7.4. Определение нагрузок на стойку
;
.
В дальнейшем будем использовать
значение
.
Расчетная вертикальная
и горизонтальная
нагрузка
на стойку равны :
кН;
кН.
7.5. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.
С
тойка
является комбинированной системой.
Вначале находим усилия в подкосе.
, следовательно
кН.
Изгибающий момент Мх, действующий в плоскости ZOY , постоянен подлине стойки и равен величине (см.Рис 6.4.) :
Рис.7.3. Схема действия нагрузок на стойку амортизатора
Изгибающий момент Мy действует в плоскости XOZ и в шарнире О1,его значение равно нулю .
В точке G-
.
В точке А -
.
В точке В -
.
В точке
:
Крутящий момент равен величине :
Стойка состоит из штока и цилиндра, связанных между собой буксами (в смысле силовой схемы). Примем расчетную схему изображенную на рис. 7.3.
7.6. Определение толщин штока и цилиндра
Расчетным для штока выбираем сечение проходящее через центр нижней буксы ,для цилиндра –сечение , содержащее шарнир узла крепления подкоса.
;
;
Материал для штока и цилиндра - сталь
30 ХГСА , для которой
,
При подборе толщин стенок штока и
цилиндра осевую силу и крутящий момент
не учиты-ваем , напряжение
полагаем
равным нулю :
Тогда -
где
d-
Диаметр серединной поверхности элемента .Для цилиндра на первой итерации :
Из этих значений выбираем наибольшее
и вводим запас на восприятие осевой
силы и крутящего момента ,т.е. принимаем
Повторяя вычисления при d=152
мм, получаем
Следовательно
,значение
принято
вполне обосновано.
Для штока на первой итерации
d=0,161А=1,3
Принимаем
Повторяя
вычисления при d=159мм
,находим
6.7. Построение эпюр осевой силы
Расчетное давление газа в амортизаторе
Газ давит на шток с силой
Несоответствие между силой
и внешней нагрузкой
объясняется нали-чием сил трения в
буксах.
Таким образом сила трения в одной буксе равна величине
На верхнем конце штока газ давит на шток с силой
Следовательно между сечениями Е и F (см.рис ) шток сжимается силой:
Ниже сечения F-силой
На цилиндр газ воздействует через уплотнение с осевой силой растягивающей цилиндр
Окончательный вид эпюр осевых сил
и
показаны на рис.7.4.
Рис.7.4. Эпюры усилий, действующих на стойку
7. Система крепления двигателя к самолету
Система крепления двигателя предназначена для надежного подсоединения двигателя с установленными на нем агрегатами и оборудованием (насосами, генераторами, гондолой с капотами и др.) к силовым узлам, например ,шпангоутам, лонжеронам или балкам планера самолета.
К системам крепления предъявляют следующие требования:
1.Способность воспринимать все нагрузки от двигателя с закрепленными на нем агрегатами и оборудованием в любых условиях полета. Корпус двигателя при этом не должен входить в силовую схему летательного аппарата.
2.Обеспечение заданной прочности и жесткости при минимальном весе.
3.Способность поглощать вибрации двигателя таким образом ,чтобы они не передавались на конструкцию самолета.
4.Возможность компенсировать температурные перемещения частей двигателя, не вызывая дополнительных нагрузок на двигатель и конструкцию самолета.
5.Обладать высокой живучестью и заданным ресурсом (30-60 тыс. летных часов).
6.Обеспечить выполнение основного требования аэродинамики – минимально возможного сопротивления самолета.
7.Обладать эксплуатационной технологичностью (быстрый монтаж и демонтажа двигателя на самолете, возможность нивелировки , хорошие доступы к агрегатам и т.п.).
Для самолетов с ТРД масса силовой установки может быть определена [1] как
,
Гироскопический момент определяется по соотношению
,
в
котором
—массовый
момент инерции ротора двигателя,
;
—угловая
скорость вращения двигателя, рад/с;
—
угловая
скорость вращения летательного аппарата
относительно i-ой
оси ,рад/с.
В
том случае , если
=
.Можно
получить [4], что
,
Здесь :
—угловая
скорость вращения самолета относительно
поперечной оси Z;
—
скорость полета;
—радиус
кривизны траектории ;
—перегрузка
и коэффициент подъемной силы ,с которыми
выполняется полет по траектории (в
заданном примере—в вертикальной
плоскости);
—удельная нагрузка на крыло.
Из
формул видно ,что максимум
будет
в расчетном случае А, так как он характерен
и
.
Значение
получается меньше единицы. Так ,при
=8,
и
=1
и Р=1960 Па(200кг/м
)
получим
=0,5
рад/с.
Следует
учитывать ,что гироскопический момент
стремится повернуть ось двигателя к
i-ой
оси так, чтобы вектор угловой скорости
совместился с вектором угловой скорости
.
В общем случае на систему крепления действуют силы и моменты относительно
продольной, поперечной и вертикальной осей (x,y,z соответственно).
Нормами прочности самолетов (для силовых установок) предусматривается целый ряд расчетных случаев, характеризуемых различными комбинациями сил и моментов для
наиболее тяжелых условий, встречающихся в эксплуатации. Например [2], нормами летной годности гражданских самолетов НЛГС предусмотрены следующие случаи нагружения.
Случай
А
(перегрузка
,
коэффициент подъемной силы
,коэффициент
безопасности f=1,5).
Случай
А’
(перегрузка
,
скоростной напор
,
перегрузка
f=1,5).
Случай
Д
.На
двигатель и крепления действует
инерционная нагрузка ,направленная
снизу вверх(
Случай
Д
(криволинейный
полете отрицательной перегрузкой ,
.
Случай Н
соответствует боковому нагружению при
посадке (перегрузка
,f=2,0).В
этом случае перегрузка
для
самолетов с площадью крыла S
.
Для
S
S
значения
следует определять линейной интерполяцией
между ее значениями для S=80 и100
.При
расположении двигателя на крыле боковую
силу следует брать не меньше, чем
где
берется
согласно п. 4.2.1.2.2 НЛГС.
r—расстояние в плане от центра тяжести двигателя до оси самолета ОХ,м.
Случай Т (только для ТРД). На двигатель действуют максимальная тяга и сила его веса (f=2,00).
В случае применения реверса тяги прочность установки должна быть проверена на случай действия максимальной отрицательной тяги.
Случай только Н +М (для ТРД). Эксплуатационную нагрузку следует принять согласно случаям Н и М ,f=2,00.
Кроме рассмотренными нормами летной годности НЛГС предусматриваются случаи полета в неспокойном воздухе, полета со скольжением ,случай комбинированного действия на самолете поступательных и угловых скоростей в плоскости тангажа и комбинированное действие этих ускорений
в плоскости рыскания и крена.
Расчет системы крепления двигателя производится на ЭВМ, полученные результаты приводятся в распечатках:
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КРЕПЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ: Ф.И.О. ГРУППА: ---
ТАБЛИЦА ПАРАМЕТРОВ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ
┌─────┬─────┬─────────┬─────┬─────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┐
│ N │ ТИП │ ТИП │ D1 │ D2 │ X1 │ Y1 │ Z1 │ X2 │ Y2 │ Z2 │
│ЭЛ-ТА│СВЯЗИ│МАТЕРИАЛА│ мм │ мм │ мм │ мм │ мм │ мм │ мм │ мм │
├─────┼─────┼─────────┼─────┼─────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┤
│ 1 │ 1 │ 5 │ 30.0│ 24.0│ 2000.│ 375.│ 200.│ 2000.│ 275.│ 500.│
│ 2 │ 1 │ 5 │ 30.0│ 23.0│ 2000.│ -325.│ 274.│ 2000.│ -225.│ 500.│
│ 3 │ 2 │ 5 │ 30.0│ 25.0│ 2000.│ 0.│ 425.│ 2000.│ 0.│ 435.│
│ 4 │ 1 │ 5 │ 30.0│ 23.0│ 600.│ 375.│ 200.│ 600.│ 300.│ 500.│
│ 5 │ 1 │ 5 │ 30.0│ 23.0│ 600.│ -325.│ 274.│ 600.│ -235.│ 500.│
│ 6 │ 1 │ 5 │ 20.0│ 14.0│ 590.│ -100.│ 413.│ 600.│ 200.│ 500.│
│ 7 │ 1 │ 5 │ 20.0│ 14.0│ 610.│ -100.│ 413.│ 600.│ 200.│ 500.│
└─────┴─────┴─────────┴─────┴─────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┘
КООРДИНАТЫ ЦЕНТРА МАСС ДВИГАТЕЛЯ: XC= .0, YC= .0, ZC= .0
ТАБЛИЦА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ MАТЕРИАЛОВ
┌──┬─────────┬─────────┬────────┬─────────┐
│ │ ПРЕДЕЛ │ МОДУЛЬ │ КОЭФФИ-│ │
│ N│ПРОЧНОСТИ│УПРУГОСТИ│ ЦИЕНТ │ПЛОТНОСТЬ│
│ │ДАН/ММ**2│ДАН/ММ**2│ПУАССОНА│ Т/М**3 │
├──┼─────────┼─────────┼────────┼─────────┤
│ 1│ 44.0 │ 7200.0 │ .30 │ 2.78 │
│ 2│ 53.0 │ 6700.0 │ .30 │ 2.85 │
│ 3│ 30.0 │ 4100.0 │ .30 │ 1.78 │
│ 4│ 100.0 │ 11100.0 │ .30 │ 4.60 │
│ 5│ 160.0 │ 20000.0 │ .30 │ 7.77 │
│ 6│ 130.0 │ 20200.0 │ .30 │ 7.77 │
└──┴─────────┴─────────┴────────┴─────────┘
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА НАГРУЗОК
┌───────────────────────────────────────────────┬────────────────────┐
│ МАССА ДВИГАТЕЛЯ Mсу │ 790.000 [кг] │
│ ТИП ДВИГАТЕЛЯ │ ТРД │
│ МАКСИМАЛЬНАЯ ТЯГА ДВИГАТЕЛЯ Px │ 500.000 [даН] │
│ МАКСИМАЛЬНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ПЕРЕГРУЗКА Nмах│ 4.000 │
│ МИНИМАЛЬНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ПЕРЕГРУЗКА Nmin│ -2.000 │
│ ДВИГАТЕЛИ РАСПОЛОЖЕНЫ │ НЕ НА КРЫЛЕ │
│ ПЛОЩАДЬ КРЫЛА Sкр │ 80.000 [М**2] │
└───────────────────────────────────────────────┴────────────────────┘
ТАБЛИЦА РАЗРУШАЮЩИХ НАГРУЗОК СИСТЕМЫ КРЕПЛЕНИЯ,ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ДВИГАТЕЛЬ
┌─────────┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┐
│РАСЧЕТНЫЙ│ PX │ PY │ PZ │ MX │ MY │ MZ │
│ СЛУЧАЙ │ ДАН │ ДАН) │ ДАН │ ДАН*М │ ДАН*М │ ДАН*М │
├─────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┤
│ A │ .000 │ -.465E+04│ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ A" │ -469. │ -.469E+04│ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ D │ .000 │ .232E+04│ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ D" │ -235. │ .235E+04│ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ EШ │ -767. │ -.256E+04│ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ R1Ш │ .000 │ -.192E+04│ -767. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ H │ .000 │ -.155E+04│ .232E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ M │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ T │ .100E+04│ -.155E+04│ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ A+M │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ A+T │ 750. │ -.465E+04│ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ H+M │ .000 │ -.155E+04│ .232E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
└─────────┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┘
ТАБЛИЦА УСИЛИЙ,ПЕРЕДАВАЕМЫХ ОТ ДВИГАТЕЛЯ НА СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
┌──────┬───┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┐
│ РАСЧ.│ N │ PX │ PY │ PZ │ MX │ MY │ MZ │
│СЛУЧАЙ│ЭЛ.│ ДАН │ ДАН │ ДАН │ ДАН*М │ ДАН*М │ ДАН*М │
├──────┼───┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┤
│ A │ 1 │ .000 │ .000 │ -.308E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ .319E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ -1.17 │ 274. │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ 168. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ .213E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ -.387E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ -.383E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ A" │ 1 │ .000 │ .000 │ -.318E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ .314E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ 468. │ 267. │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ 241. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ .223E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ -.391E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ -.387E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ D │ 1 │ .000 │ .000 │ .154E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ -.160E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ .585 │ -137. │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ -83.9 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ -.106E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ .193E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ .191E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ D" │ 1 │ .000 │ .000 │ .152E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ -.165E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ 235. │ -143. │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ -49.2 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ -.103E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ .195E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ .193E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ EШ │ 1 │ .000 │ .000 │ -.181E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ .163E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ 766. │ 135. │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ 209. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ .131E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ -.214E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ -.212E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ R1Ш │ 1 │ .000 │ .000 │ -.107E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ .147E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ -.483 │ 111. │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ -492. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ 254. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ -.155E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ -.153E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ H │ 1 │ .000 │ .000 │ -.164E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ 607. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ -.400 │ 99.1 │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ .176E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ .260E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ -.144E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ -.143E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ T │ 1 │ .000 │ .000 │ -871. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ .124E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ -.100E+04│ 112. │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ -95.7 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ 532. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ -.127E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ -.126E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ A+T │ 1 │ .000 │ .000 │ -.296E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ .332E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ -751. │ 289. │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ 54.1 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ .199E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ -.385E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ -.382E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ H+M │ 1 │ .000 │ .000 │ -.164E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 2 │ .000 │ .000 │ 607. │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 3 │ -.400 │ 99.1 │ .000 │ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 4 │ .000 │ .000 │ .176E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 5 │ .000 │ .000 │ .260E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 6 │ .000 │ .000 │ -.144E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
│ │ 7 │ .000 │ .000 │ -.143E+04│ .000 │ .000 │ .000 │
└──────┴───┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┘
ТАБЛИЦА МАКСИМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТАХ
┌─────────┬───────────────────────────────────────────────────────────┐
│РАСЧЕТНЫЙ│ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ(ДАН/ММ**2) │
│ СЛУЧАЙ ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┤
│ │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │ 9 │ 10 │
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│ A │ 12.1│ 11.0│ 2.0│ .6│ 7.3│ 24.1│ 23.9│
│ A" │ 12.5│ 10.8│ 3.9│ .8│ 7.7│ 24.4│ 24.2│
│ D │ 6.0│ 5.5│ 1.0│ .3│ 3.7│ 12.1│ 11.9│
│ D" │ 6.0│ 5.7│ 2.0│ .2│ 3.5│ 12.2│ 12.0│
│ EШ │ 7.1│ 5.6│ 5.7│ .7│ 4.5│ 13.3│ 13.2│
│ R1Ш │ 4.2│ 5.0│ .8│ 1.7│ .9│ 9.6│ 9.5│
│ H │ 6.4│ 2.1│ .7│ 6.0│ 8.9│ 9.0│ 8.9│
│ M │ .0│ .0│ .0│ .0│ .0│ .0│ .0│
│ T │ 3.4│ 4.2│ 7.3│ .3│ 1.8│ 7.9│ 7.9│
│ A+M │ .0│ .0│ .0│ .0│ .0│ .0│ .0│
│ A+T │ 11.6│ 11.4│ 5.9│ .2│ 6.8│ 24.1│ 23.8│
│ H+M │ 6.4│ 2.1│ .7│ 6.0│ 8.9│ 9.0│ 8.9│
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│МАКС.НАПР│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ПО ВСЕМ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│РАСЧЕТНЫМ│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│СЛУЧАЯМ │ 13.│ 11.│ 7.│ 6.│ 9.│ 24.│ 24.│
│ПРЕДЕЛ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ПРОЧНОСТИ│160.0│160.0│160.0│160.0│160.0│160.0│160.0│
│КРИТ.НАПР│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ОБЩ. УСТ.│ 160.│ 160.│ 160.│ 160.│ 160.│ 75.│ 75.│
│КРИТ.НАПР│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│МЕСТ.УСТ.│ 160.│ 160.│ 160.│ 160.│ 160.│ 160.│ 160.│
│МАССА │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ЭЛЕМЕНТОВ│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ (КГ) │ .625│ .560│ .017│ .700│ .551│ .389│ .389│
└─────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
СУММАРНАЯ МАССА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ КРЕПЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ 3.23 кг.