5 Конструкция и расчет приспособления на жесткость

5.1 Технические условия на сборочное приспособление

Оговорим и составим технические условия на проектируемое сборочное приспособление для того, чтобы обеспечить требуемые размеры, форму и жесткость изделия в процессе сборки. Зададим следующие технические условия для элерона крыла:

- положение собираемого элерона в приспособлении – горизонтальное;

- сборочное приспособление выполнено по балочной конструктивно-силовой схеме с достаточно длинными поперечными балками. Поперечные балки имеют жесткую заделку по концам и представляют собой сварную конструкцию, выполненную из двух швеллеров. Шаг рубильников, зависящий от габаритов собираемого элерона, принимаю равным: t_руб = 200 мм.

- в качестве баз примем: в продольном направлении носка - базовую плиту; ОСБ и поверхность фиксаторов при установке и закреплении лонжерона; поверхность опор и рубильники при установке и закреплении нервюр; носок, обшивки, профиль прижимают к базовой плите прижимной плитой.

- точность сборки должна лежать в пределах ±1,5 мм – по обводам верхнего контура и в пределах ±0,5 мм – по обводам нижнего контура;

- допустимый прогиб продольной балки стапеля примем [f] = 0,2 мм;

- сборочное приспособление монтировать эталонным методом;

- открытие и закрытие рубильников осуществляется при помощи гидроподъемника.

5.2 Расчет на жесткость продольных балок сборочного приспособления

В общем машиностроении расчеты элементов конструкции ведутся на определение максимальных напряжений в опасных сечениях по допускаемым напряжениям.

В самолетостроении стремятся создать жесткую, мощную конструкцию стапеля, которая бы обеспечила минимальные деформации растяжения, сжатия, изгиба и кручения, а также – примерно сорокакратный запас прочности.

Итак, продольные балки каркаса сборочного приспособления являются самыми нагруженными элементами, работают в основном на кручение и изгиб.

Поэтому их рассчитывают на жесткость, то есть определяют прогибы f под действием нагрузки Р (сосредоточенная сила) или p (распределенная нагрузка) от агрегата, исходя из классических формул курса “Сопротивление материалов”.

Для продольных балок с длинным пролетом, как правило, принимают распределенное нагружение, а для коротких продольных и поперечных балок – сосредоточенное.

Формула прогиба для продольной балки, с жесткой заделкой по концам, выглядит так:

(2)

где Р – сосредоточенная нагрузка; l – длина пролета балки, мм (примем l = 2000 мм); Е – модуль упругости первого рода, кг/мм² (для стали Е = 21000 кг/мм²); I_x – момент инерции сечения балки при изгибе, мм⁴.

Вес агрегата, вес рубильников, калибров и разъемов входят в нагрузку, приходящуюся на эту продольную балку. Весом самой балки пренебрегаем. При расчете продольных балок распределение нагрузки между верхними и нижними балками может быть произведено по трем вариантам:

а) при расчете верхних балок вся нагрузка Р считается приложенной только к верхним балкам, при расчете нижних – вся нагрузка Р приложена к нижним балкам. Этот случай является самым неблагоприятным для учета возможных деформаций от изгиба, так как получают завышенные прогибы и моменты инерции. Следовательно, стапель получается сверхмощным и тяжелым.

б) нагрузка агрегата и рубильников считается распределенной поровну, между верхними и нижними балками, то есть 50% нагрузки приходится на верхнюю балку и 50% приходится на нижнюю. Такое распределение нагрузки применяется при сборке агрегатов, центр тяжести которых лежит выше оси симметрии агрегата.

в) наиболее целесообразным считают случай, при котором 60-70% веса агрегата приложено к нижним балкам, а остальные 30 – 40% - к верхней. Применяется такое распределение нагрузок для тех агрегатов, центр тяжести которых смещен вниз от оси симметрии.

Принимаю, что 40% Р приложены к верхней балке, и 60% приложены к нижней.

Определяю общий вес, действующий на верхнюю и нижнюю балки:

(3)

где: Р_агр – нагрузка от агрегата; Р_руб – нагрузка от рубильников; Р_раз. – нагрузка от разъемов.

Нагрузка от агрегата:

Р_агр = 30 кгс.

- принимаю по статистике, для элеронов лонжеронной конструктивно-силовой схемы (КСС) при данных габаритах (в качестве примера взят элерон самолета Як 58).

Нагрузка от рубильников:

Р_руб = n·P₁;

- определяю как сумму нагрузок от каждого рубильника. Здесь n – количество рубильников Р₁ = 5 кгс – среднестатистическое значение нагрузки от одного рубильника.

Р_руб = 18·5 = 90 кгс.

Нагрузка от разъемов:

Р_раз = 40 кгс.

- принимаю по среднестатистическим данным.

Подставив полученные значения в формулу (3):

Из формулы (2) выразим момент инерции I_x:

Для верхней балки:

Для нижней балки:

Типовое сечение продольной стальной балки, как правило, состоит из двух швеллеров с параллельными полками. По каталогу стальных прокатных профилей находим стандартный швеллер, удовлетворяющий следующему условию:

Для верхней балки:

Для нижней балки:

- профиль 5П – для верхней балки (I_x = 22,8 см⁴), 6,5П – для нижней балки (I_x = 48,8 см⁴) по каталогу стандартных стальных прокатных профилей.