Проектирование соединений в сборных лонжеронах
Соединение стенки с ребром пояса
Обычно пояса лонжеронов соединяют со стенками и обшивкой с помощью заклепок или болтов. Величину усилия, действующего на один крепежный элемент по одной плоскости среза, определяем из условия равновесия участка стенки в зоне стыка с поясом (рис. 6.1) по следующему выражению:
,
где
– число рядов крепежных элементов;
– шаг крепежных
элементов в ряду;
– коэффициент
неравномерности распределения касательных
напряжений в стенке, принимаемый равным
1,1.
Расчетная схема заклепочного шва:
1 – пояс лонжерона; 2 – стенка
Поскольку
,
и
– величины известные, то, задаваясь
шагом заклепок
и числом рядов заклепок
,
следует определить усилие, действующее
на одну заклепку, и подобрать материал
и диаметр заклепок.
При назначении шага необходимо принимать одно из стандартных значений: 12,5, 15, 17,5, 20, 25, 30, 35, 40 мм, но таким образом, чтобы
.
При назначении шага между рядами t1 выбирают из условия статической прочности стенки по перемычкам между отверстиями крепежных элементов. Если крепежные элементы расположены в шахматном порядке, то должно выполняться условие:
Выгоднейший шаг t=20(мм), t1=15(мм); выберем заклепку работающую на сдвиг диаметром d=5(мм), материал Д18П (Рср=3730Н).
Соединение стойки с поясом
Соединение стенки и пояса в зоне присоединения подкрепляющей стойки оказывается более нагруженным. Здесь сказываются усилия, действующие на стойку при ее работе в качестве подкрепляющего элемента. Усилие, воспринимаемое одним крепежным элементом по одной плоскости среза в этом соединении, рассчитываем по эмпирической формуле
,
здесь – число крепежных элементов, присоединяющих стойку к ребру пояса.
Выберем болт работающий на сдвиг диаметром d=5(мм), материал
Сталь 30ХГСА (Рр=10200Н).
Соединение подкрепляющей стойки со стенкой
В соединении стенки со стойкой чаще всего используют заклепки, которые расположены в один ряд и нагружены усилиями отрыва. Усилие, которое воспринимает одна заклепка в таком соединении, определяют по формуле
где
– шаг крепежных элементов соединения;
– предел прочности
материала стенки;
– коэффициент,
принимающий значение 0,22 для односторонних
стоек, и значение 0,15 – для двухсторонних.
Задаваясь шагом заклепок, определяем усилие отрыва, действующее на одну заклепку:
Выберем заклепку работающую на отрыв диаметром d=4(мм), (Рр=5020).
Соединение пояса с панелью
Крепежные элементы продольных соединений поясов и панелей крыла нагружается потоком касательных усилий, возникающих в результате восприятия кессонной частью крыла крутящего момента. Если известен крутящий момент, усилие среза, действующее на один крепежный элемент, определяют по формуле:
,
где
– крутящий момент в расчетном сечении
крыла;
– шаг крепежных
элементов в соединении пояса с панелью;
– удвоенная площадь
кессонной части крыла
– число рядов крепежных элементов m=2;
– коэффициент неравномерности, принимаемый равным 1,1.
Величина крутящего момента может быть определена как
,
где
– положение центра жесткости крыла в
расчетном сечении;
– положение центра
давления крыла в расчетном сечении.
Шаг t=50(мм); выберем заклепку работающую на сдвиг диаметром
d=2,6 (мм), материал Д18П.(Pp=1010 H).
Аналогично рассчитываем кренёж для 2-го и 3-го сечений :
2-е сечение:
Соединение стенки с ребром пояса
Выгоднейший шаг t=12,5(мм), t1=12(мм); выберем заклепку работающую на сдвиг диаметром d=4(мм), материал Д16П (Рср=3140Н).
Соединение стойки с поясом
Выберем болт работающий на сдвиг диаметром d=4(мм), материал
Сталь 30ХГСА (Рр=6500Н).
Соединение подкрепляющей стойки со стенкой
Выберем заклепку работающую на отрыв диаметром d=3,5(мм), (Рр=3950).
Соединение пояса с панелью
Шаг t=50(мм); выберем заклепку работающую на сдвиг диаметром
d=2,6 (мм), материал Д18П.(Pp=1010 H).
3-е сечение:
Соединение стенки с ребром пояса
Выгоднейший шаг t=12,5(мм), t1=7(мм); выберем заклепку работающую на сдвиг диаметром d=2,6(мм), материал Д18П (Рср=1010Н).
Соединение пояса с панелью
Шаг t=50(мм); выберем заклепку работающую на сдвиг диаметром
d=3,5 (мм), материал Д1П.(Pp=2120 H).