Задание 1

Гидравлический цилиндр – это объёмный двигатель возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения. Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники. Например, в строительно-дорожных, землеройных, подъёмно-транспортных машинах, в авиации и космонавтике, в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах и т.п.

В простейшем случае основой конструкции гидроцилиндра является гильза, представляющая собой трубу с тщательно обработанной внутренней поверхностью. Внутри гильзы перемещается поршень, имеющий резиновые манжетные уплотнения, которые предотвращают перетекание рабочей жидкости из полостей цилиндра, разделенных поршнем. При подаче под давлением рабочей жидкости (специальные минеральные масла) в полость цилиндра поршень начинает перемещаться под действием давления жидкости.

Усилие от поршня передает шток – стержень, имеющий полированную поверхность. Для его направления служит грундбукса. С двух сторон гильзы укреплены крышки с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости. Уплотнение между штоком и крышкой состоит из двух манжет, одна из которых предотвращает утечку жидкости из цилиндра, а другая служит грязесъемником. На резьбу штока крепится проушина или деталь, соединяющая шток с подвижным механизмом.

Проушина служит для подвижного закрепления корпуса гидроцилиндра. Гидроцилиндры работают при высоких давлениях, что налагает целый ряд требований к прочности и надежности всей конструкции системы (механизм, цилиндр, управление).

Задание

Уборка и выпуск стоек шасси самолета (рис. 1) производится при помощи силового цилиндра (рис. 2) путем подачи соответственно в полость А или В жидкости под давлением р. Величина максимального рабочего давления жидкости, обеспечиваемое бортовым насосом, p_max=14,7 МПа (150 атм). Поперечные размеры штока и силового цилиндра, предел текучести материала штока б_r , а также направления движения стойки шасси известны (табл.1).

Рис. 1. Схема уборки-выпуска шасси

Полагая рабочее давление в соответствующей полости силового цилиндра равным максимальному, определить: напряжения в стенках силового цилиндра, напряжения в штоке, запас прочности штока.

К расчету приложить: чертеж цилиндра, выполненный по заданным размерам D₁ , D₂ , d₁ , d₂ с сохранением пропорций рисунка 2; эпюру напряжений в поперечном сечении штока.

Таблица 1

D1	D2	d1	d2	δT	pmax	Режим
90 мм	82 мм	60 мм	52 мм	1300 МПа	14,7 МПа	Уборка

Решение

1.Определение напряжения в стенках силового цилиндра

δ=90-82=8 мм

δ_рад === 75,34 Н/мм²

δ_осев === 37,67 Н/мм²

2.Определение напряжения в штоке

F_пор=2452,34 мм²

F_пор=703,36 мм²

N=pF_пор=14,7 ∙ 2452,34 = 36049,4 Н

δ_шт === 51,25 Н/мм²

3.Определение запаса прочности штока

n_шт=== 25,38

Вывод: запас прочности штока высокий

Задание 2

Известно, что планеры современных воздушных судов всех классов сложные наборные конструкции, состоящие из профильных и плоских элементов, соединенных, как правило, заклепками, винтами, болтами, реже сваркой с возможной дополнительной проклейкой мест соединений. Планер работает как оболочка, испытывая в эксплуатационных условиях практически все возможные виды нагружения: растяжение - сжатие, сдвиг, кручение, поперечный изгиб.

Нагрузки распределяются по объему планера через места соединений его отдельных частей, вызывая срез или смятие деталей соединения (заклепки, винты, болты, сварные швы).

Срезу и смятию подвергаются также многие детали крепления (оси, болты, шпильки, заклепки и пр.) некоторых узлов двигателей, редукторов, шасси, механизмов управления и др.

Широко распространены в авиационных конструкциях детали, испытывающие кручение. У вертолета, например, это детали двигателей, редуктора, трансмиссии. Одним из наиболее ответственных и нагруженных узлов вертолета одновинтовой схемы является трансмиссионный вал хвостового винта. На самолетах это детали двигателей устройств отбора мощности для вспомогательных механизмов, валы механизмов системы управления.

Задание

Составной вал (рис. 3), являющийся элементом силовой трансмиссии, с помощью насаженных на него зубчатых колес 1, 2, 3, 4 перераспределяет подводимую мощность. Действующие при этом на зубчатые колеса моменты М₁, М₂, М₃, М₄ известны (табл. 2).

Вал состоит из двух частей: сплошного вала на участке АВ и пустотелого на - ВF. Сочленение валов в сечении B шлицевое(рис. 4). Пустотелый вал BF в сечении Е разрезан и в это место вставлена упругая муфта (рис. 5). Конструкция закрепления половинок муфты на валу соответствует одному из вариантов (рис. 6).

Следует провести проектировочный расчет основных размеров вала, проверить прочность шлицевого соединения (при нечетном учебном шифре) или соединения полумуфты с валом (при четном шифре), оценить жесткость конструкции. В расчете принять [τ_кр]= 200 МПа (20,4 кг/мм² ) и α=d/D=0,8

К расчету приложить чертежи шлицевого сочленения и узла закрепления муфты на валу (то и другое независимо от шифра).

Таблица 2

Моменты, Нм

Длины, см

Данные пружины

Тип соед.

M1

M3

M4

a

b

c

dпр, мм

l, мм

n

-1250

-2000

-750

50

10

25

7

56

6

I

Примечание.

1.В данных дружин использованы обозначения (см. рис. 5б):

d_пр - диаметр проволоки пружин;l - длина свободной пружины;

n - число полных витков

2.Знак минус означает, что соответствующий момент действует в направлении, противоположном показанному на рис. 3 (показаны

положительные направления относительно оси Z ).

Рис. 3. Схема вала