лонжерон

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

«МАИ»

ЛАБОРАТОРНО  ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА ПО КУРСУ « КОНСТРУИРОВАНИЕ АГРЕГАТОВ ПЛАНЕРА «

ЛОНЖЕРОН.

ВЫПОЛНИЛ ДОЦЕНТ КАФЕДРЫ 101 АКИМЕНКО А.А

ЯНВАРЬ 2013.

ОГЛАВЛЕНИЕ

( Последовательность выполнения работы. )

Стр.

1. Задание. 3

2. Исходные данные. 3

3. Выбор стыковых болтов. 3

4.Определение нагрузок, действующих на стыковые болты в точках 1,2. 3

5. Определение количества плоскостей среза для восприятия нагрузки R. 4

6. Выбор материал для кронштейна. 5

7. Определение размеров “ уха “ под стыковой болт. 5

8. Проектирование зоны соединения кронштейна с поясом лонжерона. 7

9.Проверка пояса нижнего лонжерона (сжатого) на местную потерю

устойчивости в соответствии с [5], (2.6), стр. 65. 9

10. Проверка стенки нижнего лонжерона (сжатого) на местную потерю

устойчивости в соответствии с [5], (2.6), стр. 65. 10

11. Проверка нижнего пояс лонжерона на общую потерю устойчивости. 11

12. Проектирование стенки. 13

13. Виды законцовок сотовых панелей. 18

14. Графическое изображение конструкции. 19

15. Допуски и посадки. 23

16. Технические требования. 23

Список используемой литературы. 24

1 . Задание.

Разработать конструкцию лонжерона крыла со стыковым узлом крепления к шпангоуту фюзеляжа.

Стыковые болты расположить горизонтально, параллельно оси Х.

2. Исходные данные.

Вариант Л-2 №5 стр. 28 [1] ; М_изг= 240 кН^.м = 24 000 кгc^.м; Q= 150 кН = 15 000 кгс; H= 240 мм.=0,24м.

3. Выбор стыковых болтов.

Стыковые болты выбираются исходя из следующих условий:

1.Диаметр болта ( d ) должен быть как можно меньше, что даст возможность увеличить Н₁ (см.Рис.1 ). Это приведёт к уменьшению нагрузок на болты.

2.Материал болта должен быть из высокопрочной стали , что приведёт к повышению срезающей нагрузки на срез по одной плоскости ( Р_ср. ),располагая которой можно определить необходимое количество плоскостей среза при проектировании узла.

3. Необходимое количество плоскостей среза при проектировании узла должно быть чётным и не превышать 10.

Выбираем: d=16мм. Материал болта- 30ХГСН2А-ВД с σ_в =160÷185 кгс/мм². Расчетная разрушающая нагрузка на срез ( Р_ср. ), при t=25⁰С. Р_ср=20200кгс (по ОСТ1 31100-80).

Болт 16-L-Кд.фос.окс.-ОСТ1 31055-80 ( материал 30ХГСН2А- ВД ).

При отсутствии ОСТ1 31100-80 расчетную разрушающую нагрузку на срез ( Р_ср. ) можно определить по формуле : Р_ср.= τ_{в } F = 0,63σ_{в  =} 0,63160 = 20257кгс, где : τ_в – предел прочности на срез, F – площадь поперечного сечения болта.

При дальнейшем расчёте примем Р_ср=20200кгс = 20,2тс (по ОСТ1 31100-80).

4.Определение нагрузок, действующих на стыковые болты в точках 1,2.

Из анализа Фиг. II. 29. ( см. выше, п.3 ) следует, что при проектировании узла “ ухо-вилка “ выгодным является отношение ширины ( b ) к ( d ) = 2. Исходя из этого, h₁= d = 16мм. При с = 1,4 для двойной проушины, коэффициент концентрации напряжения К = 0,97.

Нагрузки, действующие на стыковые болты в точках 1,2.

• от изгибающего момента

• от перерезывающей силы Q :

• от изгибающего момента

• от перерезывающей силы

Итого, имеем:

P_H

P_Q = 7500 кгс = 7,5 тс

Равнодействующая:

В соответствии с [10], пункт 25.625 « Коэффициенты безопасности для стыковых узлов (фитингов)» примем дополнительный коэффициент безопасности , который относится ко всем частям стыкового узла, деталям крепления и к местам соединения частей узла.

Имеем расчетное значение нагрузки

R=150,2 ^. 1,25=188 тс

5. Определение количества плоскостей среза для восприятия нагрузки r.

Примем n=10 плоскостей среза.

6. Выбор материал для кронштейна.

В соответствии с [2], стр. 475, для нагруженных ответственных деталей рекомендуется материал 30ХГСН2А. Для поковок :

σ_в =165 кгс/мм², σ_0,2 =140кгс/мм², Е=21000 кгс/мм²

τ_в=0,63 σ_в =0,63×165=104 кгс/мм², γ=7,85 г/см³.

7. Определение размеров “ уха “ под стыковой болт.

На Рис.2 показаны габариты узла, где: d=16мм, b= 32мм, x=8мм, у= 20-8=12мм, = 2, с = = = 1,5, К = 0,97 ( по графику, см.выше п.3 ).

На Рис.3 показана сила Р, действующая на 2 плоскости среза. Необходимо определить толщину” уха” а , исходя из возможных случаев разрушений, а именно: смятие ( овализация ) отверстия от болта , срез 2-х перемычек и разрыв “ уха “. Р =  2 =  2 = 37600кгс, где R- расчётное значение нагрузки ( см.п.4 ); 10- количество плоскостей среза ( см.п.5 ); 2- две плоскости среза ( см. Рис.3 ).

7.1. Определим а , исходя из условия смятия отверстия от болта d=16мм.

В соответствии с  2 , стр.274, для проушин неподвижного разборного соединения σ_см =σ_в = 165 кгс/мм² , тогда

а =

Примем а =16 мм, тогда: σ_см = = = 147 кгс/мм²

Запас прочности по смятию  = = 1,12.

7.2. Проверим “ ухо “ на срез по 2-м перемычкам ( см. Рис.4 ) .

Предел прочности на срез для данного материала τ_в=0,63 σ_в =0,63×165=104 кгс/мм².

Действующее напряжение τ_ср = = 58,75 кгс/мм²

Запас прочности по срезу  = = 1,77.

7.3. Проверим “ ухо “ на разрыв по 2-м перемычкам ( см. Рис.5 ).

При коэффициенте концентрации напряжения К = 0,97

допустимое значение σ = 0,97ˑ σ_в = 0,97ˑ165 = 160 кгс/мм².

Действующее напряжение на разрыв σ = = = 146, 875 кгс/мм²

Запас прочности на разрыв  = = 1,089

Вывод-геометрические параметры “ уха “ отвечают требованиям статической прочности.

На Рис.6 показан стыковой узел. Болт, гайка и шайба условно не показаны. В данной конструкции :

Болт 16-L-Кд.фос.окс.-ОСТ1 31055-80 ( болт с шестигранной головкой ступенчатый, диаметр гладкой части 16мм.с предельными отклонениями по h8 ( ⁰_-0,027 , по ГОСТ 25347 – 82 ).

В соединении « болт – проушина « по ГОСТ 25347 – 82 для данного болта рекомендуется 16 (16

обеспечить шероховатость поверхности R_а = 6,3-0,4мкм.Это можно обеспечить точным развёртыванием.

Гайка шестигранная низкая из материала 30ХГСА с σ_в=90÷110 кгс/мм² , обозначение: Гайка М14 х 1,5-Кд.-ОСТ1 33026-80;

Шайба 2-14-28- Кд.-ОСТ1 34507-80.

Стопорение 3.2. – ОСТ1 – 39502-77 ( стопорение деформацией металла. )