Крыло чертежи_1 / Фюзеляж / 561479

Размещено на http://www.allbest.ru/

3.2 Выбор материала лонжерона крыла

Материал, применяемый для изготовления элементов лонжерона,

должен обеспечивать min массу конструкции при достаточной прочности,

ресурсе и возможно большей жесткости, допускать применение высокопроизводительной технологии, быть удобным при ремонте и недорогим. При выборе материала с высокой массовой эффективностью используют удельные показатели, которые определяются для каждого вида нагружения. Удельные показатели, получившие название весового совершенства материала, широко используют для оценки эффективности различных сплавов и выбора рационального из них. По статистике для изготовления поясов лонжерона пассажирских и транспортных самолетов чаще всего применяют алюминиево-медные сплавы. Эти сплавы прверены на практике, имеют хорошие характеристики выносливости и живучести,

малочувтвительны к концентраторам напряжений, возникающим при сборке.

В соответствии со вышеперечисленным выбираем материал Д16Т и для поясов, и для стенок лонжерона. Он имеет следующие механические характеристики : σ в = 550 МПа , Е = 0,72·10 5 МПа , σ пц = 384 МПа , σ т = 410

МПа , относительное удлинение δ = 0,1.

Для обшивки подбираем метериал Д16Т, имеющий следующие механические характеристики : σ в = 440 МПа , Е = 0,71·10 5 МПа , σ пц = 270

МПа , σ т = 300 МПа , относительное удлинение δ = 0,1.

3.3 Выводы

В результате расчѐтов было определено размещение топлива в крыле,

нагрузки на крыло, построены эпюры поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов. Значения поперечной силы и изгибающего моментов в корневом, расчетном и концевом сечении приведены в таблице 3.6.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Табл.3.6

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Разработка конструкции сборных узлов и деталей агрегатов самолета

4.1 Разработка конструкции лонжерона крыла

4.1.1 Аналаз конструктивно – технологических особенностей лонжеронов крыла заданного типа самолетов

Лонжероны, как основные силовые элементы крыла и оперения, в

значительной степени определяют прочность, жесткость и ресурс крыла самолета в целом. Многообразие расчетных схем и вариантов конструктивного выполнения лонжеронов существующих самолетов отражает различие условий нагружения и работы этих силовых элементов.

Основным фактором, который определяет схему, применяемые материалы,

конструктивное выполнение и форму поясов, тип стенки и степень ее подкрепления лонжеронов минимальной массы, является интенсивность воспринимаемой лонжероном нагрузки.

Лонжерон крыла современного пассажирского и транспортного самолета представляет собой, как правило, сборную тонкостенную балку,

регулярная часть которой состоит из поясов и стенки. Стенка может быть подкреплена стойками. К зонам нерегулярностей относятся стыковые узлы,

зоны навески двигателей и элементов управления, агрегатов различных систем, вырезы в стенках.

4.1.2 Выделение зоны сборного узла из конструктивно – силовой схемы агрегата. Разработка расчетной схемы и определение нагрузок, действующих на лонжерон

Спроектируем передний лонжерон крыла. Для этого рассмотрим данный лонжерон в трех сечениях: b1=8.04 м, b2=7,23 b3=2,67 м. По КСС выбираем балочный одностеночный лонжерон. По форме поперечного сечения – двутавр. Он меньше по массе по сравнению со швеллерным при больших интенсивностях нагрузки. По технологическим признакам

Размещено на http://www.allbest.ru/

выбираем сборный лонжерон, так как он обладает большей надежностью,

чем монолитный.

Нагрузки на крыло были определены в разделе 3. Определим нагрузки на лонжерон в каждом из сечений. Поперечная сила воспринимается стенками лонжеронов и распределяется между ними пропорционально изгибной жесткости лонжеронов. В крыле значения поперечной силы,

воспринимаемой первым и вторым лонжеронами, в первом приближении могут быть определены по формулам:

где H1 и H2 - строительные высоты первого и второго лонжеронов соответственно.

Изгибающий момент распределяется между лонжеронами пропорционально их изгибной жесткости и может быть определен как:

где =0.7 – коэффициент восприятия момента панелями (обшивкой).

Результаты расчетов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Размещено на http://www.allbest.ru/

4.1.3 Определение геометрических параметров силовых элементов лонжерона из условий обеспечения статической прочности и минимума

массы

Материал для лонжерона выбран в разделе 3. Определим проектировочные параметры поясов. Выбор параметров поясов балочного

лонжерона проводим в такой последовательности:

1. Назначаем величину уровня расчетных напряжений в зависимости от требуемого ресурса Т=20000 полетов. Для заданного материала Д16Т:

2.По уровню р / В определяем max отношение b/δ;

3.По формуле (4.3) в зависимости от формы поперечного сечения лонжерона вначале определяем величину правой его части, а затем по графику 4.7 [6] величину δ/Н;

Выражение для двутаврового сечения:

4. Поскольку Н задано, то определяем δ, а затем ширину полки b.

Результаты расчетов занесем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Округляем полученные значения размеров пояса и находим площади поясов. Результаты заносим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3

К поясу необходимо прикрепить обшивку крыла и стенку лонжерона.

Для этой цели чаще всего у пояса лонжерона выполняют специальные

"лапки". Толщину "лапок" л из конструктивно-технологических соображений назначают равной от 1,5 до 2,0 толщины обшивки или стенки.

Ширину "лапок" выбирается из условия прочности заклепочного шва, чтобы расстояние от оси заклепки до каждого из краев было не меньше двух диаметров.

Дополнительно необходимо проверить полученные значения размеров

"лапок" на соответствие условиям прочности, жесткости и технологичности. Условие прочности – вп л во о .

Условие жесткости – ( л )2 6...8 .

Условие технологичности – л 3,0 мм для дуралюминиевых сплавов и л 2,0 мм – для сталей. В этих условиях:

Размещено на http://www.allbest.ru/

вп - предел прочности материала пояса;

вo - предел прочности материала обшивки;

o - толщина обшивки.

Условия выполняются для всех сечений.

Выбираем толщину лапок л для каждого сечения. л для каждого сечения приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Проектирование стенки лонжерона.

В конструктивном выполнении стенки лонжеронов крыла состоят из собственно стенок и подкрепляющих стоек. Выбор параметров проводим в такой последовательности:

1.Найдем расстояние между центрами тяжести поясов лонжерона: hэфф=H-δ (4.4)

2.Определим параметр нагруженности на балку Q / hэф ;

3.Находим по рис. 5.4 [6] п – максимальное полезное напряжение

сдвига, которое можно получить при данном параметре нагрузки в случае равнопрочной конструкции (стенка и стойки разрушаются одновременно).

4.Определяем по рис. 5.5 [6] отношение hэф / факт , на основе которого определяем минимально потребную толщину стенки (минимально потребную толщину стенки, следует выбрать по нормалям лист с учетом минусового допуска ). 5.По рис. 5.6 [6] находим отношение t / hэф , а по нему – оптимальный шаг стоек; 6.По рис. 5.7 [6] определяем оптимальное значение

Размещено на http://www.allbest.ru/

относительной затраты материала стойки на стенку Fст / t с , а по ней –

потребную минимальную площадь сечения стойки Fст t с ;

5. По рис.5.8 [6] находим оптимальное значение отношения толщины лапки стойки к толщине стенки и определяем потребное значение толщины лапки, прикрепленной к стенке ст . Толщина полки стойки,

выбираем нормаль профиля. Выбираем профиль ПР100 №4(рис. 2.1.11.):

7. После того, как окончательно выбрана нормаль стойки, следует определить фактический шаг стоек:

tфакт Fст.факт / факт (4.5)

Результаты расчетов для трех сечений занесем в таблицу 4.5.

Таблица 4.5

Размещено на http://www.allbest.ru/

4.1.4 Определение параметров и разработка конструкции соединений силовых элементов лонжерона

Соединение стенки с ребром пояса Обычно пояса лонжеронов соединяют со стенками и обшивкой с

помощью заклепок или болтов. Величину усилия, действующего на один крепежный элемент по одной плоскости среза, определяем из условия равновесия участка стенки в зоне стыка с поясом по следующему выражению:

где m – число рядов крепежных элементов;

t– шаг крепежных элементов в ряду;

– коэффициент неравномерности распределения касательных

напряжений в стенке, принимаемый равным 1,1.

Поскольку Q , h и – величины известные, то, задаваясь шагом

заклепок t и числом рядов заклепок m , следует определить усилие,

действующее на одну заклепку, и подобрать материал и диаметр заклепок.

При назначении шага t необходимо принимать одно из стандартных значений: 12,5, 15, 17,5, 20, 25, 30, 35, 40 мм, но таким образом, чтобы

3d t 7d . Наивыгоднейший шаг t=20мм. Выберем заклепку и материал.

Результаты расчетов занесем в таблицу 4.6.

Таблица 4.6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Шаг между рядами выбираем t1 14 мм для сечений 1и2, для сечения 3 -

t1 8мм .

Соединение стойки с поясом Соединение стенки и пояса в зоне присоединения подкрепляющей

стойки оказывается более нагруженным. Здесь сказываются усилия,

действующие на стойку при ее работе в качестве подкрепляющего элемента.

Усилие, воспринимаемое одним крепежным элементом по одной плоскости среза в этом соединении, рассчитываем по эмпирической формуле

здесь m – число крепежных элементов, присоединяющих стойку к ребру пояса, m 2 Результаты в таблице 4.7.

Таблица 4.7

Соединение подкрепляющей стойки со стенкой В соединении стенки со стойкой чаще всего используют заклепки,

которые расположены в один ряд и нагружены усилиями отрыва. Усилие,

которое воспринимает одна заклепка в таком соединении, определяют по формуле

Pзотр(б) ct1 факт в , (4.8)