10. Ovládacie laná 10.1 Druhy ovládacích lán

Transcript

1 10. Ovládacie laná Laná, spolu s ďalšími prvkami, ako sú kladky, napínacie a kompenzačné zariadenia sa využívajú najmä v systémoch riadenia lietadla. Laná sú súčasťou kinematických, mechanických prevodov a slúžia na prenos sily alebo informácie v systémoch riadenia lietadla. Laná sú ohybné a tak sa tento prenos môže realizovať i na pomerne zložitej ceste v trupe lietadla. Pritom laná kladú relatívne malé nároky na priestor. Pre dostatočnú únosnosť pri zachovaní ohybnosti sa najviac používajú laná oceľové, vyrábané zvinovaním alebo zapletaním z tenkých oceľových drôtov Druhy ovládacích lán Laná majú vo všeobecnosti jednu nevýhodu: časom sa pôsobením normálnych prevádzkových zaťažení vždy predĺžia, čo vedie ku zmene vôlí v kinematickom mechanizme. Už pri výrobe lán sa pred zapletením koncoviek pre príslušné dĺžky laná zaťažujú tak, aby to prvé predĺženie už bolo ošetrené pred prvou montážou. Predbežné naťahovanie lán sa v použití pre letectvo vykonáva podľa normy ONL 3721 s použitím postupu: 1. Pred použitím vo výrobe musí byť lano vyťahované najmenej 1 minútu. Vyťahovanie lán sa vykonáva jednoducho, teda silou adekvátnou danému priemeru lana (obr.10-1) alebo zložito (cez kladku obr.10-2). Zariadenie pre vyťahovanie lán môže byť horizontálne alebo vertikálne. Lano sa vyťahuje pomocou akéhokoľvek prístroja (zdvíhadlo, rumpál) s použitím ukazovateľa sily (dynamometer, manometer a pod.), pripojeného k lanu, alebo pomocou závažia zaveseného buď na konci lana, ak sa vyťahuje jednoduchým spôsobom, alebo ku kladke, ak sa vyťahuje zložitým spôsobom. 2. Konce lana bez očníc, alebo bez iných koncoviek sa pripevňuje svorkami, ušami, valčekmi alebo iným spôsobom, ktorý zabraňuje lanu prekĺznuť v miestach pripevnenia účinkom sily, ktorou sa vyťahuje. Priemer vodiacich kladiek alebo bubna použitých pre zložité vyťahovanie musí byť najmenej 1000d (d=priemer drôtika vo 235

2 zväzku lana).konce lana musia byť opletené mäkkým drôtom (aby sa zabránilo samovoľnému rozpletaniu lana), ak nie sú na koncoch lana očnice, alebo iné koncovky. 3. Po ukončení vyťahovania nesmie mať lano smyčky ani zalomeniny ani nesmie byť žiaden drôtik pretrhnutý. Sila použitá pre jednoduché vytiahnutie lana je P=50% zaťaženia deklarovaného pre pretrhnutie lana. Pre zložité vyťahovanie lana sa musí sila P násobiť počtom čiastkových úsekov vyťahovaného lana (viď obr. 10-2). konštrukcia lana príklad označenia Parametre lán pre letectvo menovitý tolerancia priemer lana [%] [mm] 1,00 nosný priemer lana [mm 2 ] hmotnosť lana [kg.m -1 ] 0,546 0,0046 STN ,25-5 0,880 0,0075 1,6 1,370 0,0110 1,60 1,480 0,0125 STN STN ,00 ±4 2,390 0,0186 2,5 3,730 0,0317 2,00 1,320 0,0120 2,5-8 2,060 0,0190 2,0 1,540 0,0140 STN ,5-8 2,410 0,0220 STN STN ,15 3,580 0,0330 3,55 ±5 4,490 0,0410 4,00 5,600 0,0520 4,5 7,020 0,0650 3,15 4,180 0,0380 3,55 5,240 0, ,00 6,500 0,0600 5,00 ±5 10,360 0,0950 6,3 16,720 0,1500 8,00 26,120 0, ,00 41,460 0,3800 Tab Parametre lán pre letectvo 236

3 Laná ktoré prešli pevnostnou skúškou a predbežným vytiahnutím sa premazávajú špeciálnou konzervačnou zmesou. Výber oceľových lán pre letectvo sa vykonáva podľa oborovej normy ONL 3725, táto norma stanovuje výber oceľových lán normalizovaných podľa STN , STN , STN , STN , STN , STN : Poznámky: smer vinutia lana: vždy pravý, spôsob vinutia lana: protismerný úprava povrchu lana: pozinkované laná sú dodávané v nevytiahnutom stave, vyťahovanie lán zabezpečuje odberateľ podľa normy ONL Laná pre letectvo, uvedené v tabuľke 10-1 majú pevnostné charakteristiky deklarované tak, ako je uvedené v nasledujúcej tabuľke. tolerancie hmotnosti [%] Vlastnosti lán pre letectvo (pokračovanie tabuľky 10-1) menovitá zaťaženie pri menovitá pevnosť drôtu pretrhnutí lana nosnosť lana [MPa] v celku [N] [N] použitie ± na bowdeny ± na bowdeny ± v systémoch riadenia ± laná na nosné konštrukcie +6/ v systémoch riadenia ± laná na nosné konštrukcie Tab Vlastnosti lán pre letectvo 10.2 Koncové uchytenia, napínacie a kompenzačné zariadenia Konce lán sa poisťujú proti rozpletaniu. Laná do priemeru 9,5 mm sa na konci omotávajú viazacím drôtom. Laná s priemerom nad 9,5 mm sa na koncoch pred rozstrihnutím napájkujú mosadzou. Konce lán pred osadením koncovkami musia byť dokonale čisté a suché. To isté platí pre povrchy koncoviek (púzdier). Tiež závity koncoviek musia byť čisté. V guličkových koncovkách (obr. 10-3) musia byť laná napájkované presne centricky, teda v osi guličiek. Takéto zakončenie lana je prispôsobené pre navlečenie do diery iného prvku sústavy. Iný typ zakončenia lana je pomocou očnice (obr. 10-4), ktorá na konci lana vytvára akúsi smyčku s okom pre navlečenie na iný prvok systému riadenia (napríklad na čap...). 237

4 Riadiace laná a napináky Minimálny priemer lana použitého v systéme riadenia je predpísaný. V systéme riadenia je každé lano vybavené vlastným napinákom. Ľahko prístupný napinák musí behom prevádzky umožniť pravidelné napínanie lana na určitú hodnotu predpätia. Predpätie má zaručiť elimináciu možných mŕtvych chodov v riadení, spôsobených predĺžení lana. Lanové prevody všeobecne Lanový prevod (jeho pomer k i ) je definovaný ako pomer sily na výstupe F o (napr. ťah na ovládanie odľahčovacej plôške) ku sile na vstupe F i (napr. sila potrebná na otáčanie ovládacieho kolesa), tj.: (10-1) 238

5 Voľba lanového prevodu je závislá na celkovom dovolenom zaťažení v sústave (odvodené od maximálneho prevádzkového zaťaženia) a systému lanového prevodu, ktorý môže byť použitý. Lanový prevod je vedený len od jedného prvku sústavy ku druhému cez jednoduché kladky kvôli tomu, aby systém riadenia prešiel zložitú cestu v trupe lietadla. Hodnota prevodového pomeru je rovná 1 v takom prípade, keď sila na výstupe sa rovná sile na vstupe. Lanový prevod môže byť konštruovaný ako jednoduchý alebo dvojitá kladkostroj, potom sú sily na vstupe a výstupe rozdielne. U nepárneho lanového prevodu je koniec lana ukotvený na hriadeli kladnice (na obrázku plná čiara). Keď je prevod párny, končí lano na ose pevnej kladky (na obrázku čiarkovane). Lanový prevod k i je rovný počtu nosných prierezov lana n, teda: k i = n (10-2) Budú taktiež rozdiely v dĺžke lananavíjaného na bubon L a zdvih kladkostroja H, rovnako tak v pomere, ktorý sme označili ako lanový prevod: (10-3) Pásové trenie lana na kladke Na kladke vzniká pásové trenie, ktoré tiež nazývame odpor ohybného vlákna (lana). Vzniká na povrchu telesa kladky vďaka tzv. uhlu opásania α. Prejavuje sa nakoniec tiež rozdielom v ťahových silách nameraných v lane na oboch stranách kladky. Tento efekt je dôsledkom určitej neohybnosti lana na strane nábehu na kladku lano ako keby mierne vybočuje v smere od kladky, naopak na odvíjaní od kladky sa na druhej strane lano ako keby lepí na kladku. Trecí moment na kladke takto vykazuje určitý stratový moment, i tento efekt je kompenzovaný predpätím pomocou lanových napinákov lana. Životnosť lana Popísaný efekt vedie ku jednoduchej úvahe: čím je menší priemer kladky, tým menšia bude životnosť lana. Preto je pri výpočte priemerov kladiek nutné prihliadnuť k tomu, aby vypočítané ťahové napätie lana vplyvom prídavného ohybu príliš nenarastalo. 239

6 10.3 Kladky a hlavné časti lanového systému ovládania Lanové systémy sú pre každú zmenu smeru lana vybavené kladkou. Úlohou kladiek je v prvom rade viesť lano, ale kladka súčasne musí plniť ďalšie dve požiadavky a to: priemer kladky v mieste drážky D k nesmie byť menší než 300-násobok priemeru základného drôtika lana, kladka musí byť vybavená zariadením na zamedzenie vyskočenia lana z kladky, alebo zablokovania priechodnosti lana medzi kladkou a závesnou vidlicou. Túto úlohu plnia ochranné strmene kladky. Kladky lanových prevodov sú pevné a pohyblivé. Pevné kladky sú pevne zakotvené v celkovej konštrukcii draku lietadla, ich os otáčania je v danej polohe fixovaná vidlicou. Pohyblivé kladky sa v lanovom prevode viažu k pohybujúcej sa časti daného systému, os otáčania kladky je vidlicou spojená s touto pohybujúcou sa časťou. Ďalšie delenie kladiek rozlišuje kladky vodiace alebo vyrovnávajúce. Vodiace kladky slúžia k vedeniu lana pri jeho pohybe. Vyrovnávacia kladky je v strede lanového systému umiestnená tak, aby kompenzovala prípadné nerovnomerné natiahnutie jednotlivých vetiev systému. Môže byť tiež nahradená vahadlom. Konštrukcia kladky Teoretický priemerkladky meraný od osi lana stanovíme použitím vzťahu:. (10-4) Kde d je menovitý priemer lana [mm] α je súčiniteľ závisiaci na druhu kladky a druhu prevádzky. Súčiniteľ α je nutné zvyšovať o 2, keď sa jedná o striedavé namáhanie lana, alebo keď je počet vodiacich kladiek väčší ako dve. Práve tak zvyšujeme hodnotu α o 2 pri použití lán s drôtmi o menovitej pevnosti väčšej ako 1800 MPa. 240

7 Hodnota súčiniteľa α v závislosti na druhu prevádzky a druhu kladky Kladky Druh prevádzky Vodiace Vyrovnávacie Ľahký Stredný Ťažký Veľmi ťažký Tab Hodnota súčiniteľa α U kladiek sa používa normalizovaný priemer D k. je to priemer meraný kolmo na os otáčania na dne lanovej drážky. Pre rozmery lanovej drážky všeobecne platia nasledovné vzťahy: Polomer zakrivenia drážky R=(0,53 0,56).δ (10 5) Uhol rozovretia drážky γ=45 Hĺbka drážky b=(3,5 5).R pre laná do d=16 b=(3 3,5).R pre laná d>16 Drážka lanovej kladky musí byť hladko opracovaná a okraje musia byť zaoblené, aby nedochádzalo k veľkému opotrebeniu lana. Uhol nábehu lana na kladku môže byť pri uhle rozovretia kladky γ=45 najviac 6. Účinnosť lanovej kladky závisí na spôsobe uloženia, pri klznom uložení v ložiskových púzdrach býva účinnosť η = 96 97%, pri uložení vo valivých ložiskách je účinnosť vyššia η = 98%. Lano sa môže vychyľovať z roviny drážky kladky najviac o 4 až 5, aby sa nenavalilo na okraje drážky a nevyšmyklo sa. Aby sa zabránilo prešmykovaniu lana v drážke, a tým i jeho nadmernému opotrebeniu, plocha lanovej drážky kladky sa vykladá gumou alebo hliníkom, tak aby sa súčiniteľ trenia zväčšil Pružné systémy ovládania lietadiel Riadenie lietadla je systém, ktorý v sebe obsahuje všetky ovládacie mechanizmy lietadla, pomocou ktorých je možné dosiahnuť zmenu polohy lietadla v priestore alebo zmenu parametrov pohybu lietadla v trojrozmernom priestore. Patrí sem v zásade ovládanie aerodynamických kormidiel, prostriedkov vyváženia, prostriedkov ovládania vztlaku 241

8 a odporu, ale aj ovládanie motora a podvozku lietadla. Všeobecne tieto systémy majú prenášať silu potrebnú k požadovanému manévru od pilota k ovládanej sústave. V tomto prenose sa uplatňujú prevody: tuhé, ktorých kinematika je realizovaná pomocou tuhých tiahiel (spravidla duralové rúrky), zakončených kĺbmi so zalisovanými ložiskami ohybné. Ktorých kinematika je realizovaná pomocou pružných, ohybných prevodov. Už bolo spomenuté, že ohybný prevod riadenia má oproti tuhému výhodu v tom, že je možné ho viesť z hľadiska priestorovej konštrukcie draku lietadla najvýhodnejšími miestami a to i relatívne zložitou cestou. Vychádza relatívne ľahší než tuhý prevod. Na druhej strane je jeho malá tuhosť určitou nevýhodou. Usporiadanie systému je také, že v prevádzke dochádza k postupnému vyťahovaniu lán a hrozí nebezpečenstvo vzniku mŕtvych chodov v sústave riadenia. Najprv sa tomu zabraňuje tzv. vyťahovaním lán už pri ich výrobe (postup viď. kap. 10.1) a sekundárne použitím napinákov. V prevádzke sa musí zabezpečiť kontrola napnutia lán. Ohybný (mäkký) prevod je tvorený sústavou oceľových lán, pákami, kladkami a napínacími elementami. Ohybný prevod sa často aplikuje v sústavách riadenia ľahkých lietadiel, ale používa sa tiež v sústavách prevodov vedľajších systémov riadenia a pre ovládanie niektorých prvkov iných systémov (motorov, klimatizačných sústav...) a to aj u ťažších a rýchlejších lietadiel. 242