持币待购期对Core700对旋翼夹座螺栓的校核。

QBZ95 · 发表于 2018-8-7 10:58

本帖最后由 QBZ95 于 2018-8-7 11:44 编辑

Core700（DB700），持币待购阶段。先看了下说明书，没大的毛病，就是这里，桨夹与横轴之间的限位是靠M4的螺丝来连接的。
那也就是说，大桨的离心力需要靠M4的螺纹承受剪力去承受。这在机械设计规则里是不合适的。下面来校核一下他究竟能不能这么用。

最大725mm主桨，自重240g。取重心为桨叶展长中点处。考虑中联长度。则重心所在的回转半径取420mm。
在2200rpm转速下，单侧桨叶带来的惯性离心力为5344.7N。（0.24x(2x3.14x2200/60)^2x0.42）

根据机械设计手册，12.9级的M4螺栓，在动载荷下的剪切屈服强度极限为2205N

说明书所示，每侧夹座由4个M4螺栓。因此每个螺栓受到的剪切力为5344.7/4=1336.2N。
因此厂商设计的强度安全系数为2205/1336.2=1.65
根据机械设计手册的规定，安全系数选取如下图所示。

“合金钢”“静载荷”“一般安全裕度”下的安全系数要求为1.55。“动载荷”下的安全系数为1.95。机体设计的1.65 能满足静载荷下的“一般”要求而不能满足其他要求下的安全系数。如果用来承受暴力飞行下的动载荷的剪力，安全系数应该取得更大。飞机普通飞飞经常检查应该没问题。这里最好搞个无螺纹销子受力。直接用螺纹不合规矩，很难接受。
这里只是大概估算，还没有考虑震动疲劳对螺栓寿命安全的影响。另外咨询了相关设计专业的朋友，考虑到震动疲劳影响，直升机的轴承与关键部位螺丝安全系数取值至少为3，才能保证可靠飞行。
所以假如我买的话，应该会换成其他的旋翼头吧。虽然这机的特色也在旋翼头上。可惜。另外这机的单向轴承设计不错，没有像传统机那样放在低速高扭的大齿盘，容易受不了烧坏。
它放在了高速级的低扭齿轮，保护了单向轴承。
不过，现在开始考虑其他机了。

风飞舞 · 发表于 2018-8-7 11:05

还有一颗固定桨夹摇臂的螺丝，一共四颗螺丝受剪力

风飞舞 · 发表于 2018-8-7 11:07

没颗螺丝受到剪力5344.7/4=1336.2N
2205/1336.2=1.65大于1.55
设计符合要求

QBZ95 · 发表于 2018-8-7 11:28

风飞舞发表于 2018-8-7 11:05
还有一颗固定桨夹摇臂的螺丝，一共四颗螺丝受剪力

谢谢提醒，没拿到真机，在说明书里没仔细研究看不出来有4颗螺丝，已经修改了计算过程。

cloud104 · 发表于 2018-8-7 11:42

好专业啊，不考虑锁紧之后和桨夹内壁产生的摩擦力吗？反正再怎么暴力飞也没见有人这个部位螺丝断的。实在想试也很容易换低级别螺丝暴力飞看能飞断螺丝不

mmyyhh7532 · 发表于 2018-8-7 12:07

本帖最后由 mmyyhh7532 于 2018-8-7 15:55 编辑

楼主和我一样是机械工程师吧？
我也是第一眼看见这个螺丝受剪切力的设计就觉得不可靠。
楼主的计算是认为四颗螺丝均匀受力，实际是不可能均匀受力的，还要乘以1.2～1.5倍的载荷不均匀系数，这样结果就更不可靠了。
不过建议楼主检查一下“常用螺栓强度和屈服极限表”中的数据，拉伸强度和剪切强度数据是一样的，这个好像不对吧？一般是拉伸强度大于剪切强度的。

kiki_sdj · 发表于 2018-8-7 12:12

MM牙第一次看到这样的设计。靠4颗螺丝去承受大奖夹的拉力，当然对于螺丝就跟楼主说的，承受的是剪切力。按理，承受剪切力的关键螺丝对于拧紧扭矩也是有要求的。所以这样的设计真的有点大胆和不同寻常。

不知不觉爱上你 · 发表于 2018-8-7 12:15

良心企业有关的帖子，必须顶！希望更多的企业能杜绝爆利，弃暗投明。

qjc · 发表于 2018-8-7 13:05

相信大多数厂家都并未对设计进行严格的分析。

mncts222222 · 发表于 2018-8-7 15:12

厉害，学习。

zsgg001 · 发表于 2018-8-7 16:16

太专业了没看懂不过可以肯定的这飞机的设计者并没有lz这样多的专业知识在或者就是故意偷工减料了

mmyyhh7532 · 发表于 2018-8-7 16:31

本帖最后由 mmyyhh7532 于 2018-8-7 17:49 编辑

楼主引用表格中的数据可能不是很准确，特别是螺栓抗拉强度和剪切强度数值应该是不同的。

我把本人最喜欢的飞机X3的横轴螺丝拿来简单的校核一下安全系数，如下图。（假设预紧力不大）（螺纹的强度数据来源于机械设计手册，应该是很准确的。）
计算结果X3横轴螺丝的安全系数大于5，是合格的。我们一般做机械设计，承受动载荷的螺栓安全系数最低都要大于5。
这个计算也是有问题的，X3横轴螺丝是M2.6，不是M3，没找到M2.6螺丝的强度数据，就不再重新算了。所以X3横轴螺丝的安全系数应该是不到5的。

QBZ95 · 发表于 2018-8-7 16:58

mmyyhh7532 发表于 2018-8-7 16:31
楼主引用表格中的数据可能不是很准确，特别是螺栓抗拉强度和剪切强度数值应该是不同的。

我把本人最喜欢 ...

是的我也发现了，这个表格里面的数值都是在控制预紧力的情况下剪切力的值。又查了下材料力学，纯剪切（不包含预紧力时）的抗剪强度大概是抗拉强度的0.5-0.577倍，如果考虑到振动与预紧力，比抗拉性能会差很多。不过用来算剪切刚好，用来算抗拉力就出错了。

如同您的计算，目前主流机型采用传统横轴结构抗拉螺栓的安全系数都很大的。