концевая балка ми-2

Министерство Образования Российской Федерации

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.Туполева

Кафедра Конструкций и Проектирования Летательных Аппаратов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

По курсу: «Конструкция вертолетов»

На тему: «Концевая балка одновинтового вертолета,

взлетной массой 3700кг (прототип Ми-2)»

Выполнил: студент гр. 1503

Зайцев Д.Е.

Проверил: Федоров И.И.

Схема нагружения

Концевая балка представляет собой каркасный агрегат, состоящий из одного стрингера, четырех шпангоутов и жесткой металлической обшивки. Крутящий, изгибающий моменты и перерезывающая сила воспринимается обшивкой.

1. Исходные данные для расчета.

Руливой винт + хвостовой редуктор 43 кг (25+18)

Концевая балка + вал 13.5 кг (7.5+6)

D_НВ = 14,5 м;

D_РВ = 2,7 м;

N_дв = 2 × 294 кВт;

V_НВ = 210 м/с;

V_РВ = 204,75 м/с.

l = 0,12 м; раст-е от от оси концевой балки до центра масс РВ

Lрв = 8770 мм расстояние от оси НВ до оси РВ

f = 1.5 к-т безопасности

2. Определение нагрузок, действующих на концевую балку.

Расчет проводится на расчетные нагрузки с тем, чтобы конструкция могла выдержать возможные в эксплуатации нагрузки без разрушения. В нашем расчете будем рассматривать случай выхода из планирования. При этом положим, что величина перегрузки n = 2. Коэффициент безопасности f примем равным 1,5.

G1=43Дан вес РВ + хвостовой редуктор

G2=13,5 Дан вес концевой балки + валы

2.1 Определение тяги рулевого винта.

Определим величину используемой мощности:

Вычислим обороты НВ:

об/мин,

Где: V – скорость по концам лопастей,

R₁ – радиус НВ.

Тяга РВ:

Дан*м

где к-т использования мощности

2.2 Определение расчетных нагрузок на концевой балке.

G1=G1*f*n= 43*1,5*2=129 Дан

G2=G2*f*n= 13,5*1,5*2=40,5 Дан

Трв=291 Дан

Где n – величина перегрузки,

Ось концевой балки располагается под углом 45⁰ к оси хвостовой балки, поэтому полученную нагрузку G можно разделить на горизонтальную и вертикальную составляющие:

Дан

Дан

3. Построение эпюр

Определим перерезывающие силы и моменты, действующие на рассматриваемый агрегат. В расчетной схеме представим концевую балку вертолета защемленной консольной балкой. Индуктированными потоками от несущего винта пренебрежем.

3.1 Вертикальная плоскость:

Допустим, что масса конструкции хвостовой балки равномерно распределена по длине балки, т.е. в расчетной схеме имеем распределенную нагрузку в виде прямоугольника. Для трансмиссионного вала, проходящего вдоль концевой балки, примем то же допущение.

Дан/м

Определим опорные реакции:

Дан

Дан

Дан*м

3.2 Горизонтальная плоскость:

В горизонтальной плоскости действует сила тяги РВ Т_РВ, а также проекция крутящего момента М_крГ.

Определим опорные реакции:

Дан

Дан*м

3.3 Кручение балки.

Кручение хвостовой балки вызывается моментом связанным с тем, что втулка РВ и лопасти РВ в горизонтальной плоскости вынесены на 0,12 м (по прототипу) от оси концевой балки.

Дан

3.4 осевая нагрузка от веса огрегата

Дан

3.5 результирующие перерезывающая сила изгибающий момент

при Х=0

Дан

Дан*м

при Х=1,6

Дан

Дан*м

4. проверочный расчет опасного сечения концевой балки – в месте крепления к промежуточному редуктору.

А-А

Вектор результирующего момента

Материал – Д16Т

Дан*м

Дан*м

мах=291 Дан

левая верхняя половина работает на растяжение, а внутренняя на сжатие. Найдем осевое усилие – равнодействующую всех сил с сжатой и растянутой зонах.

Плече этой силы 2/3 диаметра

Дан

Дан/ - предел прочности в растянутой зоне

Толщина обшивки -

Высота растянутой зоны

- площадь обшивки

=0,26м

Дан/

<

Рассмотрим сжатый свод:

Дан/

=120 - площадь стрингера

мм–радиус инерции стрингера с присоединенной обшивкой

критическое напряжение потери устойчивости

Дан

e=4 коэффициент, зависящий от типа закрепления

а=340мм – расстояние между шпангоутами

>

Определяем погонное усилие, действующее на обшивку от крутящего момента

Дан/мм

Где площадь контура сечения.

Расчет фланцевого соединения концевой балки и хвостовой балки.

Болт: 30 ХГСА

σв=110 дан/мм фланцевое соединение

Д16Т σв= 42 дан/мм

= 495 Данм

М= 9 Данм

t=18 мм

r= 4 мм (радиус галтели)

n = 3 количество болтов в зоне растяжения

1. Определим диаметр болта из условий работы растяжения

Сила действующая на один болт:

Дан

мм

Так как расчет ведется не на самом нагруженном режиме полета , выбираем диаметр болта по прототипу, т. е. d =8 мм

D=мм – диаметр головки болта

Найдем толщину фланца и фланцевого кольца :

Дан/мм

Толщина фланца:

мм

Предположим что величина с работает на растяжение:

мм

Расчет заклепочного шва

Рассмотрим участок заклепочного шва, расположенного в растянутом своде. Будем рассматривать заклепочный шов в опасном сечении – около первого шпангоута.

Заклепочный шов

t= 30 мм

h=30 мм

l= 10 мм

d= 3.5 мм диаметр заклепки

L=260 мм длина дуги

Количество заклепок на дуге:

Сила действующая на одну заклепку:

дан

Проверяем заклепку на срез :

τ=25 дан/мм

Разрушающая нагрузка на срез будет равна:

τ τдан >

Литература

1. Гиммельфарб А.Д. Основы конструирования в самолетостроении. М.: Машиностроение, 1980.

2. Гребешков О.А., Гоголин В.П., Осокин А.И. и др. Конструкция самолетов. Казань: издательство КГТУ, 1999.

3. Далин В.Н., Моисеев С.В. Конструкция вертолетов. М.: издательство МАИ, 2001.

4. Кретов А.С., Зимина Г.Т. Основы проектирования летательных аппаратов: Учебное пособие. Казань: издательство КГТУ, 2002.

5. Федоров И.И. Конструирование фюзеляжа, крыльев и оперения вертолета: Методические указания к выполнению курсового проекта. Казань: издательство КГТУ, 1992.