8. Проектирование зоны соединения кронштейна с поясом лонжерона.

Материалы:

Кронштейна – см. п.6; Пояса лонжерона – титановый сплав ВТ-20. В соответствии с [2], стр. 478 для поковок σ_в=100кгс/мм², τ_в=0,5σ_в=50кгс/мм², Е=11000кгс/мм², γ=4,5 г/см³.

Для соединения кронштейна с поясом лонжерона применим те же болты, гайки и шайбы, что и в конструкции узла ( см. п 7 )..

Исходя из конструкции узла, ширина стыка В=160мм. На Рис.7 показана схема расстановка крепежных болтов. Всего 8 болтов диаметром 16мм. Проектирование односрезного соединения кронштейна с поясом лонжерона проводилось исходя из того, чтобы толщина одной из соединяемых деталей не превышала диаметра болта. Обозначения 1*, 2*, 3*,4*,1**, 2**, 3**, 4** см.Рис.8

8.1. Нагрузка, действующая на зону стыка.

Исходим из того, что данный стык воспринимает только нагрузки от изгибающих моментов. На данной схеме: 10 – предполагаемый размер до линии центров тяжести пояса лонжерона ; 30 – размер от оси стыкового болта до стенки кронштейна.

8.2. Срезная нагрузка, действующая на болты соединения пояса лонжерона к кронштейну.

Р- сила растяжения ( сжатия ), действующая на верхний ( нижний ) пояса лонжерона соответственно в зоне стенки кронштейна. Примем, что Р = 140тс действует на всей длине стыка кронштейна с поясом лонжерона. Данная сила ( Р ) передаётся от пояса лонжерона к кронштейну болтами, испытывающие Р_ср по одной плоскости. Для применённого в конструкции болта (Болт М16×1,5-L-Кд.фос.окс.-ОСТ1 31055-80 ) Р_ср=20200кгс = 20,2тс (по ОСТ1 31100-80). Исходя из того, что все болты нагружены одинаково, определим нагрузку, действующую на 1 болт.

Р

Запас прочности по срезу болта  = = 1, 154.

8.3. Определение толщины материала, необходимой для удовлетворения требований по смятию (

В соответствии с  2 , стр.262, для неподвижного неразборного болтового соединения σ_см =1,3σ_в.

Тогда :  для пояса лонжерона из ВТ20 σ_см =

 для кронштейна из 30ХГСН2А. σ_см =

По условиям смятия толщина материала должна быть не менее определённых выше.

8.4. Расчет требуемых толщин для пояса лонжерона и для кронштейна.

.

Из-за того, что в зоне стыка есть отверстия, примем коэффициент концентратора напряжения К = 0,8. Тогда расчетное значение предела прочности для стыкуемых деталей будет:

• для пояса лонжерона из ВТ20

;

• для кронштейна из 30ХГСН2А

.

Ширина стыка В_бр=160мм ( ширина брутто), а ширина нетто В_нетто=В-2d_болта=160-2∙16-144мм

На Рис.8 показаны обозначения:

1*, 2*, 3*,4* - номера сечений для пояса лонжерона;

1**, 2**, 3**, 4** - номера сечений для кронштейна, при этом:

1^*- первый ряд болтов для пояса лонжерона, а 1^** - первый ряд болтов для кронштейна.

8.5.Расчет требуемых толщин для пояса лонжерона.

В сечении 1* вся нагрузка (Р=140000кгс) воспринимается поясом лонжерона. В данном сечении В_нетто=144мм, σ_расч =80 кгс/мм². По условию разрыва:



Определим толщину в сечении А-А.

В данном сечении отсутствуют отверстия с концентрацией напряжений. В=160мм, σ=100 кгс/мм²

В сечении 4** нагрузка воспринимается смятием 2-х отверстий в кронштейне, при этом: σ_см = Р_см. =2  σ_см  =2  215  5  16 = 34400 кгс.

В сечении 2* действующая нагрузка равна: Р = 140000 – 34400 = 105600кгс. По условию разрыва:

В сечении 3** нагрузка воспринимается смятием 2-х отверстий в кронштейне, при этом: σ_см = Р_см. =2  σ_см  =2  215  5,7  16 = 39216 кгс.

Суммарная нагрузка, действующая в сечении 3**: Р = 34400 + 39216 = 73616 кгс. . По условию разрыва:

Принимаем = 5,7мм.

В сечении 3* действующая нагрузка равна: Р = 105600 – 39216 = 66384кгс. По условию разрыва:

Принимаем = 8мм.

В сечении 2** нагрузка воспринимается смятием 2-х отверстий в кронштейне, при этом: σ_см = Р_см. =2  σ_см  =2  215  6,4  16 = 44032 кгс.

Суммарная нагрузка, действующая в сечении 2**: Р = 73616 + 44032 = 117648 кгс. . По условию разрыва:

Принимаем = 6,4мм.

В сечении 1** вся нагрузка (Р=140000кгс) воспринимается кронштейном. В данном сечении В_нетто=144мм, σ_расч =132кгс/мм². По условию разрыва:

.