой канал в месте соединения с радиальными каналами оснащен заполняемой консистентной смазкой масленкой с обратным клапаном.2. The rotor of the helicopter according to claim 1, characterized in that the finger has radial channels aligned with the radial channels in the sphere with the formation of through radial channels connecting the contact areas between the surfaces of the sphere and the holder of the spherical hinge, as well as an axial channel connected to the indicated through radial channels, and the axial channel at the junction with radial channels equipped with grease-filled grease fitting with check valve.
3. Несущий винт вертолета по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что консистентной смазкой является молибденовая смазка.3. The rotor of the helicopter according to any one of p. 1 or 2, characterized in that the grease is molybdenum grease.
4. Несущий винт вертолета по любому из п.п. 1 - 3, отличающийся тем, что по меньшей мере два радиальных канала в сфере расположены по оси лопасти.4. The rotor of the helicopter according to any one of paragraphs. 1 to 3, characterized in that at least two radial channels in the sphere are located along the axis of the blade.
5. Несущий винт вертолета по любому из п.п. 1 - 4, отличающийся тем, что указанная сфера дополнительно имеет множество наружных бороздок.5. The rotor of the helicopter according to any one of paragraphs. 1 to 4, characterized in that the said sphere further has a plurality of external grooves.
6. Несущий винт вертолета по любому из п.п. 1 - 5, отличающийся тем, что зона контакта между указанными поверхностями закрыта сальниковым уплотнением, расположенным вокруг пальца. 6. The rotor of the helicopter according to any one of paragraphs. 1 to 5, characterized in that the contact area between these surfaces is closed by a packing gland located around the finger.
PCT/UA2006/000060 2005-11-08 2006-10-31 Helicopter rotor WO2007055674A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200510568 2005-11-08
UA2005010568 2005-11-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007055674A1 true WO2007055674A1 (en) 2007-05-18

Family

ID=38023545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2006/000060 WO2007055674A1 (en) 2005-11-08 2006-10-31 Helicopter rotor

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2007055674A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1236650A (en) * 1968-09-30 1971-06-23 Ver Flugtechnische Werke Hinged rotor blade attachment for helicopter rotors
RU2063119C1 (en) * 1992-12-02 1996-07-10 Валентин Иванович Шумейко Baler piston roller
RU2114333C1 (en) * 1997-09-29 1998-06-27 Борис Семенович Смирнов Spherical joint
RU2200185C2 (en) * 2001-04-25 2003-03-10 Акционерное общество открытого типа "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" Lubricating grease

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1236650A (en) * 1968-09-30 1971-06-23 Ver Flugtechnische Werke Hinged rotor blade attachment for helicopter rotors
RU2063119C1 (en) * 1992-12-02 1996-07-10 Валентин Иванович Шумейко Baler piston roller
RU2114333C1 (en) * 1997-09-29 1998-06-27 Борис Семенович Смирнов Spherical joint
RU2200185C2 (en) * 2001-04-25 2003-03-10 Акционерное общество открытого типа "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" Lubricating grease

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5501434A (en) Hybrid fluid and elastomer damper
KR101281162B1 (en) A rotorcraft rotor with blades hinged in flap and in lag
US4759428A (en) Viscoelastic damper
US3351394A (en) Hydrostatic bearings for a rotatable element
US3361216A (en) Damping devices
RU2488002C2 (en) Device to control pin of vane with variable pitch angle, stator incorporating such control device, compressor incorporating such stator, and gas turbine engine comprising such compressor
US9879753B2 (en) Rotary dampers, systems, and related methods
JPH0112968B2 (en)
US5245890A (en) Resilient coupling with relative rotation limitation
US20160236773A1 (en) Dynamic pitch adjustment devices, systems, and methods
RU2583206C1 (en) Resilient damping support of turbomachine rotor with damper with throttle grooves
EP2886457B1 (en) Rotor hub damper for a rotorcraft
WO2007055674A1 (en) Helicopter rotor
JP4302636B2 (en) Torsional damping rotating shaft
US20140027222A1 (en) Swing damper with disc brakes and its control mechanism
US5135357A (en) Main helicopter rotor
CN103362940A (en) Crank assembly for crankshaft, and engine with same
ES2592569B1 (en) Damping device
CA2961533C (en) A torsional vibration damper
US9114875B2 (en) Lead lag damper for helicopter rotor unit
US3552880A (en) Blade connection for helicopters
EP2704976B1 (en) Swing damper with disc brakes and its control mechanism
US20220170527A1 (en) Vibration Damper and/or Absorber
RU2651961C1 (en) Radial sliding bearing
RU2799274C2 (en) Helicopter tail rotor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06836013

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1