1.3 Проектирование стойки-балки

Для крепления подкоса к балке и обеспечения передачи усилий используем стойку-балку. На рис.1.5 представлен эскиз выбранного конструктивно-технологического решения стойки-балки с указанием параметрических размеров.

Для изготовления стойки-балки выберем 30ХГСА с пределом прочности .

Рис.1.5 Эскиз стойки-балки.

1.3.1 Расчет параметров пластины

Определим толщину δ металлической пластины, используемой для передачи потока касательных усилий со стенки на стержень, по третей гипотезе прочности

; (1.14) где

Реакции в опоре -

Отсюда:

;;

где B=40 мм - ширина пластины.

Конструктивно принимаем .

1.3.2 Расчет вилки

Расчетное усилие для вилки составит (рис.1.6):

.

Рис.1.6 Схема нагружения стойки-балки

По заданной нагрузке подбираем подшипник ШМ-15 с параметрами:

;

.

По значению внутреннего диаметра подшипника () подбираем значение диаметра крепежного элемента.

Материал крепежного элемента - 30ХГСА.

Определим толщину вилки из условия прочности крепежного элемента на смятие

; (1.15) где=15 мм.

Отсюда:

мм.

Проверим крепежный элемент на срез

Условие работы крепежного элемента на срез выполняется.

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69) принимаем мм.

Определим наружный диаметр вилки из условия прочности на разрыв в ослабленном сечении

; (1.16). Отсюдамм.

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69) принимаем мм.

Из условия прочности вилки на срез до края, определим а- расстояние до края

; (1.17);.

Конструктивно принимаем а=7,5 мм.

Проверим выполнение условия прочности вилки на смятие

; (1.18)

- условие прочности вилки на смятие выполняется.

1.3.3 Расчет клеевого соединения

Для соединения стойки-балки со стенкой используем клеевое соединение. Для склейки деталей используем клей ВК-9.

Конструктивно выбираем длину соединения l=100 мм, ширина пластины В=40 мм. Разбиваем поверхность пластины на 10 квадратов 20х20 (мм). Усилия в каждом квадрате возникают разные. Наиболее нагруженный квадрат будет под номером 1 (рис.1.7). В центре каждого квадрата условно ставиться болт эквивалентной площади.

Рис.1.7 Схема нагружения клеевого соединения

Крутящий момент возникающий в пластине

(1.19)

Сила возникающая от крутящего момента в 1 квадрате

(1.20)

где м - расстояние от центра пластины до центра 1 квадрата.

Усилие приходящееся, на каждый квадрат от центральной силы

(1.21)

где n=10 - количество квадратов.

Полное усилие определяется как геометрическая сумма

(1.22)

Проверим выполнение условия прочности клеевого соединения на отрыв:

(1.23)

где - площадь квадрата.

Клеевое соединение выдерживает приложенные нагрузки.

1.4 Проектирование узла крепления балки

Для крепления балки к фюзеляжу и передачи усилий используется стыковой узел. На рис.1.8 представлен эскиз выбранного конструктивно-технологического решения стыкового узла с указанием геометрических размеров.

Рис.1.8 - Эскиз узла крепления балки

Для изготовления узла крепления выберем 30ХГСА с пределом прочности .

1.4.1 Расчет параметров пластин

Выбираем максимальные результирующие усилия, действующие в стыковом узле (при первом расчетном случае)

Определим толщину δ_стстойки, используемой для снятия и передачи потока касательных усилий со стенки на стыковой узел. При определении толщины учитываем симметричность стыкового узла

; (1.24)

Отсюда .

Так как полки одинаковые, суммарное усилие действует на половине расстояния.

Определим толщину δ_ппластины для верхней и нижней полок, используемой для передачи осевых усилий, возникающих в полках, на стыковой узел. При определении толщины учитываем распределение осевого усилия между верхней и нижней полкой

; (1.25) Отсюда;

где ширина пластины связана с шириной полки - b=18 мм.

Конструктивно принимаем толщину стойки и пластин .