- •Проектирование переднего (заднего) лонжерона крыла транспортного (пассажирского) самолета
- •Введение
- •Исходные данные
- •1.Расчёт нагрузок, действующих на лонжерон
- •1.1Преобразование стреловидного крыла в прямое
- •1.2Выбор конструкционных материалов для деталей лонжерона крыла
- •1.3Выбор конструктивного исполнения лонжерона крыла
- •1.4Определение изгибающего момента и поперечной силы, действующих на лонжерон в расчётных сечениях
- •2.Проектировочный расчет полок лонжерона крыла
- •3.Проектировочный расчет стенки лонжерона крыла
- •4.Проектировочный расчет соединений конструктивных элементов лонжерона крыла
- •4.1Соединение стенки с ребром пояса.
- •4.2Соединение стойки с поясом лонжерона
- •4.3Соединение подкрепляющей стойки со стенкой
- •4.4Соединение пояса лонжерона с панелью крыла
- •5.Проектировочный расчет стыкового узла лонжерона крыла и силового шпангоута фюзеляжа
- •5.1Определение размеров проушин стыкового узла
- •Список литературы
3.Проектировочный расчет стенки лонжерона крыла
Опираясь на теоретический материал, изложенный в [2], определение основных геометрических параметров стенки с подкрепляющими ее стойками проводим в такой последовательности:
Находим положение центров тяжести верхнего и нижнего поясов. Расстояние между ними определяет эффективную высоту балки hэф.
Определяем параметр нагрузки на балку
.По графической зависимости [2, стр. 49, рис. 5.4] находим τп – максимальное полезное напряжение сдвига, которое можно получить при данном параметре нагрузки в случае равнопрочной конструкции (стенка и стойки разрушаются одновременно).
По графической зависимости [2, стр. 49, рис. 5.5] определяем отношение,
на основе которого определяем минимально
потребную толщину стенки. При этом надо
помнить, что [2, стр. 49, рис. 5.5]
дает фактическую толщину стенки без
учета допуска. Следует обратить особое
внимание на то, что листы из материалов
Д16Т и В95Т, используемые для изготовления
стенок, выпускают с минусовыми допусками.
Так, при номинальной толщине листа
Д16Тл2,0 фактическая толщина листа может
оказаться 1,83 мм. Такие издержки толщины
не компенсируются повышенным по
отношению к номиналу значением предела
прочности σв
листов. Испытания показывают, что листы
Д16Т имеют предел прочности σв = 440 ÷ 450
МПа, что составляет в среднем +3,5% от
номинального значения, равного 435 МПа,
а проигрыш на толщине листа достигает
9%. Поэтому, определив по рис. 5.5 минимально
потребную толщину стенки, следует
выбрать по нормалям лист с учетом
минусового допуска.По графической зависимости [2, стр. 49, рис. 5.6] находим отношение
,
а по нему – оптимальный шаг, стоек.По графической зависимости [2, стр. 50, рис. 5.7] определяем оптимальное значение относительной затраты материала стойки на стенку
,
а по ней – потребную минимальную
площадь сечения стойки:
,(21)
По графической зависимости [2, стр. 50, рис. 5.8] находим оптимальное значение отношения толщины лапки стойки к толщине стенки
и определяем потребное значение толщины
лапки, прикрепленной к стенке δст.
Толщина полки стойки, перпендикулярной
к стенке, должна быть
.Зная потребные площадь стойки Fст и толщины ее полок
,
выбираем нормаль профиля. Как показывают
расчеты и эксперименты для стенок,
работающих на сдвиг, наиболее эффективны
стойки уголкового сечения, например
профили типа Д16Т Пр111 или Д16Т Пр100. Если
стенка работает в условиях давления
со стороны топлива, то, очевидно, вначале
необходимо определить потребный момент
инерции стойки, а потом выбрать
окончательно необходимую нормаль.
Нормализованные профили, используемые
для стоек в стенках лонжеронов, а также
их механические характеристики
представлены в [2, табл. П1 -П8].
Заметим, что на выбор типа профиля
влияют также технологические
конструктивные и другие требования.После того, как окончательно выбрана нормаль стойки, следует определить фактический шаг стоек:
|
(22) |
Такой выбор параметров балки обеспечивает
стойку с приемлемым моментом инерции.
Для исключения возможности выбора
стойки с заниженным моментом инерции
следует пользоваться графиком
[2, стр. 50, рис. 5.9, на котором
показана приблизительная зависимость
отношения эффективной высоты стенки к
радиусу инерции стойки от коэффициента
напряженности. Как отмечалось ранее,
приведенные зависимости для определения
толщины стенки и параметров стойки
получены из условия, что стенка и стойка
разрушаются одновременно. Однако в ряде
случаев, учитывая комплекс конструктивных
и технологических ограничений, приходится
использовать (в особенности в концевых
сечениях лонжеронов, в слабо нагруженных
нервюрах, т.е. при малой величине
коэффициента напряженности
)
стойки с увеличенной площадью
.
Следовательно, возникает необходимость
оптимизировать соотношение
.
Таким образом, необходимо уменьшить
толщину стенки
,
т.е. допустить потерю ее устойчивости
путем увеличения напряжений, действующих
непосредственно в стенке
:
|
(23) |
Возможные пределы увеличения показаны графике [2, стр. 53, рис. 5.10]. С учетом этих данных алгоритм уточнения толщины стенки может быть представлен в следующем виде:
по величине коэффициента напряжённости
с помощью графической зависимости
[2, стр. 53, рис. 5.10] определяем
для стенки, теряющей устойчивость;по выражению (23) определяем уточнённую толщину стенки .
Результаты расчётов по пунктам вышеизложенного алгоритма приведены в виде таблицы Таблица 3.
Таблица 3 – Результаты расчета геометрических параметров стенки и стойки |
|||||||
№ п/п |
Расчётная зависимость или шаг алгоритма |
Результаты расчёта |
|||||
Сечение №1 |
Сечение №2 |
Сечение №3 |
Сечение №4 |
Сечение №5 |
Размерность |
||
|
|
Эффективная высота балки hэф |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
Материал стенки |
|
|
|
|
|
|
|
|
параметр нагрузки на
балку
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальное полезное напряжение сдвига τп |
|
|
|
|
|
Па |
|
|
Отношение
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
Минимальная потребную толщина стенки δс |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
Лист для изготовления стенки |
|
|
|
|
|
– |
|
|
Отношение
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
Шаг стоек t |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
Оптимальное значение относительной
затраты материала стойки на стенку
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
Потребная минимальная площадь сечения стойки |
|
|
|
|
|
мм2 |
|
|
Оптимальное значение отношения
толщины лапки стойки к толщине стенки
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
Толщина полки стойки δст |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
Толщина стенки стойки |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
Профиль стойки |
|
|
|
|
|
– |
|
|
Фактическая толщина полки стойки δст |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
Фактическая толщина стенки стойки |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
Фактическая площадь
стойки
|
|
|
|
|
|
мм2 |
|
|
Фактический шаг стоек |
|
|
|
|
|
мм |

,