Механизм винта изменяемого шага

Описание обновлений внизу

Обзор

Модель механизма винта изменяемого шага, основанная на патенте Роберта Стэнли 1935 года, адаптированная для 3D-печати.

Пропеллеры изменяемого шага позволяют пилоту самолета адаптировать угол лопастей в зависимости от скорости самолета для достижения оптимальных характеристик. В то время как большинство систем гребных винтов с регулируемым шагом используют гидравлическую или электрическую энерги��, эта чисто механическая система использует две планетарные передачи для управления шагом лопастей вращающегося гребного винта с помощью ведущей шестерни на неподвижном корпусе.

Использование 3D-печати позволяет изготовить эти узлы планетарных передач с шестернями «елочка», напечатанными на месте (невозможно разобрать), что значительно упрощает процесс сборки.

Посмотрите механизм в действии:

Я включил ��траницы оригинального патента, если вы хотите прочитать подробности.

Эта система использовалась на турбоэлектрических винтах Curtiss, которыми оснащался Douglas C-133 Cargomaster.

Части

Все детали напечатаны на 3D-принтере. Никакого дополнительного оборудования не требуется. Вся сборка удерживается тремя гайками, напечатанными на 3D-принтере.

Вам нужно будет распечатать:

Сборка пропеллера
1 передний концентратор (или front_hub_alt, см. обновление от 11 октября)
1 задняя втулка (или задний_hub_alt, см. обновление от 11 октября)
1 х ступичная гайка
5 х лезвий
5 прямозубых червячных передач
5 х шайба
Корпус и вал в сборе
1 х передний корпус
1 х задний корпус
2 подшипника-1 (см. примечание 1)
1 х вал
1 х проставка-1
1 х задняя гайка
Окончательная сборка
1 х задняя планетарная передача в сборе
3 планетарные оси
1 х паук
1 х передняя планетарная передача в сборе
1 х проставка-2
1 подшипник-2 (см. примечание 1)
1 х проставка-3
1 механизм управления (или альтернативный механизм управления, см. примечание 2 ниже)
1 х рукоятка для установки лезвия
1 х гайка переднего вала
1 х мотор-кривошип
И (необязательные) инструменты:
1 х торцевой ключ для гайки переднего вала
1 х гаечный ключ-ступица
1 х задний гаечный ключ

Я построил все детали из PLA со слоями 0,2 мм, используя профиль Prusa Mk3S по умолчанию. Опоры требуются только для задней части корпуса.

Примечания:

Мне не удалось заставить подши��ники работать по-настоящему, как в подшипнике 1, так и в подшипнике 2, ролики либо прилипли к сепаратору, либо у них слишком сильное трение, поэтому ролики на самом деле не катятся. Лучшее, что я мог сделать за ограниченное время до окончания конкурса, — это обеспечить свободное перемещение внутреннего и внешнего колец. Это не мешает механизму функционировать должным образом.
Механизм был рассчитан на 20-зубчатый механизм управления, но из-за свободного хода узла на моем прототипе он имеет тенденцию легко проскальзывать на внешней шестерне переднего планетарного узла. Таким образом, в моей сборке механизм управления с 21 зубом, который теоретически был слишком большим, дал наилучшие результаты и поэтому предоставляется в качестве альтернативы (control-gear-alt), если вы столкнетесь с той же проблемой.

Инструкции

Смотрите видео сборки:

Разобранные виды

Сборка пропеллера

Корпус и вал в сборе

Окончательная сборка

Напоминания:
Не затягивайте гайки слишком сильно, это всего лишь пластик!
Некоторым шестерням и подшипникам потребуется небольшая обкатка, прежде чем они начнут работать плавно, поэтому обязательно сделайте это перед окончательной сборкой, чтобы все работало правильно, не перегружая детали.

Примечания к проектированию

Информация, которая может быть полезна для ремиксов:

Все шестерни имеют модуль 1 и угол контакта 20°.

Планетарные шестерни уменьшены до 97% по горизонтали и по вертикали, чтобы обеспечить достаточный зазор для печати планетарных узлов «на месте».

Обновления
11 октября 2022 г.: Новая ступица пропеллера.

Я разработал альтернативную ступицу пропеллера (имена файлов front_hub_alt и back_hub_alt), которая работает точно так же, как оригинал, но выглядит намного лучше.

Однако новые детали немного сложнее печатать, и вам придется использовать подставки.

Единственное отличие в сборке состоит в том, что теперь упорные шайбы приходится вставлять в небольшие боковые пазы задней ступицы, а не с ее передней грани.