Учебные пособия / Тарасов Ю.Л. Расчет на прочность

3ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ с и л о в ы х ЭЛЕМЕНТОВ СЕЧЕНИЯ КРЫЛА

П рочность силовых элементов сечения кры ла определяется условиями прочности или коэффициентами избы тка прочности f].

Величина этих коэффицентов должна быть не меньше 1. Обычно rj = 1... 1,2.

Для элементов конструкции крыла, работаю щ их на растяжение и сж атие при изгибе, величина коэффициентов избы тка прочности определяется по формуле

где а ^ р - разрушающее напряжение для таких элементов конструкции,

как пояс лонжерона, стрингер, панель обшивки; <т - нормальны е напряжения, величина которых найдена при расчете

нормальных напряжений от изгиба крыла (см. таблицу 2.3).

Для элементов крыла, работающих в условиях сдвига при изгибе

Здесь тра1р - величина разруш аю щ его напряж ения для таких элементов конструкции крыла, как панель обшивки, стенки лонжерона;

т, „1 - касательные напряжения, величина которых найдена при расчете крыла на сдвиг и кручение (см. таблицу 2.8).

П ри вычислении разруш аю щ их и действую щ их напряжений следует воспользоваться данными, представленными в таблице 3.1.

Результаты вычислений представляются в виде таблицы 3.2.

50

Т аблица 3.1 - Величина разруш аю щ их и действующих напряжений для элементов конструкции крыла

1

51

4 Р А С Ч Е Т Ш А С С И

Ш асси сам олета предназначено для обеспечения опирания самолета на поверхность стоянки, разбега его при взлете, пробега при посадке, передвиж ения по аэродром у, а такж е для поглощ ения и рассеивания энергии ударов при этом.

В настоящей главе пособия излагается проектировочный расчет шасси (подбор колес и основных параметров ам ортизатора), а также силовой расчет стойки (определение внешних нагрузок по заданному расчетному случаю , построение эпюр силовых факторов и подбор сечений для основных элементов стойки) и оценка прочности.

4.1 И сходны е данные для расчета шасси

Исходными данными для расчета шасси являются посадочная (тпо ) и взлетная {т ) массы самолета, взлетная и посадочная скорости, схема размещ ения шасси на самолете и расположение ам ортизатора на стойке.

П ри отсутствии данных о посадочной массе можно принять:

4.1.1 Схема расположения шасси на самолете

Н а соврем енны х сам олетах применяется трехопорная схема шасси с носовой или хвостовой опорой, двухопорная или велосипедная и м ногоопорная схема. Н аибольш ее распространение имеет трехопор­ ная схема с носовой опорой.

М ногоопорная схема шасси используется на тяжелых транспорт­ ных и пассажирских самолетах.

В данном пособии рассматривается расчет только основных (главных) стоек.

52

4.1.2 Располож ение амортизатора на стойке

Передача усилий и упругие характеристики амортизации зависят от взаимного расположения амортизатора и колес настойке. Различают шасси гелескопического типа (с непосредственным креплением колес на штоке амортизатора, рис. 4.1, а) и с рычажной подвеской колес (рис. 4.1, б). Для тяжелых самолетов применяют стойки с многоколесными тележками.

Рисунок 4.1 - Расположение амортизатора на стойке

4.2 П одбор параметров амортизационной системы

Перед подбором параметров амортизационной системы необхо­ димо выбрать схему шасси (трехопорное, велосипедное или многоопор­ ное) и тип ам ортизатора.

Для легких самолетов с большой посадочной скоростью рекомен­ дуется рычаж ная подвеска колес. Главные стойки тяжелых самолетов выполняются в виде многоколесных тележек.

53

4.2.1 Подбор колес

Колеса подбираю тся по каталогу . В начале вы бирается тип колеса: полубалонное, арочное или вы сокого давления. П ри этом необходимо иметь в виду следующее.

Колеса полубалонного типа имеют низкое давление зарядки (0,2...0,4 М П а), арочного - среднее (0,4...0,6 М Па), вы сокого - высокое (0,7...1,4 М П а). Возмож но применение пневматиков сверхвысокого давления (2...2,2 М Па).

Колеса с арочны ми пневматиками и пневматиками высокого давления применяются на самолетах, эксплуатируемых на подготов­ ленных аэродромах и имеющих скорости движения 180 км/час и более.

П ри эксплуатации самолетов на грунтовых аэродромах давление в пневматике не долж но превы ш ать 0,5 М П а при твердом грунте и 0,3 М П а при мягком грунте.

П одб ор разм ера колес для главны х стоек производится по стояночной в э д э ш т и посадочной натруэсзи <Pcmaj , и Рстпос), которые

находятся распределением массы самолета между стойками (опорами) по правилам механики. Подбирается колесо так, чтобы выдерживалось неравенство

54

Далее строится диаграм м а обжатия колеса (рис. 4.2), которую можно аппроксим ировать уравнением

коэффициенты которого /с, и к2 определяются по формулам

Р

Р,

Р„„

Р,

Рисунок 4.2 - Диаграмма обжатия колеса

В ы писы вается из каталога колес разруш аю щ ая радиальная нагрузка (Р ,ш:/) и определяется предельная нагрузка на колесо из условия его прочности:

Все полученные данные заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Параметры колеса

Данные по каталогу

Данные для самолета

55

4.2.2 Подбор параметров жидкостно-газовой амортизации

4.2.2.1Исходные данные для расчета

Эксплуатационная работа, которую долж на воспринять аморти­ зационная система главной ноги (стойка + пневматики), находится по формуле

<4-7)

V- посадочная скорость самолета (м/с);

т- посадочная масса самолета (кг).

Для трехопорного шасси в формуле (4.7) необходимо принять

М= , для шасси велосипедного типа М = ттс.

Подбор параметров амортизации ведется из условия поглощения работы 4"’" при нагрузках, не превышающих предельной нагрузки для

Для легких самолетов п0 = 0,8 -1,1; для тяжелых пп = 0,5 - 0.8.

4.2.2.2Определяется полный ход поршня S“

5m.x =

(4.13)

7гД >„, ■

Здесь г] - коэффициент полноты диаграммы (0,6...0,8);

Ф.ч - значение передаточного отнош ения <р„ к концу хода поршня.

56

Д ля шасси с телескопическим амортизатором <р„ не зависит от хода порш ня и равно cos а (см. рис. 4.1, а).

Для шасси с рычажной подвеской колеса значения передаточного отнош ения находятся по формуле

Определение размеров а и с производится графически. С этой целью вычеркивается геометрическая схема, представленная на рис. 4.3. Н еобходимо рассмотреть несколько возможных различных положений оси колеса, например, не менее 8... 10, вычислить по формуле (4.14) соот­ ветствующие передаточные отношения и построить кривую 1(рис. 4.4).

Рисунок 4.3 - Геометрическая схема шасси

57

n-1

9,

хода порш ня S Kи передаточного отношения <р„,.

Желательно, чтобы угол ®0 былбольшеЗО градусов, а передаточное число <р,0 в начальны й момент обжатия амортизации было примерно

равно 1,5...2,5 и изменялось в небольших пределах ( — < 1,5-2,0).

58

4.2.2.3 В зависимости от типа конструкции шасси находится

функция трения в направляющих

Для ры чаж ного шасси с качающимся амортизатором ip(s) = 0 . П ри д р у ги х схем ах ш асси для оп ред елен и я (^(S) м ож но

воспользоваться рекомендациями учебного пособия /8/.

Д ля шасси телескопического типа функция трения в момент

Из этого условия определяются соотношения между геометричес­ кими параметрами шасси (a, b, tga).

4.2.2.4 Приведенная длина газовой камеры

Приведенная длина газовой камеры Н находится из соотношения

приведенных в 4.2.2.1, не дает желаемого результата, необходимо уменьшить предельную нагрузку Ркр . Но при этом необходимо заново

4.2.2.5Площадь газового поршня

П лощ адь газового поршня определяется по формуле

Для телескопического шасси р 0 = (l,2...2)M7a , для рычажного

р„ = (3...7) МПа .

59