9.8.3 Выбор профиля для стрингеров
В связи с симметричностью конструкции киля и условиями приложения нагрузок из двух расчетных значений принимаем наибольшие. Таким образом:
Выбираем ближайший по сортаменту профиль – прессованный прямоугольный равнополочный уголкового сечения из алюминиевого сплава ПК 1–41.
Рисунок 9.11 Профиль поперечного сечения стрингера
9.9 Расчет сборочного узла агрегата на прочность
В качестве сборочного узла для расчета на прочность выбираем силовую нервюру на втором узле навески руля направления.
Силовая нервюра помимо сохранения аэродинамического контура профиля киля и восприятия воздушной нагрузки предназначена для восприятия больших сосредоточенных нагрузок от руля направления.
Кроме того, усиленные нервюры применяются для восприятия касательных сил с контура обшивки и передаче этих сил на другой контур в виде сосредоточенных сил в месте крепления нервюры. Так как воздушная нагрузка значительно меньше действует на нервюру сосредоточенных сил, то при расчете ею пренебрегают.
Расчетной схемой для рассматриваемой нервюры является балка на двух опорах с приложенной к ней нагрузки от руля направления (рисунок 9.1):
Рисунок 9.12 Расчетная схема нервюры
За длину балки принимаем расстояние от переднего лонжерона до оси вращения РН.
Полученные реакции имеют следующие реакции:
RН1 = 480 кг
RН2 = 1201 кг
Эпюра перерезывающих сил будет иметь вид:
Эпюра изгибающих моментов будет иметь вид:
Нервюра не является разрезным элементом, поэтому расчет целесообразно вести для одного ее участка.
Рассмотрим участок нервюры между лонжеронами:
Определяем усилие в поясе нервюры:
Определяем площадь пояса нервюры:
Определяем толщину стенки нервюры:
Принимаем:
Для пояса силовой нервюры конструктивно выбираем профиль –прессованный прямоугольный неравнополочного уголкового сечения пп 4–170
Рисунок 9.13 Профиль поперечного сечения пояса нервюры
9.10 Расчет детали на прочность
Расчет на прочность узла навески руля направления. Узлы навески относятся к ответственным подвижным соединениям. Подшипники этих узлов работают в условиях знакопеременных нагрузок, что должно учитываться при выборе подшипника и его расчете.
Подшипник качения по сравнению с подшипниками скольжения при одинаковых допускаемых нагрузках имеют большие размеры по диаметру, меньший ресурс и более чувствительны к динамическим нагрузкам. Но при сравнительно малых нагрузках эти недостатки подшипников качения не являются существенными, но зато сказывается очень важное преимущество этих подшипников – малое трение. Поэтому они получили широкое распространение в узлах навески рулей самолета.
Для обеспечения возможности угловых перемещений оси при деформациях руля направления в узлах навески применяются самоориентирующиеся шариковые или сферические подшипники.
Силы, действующие на узлы, определяются как реакции опор руля направления из условий его равновесия при максимальных нагрузках.
Диаметр соединительного болта определяется из условий прочности на срез. Срезывающая сила Pср = Pрасч = 502 кг.
Выбор типа и габаритов подшипника
Зная величину нагрузки, выбираем тип и габаритные размеры подшипника под соединительный болт по разрушающей нагрузке из справочника, со следующими параметрами: подшипник шариковый радиальный однорядный с двумя защитными шайбами и выступающим внутренним кольцом 980700Ю:
d = 10 мм – внутренний диаметр подшипника;
D = 37 мм – наружный диаметр подшипника;
b = 12 мм – высота подшипника.
Кронштейн выполняется из материала АК-6.
Основными элементами кронштейна являются: проушина, пояса и стенка. Диаметр проушины определяется по формуле:
где n – коэффициент определяющий толщину перемычки в зависимости от материала.
Для материала АК-6: n = 5.
Тогда:
Толщина проушины должна быть равна:
a = b + 2c
где c – стандартизованная величина, зависящая от наружного диаметра подшипника. Для подшипников диаметром 30...40 мм c = 0,25.
Тогда:
a = 12 + 2·2,5 = 17 мм
Длина кронштейна L = 220 мм – расстояние от места крепления кронштейна к стенке лонжерона до оси вращения руля направления.
Как правило, база крепления кронштейна B ограничена расстоянием между поясами балки, на которую он устанавливается.
B = 110 мм
Расчет пояса и стенки кронштейна производится с учетом допущений о том что стенка воспринимает только перерезывающую силу, а пояса осевые усилия от изгибающего момента. При определении толщены стенки считаем сечение вблизи проушины, а пояса – вблизи крепления кронштейна.
где τв = 2600 кг/см2 ;
h = 2 мм – высота перехода проушины в тело кронштейна.
Принимаем:
где Н2 = 11 см
Мизг = P·l = 50222 = 11044 кгсм,
где l = 23 см – расстояние от линии действия Р до рассчитываемого сечения.
Площадь среза определяется по формуле:
где d – диаметр болта.
Условие прочности характеризуется формулой:
где τ = 0,6σв – разрушающее касательное напряжение;
σв
= 110 кг/
– предел прочности материала болта для
30ХГСА;
d – диаметр болта;
n – число плоскостей среза (в ушковом соединении n=2).
Диаметр болта определяется по формуле:
Принимаю конструктивно d = 10 мм.
Условие выполняется.
Определяю размеры проушины
Принимаю соотношение:
Ширину проушины кронштейна необходимо проверить из условия прочности на разрыв.
Принимаю:
Толщина ушка: δ = Bn +1.5….2,0 мм.
Ширина ушка: Вn = 2·Dn = 2·6 = 12 мм,
δ = В + 2 = 12 + 2 = 14 мм.
Сила разрыва: Pраз = Pрасч
Площадь разрыва определяется по формуле:
Fраз = (В –Dn)·δ = (12 – 6)·14 = 84 мм2.
Условие прочности
,
где k = 0,8 – поправочный коэффициент.
Условие выполняется.
Правильность выбора толщины проушины проверяем по напряжению смятия. Сила смятия Pсм = Pрасч
Площадь смятия определяется по формуле:
Fсм = Dn·δ = 614 = 84 мм2.
Напряжение смятия
где μ = 1,3…1,5.
Принимаю коэффициент μ = 1,3
Условие выполняется.
Расчет пояса и стенок кронштейна производится с учетом допущений о том, что стенки воспринимают только перерезывающую силу, а пояса осевые усилия от изгибающего момента. При определении толщины стенок считаем сечение вблизи проушины, а пояса – вблизи крепления кронштейна.
Принимаю
Определяем диаметр болтов для крепления кронштейна к лонжерону. Материал болтов 30ХГСА:
Принимаю диаметр болтов 6 мм.
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
Лист
