5.5 Расчет обшивки элерона

КТР лонжерона представлено на рис.5.3

Рис.5.3 КТР лонжерона

Элерон заполняется пенопластом по шаблонному методу, после соединения лонжерона с проушинами. Толщину обшивки элерона рассчитываем по алгоритму, описанному выше (см. п.4), толщину обшивки принимаем равную 1мм.

5.6 Расчет узлов навески

Управляющие поверхности самолета: рули, элероны, триммеры, гасители подъемной силы и другие элементы соединяются с неподвижными частями конструкции самолета при помощи узлов навески (соединение "ухо-вилка"), основными элементами которых являются кронштейны.

Форма кронштейнов зависит от того, к каким силовым элементам конструкции они крепятся. Так, кронштейн, который устанавливается на плоской стенке, как правило, выполняется плоским. Часто кронштейны устанавливаются на двухпоясных плоских балках типа лонжеронов или нервюры. В этом случае кронштейн может быть выполнен или в виде трехзвенной фермы, или в виде плоской, зашитой стенкой рамы.

Представим кронштейн в виде рамы, закрепленной на двух опорах, которыми являются болты крепления подошвы кронштейна. При проектировании кронштейна чаще всего его рассматривают как двухпоясную плоскую балку. При этом принимают, что изгибающий момент полностью воспринимается поясами, а перерезывающая сила - стенкой. В нашем проекте мы приняли, что кронштейн является силовым элементом, продолжением силовой нервюры (частью стойки балки КП.407.458м.07В.13.00.00.01СБ). На основании проведенных расчетов запишем порядок проектирования кронштейна (алгоритм проектирования). КТР кронштейна представлен на рис.5.4

Заданы: R - нагрузка на кронштейн, приложенная на оси вращения управляемой поверхности, R=1008 Н (см. п.5.3); l - расстояние от точки приложения нагрузки до плоскости крепления кронштейна на двухпоясной балке, l = 0,2 м; В_max- возможная максимальная ширина основания кронштейна из условия подхода при установке его между поясами лонжерона, В=0,13 м.

Рис.5.4 КРТ кронштейна

Ширину В выбирает с целью уменьшения массы, следовательно, разносить пояса кронштейна возможно дальше, т.е. до значения В_max. Кронштейн выполняется из материалов Д16 (=450МПа).

1. По заданной силе подбирают подшипник, устанавливаемый в проушину. По данным проушины определим геометрические параметры вилки на кронштейне. Подшипник запрессовывается в проушине по соответствующей посадке и кернится.

Толщина проушины должна быть равна

, где а_п- ширина внешней обоймы подшипника;

с - расстояние от края проушины до внешней обоймы подшипника.

Для допускаемой нагрузки Р=1008 Н по ГОСТ 8338-75 выбираем подшипник ШМ5 с такими геометрическими параметрами:

наружный диаметр D=14 мм;

внутренний диаметр d=5 мм;

ширина внутреннего кольца В=6 мм;

2. Определяют размеры проушины и вилки. Расчет проушины ведется не на смятие, а на разрыв, так как соединение подшипника с проушиной неподвижное и σ_см= 315МПа_. Диаметр оси, соединяющего кронштейн навески узлов, определяют по внутреннему диаметру подшипника. Применяем стандартные оси диаметром 5мм по ГОСТ 9650-80.

Из условия разрыва в ослабленном сечении определяем ширину, т.е. :

, (5.17)

где - коэффициент концентрации,.

,мм.

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636 - 69 и по конструктивно - технологическим соображениям принимается D = 16 мм.

Толщина стенок вилки равна 6 мм (1 стенка - 3мм), зазоры для возможности поворота подшипника 0,5 мм и паза под проушину 6мм - составляют общую ширину вилки равную 13 мм;

3. Определяют конфигурацию кронштейна. Из основания, ограниченного размером В_mах, проводим линии по обшивке, а затем касательные к вилке. Они будут являться границей поясов кронштейна;

4. Определяют площадь сечения поясов кронштейна. Ширину кронштейна принимают постоянной, равной толщине проушины. В зоне перехода с вилки кронштейн переходит в двутавр.

Толщина пояса кронштейна остается постоянной по его длине - δ_кр= 5 мм, ширина - b_max= 30 мм, b_min= 26 мм.

Стенку выполняют постоянной толщины - δ_ст= 5 мм. Материал стенки убирают с помощью вырезов;

5. Рассчитывают болты крепления кронштейна. Болты подбирают из условия работы на разрыв и срез. Для уменьшения нагрузки на болты их следует размещать как можно дальше от оси кронштейна, располагая на уровне поясов. Ширину основания, на которой располагаются болты (рис.5.4), желательно брать как можно меньшей для уменьшения влияния местного изгиба основания под каждым болтом. При этом минимальное расстояние от стенки кронштейна до оси болта определяется из условия возможности подхода гаечным ключом. Если для передачи осевой и перерезывающей сил достаточно крайних болтов, то целесообразно убрать среднюю часть основания. Этим облегчают сборку и уменьшают поверхность основания, которую надо обрабатывать для точного прилегания ее к стенке.

Растягивающие усилия, приходящиеся на все болты,

, (5.18)

где n - число болтов сверху или снизу; H_б- расстояние между верхними болтами;

. (5.19)

Усилие среза, воспринимаемое болтом:

, (5.20)

где2n - полное число болтов;

. (5.21)

По каждому усилию по ГОСТ 7805-70 подбирают диаметр болта. Из двух диаметров выбирают наибольший - d=5 мм. Следовательно, на кронштейне ставим 4 болта.

6. Рассчитывают толщину основания кронштейна. Основание кронштейна надо рассчитать на смятие под болтами и на местный изгиб под отдельным болтом. Из условия смятия толщина основания

,

где Р_{б. ср. max}- наибольшее срезывающее усилие, действующие на болт;

d_б- диаметр болта;

σ_см- напряжение смятие основания.

Так как толщина основания постоянна, то расчет ее проводим по наиболее нагруженному болту.

Принимает толщину основания δ_осн=5 мм.

Проушина на лонжероне элерона имеет толщину основания равную 2мм, а крепление проушины к лонжерону так же при помощи 4 болтов, но меньшей длинны.