ПЗ(Фінал_суббота)v3

Рис. 1.4 Розрахункова схема відхилень панелі із оребренням Тому величина зусиль при пружною компенсації відхилень не може

збільшуватися до нескінченності, а повинна строго регламентуватися допустимими деформаціями і, як наслідок, відповідними їм напруженнями. Періодичні матеріали, присвячені пружною компенсації відхилень при виконанні складальних робіт, практично відсутні, які у них дані в більшій частині стосуються не монолітних панелей, а тонкостінних обшивок, що пов'язано з практичною невивченістю даної проблеми. Ряд розробок спрямований на визначення і врахування зусиль і деформацій, викликаних технологічним притиском деталей при збірці і з'єднанні їх в закінчені конструкції.

Робота присвячена вирішенню завдання забезпечення точності контурів збірних конструкцій і завчасного контролю рівня зусиль, необхідних для притиску деталей, які мають розподілені уздовж контуру плавні відхилення. Па підставі проведених вимірювань відхилень деталей і зусиль їх компенсації зроблено висновок про можливість розширення пружною компенсації при складанні за умови контролю зусиль притиску їх до контурів оснащення.

В роботі розглянуті логіко - математичні залежності формування похибки збірки і величина залишкових напруг:

δ- величина допуску на відхилення деталі;

t- крок установки елементів фіксації при складанні; сб- похибка складання від деформування деталі; ост- величина залишкових напружень.

Тут же представлена можлива схема формування параметрів якості пружною зборки силових конструкцій (рис. 1.5)

Рис. 1.5 Схема формування параматрів якості складання в пристроях силових вузлів

У результаті досліджень встановлено, що з урахуванням плавного характеру розподілу вихідних відхилень уздовж деталей і оснащення для виробів з кривизною обводів в межах 0,8-1,0 h-1103 можна застосовувати метод пружною збірки з обмеженням рівня напружень цр 0,1-0,2 δВ. Для деталей, що піддаються при складанні притиску до жорстких пристосуванням і закріплюються на каркасі, відзначається можливість 3-5 - кратній компенсації похибок обводів з рівнем початкового вигину до 10 % від руйнуючих деформацій.

Таким чином, пружна компенсація відхилень при виконанні складальних робіт дозволяє значно підвищити точність аеродинамічних форм, одночасно збільшуючи допуски на розміри складових елементів, знижує витрати на проведення підгінних робіт. У той же час застосування такої компенсації має суворо регламентуватися допустимими напруженнями у складальній конструкції.

1.2.Класифікація композиційних панелей, що використовуються у

авіації

Різноманіття типів інтегрованих композитних панелей панелей, ускладнення форм поверхонь агрегатів, виконуваних з них, вимагають цілеспрямованого пошуку технологічних процесів, методів оцінки технологічності виготовлення та складання різних типів інтегрованих композитних панелей панелей, розробки рекомендацій щодо їх застосування в конструкціях. технологічний аналіз інтегрованих композитних панелей панелей на етапах проектування виробу пов'язаний з великою трудомісткістю, оскільки вимагає вивчення не тільки конструкцій панелей, а й спеціального дослідження

поверхні агрегатів. Рішення такого завдання неможливо без класифікації панелей. Будь класифікатор за кількістю класифікаційних підрозділів, характером і змістом ознак, ступеня деталізації і т.д., в якійсь мірі, умовний.

Одні й ті ж деталі в Залежно від основного призначення класифікатора можуть бути представлені порізному. Головною ознакою геометричної класифікації вважають тип оболонки, що характеризує просторову форму поверхні панелі. Ділення оболонок на однорідні групи проводять залежно від того, замкнуто або не замкнене їх головне розтин. Це дозволяє виділити монолітні панелі (що не мають замкнутого перетину) і монолітні відсіки (замкнутого перетину)[22, 26]. Оскільки темою дисертації є монолітні панелі, подальше опис стосуватиметься тільки їх. Важливим для формоутворення ознакою є кривизна панелі.

З урахуванням цієї ознаки все різноманіття інтегрованих композитних панелей панелей ділиться на панелі одинарної і подвійної кривизни. Панелі одинарної кривизни ізометрічни площині, тобто можуть бути отримані простим вигином, подвійної кривизни - НЕ ізометрічни. Однак, у багатьох випадках для поділу панелей по кривизні необхідний аналіз схеми побудови поверхні. Саме він дає найбільш точну інформацію для класифікації. схема побудови поверхні характеризується видом утворює, вихідних направляючих перерізів, по яких рухається утворює і видом руху утворює по вихідним перетинах. Геометричний аналіз, проведений Шовковим B.C. [26] дозволяє розділити панелі залежно від схеми їх побудови на 30 типів - 14 ізометрічних і 16 Не ізометрічних. Відзначено, що кожна з цих типів має свої особливості при формоутворенні, але в цілому більш технологічними є панелі з изометричной поверхнею, так як можуть бути отримані з плоскою заготовки вигином без витяжки або посадки одних зон поверхні щодо інших[20].

На додаток до панелей одинарної і подвійної кривизни вводиться поділ на панелі знакозмінної кривизни. За формою поверхні панелі діляться на панелі одинарної кривизни (циліндричної та конічної форми); подвійної кривизни і

Комбіновані[3]. Младіна С.Д. в якості основної геометричної характеристики використовує поняття повної кривизни. У свою чергу, повна кривизна дорівнює твору головних кривизн. Головні кривизни - це кривизни на поверхні в двох ортогональних напрямках. У загальному випадку напрямок головних кривизн не збігається з напрямком ребер жорсткості, що необхідно враховувати при виборі напрямку прикладання навантажень. На підставі цієї характеристики передбачається розподіл панелей в Залежно від форми зовнішньої поверхні на такі види:

-Панелі одинарної кривизни (нульової повної кривизни);

-Панелі двоопуклої форми (позитивної повної кривизни);

-Панелі сідлоподібної форми (негативної повної кривизни);

-Панелі складної форми, що поєднують в собі ділянки одинарної і подвійної кривизни[3].

Технологічність панелі крім геометричних параметрів, характеризується

сукупністю конструктивних особливостей. Будь-яка з панелей може мати полотно і силовий набір різних типів. Головними ознаками при визначенні полотна панелей є: змінність товщини полотна, наявність з'єднувальних закінцівок, вирізів, місцевих жорсткостей (площадок), що змінюють ступінь деформування на даній ділянці. Полотно може бути постійної, плавнозмінної (клиновий), ступінчатозмінної товщини. Воно може бути без закінцівки, а також мати одну або дві закінцівки.

Для силового набору застосовуються такі класифікаційні ознаки: вид набору в плані; розташування ребер щодо опуклості панелі; тип поперечного перерізу. У плані силовий набір може бути ребристим (у вигляді системи паралельних або віялових ребер)[10]; вафельним (в вигляді двох систем ребер, що перетинаються під прямим або косим кутом); криволінійним (у вигляді системи замкнутих або замкнутих криволінійних ребер); силовий набір може бути відсутнім. Розташування ребер щодо утворюють поверхні (вздовж, по нормалі або під з ^ лом) дозволяє оцінити вигин і закрутку ребер в процесі формоутворення. Наприклад, при формоутворенні циліндричної панелі:

-Ребра, розташовані уздовж утворюючих, залишаються прямолінійними;

-Ребра, перпендикулярні до утворюючих, вигинаються на

максимальну величину без закрутки; - Ребра, розташовані під кутом до твірної, вигинаються на

величину, менше максимальної і закручуються[6].

По розташуванню ребер щодо опуклості полотна можливі варіанти розташування з опуклою або увігнутою боку. Для панелей, поверхня яких побудована на двох прямолінійних або криволінійних різних знаків (одному опуклому, а друга увігнутому) напрямних перетинах, така характеристика втрачає сенс.

За типами поперечного перерізу ребра бувають: відкриті (у вигляді пластин); закриті (Т -подібні, Г -подібні); замкнуті. Ці типи в свою чергу можуть мати постійні або змінні розміри перетину. За конструктивними особливостями [ 13 ] панелі діляться на три основних типу (по розташуванню силового набору в плані):

-Вафельні (з поздовжніми і поперечними ребрами жорсткості);

-Стрингерні (з поздовжніми ребрами жорсткості);

-Змішані (вафельнострингерного).

Наступними ознаками даної класифікації є: вид зовнішнього контуру; наявність наскрізних вікон; наявність місцевих потовщень. Зовнішній закритий контур панелі схильний максимальної деформації і відповідно має максимальні залишкові напруги. деталі будь-якого виду зовнішнього контуру можуть мати певний набір конструктивних елементів: полотен, полиць, ребер, вікон, лючків, отворів. Як бачимо, дані елементи враховуються в конструктивному класифікаторі, і саме деформації цих елементів при виготовленні впливають на загальну деформацію деталі.

Відзначається, що ступінь деформації панелей залежить від схеми базування і типу кріпильних пристосувань. Базування заготовки повинно здійснюватися по площині і двом базовим отворам або по площині і двох бічних поверхнях заготовки. У галузевому стандарті відзначена неприпустимість використання лещат, так як їх застосування викликає деформування заготовки. У Як кріпильні пристосувань пропонується використовувати вакуумний стіл і (або) притискачі.

Класифікаційними ознаками по спільності складу і послідовності виконання операцій служать наступні – жорсткість деталі; величина залишкових напруг; точність деталі[15]. Розглянуті нами монолітні панелі, як правило, відносяться до маложорстким деталям підвищеної точності, а величина залишкових напруг максимально знижується регламентованим розтягуванням заготовок на металургійних заводах. Використовуючи класифікаційні ознаки, такі як - наявність наскрізних вікон; схему базування; тип кріплення; жорсткість деталі ступінь деформації; трудомісткість обробки; точність обробки, методичні

Широке застосування інтегрованих композитних панелей панелей висуває ряд проблем перед технологією їх виробництва в області формоутворення з теоретичного контуру. через зниження технологічності заготовки (складна геометрія, змінна товщина полотна, наявність виступаючих частин, великі розміри) формоутворення відомими методами, як гнучка на універсальному і спеціальному обладнанні, призводить до різкого зростання трудомісткості виготовлення, шлюбу в зв'язку з руйнуванням і втратою точності. Найбільш перспективним методом формоутворення великогабаритних інтегрованих композитних панелей панелей як одинарної, так і подвійної кривизни є формоутворення дробом, так як цей процес дозволяє отримувати панелі практично будь-якої складності і великих габаритних розмірів, а також знизити трудомісткість виготовлення і підвищити міцність. На підставі аналізу закономірностей формоутворення інтегрованих композитних панелей панелей

Младіна С. Д. [60] пропонує для оцінки технологічності застосувати наступний

критерій: К- повна кривина, м2;

b- ширина панелі, м.

Пропонований критерій пропорційний максимальної деформації, яка визначає можливість отримання конкретної форми поверхні панелі. Для широкого класу панелей, що виготовляються в серійному виробництві, значення критерію змінюються від -3 до +3. монолітні панелі зі значеннями критерієм більше +3 і менше -3 в конструкції виробу практично не застосовуються, так як при їх формоутворенні поширеними в промисловості методами утворюються деформації більше граничних.

У технологічній класифікації панелей по формоутворенню крім ступеня кривизни істотну роль грають товщина полотна панелі, тип оребрения, розташування ребер (одностороннє або двостороннє). Панелі складної форми, що мають відмінні по кривизні ділянки та (або) зміна товщини полотна, необхідно розбивати на зони для обробки з різними технологічними режимами.

Типовий технологічний процес формоутворення дробом панелей крила включає в себе ряд супутніх операцій, які в тій чи іншій мірі впливають на кінцеву форму панелі. При проведенні операції зачистки відбувається видалення поверхневого шару і зменшення рівня залишкових напруг після формоутворення. У процесі зачистки на поверхні панелі з'являються риски, які знижують втомну міцність і вимагають операції повторного зміцнення, яка необхідна для підвищення міцності монолітної панелі.

Збірка планера широкофюзеляжного літака відрізняється рядом особливостей, причиною яких є великі габарити агрегатів і зменшена кількість конструктивних роз'ємів. Основні методи складання крила, що застосовуються в літакобудуванні, докладно досліджені й описані. На відміну від загалної машинобудівної класифікації складальних робіт, в літакобудуванні технологічні процеси складання залежать від:

-Методу базування (від каркаса або від теоретичного контуру);

-Положення складальних стапелів (вертикальне і горизонтальне). Таким чином, всі существуюших; її різноманіття панелей можна представити наступними схемами:

-По кривизні

Рис. 1.6 класифікація панелі по криврні

- за конструктивними ознаками

Рис. 1.7. Конструктивна класифікація панелей

-за технологічними ознаками

Рис. 1.8. Технологічна класифікація панелей

-ПО технологічним ознаками формоутворення

Рис. 1.9. Технологічнакласифікація панелей за ознаками формоутворення На підставі проведеного огляду зроблено такі висновки:

1.Пропоновані в різній літературі класифікації деталей по геометричним і конструктивними ознаками описують велике різноманіття деталей. Однак ці класифікатори складні, слабо формалізовані, а закладені в них класифікаційні ознаки що дозволяють однозначно визначати типові технологічні процеси виготовлення панелей з позицій пружною збірки;

2.Створення одноступінчатого класифікатора є вкрай складною завданням, пов'язаної з взаємним аналізом великої кількості ознак, труднощами

уформалізації та практичному використанні.

1.3.Загальна характеристика композиційних матеріалів.

Композиційний матеріал - конструкційний (металеві або неметалеві) матеріал, в якому є що підсилюють його елементи у вигляді ниток, волокон або пластівців більш міцного матеріалу. Приклади композиційних матеріалів: пластик, армований борними, вуглецевими, скляними волокнами, джгутами або тканинами на їх основі; алюміній, армований нитками сталі, берилію. Комбінуючи об'ємний вміст компонентів, можна отримувати композиційні матеріали з необхідними значеннями міцності, жароміцності, модуля пружності, абразивної стійкості, а також створювати композиції з необхідними магнітними, діелектричними, радіопоглинаючими та іншими спеціальними властивостями.

Композиційні матеріали складаються з металевої матриці (частіше Al, Mg, Ni та їх сплави), зміцненої високоміцними волокнами (волокнисті матеріали) або тонкодисперсних тугоплавкими частками, не розчиняються в основному металі (дисперсно-зміцнені матеріали). Металева матриця пов'язує волокна (дисперсні частинки) в єдине ціле. Волокно (дисперсні частинки) плюс зв'язка (матриця), що складають ту чи іншу композицію, отримали назву композиційні матеріали.

Композиційні матеріали з неметалевої матрицею знайшли широке застосування. В якості неметалічних матриць використовують полімерні, вуглецеві та керамічні матеріали. З полімерних матриць найбільшого поширення набули епоксидна, фенолоформальдегідних і поліамідна. Вугільні матриці, коксованого або піроуглеродних отримують з синтетичних полімерів, підданих піролізу. Матриця пов'язує композицію, надаючи їй форму. Упрочнителями служать волокна: скляні, вуглецеві, борні, органічні, на основі ниткоподібних кристалів (оксидів, карбідів, боридів, нітридів та інших), а також металеві (дроту), що володіють високою міцністю і жорсткістю.

Властивості композиційних матеріалів залежать від складу компонентів, їх поєднання, кількісного співвідношення і міцності зв'язку між ними. Армуючі матеріали можуть бути у вигляді волокон, джгутів, ниток, стрічок, багатошарових тканин.

Зміст упрочнителя в орієнтованих матеріалах складає 60-80 об. %, В неорієнтованих (з дискретними волокнами і ниткоподібними кристалами) - 2030 об. %. Чим вище міцність і модуль пружності волокон, тим вище міцність і жорсткість композиційного матеріалу. Властивості матриці визначають міцність композиції при зрушення і стисненні і опір втомного руйнування.

По виду упрочнителя композиційні матеріали класифікують на стекловолокніти, карбоволокніти з вуглецевими волокнами, Бороволокніти і Органоволокніти.

У шаруватих матеріалах волокна, нитки, стрічки, просочені сполучною, укладаються паралельно один одному в площині укладання. Плоскі шари збираються в пластини. Властивості виходять анізотропними. Для роботи матеріалу у виробі важливо враховувати напрям діючих навантажень. Можна створити матеріали як з ізотропним, так і з анізотропними властивостями. Можна укладати волокна під різними кутами, варіюючи властивості композиційних матеріалів. Від порядку укладання шарів по товщині пакета залежать ізгібние і крутильні жорсткості матеріалу.

Застосовується укладання упрочнителей з трьох, чотирьох і більше ниток. Найбільше застосування має структура з трьох взаємно перпендикулярних ниток. Упрочнітелі можуть розташовуватися в осьовому, радіальному і окружному напрямках.

Тривимірні матеріали можуть бути будь-якої товщини у вигляді блоків, циліндрів. Об'ємні тканини збільшують міцність на відрив і опір зсуву в порівнянні зі шаруватими. Система з чотирьох ниток будується шляхом розкладання упрочнителя по діагоналях куба. Структура з чотирьох ниток равновесна, має підвищену жорсткість при зсуві в головних площинах. Однак створення четирехнаправленних матеріалів складніше, ніж трехнаправленних.

1.4. Класифікація композиційних матеріалів.

1.4.1. Волокнисті композиційні матеріали.

Композиційні матеріали з волокнистих наповнювачем (упрочнителем) за механізмом армуючого дії ділять на дискретні, в яких відношення довжини волокна до діаметру l/d1010³, і з безперервним волокном, в яких l/d ∞. Дискретні волокна розташовуються в матриці хаотично. Діаметр волокон від часток до сотень мікрометрів. Чим більше відношення довжини до діаметру волокна, тим вище ступінь зміцнення.

Часто композиційний матеріал являє собою шарувату структуру, в якій кожен шар армований великим числом паралельних безперервних волокон. Кожен шар можна армувати також безперервними волокнами, виткані в тканину, яка представляє собою вихідну форму, по ширині та довжині відповідну кінцевого матеріалу. Нерідко волокна сплітають в тривимірні структури.

Композиційні матеріали відрізняються від звичайних сплавів більш високими значеннями тимчасового опору і межі витривалості (на 50 - 10 %), модуля пружності, коефіцієнта жорсткості (Е / γ) і зниженою схильністю до тріщин. Застосування композиційних матеріалів підвищує жорсткість конструкції при одночасному зниженні її металоємності.