4.4.Проектировочный расчет элементов крепления двигателя и узлов навески.

Определение усилий в тягах

В проектировочном расчете необходимо определить усилия во всех тягах, и подобрать поперечное сечение и материал. Передняя часть (сечение А-А на рис.5) – дважды статически неопределимая система. Расчет проводим с помощью программы Power Unit.

В ручном счете необходимо подобрать поперечное сечение в 2-х тягах из условия работы на растяжение и сжатие, а также рассчитать соединение этих двух тяг (узел С на рисунке 3.).

Даная программа производит расчет по всем расчетным случаям. Задаваясь внутренним и внешним диаметром трубчатого сечения, программа рассчитывает действующие напряжения в каждом элементе. Необходимо подобрать такие параметры поперечного сечения, чтоб действующие напряжения были как можно больше, но не превышали максимально допустимых. Это обеспечивает минимальную массу конструкции.

Приведем исходные данные, необходимые для расчета. Все размеры и углы показаны на схеме (рис.3).

L=6,4м – расстояние от оси двигателя до оси фюзеляжа

S=60м² – площади крыла самолета.

m_д=530кг – масса двигателя.

k_СУ=2 – коэффициент массы силовой установки.

P₀=65771.14 Н – максимальная тяга двигателя.

N₀=2500кВт – мощность силовой установки.

ω=1с^-1 – угловая скорость вращения самолета.

n_в=1200мин^-1 – частота вращения винта.

n^Э=2,5 – коэффициент эксплуатационной перегрузки.

Объемы и массы стержней определены с помощью системы Компас-3D V13.

V1=890 , М1=6,9 кг,

V2=740.7 , М2= 5,78 кг,

V3=753.6 М3= 5,9 кг,

V4=890 М4=6,9 кг,

V5=740.7 М5= 5,78 кг,

V6=753.6 М6= 5,9 кг,

V7=208.9 М7= 1,63 кг,

V8=208.9 М8= 1,63 кг.

Суммарная масса системы крепления двигателя: М = 40,42 кг.

В ручном счете рассчитаем диаметры тяг 2 и 3, а также узел их соединения:

Усилия в этих тягах:

S2=45434 Н;

S3=65644 Н.

Для всех элементов применяем материал сталь 30ХГСА с характеристиками:

Е = 200 ГПа;

Рассмотрим тягу 2:

В растянутой зоне имеем:

0.8 – коэффициент ослабления (вследствие концентраторов напряжения)

Зададим наружный диаметр трубы:

D=40мм;

тогда толщина трубы:

в сжатой зоне имеем:

Прировняв напряжения и преобразовав, получим:

Рассмотрим тягу 3:

В растянутой зоне имеем:

0.8 – коэффициент ослабления (вследствие концентраторов напряжения);

Зададим наружный диаметр трубы:

D=40мм;

тогда толщина трубы:

в сжатой зоне имеем:

Приравняв напряжения, получим:

=

преобразовав, получим:

δ= = = 1,1 мм.

Из условия технологичности, и на основе более точного расчета на ЭВМ по программе Power Unit принимаем:

δ₂=3мм;

δ₃=2мм;

Узлы навески

В узле С (рисунок 3.) тяга 2 присоединяется к тяге 3 с помощью сферического подшипника.

Рисунок 4. Узел соединения тяг 2 и 3.

Стандартный подшипник выбираем из условия допустимой нагрузки.

При 100000 циклах нагружения при данной нагрузке имеем следующие размеры подшипника:

D=17 мм;

d_H=28 мм;

b=12 мм;

d₁=23 мм;

δ₁=7,5 мм;

внутренний диаметр болта подберем из условий работы на срез:

Усилие S=66964Н;

τ_р=0,45*1600=720 МПа;

F=

Приравнивая площади , получим:

d= = = 13 мм.

Проведем проверку на резонансные колебания.

Собственные колебания системы:

Таким образом, для тяг 4 и 5 соответственно:

с^-1

с^-1

Вынужденные колебания :

от винта ν_в=20с^-1;

от двигателя ν_дв=18,3с^-1;

Условие ν_i≠ ν_в ±5 выполняется.