1  

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

АВИАЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Практикум по выполнению

лабораторно-практических работ

Составители: А. В. Лебедев

Т. В. Корсакова

Ульяновск

УлГТУ

2017

2  

УДК 629.73.02(076)

ББК 39.53.я73

А 20

Рецензент заведующий кафедрой, доцент кафедры «Самолетостроение» Улья-

новского государственного технического университета, канд. техн. наук

А. А. Федоров

Рекомендовано научно-методической комиссией ИАТУ

в качестве практикума

Авиационные конструкции : практикум по выполнению лабора-

торно-практических работ / сост.: А. В. Лебедев, Т. В. Корсакова. –

Ульяновск : УлГТУ, 2017. – 148 с.

Составлен в соответствии с программой курса «Конструирование само-

летов».

Приведены примеры выполнения расчетов, предложены варианты зада-

ний для самостоятельной работы.

Предназначен для проведения практических и лабораторных занятий

по дисциплине «Конструирование самолетов» со студентами, обучающимися

по программам высших профессиональных учреждений очной и очно-заочной

форм обучения по специальности 24.05.07 «Самолето- и вертолетостроение»,

может быть полезен для направления 24.03.04 «Авиастроение».

Работа подготовлена на кафедре «Самолетостроение», ИАТУ.

УДК 629.73.02(076)

ББК 39.53.я73

© Лебедев А. В., Корсакова Т. В., составление, 2017

© Оформление. УлГТУ, 2017

А 20

 

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ………….…………………………………...…... 5 РАБОТА №1. РАСЧЕТ ЗАКЛЕПОК И БОЛТОВ ПРИ

ВНЕЦЕНТРЕННОМ ПРИЛОЖЕНИИ НАГРУЗКИ ………………………………………... 8

РАБОТА №2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ С ВНЕЦЕНТРЕННЫМ НАГРУЖЕНИЕМ ……  21

РАБОТА №3. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ТРУБЧАТЫХ СТОЕК ………………………………………...……  32

РАБОТА №4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ТРУБЧАТОЙ СТОЙКИ …....  46

РАБОТА №5. РАСЧЕТ ПОДВИЖНЫХ И МАЛОПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ….…  50

РАБОТА №6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ПОДВИЖНОГО И МАЛОПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ …...  64

РАБОТА №7. РАСЧЕТ РАВНОПРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ …………………………..……...  68

РАБОТА №8. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАВНОПРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ……….…  83 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ …………………………………….  87 ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………….. 89 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ …………………………………… 90 ГЛОССАРИЙ ……………………………………………………….. 91 СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ………….. 93 ПРИЛОЖЕНИЯ ……………………………………………………. 94 Приложение А,

Заклепочные и болтовые соединения ………………….…… 95 Приложение Б,

Обозначения элементов болтового соединения на чертеже …………………………..………………….…… 110

Приложение В, Стопорение болтов, винтов, гаек …………………………..  111

Приложение Г, Технические требования на чертежах сборочно-клепаных конструкций………………………………………………..…. 116

Приложение Д, Стандартные элементы трубчатых стоек ……………….  117

3

 

Приложение Ж, Осадка концов трубы ……………………………………...…  118

Приложение И, Стандартные наконечники труб под подшипники ………..  120

Приложение К, Подшипники качения ………………………………………… 125

Приложение Л, Черные и цветные конструкционные металлы и полуфабрикаты……………………………………………..  129

Приложение М, Листы, плиты и профили ……………………………………  133

Приложение Н, Подсечки, отбортовки и рифты……………………………  141

Приложение П, Основные обозначения ………………………….……………  147

4

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Самолет является одним из видов транспортных средств, пред-

назначенных для перемещения пассажиров и грузов, однако он от-

личается от других видов транспортных средств тем, что не может

быть использован автономно, как автомобиль, так как для функци-

онирования самолета необходимо использование различных систем,

входящих в состав сложных авиационных комплексов.

Современный самолет является результатом творчества многих

специалистов-самолетостроителей. В конструкции самолета результа-

ты их творческой работы объединены и взаимосвязаны. Именно по-

этому современный авиационный специалист должен знать, прежде

всего, устройство и работу всех частей самолета и их взаимную связь.

Данное пособие предполагает, что студенты владеют основами

таких дисциплин, как сопротивление материалов, прочность конст-

рукций, детали машин и основы конструирования.

Цель данного издания – научить студента проводить анализ

и синтез вариантов конструкции, то есть размышлять, самостоятельно

проводить оценку и выбирать лучшее, а затем предлагать окончатель-

ный вариант. Для достижения этой цели необходимо решить следую-

щие задачи:

усвоить необходимый объем знаний по теоретическим и ин-

женерным основам авиации;

детально изучить устройство самолета, особенности работы от-

дельных элементов его конструкции и механизмов, условий их нагру-

жения действующими на них силами, системы нормированного учета

этих нагрузок при конструировании деталей самолета и его агрегатов;

привить начальные навыки конструкторского мышления и ос-

новы формирования инженерной эрудиции с учетом современного

состояния и перспектив развития авиационной техники;

5

 

способствовать углублению мотивированного интереса к бу-

дущей профессии.

В результате изучения курса студент должен знать:

назначение, внешние формы, параметры самолетов и их от-

дельных агрегатов;

назначение и конструкцию элементов, узлов и систем;

конструктивно-силовые схемы агрегатов самолета и их работу

под нагрузкой;

внешние естественные факторы, определяющие конструкцию

самолета;

требования к самолетам и его агрегатам, а также возможным

способам их реализации в конструкции;

современное состояние и перспективы развития авиационной

техники.

Студент должен уметь:

проводить анализ и давать сравнительные оценки конструк-

тивно-силовых схем агрегатов самолета;

оценивать конструктивные решения с учетом выполнения не-

обходимых условий аэродинамики, прочности и жесткости, мини-

мальной массы, производства и эксплуатации;

не только отвечать на вопросы, как устроен тот или иной аг-

регат или элемент конструкции самолета того или иного назначения,

но и почему именно так;

оптимизировать конструкции по условиям производственной

и эксплуатационной технологичности.

Пособие нацелено на приобретение студентами следующих

компетенций:

готовность к решению сложных инженерных задач с исполь-

зованием базы знаний математических и естественно-научных дисци-

плин (ПК-1);

6

 

владение навыками получать, собирать, систематизировать

и проводить анализ исходной информации для разработки конст-

рукций летательных аппаратов и их систем (ПК-2);

способность освоить и использовать передовой опыт авиа-

строения и смежных областей техники в разработке авиационных

конструкций (ПК-3);

способность выполнить техническое и технико-экономическое

обоснование принимаемых проектно-конструкторских решений, вла-

деть методами технической экспертизы проекта (ПК-4);

готовность разрабатывать конструкции изделий летательных

аппаратов и их систем в соответствии с техническим заданием на ос-

нове системного подхода к проектированию авиационных конструк-

ций (ПК-5);

владеть методами и иметь навыки моделирования и создания

авиационных конструкций на основе современных информационных

технологий с использованием средств автоматизации проектно-

конструкторских работ (ПК-6);

готовность разрабатывать рабочую техническую документа-

цию и обеспечивать оформление законченных конструкторских работ

(ПК-7);

иметь навыки в работе с нормативно-технической документа-

цией и владеть методами контроля соответствия разрабатываемой

технической документации стандартам, техническим условиям и дру-

гим нормативным документам (ПК-8);

готовность создавать и сопровождать документацию, необхо-

димую для поддержки всех этапов жизненного цикла разрабатывае-

мой конструкции (ПК-9);

владеть основами современного дизайна и эргономики (ПК-10);

готовность к изменению вида и характера профессиональной

деятельности, работе над междисциплинарными проектами (ПК-11).

7

 

РАБОТА №1. РАСЧЕТ ЗАКЛЕПОК И БОЛТОВ ПРИ

ВНЕЦЕНТРЕННОМ ПРИЛОЖЕНИИ

НАГРУЗКИ

Цель работы

Дать сравнительные оценки конструктивно-силовых схем кре-

пежных соединений при внецентренном нагружении и, основываясь

на результаты анализа, выбрать оптимальный вариант.

Содержание работы

Рассчитать крепежные соединения при внецентренном прило-

жении нагрузки, используя программное обеспечение  Tflex или

UGNX, по примеру, приведенному в данной работе.

1.1. Общие сведения

Нагрузки, действующие на крепежные элементы при внецентренном приложении силы

На практике часто встречается задача определения нагрузок на

болты или заклепки крепления разного рода кронштейнов, косынок

и накладок. В ряде случаев внешняя нагрузка Р, приложенная к этим

элементам, не проходит через центр жесткости сечений болтов (рис. 1.1)

В результате, кроме силы среза от действия силы Р, возникает

дополнительная срезающая нагрузка от крутящего момента, созда-

ваемого силой вокруг центра жесткости (Ц.Ж.).

Методика расчета соединения при внецентренном приложении силы

В общем случае при применении болтов (или заклепок) разных

диаметров, выполненных из разных материалов, при определении

наиболее нагруженных болтов приходится решать задачу, решение

которой приведено в форме алгоритма, приведенного ниже.

8

 

Рис. 1.1. Нагрузка на болты при внецентренном приложении силы

Рассмотрим расчет болтов (или заклепок) крепления кронштей-

на к стенке в случае приложения силы в точке, не совпадающей с цен-

тром жесткости соединения (рис. 1.1, а). В этом случае нагрузка на

каждый болт будет складываться из геометрической суммы сил, кото-

рую определяют в следующей последовательности.

1. Определяем силу Рi (приложена к болтам параллельно дей-

ствующей силе Р (рис. 1.1, б)), являющуюся частью приложенной си-

лы Р и воспринимаемую каждым болтом: 𝑃 = ∑ , (1.1)

где 𝐹 площадь среза -го болта; 𝐺 , модуль упругости 2-го рода; 𝐺 𝐹 жесткость болта на срез; п число крепежных элементов в со-

единении.

2. Определяем координаты центра жесткости соединения:

𝑥цж = ∑∑ , уцж = ∑∑ . (1.2)

3. Вычисляем (аналитически или графически, в масштабе) ве-

личину расстояний 𝑟 от центра жесткости соединения до центров се-

чений болтов:

9

 

𝑟 = (𝑥цж − 𝑥 ) + (𝑦цж − 𝑦 ) (1.3)

4. Определяем дополнительную силу 𝑃 от крутящего момента: 𝑀 = 𝑃𝑎цж, (1.4) где 𝑎цж расстояние от центра жесткости соединения до точки при-

ложения силы Р.

Каждая заклепка воспринимает часть этого момента пропорци-

онально жесткости сечения заклепки на срез (GF), а также пропор-

ционально ее полярному моменту инерции относительно центра же-

сткости (FR2) всех заклепок, то есть пропорционально произведению

(GFR2).

Составляющая силы среза заклепки от момента РМi направлена

перпендикулярно радиусу rf (N3 и 𝑟 на рис. 1.1, б), соединяющему

центр жесткости с центром сечения каждого болта, а величина силы

определяется как 𝑃 = , (1.5)

где 𝑀 крутящий момент, приходящийся на данный болт. 𝑀 = ∑ . (1.6)

Прикладываем силу 𝑃 перпендикулярно радиусу 𝑟 . Сила 𝑃

направлена в сторону вращения, если силы к болтам приложены как

активные и направлены в сторону действия момента от силы Р.

5. Находим суммарную силу, действующую на каждый болт:

Ri = Pi + PMi , (1.7)

то есть

(1.8)

где

cos 𝛼 = цж . (1.9)

10

 

6. Проверяем прочность болта по наибольшей силе Ri.

На практике чаще всего ставят болты или заклепки одинакового

диаметра из одного и того же материала, то есть

dl = d2 = ... = dn ; Gl = G2 =. .. = Gn. (1.10)

В этом случае расчет значительно упрощается: 𝑃 = ; 𝑀 = ∑ ; 𝑃 = . (1.11)

Таким образом, расчет соединения закончен.

1.2. Проектирование заклепочных соединений

Расчет соединения выполним при следующих условиях:

1. Разработать конструкцию соединения, передающего нагрузку Р

на стенку профиля толщиной 𝛿ШП (рис. 1.2, табл. 1.1).

2. Определить расположение заклепок b и 𝛿, конфигурацию

кронштейна.

3. Обеспечить минимальную массу конструкции в зоне размера с.

Число вариантов конструкции крепления не менее двух.

Таблица 1.1

Исходные данные Требование Условие

Схема Рис. 1.2 Нагрузка Ру = 900 Н Лимит массы Масса конструкции стыка должна быть минимальной Ограничения Профиль материал Д16Т,

𝛿пр = 1,5 мм. Размер с не более 90 мм.

11

 

 Рис. 1.2. Схема задания

Порядок выполнения работы

1. Разработать схему расположения заклепок на кронштейне

в масштабе М1:1 (1-й вариант), определить положения центра жест-

кости сечений заклепок.

2. Определить величину действующих сил на каждую заклепку

и найти максимально нагруженную заклепку (𝑃 max).

3. По 𝑃 max определить диаметр заклепки d3 (приложение А).

4. Проверить прочность соединения.

5. Повторить пункты 1...4.

6. Провести анализ вариантов (2-й, 3-й и т. д.) с разным распо-

ложением и количеством заклепок.

7. Оценить массу соединения в зоне b с с учетом толщины

кронштейна.

12

 

8. Выполнить чертеж соединения и кронштейна выбранного ва-

рианта (М 1:1).

9. Оформить отчет со схемами рассчитываемых мест и обозна-

чением параметров на схеме.

1.3. Пример расчета заклепочного соединения

Методика расчета заклепочного соединения при внецентренном

нагружении приведена выше, типовая схема расположения и на-

гружения заклепок показана на рис. 1.3.

Нагрузка приложена внецентренно. В результате, кроме среза от

действия силы Р1Р, заклепки должны воспринимать дополнительно

срезающую нагрузку 𝑃 от момента 𝑀 = 𝑃 · 𝑥ц.ж. , создаваемого си-

лой Р относительно центра жесткости.

Варианты выполнения работы Вариант 1

1. Задаемся количеством заклепок п3 = 3 шт. и схемой их распо-

ложения: рис. 1.3. Материал профиля Д16АТ (ρ = 2,7 г/см3, σВ = 440

МПа), толщина кронштейна 𝛿 = 𝛿 ШП = 1,5 мм.

2. Определяем параметры заклепок: из условия стягивания пакета

S = Σδ = 3 мм минимальный диаметр заклепок определяется условием:

d3 2√𝛴𝛿 = 1,5 · 2 = 3,46 мм. (1.12)

13

 

Рис. 1.3. Схема нагружения заклепок: a расположение заклепок;

б разложение действующей силы

Принимаем по (приложение А): материал заклепки Д19, диаметр

заклепки d3 = 4 мм, заклепка 3504А-4.

Усилие среза для материала заклепки Д19 составляет Рср.з. = 352 Н

(приложение А).

Определяем усилие смятия листа под заклепкой Рсм л:

Рср.з. = d3 δл σсм = 4·1,5 · 1,5 σсм = 4000 Н. (1.13)

Принимаем минимальный стандартный шаг заклепок t3 ≥ 3d3,

тогда t3 = 12,5 мм (ОСТ 1.00016).

Расстояние заклепки от края т (перемычку) определяем из ус-

ловия:

2d< а = 2d + 2· т = 10 мм. (1.14)

По ОСТ 1.34102 определяем длину заклепки при S = 3 мм:

l3 = 9 мм. Заклепка 3504А-4-9.

3. Определяем нагрузки на заклепки. Принимаем, что ЦЖ сов-

падает с центром тяжести (ЦТ) сечения заклепок. Ставим заклепки

d3 = 4 мм на максимальном расстоянии: 35 мм от ЦЖ (рис. 1.3, а).

Схема нагрузок на заклепку показана на рис. 1.3, б. При этом

14

 

rх = r3 = 35 мм; r2 = 0; Р1р = Р2Р = Р3P ; |Р | = |Р |; Р2м = 0.

Наиболее нагруженные заклепки 1 и 3 (рис. 1.4, а): |Р |= |Р |. Тогда

𝑀кр = 𝑃𝑥ц.ж = ∑ (𝑟 · 𝑃 ) = ∑ (𝑟 𝑘) (1.15)

Мкр = 900 000 · (30 + 10) = 360000 Н·м.

Рис. 1.4. Расстановка заклепок, вариант 1: a схема варианта;

б разложение сил

4. Проверяем соединение на прочность. Для упрощения расче-

тов в вариантах из формулы (1.15) получим вспомогательный коэф-

фициент

𝑘 = 𝑀кр/𝛴𝑟 . (1.16)

Для этого варианта

k = 360000/2-352 = 146,9,

15

 

тогда: 𝑃 , = 𝑘𝑟 = 𝑃 = 146,9 · 35 = 5140 𝐻, а допустимая нагрузка Р = 3520 Н. То есть Р1,3М > Рср.з , следо-

вательно, соединение непрочно. 5. Повторяем пункты 1...4.

Вариант 2

Изменим расположение заклепок (рис. 1.5). Схема нагружения заклепок показана на рис. 1.5, б. Приближенно примем, что ЦЖ. се-чений заклепок находится в ц. т. их сечений. При этом

rх =rг2 = r3 = 41 мм; Р1Р = Р2Р-Р3р; |𝑃 | = |𝑃 | = |𝑃 |. Наиболее нагруженные заклепки 1 и 2: |Р | = |Р |. В этом варианте:

Мкр = 9000 (30 + 30) = 540000 Н·мм; k = 540000 / 3· (41)2 = 107,1; Рн = 107,1· 41 = 4390,0 Н; 𝑃 ≫ 𝑃ср.з,

следовательно, соединение также непрочно.

Рис. 1.5. Расстановки заклепок, вариант 2: a схема варианта;

б разложение сил

16

 

Вариант 3

Увеличиваем число заклепок до 4 шт. (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Расстановка заклепок, вариант 3: a схема варианта;

б разложение сил

Располагаем заклепки так, чтобы плечо от хц.ж. до точки прило-жения силы Р было минимальным. Для лучшего восприятия Мкр (меньше нагрузка на заклепки) заклепки желательно располагать от ЦТ на расстоянии. ri = max, при этом

rх = r2 = r3 = r4 = 35,6 мм; Р1Р = Р2Р=Р3р =Р4Р; |𝑃 | = |𝑃 | = |𝑃 | = |𝑃 |. Принимаем минимальный стандартный шаг заклепок t3 = 12,5 мм,

тогда: Мкр = 9000 (30 + 32,5 / 2) = 416250 Н·мм;

K = 416250 / 4 -35,62 = 82,1; Рri = 82,1-35,6 = 2920 даН.

Геометрическим построением определяем максимальную вели-чину силы PΣi max: 𝑃 = 𝑃 + 𝑃 = 4370𝐻.

Видим, что 𝑃 > 𝑃ср.зк,

Следовательно, соединение непрочно: запас прочности η = 0,8.

17

 

Вариант 4

Теперь, проанализировав предыдущие варианты, увеличиваем количество заклепок до n3 = 6 и принимаем схему их расстановки, приведенную на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Расстановка и нагружение заклепок, вариант 4:

а схема варианта; б разложение сил

Для простоты расчетов принимаем, что нагрузки от силы Р и от

момента М = 9000 · 46,25 для 3-х заклепок в точках А и В равны: 𝑃 = 𝑀ℎ = 9000 · 45,2561,68 = 6750𝐻; 𝑃 = 90002 = 4500𝐻; 𝑃 = 6750 + 4500 = 8110𝐻. Считаем, что суммарная нагрузка распределяется одинаково на

три заклепки, тогда нагрузка на каждую заклепку равна 2700 Н. До-

пущение приемлемо, так как запас прочности при этом равен 𝜂 = = 1,3.

Масса кронштейна на размере b 𝑀 = 90 · 1,5 · 2,7 · 32,5 = 11,846 = 12 г, 18

 

что примерно равно массе, определенной в варианте 3 (непрочного) и ее можно уменьшить, вырезав часть кронштейна, как это показано на рисунке 1.8.

Рис. 1.8. Эскиз (чертеж) заклепочного соединения

19

 

Выполняем эскиз (чертеж) конструкции заклепочного соедине-

ния (рис. 1.8).

1.4. Порядок выполнения работы

Работу следует выполнять согласно следующей последователь-

ности:

1. Восстановить знания о проектировании с внецентренным ха-

рактером нагружения согласно лекционному курсу и разделу 1.1.

«Общие сведения» данной работы.

2. Воспроизвести расчет по разделу 1.2 «Проектирование закле-

почных соединений», используя Tflex или UGNX.

20

 

РАБОТА №2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ С ВНЕЦЕНТРЕННЫМ НАГРУЖЕНИЕМ

Цель работы

Получить навыки проектирования соединений с внецентренным

нагружением.

Содержание работы

Спроектировать крепежные соединения с внецентренным при-

ложением нагрузки, используя навыки и методику практической ра-

боты №1 «Расчет заклепок и болтов при внецентренном приложении

нагрузки».

2.1. Общие сведения

Основные требования для пассажирских самолетов изложены

в авиационных правилах АП-25 (зарубежные аналоги ‒ FAR-25, JAR-

25) и других документах (например, требованиях к обязательной сер-

тификации самолетов, АП-36), предусматривающих единый подход

к проектированию конструкции самолетов и их агрегатов, обеспечи-

вающий безопасность полетов.

Основными требованиями к конструкции планера «самолет», со-

гласно АП-25, являются:

1. Минимальный коэффициент безопасности (f) принимается

равным 1,5. Дополнительные значения коэффициентов принимают

для конкретных деталей и особенностей конструкции, например, для

отливок ответственных деталей 𝑓 = 1,25 ... 2 в зависимости от методов

контроля (например, в зоне больших вырезов фюзеляжей или отсеков,

работающих под давлением, коэффициент может быть увеличен

до 𝑓 = 3 ... 3,5).

21

 

Следует помнить, что расчетная нагрузка (𝑝расч) равна произведе-

нию эксплуатационной нагрузки (𝑝экспл) на коэффициент безопасности: 𝑝расч = 𝑝экспл · 𝑓. (2.1)

Должны быть приняты все возможные конструктивные меры

для того, чтобы минимизировать риск повреждения обломками дви-

гателя или систем при их возможном разрушении.

Внешняя нагрузка на самолет зависит от величины перегрузки

(± п = ), возникающей при эксплуатации самолета (знак «+» соот-

ветствует направлению действующих сил, например, аэродинамиче-

ской «𝑌» вверх и тяги двигателя «𝑃» вперед, а знак «-» ‒ наоборот).

При этом уравновешивающие силы (вес G, лобовое сопротивление Р

или инерционные силы, равные

т а= m g a / g = G a / g) , (2.2)

также пропорциональны перегрузке п. Чем больше перегрузка, тем

больше и нагрузка.

Для расчетных случаев сечений конструкции планера берутся

нагрузки, возникающие от значений перегрузок при маневре и соот-

ветствующие линии порывов для скоростей при полете в неспокой-

ном воздухе.

Конструкция самолета должна обеспечить безопасность пасса-

жиров и экипажа при перегрузках:

вверх 3,0 g;

вниз 6,0 g;

вперед 9,0 g;

назад l,5 g;

в сторону 3,0 g для планера и 4,0 g для кресел.

Для пассажирских самолетов значение максимальных экс-

плуатационных перегрузок 2 ... 2,5 g, но не более 3,8 g. Минималь-

ная величина не менее 1,0 g.

22

 

Конструкция при статических испытаниях должна выдерживать рас-

четную нагрузку без разрушения в течение 3 с.

При расчете самолетных конструкций на прочность принято,

что при максимальной эксплуатационной перегрузке 𝑛э , напряже-

ние в конструкции не должно превышать 𝜎 , , а при разрушающей на-

грузке, соответствующей максимальной расчетной перегрузке 𝑛 = 𝑛э · 𝑓, (2.3)

не должно превышать 𝜎в. Для большинства авиационных материалов ,

в≥ 0,67, (2.4)

поэтому для летательных аппаратов многократного действия мини-

мальное значение коэффициента безопасности 𝑓 = 1,5. Для одноразовых летательных аппаратов, где остаточные дефор-

мации допустимы, величина может быть меньше, и принимается f

в пределах 1,2... 1,5.

Кроме общих обязательных требований, определенных АП-25,

рациональная конструкция самолета должна удовлетворять также

множеству требований, ниже приводятся основные из них.

2. Минимальная масса конструкции возможная наименьшая

масса конструкции самолета при обеспечении заданной прочности

и жесткости.

Критерий качества минимальная относительная масса кон-

струкции (тк/тцш):

для пассажирских самолетов тк /𝑚 = 0,28...0,3;

для бомбардировщиков тк/𝑚 = 0,23...0,28;

для истребителей тк /𝑚 = 0,3...0,35.

Минимальная масса конструкции обеспечивается:

применением рациональной конструктивно-силовой схемы

(КСС), конструкции деталей;

23

 

применением материалов с более высокой удельной прочностью;

повышением допустимых напряжений;

применением новых прогрессивных конструкций и технологи-

ческих процессов;

уменьшением допусков и минимально возможных толщин,

а также другими мероприятиями.

3. Прочность конструкции в авиации способность кон-

струкции выдерживать все виды действующих при длительной эксп-

луатации нормированных суммарных нагрузок без ухудшения аэро-

динамических и технических характеристик самолета, заданных в так-

тико-технических требованиях (ТТТ) и летно-технических характе-

ристиках (JITX). В том числе:

Критерием прочности является коэффициент запаса прочности

(η) отношение предела прочности к наибольшему расчетному на-

пряжению [35] или отношение допустимых нагрузок (допустимых

напряжений [ σ ]) к расчетным действующим нагрузкам (действу-

ющим напряжениям σд).

При η| < 1 непрочно, при η > 1 излишняя прочность.

Допустимые напряжения: [𝜎] и [ 𝜏].

4. Жесткость конструкции свойство конструкции, характери-

зуемое величиной деформации при приложении нагрузки, или, другими

словами, степень деформации детали, силового элемента при действии

нагрузки. Необходимая жесткость конструкции способность конст-

рукции самолета иметь при максимальной эксплуатационной нагрузке

заданный допустимый уровень упругих деформаций (прогибы, крутки),

не ухудшающий требуемых аэродинамических характеристик самолета

и обеспечивающий также аэроупругую устойчивость.

Аэроупругая устойчивость отсутствие флаттера, бафтинга

или дивергенции при достижении самолетом установленного ограни-

чения максимального скоростного напора.

24

 

Критерий допустимые значения деформации конструкции при

статическом и динамическом нагружении.

Необходимая жесткость конструкции обеспечивается:

применением проверенных методов расчета;

регламентированием деформаций и упругих характеристик аг-

регатов конструкции самолета и подтверждением их наземными, лет-

ными испытаниями и другими мероприятиями.

Упругие деформации проверяют на втором изготовленном са-

молете при максимальных эксплуатационных нагрузках. На этом же

самолете определяют и жесткостные характеристики конструкции аг-

регатов (например, собственные частоты колебаний).

5. Необходимый ресурс конструкции. Ресурс (суммарные часы

полета, наработка) способность конструкции выдерживать заданное

в ТТТ общее время полетного нагружения без нарушения прочности

при условии регламентных профилактических мероприятий, ремонта

и исправления случайных дефектов (повреждений).

Критерием ресурса является: время наработки, ч:

для пассажирских самолетов 40000...60000;

для истребителей 1500...2000;

для бомбардировщиков 4000...5000.

Критерием долговечности является время эксплуатации для пас-

сажирских самолетов 20...25 лет.

В общем случае прочность и ресурс обеспечиваются:

уменьшением допустимых напряжений или увеличением

коэффициентов безопасности;

применением комплекса более совершенных расчетных ме-

тодов и проведением многочисленных испытаний опытных образцов

конструкций;

применением более прочных и пластичных материалов и др.

25

 

6. Надежность свойство конструкции сохранять работоспо-

собность в течение заданного времени полета при воздействии

нормированных нагрузок и условий полета.

Надежность конструкции обеспечивается:

снижением действующих напряжений;

увеличением коэффициента безопасности;

ужесточением технологических режимов;

усилением методов контроля материалов, улучшением тех-

нологических режимов и другими методами.

7. Живучесть способность конструкции функционировать при

воздействии нерасчетных (не заданных в ТЗ) условий работы, напри-

мер, превышения нормируемых нагрузок, попадания снаряда и др.

При этом из-за возможного повреждения силовых элементов конст-

рукции допустимая перегрузка может быть значительно меньше за-

данных значений птзх.

Критерий живучести: при серьезном повреждении конструкции

необходимо только долететь до запасного аэродрома без аварии или

катастрофы.

Живучесть конструкции обеспечивается:

распределением нагрузки по нескольким силовым элементам

(например, увеличением количества лонжеронов);

бронированием жизненно важных систем;

защитой от пожара и взрыва топливных баков и др.

8. Производственная технологичность – комплекс свойств кон-

струкции, позволяющий применять при ее изготовлении технологиче-

ские процессы, обеспечивающие высокое качество при минимальных

затратах труда, а следовательно, и минимальной стоимости.

Критерий технологичности: минимум трудоемкости производ-

ства изделия количество нормо-часов, затрачиваемых на изготов-

ление одного изделия.

26

 

При выполнении требований производственной технологично-

сти следует помнить что это, как правило, увеличивает массу конст-

рукции и, следовательно, ухудшает ЛТХ самолета.

9. Ремонтопригодность (эксплуатационная технологичность)

свойство конструкции, обеспечивающее минимальные трудозатраты

на эксплуатационное обслуживание самолета, исправление дефектов

и ремонт.

Критерием ремонтопригодности является относительная трудо-

емкость (количество «нормо-часов», затрачиваемых для обеспечения

одного часа налета) или коэффициент готовности самолета (количе-

ство работоспособных самолетов (готовых к полету) из общего числа,

предназначенных для эксплуатации в данный момент.

Ремонтопригодность обеспечивается удобством подхода к мес-

там конструкции, требующим поверки и осмотра, замены составных

частей, регулировки и смазки, а также проведения ремонта. Требует

наличия люков и разъемов в конструкции, датчиков, конт-

ролирующих состояние конструкции, разъемов для подключения об-

служивающей аппаратуры и других организационных или конст-

рукторских мероприятий, что в конечном итоге также приводит

к увеличению массы конструкции самолета.

10. Минимальная стоимость конструкции достигается при-

менением: дешевых материалов; наиболее распространенных простых

технологических процессов; дешевой рабочей силы и др.

Критерий: минимальные затраты для получения заданного по-

лезного целевого эффекта.

Одновременное максимальное удовлетворение всех требований

невозможно. Поэтому при определении оптимальных конструкций

принято, что «оптимизация» проводится при наложении ряда огра-

ничений как на возможное количество параметров оптимизации, так

и на все варьируемые характеристики, при этом в качестве критерия

27

 

учитывается минимум массы конструкции при обязательном обес-

печении статической прочности.

Оптимальное проектное решение это такой допустимый про-

ект, реализация которого приводит к созданию объекта настолько хо-

рошего в отношении некоторой количественной меры его эффек-

тивности и полезности, насколько это возможно.

2.2. Задание

1. Спроектировать оптимизированный по массе узел передачи на-

грузки Р на стенку профиля.

2. Определить расположение крепежных элементов, толщину и кон-

фигурацию кронштейна.

3. Исследовать не менее двух вариантов конструкции крепления.

2.3. Исходные данные

1. Обстановка и заданные установочные размеры приведены на рис.

2.1 и в таблице 2.1.

2. Размеры профиля (bшп, b, ƍшп) брать по приложению Л, материал

профиля Д16чТ.

28

 

Рис. 2.1. Эскиз узла

Таблица 2.1

№ варианта

P, даН

CMAX a Профиль

1 600 60 45 420138 2 750 70 50 420266 3 850 85 55 420069 4 950 100 60 420126 5 1100 120 70 420159 6 500 55 35 420202 7 550 60 40 420075 8 580 65 55 420150 9 620 45 70 420209 10 680 52 64 420035 11 720 80 42 420138 12 780 82 40 420266 13 800 88 38 420069 14 950 86 36 420126 15 1050 92 34 420159 16 1100 105 32 420202 17 1150 110 55 420075

29

 

Окончание табл. 2.1 №

варианта P, даН

CMAX a Профиль

18 1120 65 60 420150 19 1200 72 45 420209 20 400 45 85 420035 21 450 48 80 420138 22 500 52 75 420266 23 550 54 78 420069 24 600 56 82 420126 25 620 55 72 420159 26 640 60 70 420202 27 660 65 68 420075 28 680 70 66 420150 29 700 75 64 420209 30 720 80 62 420035

2.4. Порядок выполнения работы

1. Разработать схему расположения крепежа на стенке профиля, оп-

ределить положение ЦЖ сечений крепежа.

2. Определить параметры крепежа.

3. Определить нагрузки на крепеж.

4. Проверить соединение на прочность.

5. Повторить пункты 1...4 порядка выполнения работы для других

конфигураций крепежа.

6. Сформулировать выводы по результатам расчетов.

7. Определить конфигурацию кронштейна.

8. Выполнить чертеж.

9. Оформить отчет.

2.5. Содержание отчета

1. Электронная модель узла, оптимизированная по массе конструкции.

2. Сборочный чертеж узла, оформленный в соответствии с ЕСКД.

3. САЕ-модель конструкции.

30

 

4. Пояснительная записка, содержащая:

расчетные схемы узла с положением, формой и размерами

расчетных сечений;

необходимые расчеты элементов узла;

поверочный расчет узла, выполненный по МКЭ.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. При определении нагрузок помнить, что Ррасч назначается

с соответствующим коэффициентом.

2. Отчет выполняется в электронном виде. Распечатываются ти-

тульный лист и список файлов на носителе.

2.6. Оценка выполнения отчета

Законченная работа должна быть оформлена в соответствии

с требованием к содержанию и виду предоставления (п. 2.5).

Работа оценивается в соответствии со следующими критериями:

– оценка «отлично» выставляется студенту, если он выполнил расчет,

чертеж узла и поверочный расчет с использованием CAD-системы без

замечаний преподавателя;

– оценка «хорошо» выставляется студенту, если он выполнил расчет,

чертеж узла и проверочный расчет с использованием CAD-системы

с незначительными замечаниями преподавателя;

– оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, если он вы-

полнил расчет, чертеж узла и проверочный расчет с использованием

CAD-системы с многократными исправлениями по замечаниям пре-

подавателя.

31

 

РАБОТА №3. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ТРУБЧАТЫХ СТОЕК

Цель работы Получить навыки конструирования трубчатых стоек.

Содержание работы Спроектировать оптимизированную конструкцию трубчатой стой-

ки, используя программное обеспечение  Tflex или UGNX, по примеру, приведенному в данной работе.

3.1. Общие сведения

Определение массы оптимальной стойки трубчатого сечения Трубчатая стойка может терять как общую, так и местную ус-

тойчивость с одинаковой вероятностью в любых радиальных направ-лениях. Используя приближенные формулы (где F – площадь сечения; D – диаметр трубы; δ – толщина стенки; σ – напряжение, L – длина трубы) 𝐹 = 𝜋𝐷𝛿, 𝐼 = 0,4𝐷 𝛿, 𝜎д = (3.1)

для расчета прочности труб с соотношениями размеров

=75... 100 и ≥5, (3.2)

получаем условие равенства общих и местных критических напряже-ний, соответствующее множеству труб: 𝐷 = 0,475𝐿 . (3.3)

Точке пересечения кривых 𝜎д и 𝜎кр соответствуют значения (см.

рис. 3.1):

опт= 126, 𝐷опт = 54,7мм, 𝛿опт = 0,434 мм, (3.4) 𝐹 = 74,5 мм , 𝜎кр = 290 МП. (3.5)

32

 

Рис. 3.1. График поиска оптимальных параметров трубчатой стойки

Погонная масса оптимальной трубы будет при этом равна

Moпт3 = 201 г/м.

Варианты рациональных конструкций трубчатых стоек

Целесообразно использовать конструкцию стойки, технологиче-

ски возможную при изготовлении на производстве в условиях авиа-

ционного завода, наиболее простую и дешевую, то есть спроектиро-

вать рациональный вариант конструкции.

Вариант 1

В качестве рационального варианта можно использовать норма-

лизованную трубу (приложения Д, Е) из Д16Т с параметрами D = 38 мм

и 𝛿 = 1,5 мм или заказать трубу с D = 42 мм и 𝛿 = 1 мм. Погонная

33

 

масса трубы 32×1,5 будет равна 464 г/м, а трубы 42×1 338 г/м. Такие

трубы будут тяжелее оптимальной. Наиболее легкая всего

в 338 : 201 = 1,68 раз, но значительно дешевле и проще во всех отно-

шениях, так как имеет стандартные узлы для установки подшипников.

Для гражданских дозвуковых самолетов, для которых экономи-

ческий эффект от снижения массы на 1 кг относительно невелик, та-

кое увеличение массы экономически оправдано.

Вариант 2

Рассмотрим вариант рациональной конструкции стойки, при-

менявшейся, например, для сверхзвукового самолета Т4 или для ВКС

«Буран», для которых экономический эффект от снижения массы са-

молета на 1 кг на порядок выше, чем для гражданских дозвуковых са-

молетов. Тогда затраты на более дорогую и более технологически

сложную конструкцию силовых стоек становится оправданным.

Конструкция нервюр крыла и сечений шпангоутов фюзеляжа ВКС

«Буран» в связи с большими строительными высотами (1... 1,5 м) и не-

равномерным нагревом дюралюминиевой силовой конструкции

(до 160°) становится ферменной. В этом случае целесообразными

становятся стойки с переменными по длине диаметрами (рис. 3.2),

с использованием высокопрочных свариваемых титановых сплавов

(типа ВТ6, ВТ20, ВТ23) или алюминиево-литиевых сплавов (типа

1420, 1460), имеющих более высокую удельную прочность и жест-

кость, чем алюминиевый сплав Д16Т, а также возможность исполь-

зовать сварную конструкцию концов стоек.

34

 

Рис. 3.2. Схема сварной конструкции

Рис. 3.3. Расчетная схема рациональной сварной конструкции: a схема

сварной стойки; б конструкция привариваемых наконечников

В этом случае для трубчатой стойки из материала 1460Т1

(𝜎 , = 400 МПа, р = 2,75 г/см3, расчетная схема приведена на рис.

3.3), используя формулу 𝜎кр = , (3.6)

при т = 4, = 0,4, ξ = 0,8 можно получить условие равенства об-

щих и местных критических напряжений в сечении стойки: 𝐷 = 0,6𝐿 . (3.7)

35

 

Построив зависимость действующих и критических напряже-

ний , можно определить оптимальные параметры Doпт = 61,2 мм, 𝛿опт = 0,382 мм и массу стойки Мопт = 176,4 г/м.

Такую конструкцию можно изготовить штамповкой и сваркой

из двух половинок из листового материала толщиной 𝛿 = 0,4 мм

и диаметрами D = 62 мм и d = 40 мм с массой М рац= 186 г/м (при этом

сложность в обеспечении точности обводов и качества поверхности).

Уменьшение площади сечения в зонах, прилегающих к заделке,

возможно, поскольку уровень действующих напряжений 𝜎 = 270 МПа

в середине стойки значительно меньше 𝜎 0,2 и может быть увеличен до

уровня 𝜎 , = 400 МПа в зоне заделки при уменьшении площади

сечения стойки, так как местной потери устойчивости здесь не про-

изойдет, так как значение мало.

В этом случае масса такой рациональной конструкции стойки (Mрац = 186 г/м) будет меньше, чем масса оптимальной трубчатой

стойки постоянного диаметра (М0ПТ = 201 г/м) на 7,5%.

Выводы:

1. Оптимизация параметров кронштейна и стойки может умень-

шить их массу по сравнению с технологически рациональной кон-

струкцией на 20 … 30%, однако усложнение технологии и значитель-

ное удорожание конструкции не всегда может быть оправданным.

2. Увеличение числа оптимизируемых параметров деталей тре-

бует значительных затрат времени ЭВМ и даже не всегда возможно.

3. Можно изготовить рациональную конструкцию стойки пе-

ременного диаметра, которая будет легче теоретической оптимальной

стойки с сечением постоянного диаметра.

4. Возможен вариант оптимизации при применении различных

материалов с более высокой удельной прочностью, например компо-

зиционных.

36

 

3.2. Расчет трубчатой стойки

Расчет стойки выполним при следующих условиях:

1. Определить параметры сечения стойки, имеющей минималь-

ную массу.

2. Подобрать трубу и выполнить соединения концов стойки

в виде ухо-вилка в двух вариантах:

неподвижное разъемное,

с подшипником.

3. Исходные данные приведены в таблице 3.1, рис. 3.4.

Таблица 3.1

Исходные данные Требование Условие

Схема Рис. 3.4 Нагрузка Ру = 20 000 Н Лимит массы Масса регулярной зоны трубчатой стойки должна быть ми-

нимальной Ограничения Профиль труба, материал Д16Т,

Длина стойки l =1000 мм, σв = 400 МПа, Е = 72000 МПа, 𝜌 = 2,7 г/см3.

Порядок выполнения работы

1. Оформить эскиз задания.

2. Нарисовать два-три варианта стоек.

3. Построить график зависимостей действующих и критических

напряжения от .

4. Определить оптимальные значения параметров трубы Doпт,

δ0ПТ и минимальную массу Мопт.

5. Подобрать по приложению Е 2…3 трубы, и выбрать рацио-

нальную трубу наименьшей массы.

37

 

Рис. 3.4. Стойка

6. Сравнить массу рациональной и теоретической трубы.

7. Разработать конструкцию неподвижного разъемного соедине-

ния конца трубы. Определить параметры уха и вилки для неподвиж-

ного соединения без подшипника.

8. Выполнить чертеж конца стойки с неподвижным соединением

без подшипника в масштабе М 1:1.

9. Выбрать из нормалей подшипник, ухо, вилку, а также осадку

конца трубы.

10. Выполнить чертеж концов стойки с подшипником в масш-

табе М 1:1.

11. Оформить пояснительную записку с расчетами параметров

и характеристик элементов соединения и со схемами рассчитываемых

мест.

38

 

Методика расчета

Методика определения оптимальных параметров сечения круг-

лой стойки изложена в [3, разделы 9.6 и 9.7].

Необходимо определить трубу, у которой значения D и δ обес-

печивают равенство 𝜎действ = 𝜎кробщ = 𝜎крмест (3.8)

и минимальную массу трубы Мопт.

Действующие напряжения в сечении трубы: 𝜎д = . (3.9)

Для трубчатого сечения стойки уравнение равенства действую-

щих и критических напряжений имеет вид: 0,475𝑙 = 𝐷 (3.10)

Решение системы уравнений (3.9) и (3.10) проводим в графиче-

ском виде, для чего задаемся значениями относительных параметров

сечения стойки D/δ.

В стойке с неподвижным соединением ухо-вилка разрабатываем

конструкцию соединения (может быть использована нормализованная

осадка конца трубы (см. приложение Ж)).

В стойке с подшипником ухо, вилку и осадку концов трубы вы-

бирают по согласованным нормалям (приложение Ж), подшипник

(приложение К).

3.3. Пример выполнения расчета

По исходным данным и методике расчета сначала выполняем

эскизы концов трубчатых стоек различных конструкций. Эскизы за-

делки наконечников стоек показаны на рис. 3.5.

39

 

Рис. 3.5. Эскизы заделки наконечников стоек: а клепаная конструкция;

б сварная конструкция

Задаемся значениями относительных параметров сечения стойки

D/d и по формулам уравнений (3.9) и (3.10) производим расчеты,

результаты полученных значений сводим в таблицу (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Параметры соединения 𝐷𝛿 𝐷 , мм2

D, мм

δ , мм

𝐹сеч , мм2

𝜎д, Па

𝜎кр, Па

M, г/м

40

 

Согласно данным таблицы строим в масштабе зависимости σд

и 𝜎кр от (рис. 3.6).

Определяем оптимальные параметры трубы: на графике (рис. 3.б)

находим точку пересечения кривых действующих и критических на-

пряжений, то есть выполнение условия 𝜎д = 𝜎кробщ = 𝜎крмест,

и, следовательно, оптимальные значения (D/δ )опт, Dom, δоггг, Мопт.

Рис. 3.6. График зависимости напряжений

Согласно точке пересечения кривых σд и σкр оптимальным зна-

чениям соответствуют: (D/δ )опт = 126, отсюда

Doпт = 54,7 мм, δ0пт = 0,434 мм, Fmin = 74,5 мм2

и σкр = 290 МПа.

Погонная масса оптимальной трубы при этом будет равна

Мопт = 201 г/м.

Рациональным вариантом конструкции трубы из Д16Т в зави-

симости от длины и нагрузки (см. приложение Ж) будет труба с пара-

41

 

метрами D = 38 мм и δ = 1,5 мм стандартная или изготавливаемая по

заказу труба с D = 42 мм и δ = 1 мм.

Масса трубы 38×1,5 мм составит Мх = 464 г/м, масса трубы

42×1 мм составит М2 = 338 г/м.

Тогда соотношение масс конструкций труб рациональных к оп-

тимальной будет:

M1 : M2 : МОПТ = 464 : 338 : 201 = 2,3 : 1,68 : 1.

Для расчета параметров неподвижного шарнирного соединения

выполним эскиз со схемой нагружения (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Соединение шарнирное

Для заданной нагрузки Р = 20000 Н выбираем болт диаметром

dб = 8 мм, Рсрез = 32500 Н. Минимальная толщина уха а рассчитывается из условия смятия. Для неподвижного разъемного болтового соединения

[σ]см = σв . При установке втулки возможно следующее: ‒ смятие болтом стальной втулки, тогда

42

 

𝑎 =б∗[ ]см.втулки = ∗ = 2,3 мм; (3.11)

‒ смятие втулкой дюралевого уха, тогда 𝑎 =вт∗[ ]см.уха = ∗ = 5 мм. (3.12)

Принимаем наибольшее значение: а = 5 мм.

Запас прочности по смятию втулки под болтом η = 5/2,3 = 2,17.

Запас прочности по смятию уха под втулкой η = 1.

Размер X определяем из условия разрыва уха (вилки) с учетом

концентрации напряжений в точке а, рис. 3.8. 𝑎 =вт∗[ ]см.уха = ∗ = 5 мм. (3.13)

Принимаем наибольшее значение: а = 5 мм.

Запас прочности по смятию втулки под болтом η = 5/2,3 = 2,17.

Запас прочности по смятию уха под втулкой η = 1.

Размер X определяем из условия разрыва уха (вилки) с учетом

концентрации напряжений в точке а, рис. 3.8.

Рис. 3.8. Концентрация напряжений в проушине

Средние значение действующих напряжений: 𝜎д.ср = . (3.14)

43

 

С учетом концентрации напряжений 𝜎д. = 𝐾 𝜎д.ср. (3.15)

Условие прочности 𝜎д. ≤ 𝜎в. Задаемся величиной коэффициента концентрации в первом при-

ближении К = 1,15, тогда из формул (3.13) и (3.14) получим: 𝑋 = 𝐾 · 𝑃2𝜎в = 1,15 · 200002 · 400 · 5 = 5,75 мм. Размер уха Y выбираем из условия среза 𝜏д = ≤ 𝜏в.уха ,

тогда 𝑌 = · · = 8 мм.

Для простоты конструкции проушины принимаем Y = Х = 8 мм.

Запас прочности по срезу уха η = 1. Запас прочности по разрыву уха

η = = 8 / 5,75 = 1,39. Толщину вилки а' = а / 2 принимаем 3 мм.

Конструкция традиционного неподвижного разборного соеди-

нения приведена на рисунке 3.9. Конец стойки с установкой подшип-

ника показан на рисунке 3.10.

Для рабочей нагрузки Р = 20000 Н выбираем подшипник, ори-

ентирующийся с выступающим внутренним кольцом 98106910УС2

ЕТУ 100/S (приложение К). Параметры подшипника: d = 9 мм,

D = 26 мм. Толщина внешнего кольца B = 11 мм, толщина внутрен-

него кольца ‒ 13 мм. Допускаемая нагрузка Рразр = 21600 Н.

44

 

Рис. 3.9. Конструкция неподвижного разъемного соединения

Рис. 3.10. Схема установки подшипника

Для заделки стандартных проушин в нормализованную трубу используем стандартную осадку конца трубы. Установке выбранного подшипника соответствуют стандартные проушины: ухо и вилка (приложение И).

45

 

РАБОТА №4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ

КОНСТРУКЦИИ ТРУБЧАТОЙ СТОЙКИ

Цель работы

Получить навыки конструирования трубчатых стоек.

Содержание работы

Спроектировать рациональную конструкцию трубчатой стойки

длиной L, нагруженную силой Р, используя навыки и методику прак-

тической работы №3.

4.1. Общие сведения

Для достижения оптимальной массы регулярной зоны конструк-

ции стойки, нагруженной сжимающей силой, необходимо, чтобы пло-

щадь ее сечения была как можно меньше при обеспечении прочности.

Основными условиями достижения оптимальной массы являют-

ся следующие:

1. Действующие напряжения не превышают допустимые значе-

ния напряжений.

2. Допустимые (критические) напряжения для тонкостенной

конструкции должны быть одинаковыми для общей и местной потери

устойчивости, то есть, чтобы не было возможности преимуществен-

ного разрушения только по одной из форм.

3. Допустимые и действующие напряжения должны быть близки

к максимально возможным значениям конструкции, то есть к 𝜎 , или

к 𝜎В. это возможно лишь при варьировании длиной стойки, что не

всегда целесообразно согласно требованиям компоновки агрегата

в целом.

46

 

4.2. Задание Используя методику расчета из работы №3 «Расчет конструкций

трубчатых стоек», спроектировать рациональную конструкцию труб-чатой стойки длиной L, нагруженную силой Р, используя программ-ное обеспечение Tflex или UGNX.

4.3. Исходные данные

Данные для проведения работы: 1. Длина стойки и ее нагружение приведены на рисунке 4.1

и в таблице 4.1. 2. Трубы, подшипники, законцовки – стандартные. 3. Верхний наконечник – под подвижное соединение, нижний –

под малоподвижное соединение.

Рис. 4.1. Схема нагружения стойки

47

 

Таблица 4.1

№ варианта

P, Н L, м

1 19000 1100 2 19500 1075 3 20000 1050 4 20500 1025 5 21000 1000 6 21500 975 7 22000 950 8 22500 925 9 23000 900 10 23500 875 11 24000 850 12 24500 825 13 25000 800 14 25500 775 15 26000 750 16 26500 725 17 27000 700 18 26950 750 19 26900 800 20 26850 850 21 26800 900 22 26750 950 23 26700 1000 24 26650 1050 25 26600 1100 26 26550 1150 27 26500 1200 28 26450 1250 29 26400 1300 30 26350 1350

4.4. Порядок выполнения работы

Работу надлежит выполнять в следующем порядке, применяя

методику работы №3 «Расчет конструкций трубчатых стоек» и реко-

мендации [3]:

48

 

1. Рассчитать параметры оптимальной стойки.

2. Подобрать стандартную трубу.

3. Рационализировать конструкцию.

4. Определить параметры наконечников.

5. Подобрать стандартные элементы.

6. Провести поверочные расчеты.

7. Сформулировать выводы по результатам работы.

8. Выполнить чертеж узла.

9. Оформить пояснительную записку (отчет).

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующее:

1. Электронная модель рациональной стойки.

2. Сборочный чертеж стойки, оформленный в соответствии

с ЕСКД.

3. САЕ-модель конструкции.

4. Пояснительная записка, содержащая:

расчетные схемы стойки с положением, формой и размерами

расчетных сечений;

необходимые расчеты элементов стойки;

поверочный расчет стойки, выполненный по МКЭ.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. При определении нагрузок помнить, что Ррасч. назначается

с соответствующим коэффициентом (см. раздел 2.1. «Общие сведе-

ния» работы №2 «Проектирование соединений с внецентренным на-

гружением»).

2. Отчет выполняется в электронном виде. Распечатываются ти-

тульный лист и список файлов на носителе.

3. Критерии оценки работы – см. п. 2.6 работы №2.

49

 

РАБОТА №5. РАСЧЕТ ПОДВИЖНЫХ

И МАЛОПОДВИЖНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы

Получить навыки конструирования подвижных и малоподвиж-

ных соединений.

Содержание работы

Спроектировать рациональную конструкцию подвижного и ма-

лоподвижного соединений, используя Tflex или UGNX.

5.1. Общие сведения

Малоподвижные и подвижные соединения отличаются друг от

друга не степенью подвижности (числом вращений), а тем, какие на-

грузки действуют на перемещаемые элементы в момент их взаимного

смещения.

Подвижным называется такое соединение, взаимное переме-

щение деталей которого происходит под действием максимальных

расчетных нагрузок.

При этом возможно выдавливание смазки, а трение без смазоч-

ного материала приводит к сильному изнашиванию трущихся по-

верхностей. Для подвижных соединений с целью уменьшения дав-

ления на трущуюся поверхность снижают допустимое напряжение

смятия, принимая его равным σсм = (0,2...0,3) σв.

Из-за этого увеличивается площадь поверхности смятия (рис. 5.1),

Рсм = a· d, (5.1)

следовательно, значительно увеличиваются размер и масса проушины.

50

 

Рис. 5.1. Подвижное соединение

Если для проушин неподвижного разборного соединения σсм = σв,

то площадь смятия под болтом: 𝐹см =см

=в

= 𝑎п𝑑; 𝑎п =в . (5.2)

При 𝜎см = 0,2𝜎в и том же диаметре d толщина проушины под-

вижного соединения ап будет в пять раз больше, чем у неподвижного: 𝑎п = 5𝑎н, следовательно, и масса проушин подвижного соединения увеличится

в пять раз.

Различие конструкции подвижного и неподвижного соединения

видно на рис. 5.1 и 5.2.

51

 

Рис. 5.2. Неподвижное соединения

Поверхность контакта можно увеличить, увеличивая диаметр

болта d, тогда размер а можно несколько уменьшить. Так как из усло-

вия среза болта такой площади поперечного сечения не требуется, то

его можно выполнять полым. Однако такое решение неце-

лесообразно, так как все равно увеличивается масса проушин. Это

объясняется тем, что в выражение для определения объема проушины

размер а входит в первой степени, а диаметр d, определяющий ее

площадь, во второй. В отдельных случаях, если конструкция не по-

зволяет увеличить толщину проушины а, приходится увеличивать

диаметр болта.

Малоподвижное соединение характеризуется отсутствием боль-

ших нагрузок при взаимном перемещении соединяемых элементов.

52

 

Для такого соединения допустимая величина напряжений при

смятии 𝜎см = 0.65𝜎в. (5.3)

Подвижных и малоподвижных соединений много в опоре шасси

с рычажной подвеской колеса (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Схема стойки шасси с рычажной подвеской колеса

Подвижными являются узлы крепления амортизатора с рычагом

и стойкой 5 и 6, а также крепления рычага 7 и колеса 8. В момент их пе-

ремещения на конструкцию действует полная расчетная нагрузка от уда-

ра при посадке. Малоподвижными являются узлы подвески стойки 1,

крепления подкоса к конструкции самолета 2 и 4, а также 3, 9, 10. Звенья

в этих узлах перемещаются, когда самолет уже оторвался от земли и на

стойку действует только ее вес и аэродинамическое сопротивление.

Эти нагрузки значительно ниже расчетных нагрузок от удара

при посадке.

53

 

5.2. Пример выполнения расчета

Пример расчета выполним согласно следующим условиям:

сконструировать малоподвижное и подвижное соединения стержней

А и В для передачи вращательного движения моментом кручения Мкр.

Исходные данные приведены в таблице 5.1 и на рисунке 5.4.

Таблица 5.1 Исходные данные

Требование Условие Схема Рис. 5.4 Нагрузка Мкр = 333 000 Н·мм Лимит массы Не задан Ограничения Материал стержней сталь 30ХГСА,

Длина стержней l =800 мм, σв = 1 100 МПа, Угол допустимых перемещений стержня А при вращении 60 º.

Рис. 5.4. Соединение

54

 

Последовательность расчета:

1. Разработать 2 ... 3 эскиза конструктивно-силовой схемы узла.

2. Выбрать конструкцию соединения и материал деталей.

3. Рассчитать параметры подвижного соединения.

4. Рассчитать параметры малоподвижного соединения.

5. Разработать общую конструкцию соединения.

6. Выполнить сборочный чертеж конструкции соединения в мас-

штабе М 1:1.

7. Провести анализ конструкции.

8. Оформить отчет с расчетами параметров и характеристик си-

ловых элементов конструкции со схемами рассчитываемых мест.

Принимаем материалы для деталей, входящих в соединение:

сталь ЗОХГСА, σв = 1100 МПа (по условию). Для уменьшения трения

ставим втулки из материала БрАЖ, σв = 600 МПа.

Заданная схема узла (рис. 5.4) может быть реализована при при-

менении двухосного шарнира (карданного соединения), допускающего

поворот относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Данную

схему можно выполнить с помощью вариантов конструкции карданного

соединения с разнесенными осями (рис. 5.5, а); с пересекающимися

осями (рис. 5.5, б); со сближенными осями (рис. 5.5, в).

Принимаем наиболее простой в изготовлении вариант конструк-

ции, приведенный на рисунке 5.2, а (с разнесенными осями).

Расчетная схема нагружения карданного соединения «ухо-вил-

ка» приведена на рис. 5.6.

Поскольку

Рсм кард > Рсрез б > Рсм.вт,

подвижными целесообразно делать внешние проушины, так как они

менее нагружены (материал втулок БрАЖ).

55

 

Рис. 5.5. Эскизы возможных конструкций соединения: а кардан с разнесенными осями;

б кардан с пересекающимися осями; в кардан со сближенными осями

56

 

Рис. 5.6. Поперечное сечение карданного соединения, работающего на кручение

Нагрузка на элементы соединения: 𝑃см.кард = кр ; 𝑃срез.б = кр ; 𝑃см.вт = кр. (5.4)

Для уменьшения размеров кардана фиксируем болт относитель-но кардана (в этом месте соединение неподвижное, разборное и втул-ки из материала ЗОХГСА).

Для того, чтобы спроектировать конструкцию при подвижном соединении, условимся, что площадь поперечного сечения кардана определяем из условия нагружения деталей соединения при кручении. Принимаем сечение кардана в виде квадрата со стороной a1, тогда максимальные действующие напряжения в сечении будут равны 𝜏 = кр, ≤ [𝜏в], (5.5)

где 𝜏в= 0,63 МПа; σв = 690 МПа.

57

 

Минимальную величину а1 получим из формулы (1): 𝑎 = кр[ ] · , = · , = 13,2 мм. (5.6)

Для уменьшения сил, действующих на проушины вилки, уве-личиваем расстояние между проушинами до а1 = 20 мм.

Определяем диаметр болта из условий среза на плече а1 = 20 мм. 𝑃ср.б = 𝑀кр/𝑎 = 333000/20 = 16650 Н. (5.7)

Этой нагрузке соответствует болт диаметром db = 6 мм и Рср.б = 19700 Н.

Запас прочности болта 𝜂б = = 1,18.

Проверяем проушину уха кардана на смятие под болтом (болт в кардане зафиксирован, плечо момента условно принимаем рав-ным 2/3 а, усилие смятия принимается половиной толщины кардана), тогда 𝜎см.кард = см.кард ≤ 𝜎в , (5.8)

где 𝑃см.кард = 𝑀кр23 𝑎 = 333000 · 32 · 20 = 25000𝐻; 𝜎см = 25000 · 220 · 6 = 416 МПа. Тогда из формулы (5.6) 𝑎 кр

б∗ в= ∗∗ ∗ = 5,1 мм. (5.9)

Сравнивая результаты, полученные по формулам (5.6) и (5.9), оставляем принятые размеры а1, тогда запас прочности 𝜂см.уха = = 2,6.

Определяем длину втулки в вилке из условия смятия под болтом

(соединение подвижное) 𝑙ВТ = 𝛿уха: 𝐹см.вт = 𝑙вт𝑑б = 𝑃см.вт/𝜎см.вт, (5.10)

где 𝜎см.вт = 0,2 𝜎в − допустимое напряжения смятия в подвижном со-

единении.

58

 

Поскольку от размера втулки 𝑙вт зависит плечо силы, нагружаю-

щей втулку, в первом приближении принимаем 𝑃см.вт = 𝑃ср.б, тогда 𝑙вт = ср.б, в б= , ∗ ∗ = 23 мм. (5.11)

Во втором приближении принимаем: длина втулки 12 мм, тол-щина 1,5 мм, тогда 𝑃см.вт = 𝑀кр𝑎 + 2 𝑙вт2 + 2 · 1,5 = 33300020 + 2 122 + 2 · 1,5 = 9515 𝐻,

𝑙вт = 𝑃см.вт0,2 · 𝜎в.вт · 𝑑б = 95150,2 · 600 · 6 = 13,2 мм. Окончательно принимаем:

втулка 1,5-6-9-14 ОСТ1 11124-73, d = 6 мм; D = 9 мм; lвт = 14 мм.

Запас прочности 𝜂б = , = 1,06. Теперь определим размеры проушин вилки из условия прочно-

сти на разрыв (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Расчетная схема проушин

59

 

Принимаем по конструктивным соображениям b = а1, b/Dвт = 2,2,

тогда 𝑋 = 𝑌 = вт = = 5,5 мм, (5.12)

в этом случае коэффициент концентрации к' = 0,80.

Проверяем прочность проушины вилки на разрыв (рис. 5.7, раз-

мер X). 𝜎разрдейств = б = ∗ ∗ , = 124 Мпа; (5.13) [𝜎]разр = 𝑘 ′ 𝜎в = 0,8 · 1100 = 880 МПа− избыток прочности.

Проверяем прочность проушины вилки на срез (рис. 5.7, размер Y). 𝜏 = б· вт = · , · = 6,18 МПа, (5.14) [𝜏] = 𝜏в = 660 МПа − избыток прочности.

Следовательно, при конструировании проушины можно умень-

шить площадь ее сечения. Таким образом, предварительный размер

проушины вилки при подвижном соединении равен 14 мм.

Для конструкции малоподвижного соединения условимся, что

длину втулки определяем из условия смятия под болтом, допустимое

напряжение смятия в малоподвижном соединении 𝜎см.вт = 0,65𝜎в, тогда 𝑙вт = 𝑃ср.б0,65 𝜎в · 𝑑б = 95150,65 · 600 · 6 = 4,06 мм.

Принимаем:

втулка 6-9-4 ОСТ1 11124-73,

d = 6 мм; D = 9 мм; lвт = 4 мм.

Проверяем потребную площадь разрыва проушины при

условии Х = Г = 5,5 мм см.вт′ в

≤ 2𝑋𝑙вт = , · < 2 · 5,5 · 4,06 = = 10,8 мм < 44 мм − избыток прочности.

60

 

Для выбора конструкции трубчатых стержней принимаем: кон-

струкция стержней труба с наружным диаметром D = 30 мм, толщи-

на трубы δ = 1,5 мм, длина трубы l = 800 мм.

По соотношению l / D = 800 / 30 = 26,7 и D / δ = 20 определяем:

[ 𝜏кр ] = 400 МПа.

Условие прочности: 𝜏кр ≥ 𝜏 , (5.15)

где 𝜏 = 𝑀кр𝐷/1,6𝐷ср𝛿. (5.16)

Такой приближенный расчет справедлив при D/ δ > 6, тогда 𝜏mах = 333000 · 30 / 1,6 · 28,53 · 5 = 180 МПа,

то есть получили избыток прочности, так как 400 МПа > 180 МПа.

Крепление трубы со стаканом вилки осуществляем болтами

диаметром dб = 6 мм, [Рср.б] = 19800 Н.

Усилие среза болта на плече dвт = 27 мм составит 𝑃ср.б = кр

вн= = 12330 𝐻. (5.17)

Из условий среза достаточно одного болта.

Определяем количество болтов из условия смятия трубы под

болтами. Максимальная сила смятия под болтом 𝑃см = 𝑛 𝑑б 𝛿 𝜎см, (5.18)

здесь σсм = σв = 600 МПа.

Действующая нагрузка на болт

Рсм = MKp/Dcp= 333000/28,5 = 11680 Н, (5.19)

тогда можно рассчитать количество болтов 𝑛 = см

б см = 11680 / 6 · 1,5 · 700 = 1,9. (5.20)

61

 

Таким образом, из условия смятия трубы необходимо два болта,

запас прочности 𝜂 = 21,9 = 1,05. Избыточная прочность трубы объясняется условием среза бол-

тов карданом и смятия болтами крепления кардана трубы.

Конструкция крепления стержней в подшипниках показана на

эскизе (рис. 5.8), где стержень В монтируется в разъемных подшип-

никах скольжения.

Общая конструкция стержней А и В и их соединения при пере-

даче вращательного движения для случаев подвижного соединения

показана на эскизе (рис. 5.8).

Проанализируем конструкцию и предложения по уменьшению

запасов прочности:

1. При дальнейших вариантах конструирования малоподвижных

проушин карданного соединения возможно уменьшить площадь се-

чения проушин, например, размеры X и Y (см. рис. 5.7).

2. Целесообразно заменить крепление втулки кардана в трубе

болтами, работающими на смятие, сваркой встык, тогда размеры се-

чения труб можно уменьшить до 25×1,5 мм.

3. Соотношение толщин вилки в случаях подвижного и мало-

подвижного соединения составляет 14 / 4,06, то есть для подвижного

соединения проушины в 3,44 раза толще.

62

 

Рис. 5.8. Эскиз карданного соединения

63

 

РАБОТА №6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ

КОНСТРУКЦИИ ПОДВИЖНОГО

И МАЛОПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Цель работы

Получить навыки конструирования рациональных подвижных

и малоподвижных соединений.

Содержание работы

Сконструировать малоподвижное и подвижное соединения двух

валов для передачи вращательного движения моментом кручения Мкр,

используя Tflex или UGNX.

6.1. Общие сведения

При конструировании следует помнить, что основными усло-

виями достижения оптимальной массы являются следующие:

1. Действующие напряжения не превышают допустимые значе-

ния напряжений.

2. Допустимые (критические) напряжения для конструкции

должны быть одинаковыми для общей и местной потери устойчиво-

сти, то есть, чтобы не было возможности преимущественного разру-

шения только по одной из форм.

3. Допустимые и действующие напряжения должны быть близки

к максимально возможным значениям конструкции, то есть к 𝜎 , или

к 𝜎В. это возможно лишь при варьировании длиной стойки, что не всегда

целесообразно по требованиям компоновки агрегата в целом.

64

 

6.2. Задание

Сконструировать малоподвижное и подвижное соединение двух

валов для передачи вращательного движения моментом кручения Мкр,

используя методику работы №5 «Расчет подвижных и малоподвиж-

ных соединений».

6.3. Исходные данные

1. Схема узла и нагрузка приведены на рис. 6.1 и в таблице 6.1.

2. Трубы, подшипники, законцовки – стандартные.

3. Материал валов – 30ХГСА.

Рис. 6.1. Соединение

 

 

65

 

Таблица 6.1 №

варианта Мкр , Н·мм LА, мм LВ, мм Угол, град.

1 330000 1200 400 90 2 335000 1175 425 85 3 340000 1150 450 80 4 345000 1125 475 75 5 350000 1100 500 70 6 355000 1075 525 65 7 360000 1050 550 60 8 365000 1025 575 55 9 370000 1000 600 50 10 375000 975 625 45 11 380000 950 650 40 12 385000 925 675 35 13 390000 900 700 30 14 395000 875 725 25 15 400000 850 750 20 16 410000 835 740 23 17 420000 820 730 26 18 430000 805 720 29 19 440000 790 710 32 20 450000 775 700 35 21 460000 760 690 38 22 470000 745 680 41 23 480000 730 670 44 24 490000 715 660 47 25 500000 700 650 50 26 510000 685 640 53 27 520000 670 630 56 28 530000 655 620 59 29 540000 640 610 62 30 550000 625 600 65

6.4. Порядок выполнения работы

1. Разработать несколько вариантов конструктивно-силовой схемы узла.

2. Выбрать конструкцию соединения и материал деталей.

3. Рассчитать параметры соединений.

4. Рационализировать конструкцию.

5. Подобрать стандартные элементы.

6. Провести поверочные расчеты.

66

 

7. Сформулировать выводы по результатам работы.

8. Выполнить сборочный чертеж узла.

9. Выполнить рабочий чертеж одной из деталей.

10. Оформить пояснительную записку.

Содержание отчета

1. Электронная модель узла.

2. Сборочный чертеж узла, оформленный в соответствии с ЕСКД.

3. САЕ-модель конструкции.

4. Пояснительная записка, содержащая:

расчетные схемы узла с положением, формой и размерами рас-

четных сечений;

необходимые расчеты элементов валов;

поверочный расчет узла, выполненный методом конечных эле-

ментов.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. При определении нагрузок учесть, что Мкр назначается с соот-

ветствующим коэффициентом (см. раздел 2.1 «Общие сведения» работы

№2 «Проектирование соединений с внецентренным нагружением»).

2. Отчет выполняется в электронном варианте. Распечатывать

титульный лист и список файлов на носителе.

3. Критерии оценки работы – см. п. 2.6 работы №2.

67

 

РАБОТА № 7. РАСЧЕТ РАВНОПРОЧНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

Цель работы

Получить навыки конструирования рациональных конструкций

перестыковочных узлов.

Содержание работы

Сконструировать рациональную конструкцию перестыковочных

узлов, используя Tflex или UGNX.

7.1. Общие сведения

В авиации прочность конструкций – способность конструкции

выдерживать все виды действующих при длительной эксплуатации

нормированных суммарных нагрузок без ухудшения аэроди-

намических и технических характеристик самолета, заданных в так-

тико-технических требованиях и летно-технических характеристиках

(статическая прочность, динамическая прочность, виброакустическая

прочность).

Критерием прочности является коэффициент запаса прочности.

Подробнее основные требования к конструкции планера «самолет»,

согласно АП-25, указаны в работе №2 «Проектирование соединений

с внецентренным нагружением».

При определении оптимальных конструкций принято, что «оп-

тимизация» проводится при наложении ряда ограничений как на воз-

можное количество параметров оптимизации, так и на все варьируе-

мые характеристики, при этом в качестве критерия учитывается ми-

нимум массы конструкции при обязательном обеспечении статиче-

ской прочности.

68

 

Оптимальное проектное решение – это такой допустимый про-

ект, реализация которого приводит к созданию объекта настолько хо-

рошего в отношении некоторой количественной меры его эффек-

тивности и полезности, насколько это возможно.

Процесс оптимизации, то есть поиска наилучшей по минимуму

массы конструкции, даже по одному критерию – минимуму массы

конструкции – бесконечен. Границы этого процесса, как и процесса

разработки рациональной конструкции, определены временем, отпус-

каемым на разработку и изготовление конкретного самолета, возмож-

ностями производства, а также объемом допустимых финансовых

вложений на проведение исследований и опытно-конструкторских

работ для внедрения новейших технологий.

7.2. Расчет стыкового соединения

Выполнение расчета равнопрочных конструкций выполним на

примере перестыковки стрингера через усиленную нервюру двумя

вариантами: с помощью накладки и с помощью фитинга.

Исходные данные представлены в таблице 7.1 и на рисунке 7.1.

Рис. 7.1. Схема задания

69

 

Таблица 7.1

Исходные данные

Требование Условие

Схема Рис. 7.1

Нагрузка Разрушающая нагрузка на стрингер соответствует несущей

способности стрингера на растяжение-сжатие

Лимит массы Не задан

Ограничения Профиль поясов нервюры № 410025 (приложение Л).

Материал нервюры Д16Т, 𝜎в = 420 МПа.

Форму сечения стрингеров задает преподаватель.

Последовательность выполнения расчета

1. Вычертить схему задания в масштабе М 1:1 с видом и разме-

рами силовых элементов.

2. Нарисовать эскизы конструкций стыковки обоих вариантов:

1 – перестыковка стрингеров накладкой (заклепочное соеди-

нение),

2 – перестыковка стрингеров с помощью фитинга.

3. Определить максимальную нагрузку на стрингер в зависимо-

сти от расчетного случая:

– при растяжении (отверстие под заклепку не учитываем)

Рраст = 𝐹стр · 𝜎в.стр, (7.1)

– при сжатии – с учетом возможной общей потери устойчиво-

сти стрингером (по согласованию с преподавателем)

𝑃кр = ∗ ∗ ∗ . (7.2)

4. Сконструировать перестыковку стрингера накладкой и фитин-

гом через нервюру.

5. Проверить прочность заклепочного соединения.

6. Для варианта 1 с накладкой определить форму накладки, ее

размеры в расчетных сечениях А-А и В-В, диаметр заклепок d3.

70

 

7. Для варианта 2 с фитингом рассчитать крепление фитинга

болтами со стрингером и фитинга болтами через нервюру и опреде-

лить размеры сечения и толщину подошвы фитинга.

8. Выполнить чертеж варианта 1 в масштабе М 1:1 (формат чер-

тежа 𝐴 или А2).

9. Оформить пояснительную записку с расчетами параметров

и характеристик силовых элементов конструкции со схемами рассчи-

тываемых мест.

Расчет стыкового соединения

Эскиз 1-го варианта стыковки с симметричным сечением

стрингера представлен на рисунке 7.2. Расчет ведем в следующем по-

рядке, приведенном ниже.

1. Расчет необходимого количества заклепок для стыковки

стрингера с накладкой nзакл начинают вести с того, что задаются диа-

метром заклепки и ее материалом. Разрушающую нагрузку заклепки

на срез Рразр закл определяют по нормали. Тогда

𝑛закл = стр

разр.закл. (7.3)

Результат округляют в большую сторону. Количество заклепок

в ряду по направлению силы Рстр не более 5...6 штук.

2. Проверка прочности на смятие стрингера под заклепкой из

условия: 𝜎см = разр.заклзакл∗ стр

≤ 1 … 3 … 1,5𝜎в стр. (7.4)

Запас прочности желателен в пределах n = 1... 1,2.

71

 

Рис. 7.2. Эскиз варианта стыковки при симметричном сечении стрингера

3. Проверка прочности перемычки на срез. Размер т (перемыч-

ка) выбирают из условия

2d≤m≤2d + 2 мм.

Действующие напряжения среза перемычки определяются по

формуле: 𝜏Д · ≤ 𝜏в, (7.5)

где 𝜏в = (0,6 … 0,65)𝜎в = 252 МПа. 4. Расчет накладки.

4.1. Проверка накладки на смятие в сечении А−А (задавшись

толщиной накладки и ее материалом): 𝜎см.накл = разр.з∗ ≤ [𝜎]см = 1,3 … 1,5𝜎в накл. (7.6)

Если материал заклепки имеет меньшее значение σв, чем мате-

риал накладки, то за допускаемое напряжение смятия принимают [𝜎]см.закл. 4.2. Проверка накладки на разрыв в сечениях А−А и В−В. Ши-

рину накладки b в сечениях определяют из условия:

72

 

𝜎ВВдейст = стр

накл∗( з.сеч з) · 𝑘 ≤ 𝜎в.накл, (7.7)

где k − коэффициент концентрации напряжений в отверстии под за-

клепку при растяжении (k = 1,15 ... 1,2); п3сеч − количество заклепок

в сечении; d3 − диаметр заклепок; σвнакл − предел прочности материала

накладки.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. Накладка может быть общая на все стыкуемые стрингеры, то-

гда ее учитывают при определении площади сечения профиля уси-

ленной нервюры.

2. Если накладка разрезная, то учитывать ее в увеличении пло-

щади сечения пояса усиленной нервюры нельзя.

3. При установке накладки на каждый стрингер необходима

подсечка поясов усиленной нервюры на толщину накладки, что неже-

лательно.

Эскиз 2-го варианта представлен на рисунке 7. 3. Расчет ведется

в последовательности, представленной ниже.

1. Расчет необходимого количества болтов крепления фитингов

к стрингеру и проверку стрингера и фитингов на смятие проводят ана-

логично варианту I. При определении количества болтов в этом случае

следует учитывать, что передача нагрузки Рстр от стенки стрингера на

стенки двух фитингов производится двусрезными болтами (то есть учи-

тывают не количество болтов nболт, а количество срезов болтов nсрез).

73

 

Рис. 7.3. Эскиз конструкции соединения фитингами при симметричном сечении

стрингера

2. Расчет фитинга.

2.1. Проверка на смятие под болтами стенок фитингов и стрин-

гера проводят аналогично варианту 1.

2.2. Количество болтов пб.ф соединения фитингов для передачи

усилия Рстр через нервюру определяют из условия допустимого уси-

лия на разрыв болтов Рб разр: 𝑃стр ≤ 𝑛б ф · 𝑃б разр . (7.8)

По значению Рб разр из нормали выбирают диаметр болтов d6.

2.3. Расчет подошвы фитинга 5П0Д .

Длину сечения подошвы l для расчета на изгиб моментом

М = Рб · с (7.9)

определяют графически (приближенно), как это показано на рисунке 7.4.

74

 

Размер с определяют из условия «размера под ключ» по прило-

жению А. Радиус R подошвы должен быть несколько больше радиуса

шайбы, если с этой стороны ставят гайку.

Рис. 7.4. Расчетная схема подошвы фитинга

Толщину подошвы δП0Д определяют из условия «стесненного из-

гиба» подошвы.

Разрушаемое сечение длиной l показано на рисунке 7.5.

Рис. 7.5. Сечение подошвы (условно развернуто)

Из условия прочности подошвы при изгибе 𝜎д.под =под

= бс

под≤ 𝜎в фитинга (7.10)

определяют толщину подошвы 𝛿под : 𝛿под = б

в.ф , (7.11)

где 𝜎в.ф − предел прочности материала фитинга.

75

 

Форму сечения и конструкцию фитинга (а также их количество)

определяют в зависимости от сечения стрингера (уголок, тавр или

П-образный профиль) и способа его крепления к стрингеру (болты,

заклепки, сварка).

7.3. Пример расчета стыкового соединения

Рассмотрим варианты конструкции перестыковки стрингера не-симметричного сечения накладкой (вариант 1, заклепочный) и с по-мощью фитинга (вариант 2, болтовой).

Вариант 1 Задано: стрингер № 410025, материал стрингера Д16Т, площадь

сечения F =5 2 мм2, толщина δ = 1,5 мм, σв = 420 МПа (см. приложе-ние М).

Эскиз возможной конструкции аналогичен показанному на рис. 7.2 (отличие: в данном варианте задан стрингер треугольного профиля, заклепки на который можно ставить только в один ряд).

Решение: 1. Определяем усилие, действующее на стрингер при растяжении: 𝑃д = 𝜎в · 𝐹 = 21840 𝐻. (7.12)

2. Определяем необходимое количество заклепок. Задаемся количеством заклепок п. Пусть п = 5, тогда

𝑃з = = 4368 Н (7.13)

сила среза, приходящаяся на одну заклепку. Принимаем диаметр за-

клепок d3 = 5 мм. Разрушающая нагрузка на срез 𝑃разр = 5300 Н (мате-

риал заклепки Д19, см. приложение А). 3. Проверяем прочность полки стрингера на смятие по формуле

(7.4): 𝜎дсм = 𝑃з𝐷з · 𝛿 = 43685 · 1.5 = 582 MПа. 76

 

Допустимое значение 630 МПа. Запас прочности по смятию листа составляет

η = = 1,1.

4. Проверяем прочность перемычки на срез по формуле (7.5): 𝜏д = 𝑃з2𝑚 · 𝛿 = 43682 · 11 · 1,5 = 132 MПа < τв. Запас прочности по срезу перемычки составляет

Η = = 1,9.

5. Определяем размер накладки. Принимаем: материал накладки Д16Т, δ = 1,5 мм, шаг заклепок

t = 15 мм. Проверку накладки на смятие и срез перемычки в сечении А−А

не проводим, так как толщина и материал накладки те же, что у стрингера.

Из условия расстановки заклепок и необходимой прочности в се-чениях А−А и В−В на разрыв определяем размеры накладки (рис. 7.6).

Минимальную ширину накладки bmin в сечении А−А определяем из условия разрыва от действия силы на одну заклепку Р3 = 4368 Н, используя формулу (7.7): 𝑏 = 𝑃 𝑘𝛿 𝜎в.н + 𝑛з.сеч · 𝑑 = 4368 · 1,151,5 · 420 + 5 = 13 мм, где k = 1,15 − коэффициент концентрации напряжений.

Принимаем размер сечения bАА накладки равным ширине стрин-гера, то есть 18 мм.

Аналогично рассчитываем сечение В−В. Суммарная сила, передаваемая всеми заклепками, равна Рстр

= 21840 Н, тогда ширина накладки в сечении А−А: 𝑏 = 21840 · 1.51,5 · 420 + 5 = 45 мм. 6. Определяем длину заклепки. Толщина пакета S = 4,5 мм, d3 − 5 мм, поэтому выбираем длину

заклепки из нормали, равную 11 мм (см. приложение А). 7. Выполняем сборочный чертеж (эскиз) соединения с наклад-

кой (рис. 7.6).

77

 

Рис

. 7.6

. Сборочный чертеж

(эскиз)

соединения с накладкой

78

 

Вариант 2

Задано: для перестыковки взят стрингер уголкового сечения

№ 410081 (см. приложение Л), В = 30 мм, Н = 30 мм, S = 3 мм, 𝑆 , = 3 мм,

материал стрингера Д16Т, σв = 420 МПа, Fсеч = 172 мм2. Максималь-

ная нагрузка на стрингер Рстр = σв · Рстр = 72240 Н.

Эскиз варианта перестыковки стрингера через нервюру приве-

ден на рисунке 7.3 (отличие: в данном варианте задан стрингер треу-

гольного профиля, заклепки на который можно ставить только в один

ряд).

Решение:

1. Определяем количество болтов, соединяющих стрингер с фи-

тингом. Минимальное число болтов определяем из условия смятия

стрингера (δ = 3 мм), для чего задаемся диаметром болтов d6 = 6 мм,

разрушающая нагрузка на срез болта 19300 Н. Допускаемая нагрузка

на смятие стрингера: [𝜎]см = 𝛿 · 𝑑 · 𝜎в = 7560 Н,

тогда количество болтов

nб min = = 9,55. Принимаем число болтов п = 10, нагрузка на болт составит

72240 : 10 = 7224 Н.

Поскольку ставить такое число болтов в один ряд вдоль стрин-

гера недопустимо, присоединяем к стрингеру два фитинга (рис. 7.7).

В этом случае четыре двух срезных болта соединяют стенку стринге-

ра и фитингов, а пять односрезных болтов крепят пояс стрингера

к поясу одного из фитингов. При этом каждый из фитингов при-

нимает половину нагрузки. Число срезов болтов 𝑛срезов = 13. Дейст-

вующая нагрузка на срез болта 72240 : 13 = 5556 Н.

79

 

Запас прочности болтов по срезу 𝜂 = = 3,47.

Запас прочности на смятие стрингера 𝜂 = = 3,47.

Излишний запас прочности оставляем вследствие возможной

неравномерности нагружения болтов из-за несимметричности пере-

дачи силы от стрингера к фитингам.

Толщину фитинга из материала Д16Т, крепящегося болтами

d6 = 6 мм, из условий смятия принимаем не менее толщины стрин-

гера, то есть δ = 3 мм.

2. Прочность фитинга на разрыв и срез не проверяем, так как се-

чение одного фитинга примерно равно сечению стрингера, но таких

сечений, воспринимающих силу Рстр, стало два.

3. Определяем длину болтов Lб, работающих на срез.

Общая толщина пакета Sпак = 6,5 мм, d6 = 5 мм. Выбираем од-

носрезные болты с потайной головкой и двухсрезные с шестигранной,

гайка низкая Н = 4,5 мм, шайба 1,5 мм, тогда по нормали (см. прило-

жение А) определяем Lб = 14 мм.

4. Выбираем болты, соединяющие фитинг с нервюрой.

Болты работают на растяжение, материал болтов ЗОХГСА,

σв = 1100 МПа. Количество болтов nб = 2, тогда Рб = 32760 Н, принимаем

d6 = 8 мм, Рразр = 37300 даН. Запас прочности на разрыв составит 𝜂 = · = 1.

5. Проводим расчет толщины подошвы фитинга.

Подошва фитинга (рис. 7.4 и 7.5) работает, в основном, на изгиб

(напряжениями сдвига за их малостью можно пренебречь), тогда по

формуле (7.10) определяем минимальную толщину подошвы, приняв

значения: длина возможной линии излома подошвы l = 49 мм (рис. 7.4),

размер R = 1,15·S = 15 мм (размер под ключ S = 14 мм)

80

 

𝛿под = б· ·в · = · ·· = 12,7 мм.

Отсюда минимальная толщина подошвы δП = 13 мм.

6. Определяем длину болтов крепления фитинга.

Болты стягивают пакет общей толщиной Sпак = 28,5 мм (две по-

дошвы, толщина профиля и стенка нервюры), диаметр болтов

d6 = 8 мм, тогда Lб = 38 мм, болты ставятся по свободной посадке

(квалитет 11).

Обозначения элементов крепежа (см. приложение А, Б, В):

Болт dб − 8 мм, обозначение: (2)-8-38-Кд-ОСТ 1 31132.

Гайка высокая, Н = 9 мм, обозначение: 8-Кд-ОСТ 1 33018.

Шайба δ = 1 мм, обозначение: 1-8-16-Ан.Окс.-ОСТ 1 34509.

7. Выполняем чертеж (эскиз) конструкции соединения с фитин-

гом (рис. 7.7).

81

 

Рис

. 7.7

. Сборочный чертеж

(эскиз)

соединения с фитингом

82

 

РАБОТА №8. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

РАВНОПРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Цель работы

Получить навыки конструирования рациональных конструкций

перестыковочных узлов.

Содержание работы

Сконструировать рациональную конструкцию перестыковочных

узлов, используя Tflex или UGNX.

8.1. Общие указания

Данная работа выполняется методике и примерам работы №7

«Расчет равнопрочных конструкций».

Следует помнить, что:

− действующие напряжения не должны превышать допустимые

значения напряжений.

− допустимые и действующие напряжения должны быть близки

к максимально возможным значениям конструкции.

8.2. Задание

Сконструировать перестыковку стрингера через усиленную нер-

вюру с помощью накладки. Представить рациональную конструкцию

перестыковочных узлов, используя Tflex или UGNX.

8.3. Исходные данные

1. Схема узла приведена на рис. 8.1 и в таблице 8.1;

2. Разрушающая нагрузка на стрингер соответствует несущей

способности стрингера на растяжение – сжатие;

3. Материал валов – сталь 30ХГСА.

4. Количество стрингеров задает преподаватель.

83

 

Рис. 8.1. Схема узла

Таблица 8.1

№ варианта

Стрингер работает на

Нормаль стрингера

Нормаль нервюры

Диаметр фюзеляжа

Количество стрингеров*

1 Растяжение 1200 400 90 2 Сжатие 1175 425 85 3 340000 1150 450 80 4 345000 1125 475 75 5 350000 1100 500 70 6 355000 1075 525 65 7 360000 1050 550 60 8 365000 1025 575 55 9 370000 1000 600 50 10 375000 975 625 45 11 380000 950 650 40 12 385000 925 675 35 13 390000 900 700 30 14 395000 875 725 25 15 400000 850 750 20 16 410000 835 740 23 17 420000 820 730 26 18 430000 805 720 29 19 440000 790 710 32 20 450000 775 700 35 21 460000 760 690 38 22 470000 745 680 41 23 480000 730 670 44 24 490000 715 660 47 25 500000 700 650 50

   

84

 

Окончание табл. 8.1

№ варианта

Стрингер работает на

Нормаль стрингера

Нормаль нервюры

Диаметр фюзеляжа

Количество стрингеров*

26 510000 685 640 53 27 520000 670 630 56 28 530000 655 620 59 29 540000 640 610 62 30 550000 625 600 65

8.4. Порядок выполнения работы

1. Разработать несколько вариантов конструктивно-силовой схемы

узла.

2. Выбрать конструкцию соединения и материал деталей.

3. Рассчитать параметры соединений.

4. Рационализировать конструкцию.

5. Подобрать стандартные элементы.

6. Провести поверочные расчеты.

7. Сформулировать выводы по результатам работы.

8. Выполнить сборочный чертеж узла.

9. Выполнить рабочий чертеж одной из деталей.

10. Оформить пояснительную записку.

Содержание отчета

1. Электронная модель узла.

2. Сборочный чертеж узла, оформленный в соответствии с

ЕСКД.

3. САЕ-модель конструкции.

4. Пояснительная записка, содержащая:

расчетные схемы узла с положением, формой и размерами

расчетных сечений;

необходимые расчеты элементов валов;

85

 

поверочный расчет узла, выполненный методом конечных

элементов.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. При определении нагрузок учесть, что Мкр назначается с соот-

ветствующим коэффициентом (см. раздел 2.1 «Общие сведения» работы

№2 «Проектирование соединений с внецентренным нагружением»).

2. Отчет выполняется в электронном варианте. Распечатывать

титульный лист и список файлов на носителе. 3. Критерии оценки работы – см. п. 2.6 работы №2.

86

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы основные требования к конструкции планера?

2. Сущность понятия «максимальная перегрузка».

3. Что такое коэффициент безопасности?

4. Сущность понятия «минимальная масса».

5. Что понимается под определением «прочность авиационной

конструкции»?

6. Что понимается под определением «жесткость авиационной

конструкции»?

7. Что такое необходимая жесткость?

8. Охарактеризуйте понятие «аэродинамическая устойчивость»?

9. Что такое ресурс?

10. Что такое необходимый ресурс?

11. Дайте определение понятию «надежность авиационной тех-

ники».

12. Что такое живучесть авиационной техники?

13. Что такое технологичность конструкции?

14. Что такое производственная технологичность?

15. Что такое ремонтопригодность конструкции?

16. Чем достигается минимальная стоимость авиационной кон-

струкции?

17. Что является оптимальным решением?

18. Какими нагрузками можно обеспечить минимальную массу?

19. Перечислите способы увеличения допускаемых напряжений

в элементах конструкции.

20. Каковы правила установки стоек?

21. Перечислите способы обеспечения прочности при мини-

мальной массе.

87

 

22. Назовите принципы конструирования, уменьшающие массу

конструкции.

23. Какое количество болтов или заклепок можно устанавливать

в ряд по направлению действия силы?

24. Каков алгоритм расчета заклепочных соединений на проч-

ность?

25. Назовите методы повышения усталостной прочности закле-

почного соединения.

26. Каковы отличия подвижных и малоподвижных соединений?

27. Каков алгоритм расчета проушин подвижных соединений?

88

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Опыт показывает, что успешное изучение конструирования не-

возможно без решения студентами большого числа практических за-

дач. На пути становления специалиста особую роль играют расчетные

работы. В настоящей публикации приводятся задания на такие рабо-

ты; их самостоятельное выполнение планируется программой подго-

товки специалистов.

В методических указаниях к каждой работе приводятся необхо-

димые справочные сведения из теории и расчетные формулы. Они

ориентируют студентов на соответствующие материалы учебников

и лекционного курса.

Авторы данной публикации надеются, что предложенные к вы-

полнению работы могут быть полезны при подготовке специалистов

самолетостроения и направления авиастроения, причем выполняться

эти работы могут студентами как в аудиториях во время практиче-

ских занятий, так и самостоятельно.

89

 

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Аэроупругая устойчивость 24

Жесткость конструкции 24

Живучесть конструкции 26

Конструкция равнопрочная 68

Коэффициент безопасности 21

Минимальная масса конструкции 23

Надежность конструкции 26

Нагрузка внешняя 8

Необходимый ресурс конструкции 25

Оптимальное проектное решение 28

Производственная технологичность 26

Прочность конструкции 24

Соединение

- болтовое 8

- заклепочное 11,

- малоподвижное 50, 64,

- подвижное 50, 64

Стойка трубчатая 32

Ремонтопригодность 27

Центр жесткости 8

Эксплуатационная технологичность 27

90

 

ГЛОССАРИЙ

Проектирование – один из этапов жизненного цикла изделия, ко-

торый представляет собой процесс решения многовариантной и много-критериальной задачи, направленной на создание изделия.

Проектировочный расчет – определение основных параметров конструкции при выбранном материале и по формулам, соответст-вующим главному критерию работоспособности изделия. Этот рас-чет применим, когда размеры конструкции заранее не известны.

Поверочный расчет – определение фактических характеристик главного критерия работоспособности конструкции по допускаемым значениям главного критерия работоспособности.

Конструирование – многовариантный творческий процесс соз-дания изделия в чертежах на основе проектировочных и проверочных расчетов.

Минимальный коэффициент безопасности (f) – коэффициент, принимаемый при расчетах конструкции с целью гарантии обеспече-ния работоспособности конструкции (для авиационных конструкций принимается равным 1,5).

Минимальная масса конструкции возможная наименьшая масса конструкции самолета при обеспечении заданной прочности и жесткости.

Прочность конструкции в авиации способность конструкции выдерживать все виды действующих при длительной эксплуатации нормированных суммарных нагрузок без ухудшения аэроди-намических и технических характеристик самолета, заданных в так-тико-технических требованиях (ТТТ) и летно-технических характе-ристиках (JITX). В том числе:

Жесткость конструкции свойство конструкции, характери-зуемое величиной деформации при приложении нагрузки, или, дру-гими словами, степень деформации детали, силового элемента при действии нагрузки.

91

 

Необходимая жесткость конструкции способность конст-

рукции самолета иметь при максимальной эксплуатационной нагруз-

ке заданный допустимый уровень упругих деформаций (прогибы,

крутки), не ухудшающий требуемых аэродинамических характери-

стик самолета и обеспечивающий также аэроупругую устойчивость.

Аэроупругая устойчивость отсутствие флаттера, бафтинга

или дивергенции при достижении самолетом установленного огра-

ничения максимального скоростного напора.

Ресурс суммарные часы полета, наработка.

Необходимый ресурс конструкции способность конструкции

выдерживать заданное в ТТТ общее время полетного нагружения без на-

рушения прочности при условии регламентных профилактических меро-

приятий, ремонта и исправления случайных дефектов (повреждений).

Надежность свойство конструкции сохранять работоспособ-

ность в течение заданного времени полета при воздействии норми-

рованных нагрузок и условий полета.

Живучесть способность конструкции функционировать при

воздействии нерасчетных (не заданных в ТЗ) условий работы, напри-

мер, превышения нормируемых нагрузок, попадания снаряда и др.

Производственная технологичность – комплекс свойств кон-

струкции, позволяющий применять при ее изготовлении технологиче-

ские процессы, обеспечивающие высокое качество при минимальных

затратах труда, а следовательно, и минимальной стоимости.

Ремонтопригодность (эксплуатационная технологичность)

свойство конструкции, обеспечивающее минимальные трудозатраты

на эксплуатационное обслуживание самолета, исправление дефектов

и ремонт.

Минимальная стоимость конструкции достигается примене-

нием: дешевых материалов; наиболее распространенных простых

технологических процессов; дешевой рабочей силы и др.

92

 

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдюхина, Т. М. Конструирование деталей самолета /

Т. М. Авдюхина, И. М. Алявин, В. В. Васильев. – М. : Изд-во МАИ,

1993. – 96 с. : ил.

2. Егер, С. М. Основы авиационной техники : учебник /

С. М. Егер, А. М. Матвиенко, И. А. Шаталов ; под ред. И. А. Шаталова.

– 3-е изд., исправл. и доп. – М. : Машиностроение, 2003. – 720 с. : ил.

3. Ендогур, А. И. Проектирование авиационных конструкций.

Проектирование конструкций деталей и узлов / А. И. Ендогур. – М. :

Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009 – 540 с. : ил.

4. Житомирский, Г. И. Конструкция самолетов : учебник для

студентов авиационных специальностей вузов. – 3-е изд., перераб.

и доп. – М. : Машиностроение, 2005. – 406 с.

5. Конструкция самолетов : учебник для вузов / под ред. проф.

О. А. Гребенькова. – Казань : Изд-во техн. Ун-та,1999. – 320 с.

6. Лещин, А. В. Конструирование узлов : учебное пособие к кур-

совому проектированию / А. В. Лещин, Ю. М. Попов, Н. С. Черняков.

– М. : Изд-во МАИ, 1985. – 86 с. : ил.

7. Назаров, Г. Н. Конструирование агрегатов планера : методи-

ческие разработки по курсовому проектированию / Г. Н. Назаров. –

М. : Изд-во МАИ, 1983. – 56 с. : ил.

8. Проектирование самолетов : учебник для вузов / под ред.

С. М. Егера. – М. : Логос, 2005. – 648 с. : ил.

9. Стрижиус, В. Е. Методы расчета усталостной долговечности

элементов авиаконструкций : справочное пособие / В. Е. Стрижиус. –

М. : Машиностроение, 2012. – 272 с.

93

94  

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

Приложение А

ЗАКЛЕПОЧНЫЕ И БОЛТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Заклепочные соединения

Таблица А.1

Заклепки с двусторонним подходом для клепки

95

 

Продолжение прил. А

Окончание табл. А.1

Наименование Шифр Материал Эскиз

Пример обозначения заклепки из материала В65 диаметром d= 4 мм

и длиной L = 12 мм: 12-ОСТ I 34035-78.

96

 

Продолж

ение

прил.

А

Таблица

А.2

Расчетные разруш

ающие

нагрузки соединения

заклепками с двусторонним

подходом

для клепки

при

нормальных температурах

Разрушаю

щие

усилия среза заклепок

по одной плоскости при Т

= 2

0 °С

, Н

Диаметр

заклепки

d,

мм

Площадь среза,

мм

2Алю

миниевы

е сплавы

Стали

АМг5П

Д

18П

В

65

Д19П

10

; 15

IXI8

H9T

3,0

7,07

12

00

1410

19

1019

80

2470

31

10

3,5

9,63

16

40

1920

26

0026

90

3370

42

30

4,0

12,5

6 21

40

2510

33

9035

20

4400

55

30

5,0

19,6

4 33

40

3930

53

0055

00

6870

86

50

6,0

28,3

0 48

10

5650

76

3079

20

9900

12

440

7,0

38,5

0 65

40

7700

10

390

1039

0 13

470

1693

0 8,

0 50

,30

8550

10

050

1357

013

570

1723

0 22

120

Сопротивление

срезу

, МПа

170

200

270

280

350

440

Разрушаю

щие

нагрузки на

отрыв головки заклепок

, Н

Тип

заклепок

Диаметр заклепок

, мм

3,

5 4,

0 5,

0 С

потайной головкой

< 9

0°

3700

-

- 50

00-

- 75

00

- -

С потайной головкой

< 1

20°

- 27

50

- -

3500

-

- 53

00

- С

плоской

и полукруглой

голов

-ками

- -

3940

-

- 50

20-

- 78

60

97

 

Продолж

ение

прил.

А

Окончание

табл.

А.2

Материал

листа

Толщина пакета

, мм

Разрушаю

щие

нагрузки на

проры

в листа,

Н

Д16АТ

1,0

1250

15

00

1800

16

00

1750

21

00

1950

20

00

2520

1,

2 15

20

1750

22

00

1900

20

50

2500

23

40

2400

30

30

1,5

1900

22

50

2750

24

00

2600

31

00

2930

30

00

3780

1,

8 23

00

2700

32

50

2900

30

80

3650

35

10

3600

45

30

2,0

2560

-

3600

32

00

3400

40

50

3900

40

00

5030

2,

5 32

00

- -

4000

-

5000

48

80

5000

63

00

3,0

- -

- 48

00

- -

5850

-

7560

3.

5 -

- -

- -

- 68

10

- -

В95АТ

1,0

1560

17

20

2210

19

30

2050

25

30

2380

23

40

3040

1,

2 19

00

2110

26

50

2290

26

00

3010

29

00

2890

35

40

1,5

2400

26

70

3420

29

50

3130

37

90

3600

37

80

4620

1,

8 29

20

- -

3580

-

4500

43

80

4380

57

40

2,0

3120

-

- 39

40

- 50

90

4920

48

10

6240

2,

5 -

- -

- -

- 56

40

- 79

50

3,0

- -

- -

- -

7000

-

-

98

 

Продолж

ение

прил.

А

Таблица

А.3

Расчетные разруш

ающие

усилия на

срез заклепок

из материала

Д19П

при повы

шенны

х температурах

𝑃 ср, Н Диаметр заклепки

d, м

м

Площадь среза

F, м

м

Температура

, °С

15

20

0 25

0 30

0 4

12,5

7 35

20

2750

23

00

1250

5

19,6

3 55

00

4300

36

00

2000

6

28,2

7 79

20

6200

52

00

2850

99

 

Продолж

ение

прил.

А

Таблица

А.4

Расчетные разруш

ающие

нагрузки смятия

листа

под

заклепкой

Диаметр

заклепки

d,

мм

Материал

листа

Толщина листа,

мм

0,

6 0,

8 1,

0 1,

2 1,

5 1,

8 2,

0 2,

5 3,

0 3,

5 Разрушаю

щие

нагрузки смятия

листа

, Н

3,0

Д16АТ

10

80

1440

18

00

2520

21

50

3780

-

- -

- В

95АТ

12

60

1680

21

00

3240

40

50

4860

-

- -

- 30ХГСА

27

00

3500

45

00

5400

67

50

8100

-

- -

-

3,5

Д16АТ

12

60

1680

21

00

2940

36

70

4410

49

00

6120

73

50

- В

95АТ

14

70

1960

24

50

3780

47

20

5670

63

00

7870

94

50

- 30ХГСА

31

50

4200

52

50

6300

79

70

9450

10

500

1312

0 15

750

-

4,0

Д16АТ

14

40

1920

24

00

3960

42

00

5040

56

00

7000

84

00

9800

В

95АТ

16

80

2240

28

00

4320

54

00

6480

72

00

8000

10

800

1260

0 30ХГСА

36

00

4800

60

00

7200

90

00

1080

0 12

000

1500

0 18

000

2100

0

5,0

Д16АТ

18

00

2400

30

00

4200

52

50

6300

70

00

8750

10

500

1225

0 В

95АТ

21

00

2800

35

00

5400

67

50

8300

90

00

1125

0 13

500

1575

0 ЗО

ХГСА

45

00

6000

75

00

9000

11

250

1350

0 15

000

1875

0 22

500

2625

0

6,0

Д16АТ

-

2880

36

00

5040

63

00

7560

84

00

1050

0 12

600

1470

0 В

95АТ

-

3350

42

00

6480

81

00

9720

10

800

1350

0 16

200

1890

0 ЗО

ХГСА

-

7200

90

00

1080

0 13

500

1620

0 18

000

2250

0 27

000

3150

0

100

 

Продолж

ение

прил.

А

Таблица

А.5

Выбор длин

заклепок  

Длина

заклепки,

мм

Диаметр заклепки

d, м

м

3,0

3,5

4,0

5 6

Толщина пакета

S, м

м

6,5

1,7–

3,2

1,

3 –

2,7

– –

–8,

0 3,

2 –

4,7

2,7

– 4,

2 2,

2 –

3,7

––

9,5

4,7

– 6,

2 4,

2 –

5,7

3,7

– 5,

2 2,

7 –

4,2

– 11

,0

6,2

– 7,

7 5,

7 –

7,2

5,2

– -6

,7

4,2

– 5,

7 2,

7 –

4,2

12,5

7,

7 –

9,2

7,2

– 8,

7 6,

7 –

8,2

5,7

– 7,

2 4,

2 –

5,7

14,0

–

8,7

– 10

,2

8,2

– 9,

7 7,

2 –

8,7

5,7

– 7,

2 15

,5

––

9,7

– 11

,2

8,7

– 10

,2

7,2

– 8,

7 17

,0

––

– 10

,2 –

11,

7 8,

7 –

10,2

18

,5

––

– 11

,7 –

13,

2 10

,2 –

11,

7 20

,0

––

– 13

,2 –

14,

7 11

,7 –

13,

2 21

,5

––

– –

13,2

– 1

4,7

 

101

 

Продолж

ение

прил.

А

Болтовы

е соединения

Таблица

А.6

Отраслевы

е стандарты

болтов

102

 

Продолж

ение

прил.

А

Окончание

табл.

А.6

Пример

обозначения

болта

с ш

естигранной головкой

с резьбой

М6 и длиной

L =

24 мм

из стали

ЗОХГСА

, кадм

ированного

, без отверстия под шплинт:

6-2

4-Кд-ОСТ

I 3

3032

-80.

То же с отверстием

под

шплинт:

(2)

-6-2

4-Кд-ОСТ

I 3

3098

-80.

103

 

Продолж

ение

прил.

А

Таблица

А.7

Размеры

болтов

Тип

болта

Размеры

, мм

Д

d 4

5 6

9 10

12

14

16

18

20

H

2,

8 3,

0 4,

0 5,

0 6,

0 7,

0 9,

0 10

,0

11,0

12

,0

S 7

8 10

14

17

19

22

24

27

30

D

8,

1 9,

2 11

,5

16,2

19

,2

21,9

25

,4

27,7

31

,2

34,6

D

1 8

10

12

16

20

22

25

27

30

32

t 0

9 10

12

14

18

20

22

24

26

28

L

min

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

c

2,5

3,0

3,0

4,0

4,0

4,5

4,5

5,0

5,0

5,5

104

 

Продолж

ение

прил.

А

Окончание

табл.

А.7

Тип

болта

Размеры

, мм

К

H-

2,5

2,5

3 4

4 4

4 5

5 S

- 8

10

12

14

17

19

22

24

27

D-

9,2

11,5

13

,8

16,2

19

,6

21,9

25

,4

27,7

31

,2

D`

- 10

12

16

20

22

25

27

30

32

t 0

- 8

9 11

16

13

15

16

18

19

21

Lm

in-

12

14

16

20

22

24

26

28

30

с -

3 3

4 4

4,5

4,5

5 5

5,5

УК

H-

3 4

5 6

7 -

- -

- S

- 8

10

12

14

17

- -

- -

D-

9,2

11,5

13

,8

16,2

19

,6

- -

- -

D1

- 10

12

16

20

22

-

- -

- t 0

- 6

7 8

10

11

- -

- -

Lm

in-

10

10

12

14

16

- -

- -

Ш

d4

5 6

7 8

9 10

12

14

16

Н

2 2,

5 3

4 S

7 8

10

12

14

17

19

22

D8,

1 9,

2 11

,5

13,8

16

,2

19,6

21

,6

25,4

t 0

7 8

9 И

12

13

14

L

min

14

16

20

22

26

32

38

46

с2,

5 3

3,5

4 4,

5 Резьба

М4

М5

Мб

М8

М10

М

12

М14

М

16

105

 

Продолжение прил. А

Таблица А.8

Расчетная разрушающая нагрузка болтов и винтов

при нормальной температуре (Т = 20 °С)

d, мм

Нагрузка болтов и винтов на разрыв Нагрузка болтов на срез по одной плоскости

площадь сечения по нарезке, мм2

материал площадь сечения, мм2

материал

ЗОХГСА I4XI7H2 BTI6 ЗОХГСА I6XCH

BTI6

разрушающая нагрузка, Н разрушающая нагрузка, Н

4 7,2 8340 6380 8500 12,6 8340 7800

5 11,9 14500 13200'

10790 13600 19,6 13400 12300

6 16,7 20700 18600*

15200 1940 28,3 19300 17600

7 24,7 - - - 38,5 26400 -

8 30,8 37300 34300'

28000 35020 50,3 34300 31900

10 49,2 58900 54400'

44100 55300 78,5 53900 50000

12 77,2 87700 67700 824000 113,1 77500 72100 14 111,5 122600 95600 115200 153,9 105000 98100 16 152,1 166800 128500 156900 201,1 137300 1275 0018 199,0 217800 166800 - 254,5 174600 - 20 252,0 275700 211900 - 314,2 214800 - 22 311,5 340400 261900 - 380,1 260000 - 24 377,2 411000 316900 - 452,4 310000 -

ПРИМЕЧАНИЯ: 1. * Для болтов и винтов с полупотайной головкой 120 °С. 2. Размер d болтов и винтов, работающих на разрыв, соответствует диаметру резьбы болтов. 3. Размер d болтов, работающих на срез, соответствует диаметру гладкой части стержня болта. Для болтов из титанового сплава BTI6 с короткой резьбовой частью расчетные разрушающие нагрузки на разрыв составляют: при диаметре 5…10 мм включи-тельно ‒ 90 %, при диаметре 12 и 14 мм ‒ 60 %, для болтов диаметром 16 мм ‒50 % от указанных в стандарте.

106

 

Продолжение прил. А

Таблица А.9

Расчетные разрушающие усилия на срез болтов

при повышенных температурах (марка стали ЗОХГСА)

Диаметр болта, мм

Разрушающее усилие, Н 20 °С 100 … 300 °С 400 °С

4 8700 - - 5 13700 - - 6 19800 19700 16800 8 35300 35000 29800

10 54900 54900 46500

Таблица А.10

Размеры мест для работы гаечным ключом, мм (ГОСТ 13682)

A = A1 = 2·S E = 0,75·S М = 1,1·S L = 3,6·S L1 = 2,8·S R= 1,8·S D = 2·S

ПРИМЕЧАНИЕ: S – размер под ключ, мм

107

 

Продолж

ение

прил.

А

Таблица

А.1

1

Подбор гаек

к болтам

Тип

болта

Материал

болта

и гайки

Гайки

обычные

под шплинт

самоконтрящ

иеся

Д

ЗОХГСА

ОСТ

I 3

3018

-80

ОСТ

I 3

3042

-80

ОСТ

133

055-

80

ОСТ

I 3

3063

-80

I4X

I7H

2 ОСТ

I 3

3019

-80

ОСТ

133

043-

80

ОСТ

1 3

3056

-80*

-

BT

I6

ОСТ

1 1

0635

-72

ОСТ

1 1

0636

-72

ОСТ

1 1

1530

-74

-

К

ЗОХГСА

-

ОСТ

133

042-

80

ОСТ

133

059-

80

ОСТ

I 3

3067

-80

I4X

I7H

2 -

ОСТ

133

043-

80

ОСТ

I 3

3060

-80*

-

BT

I6

- ОСТ

110

636-

80

ОСТ

111

531-

74

-

УК

ЗО

ХГСА

ОСТ

I 3

3026

-80

- -

- I4

XI7

H2

ОСТ

133

027-

80

- -

- B

TI6

ОСТ

I 1

2140

-78

- -

-

Ш

ЗОХГСА

-

ОСТ

133

048-

80

- -

I4X

I7H

2 -

ОСГ

1330

49-8

0 -

- ПРИМЕЧАНИЕ

: *материал гайки

07X

I6H

6.

108

 

Окончание

прил.

А

Таблица

А.1

2

Подбор гаек

к болтам

Пример

обозначения

гайки

из ЗО

ХГСА

кадкированной

с резьбой

Мб:

Гайка

6-Кд-ОСТ

I 3

3018

-80.

То же из

титанового

сплава

BT

16 анодированной

: Гайка

6-Ан.

0кс.

-0СТ

I 1

0635

-72.

109

 

Приложение Б

ОБОЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ

БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ НА ЧЕРТЕЖЕ

Элементы крепления на сборочном чертеже нумеруют в соот-

ветствии с номерами позиций, указанными в спецификации. Для груп-

пы крепежных деталей, относящихся к одному и тому же месту крепле-

ния, проводится общая линия-выноска, при этом полки для номеров по-

зиций располагаются колонкой и соединяются тонкой линией

(рис. Б.1, а). Стопорение болтового соединения указывается в техниче-

ских требованиях чертежа. При оформлении учебного чертежа допуска-

ется проставлять вместо номеров позиций непосредственно шифры

крепежных деталей (рис. Б.1, б). Для болтового соединения указывают-

ся шифры болта, гайки, шайбы, шплинта и стопорения.

Рис. Б.1. Обозначение болтового крепления на чертеже: а ‒ по ЕСКД;

б ‒ допускается в учебном чертеже

110

 

Приложение В

СТОПОРЕНИЕ БОЛТОВ, ВИНТОВ И ГАЕК

Тип стопорения определяется ОСТ I 39502-77. Стопорение де-

формацией металла (кернением) возможно в 2-х вариантах:

1. Кернение с торца (рис. В.1). Применяется при выступании

болта на величину 0,5...1,5 S (S ‒ шаг резьбы).

2. Кернение боковое (рис. В.2). Применяется при невозможно-

сти кернения с торца. Выступание болта более 1,5S (S ‒ шаг резьбы).

ПРИМЕЧАНИЕ: стопорить кернением болты и винты из тита-

нового сплава не разрешается.

Рис. В.1. Кернение с торца

111

 

Продолжение прил. В

Рис. В.2. Кернение боковое

112

 

Продолжение прил. В

Стопорение шплинтами осуществляется по рекомендациям,

приведенным в таблице В.1.

Таблица В.1

Стопорение самоконтрящимися гайками для негерметичных со-

единений представлено на рисунке В.3 и для герметичных соедине-

ний – на рисунке В.4.

Стопорение контровочными шайбами и проволокой представле-

но на рисунках В.5 и В.6 соответственно.

113

 

Продолжение прил. В

Рис. В.3. Стопорение самоконтрящимися гайками

Рис. В.4. Стопорение для герметичных соединении

114

 

Окончание прил. В

Рис. В.5. Стопорение контровочными шайбами

Рис. В.6. Стопорение проволокой

115

 

Приложение Г

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

НА ЧЕРТЕЖАХ СБОРОЧНО-КЛЕПАНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

(по ОСТ I 02504)

1. Теоретический чертеж ХХХХХХХХХХХХ.

2. Требования к обводам и поверхностям ……. .

3. Изготовление и контроль по ……… .

4. Для БЧ деталей: ……….. .

4.1. Поз.______ масса_____ КИМ______ .

4.2. Дет. поз._____МПа. Группа контроля_______Дет. поз…..

(указать термообработку). Группа контроля ОСТ I 00021-78.

4.3. Подсечки дет. по .

4.4. Шероховатость обработанных поверхностей дет. ………. .

4.5. Неуказанные предельные отклонения ‒ по ОСТ I 00022-80.

4.6 Покрытие дет. ….

5. Сборку шарнирных и болтовых соединений (при необходи-

мости разделить) производить на смазке (фунте и т. п.).

5.1 Отверстия под болты поз. обработать (например, Н9).

5.2 Затяжка болтов поз. ….= МПа (по ОСТ 100017-89).

5.3 Болты поз. ‒ (стопорение ОСТ I 39502-77).

6. Клепка прессовая, автоматическая, ручная.

6.1 Установку заклепок поз. производить по …. .

7. Склеивание поз. ‒ по ….. .

8. Герметизацию (внутришовную, поверхностную, в месте рас-

положения люков) производить герметиком ХХХ по ……

8.1 Контроль герметичности ‒ по ……. .

9. 3азор(ы) (по указанию конструктора) заполнить герметиком

(грунтом, шнуром) ХХХХХ ГОСТ (ТУ, ПИ).

10. На внешние поверхности шарнирных соединений, включая

гайки и головки болтов, нанести смазку ……. .

11. *Размер(ры) для справок.

116

 

Приложение Д СТАНДАРТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТРУБЧАТЫХ СТОЕК

Выбор стандартных труб

Выбор стандартных труб проводят по графикам, представ-ленным на рис. Д.1 в зависимости от нагрузки и длины трубы.

Рис. Д.1. График критических нагрузок для труб

Материал ‒ алюминиевый сплав Д16чТ ОСТ 1 90038

с Е = 21000 МПа: ‒ для труб с наружным диаметром до 22 мм σ0,2 = 270 МПа

и σп ц = 230 МПа; ‒ для труб с наружным диаметром более 22 мм σ0,2 = 290 МПа

и σп ц = 260 МПа.

117

 

Приложение Ж

ОСАДКА КОНЦОВ ТРУБЫ

Типовые размеры осадки концов трубы под стандартные нако-

нечники приведены на рис. Ж.1 и в таблице Ж.1.

Исполнение 1 ‒ оба наконечника регулируемые

Исполнение 2 ‒ нерегулируемый наконечник

Рис. Ж.1. Осадка концов труб по ОСТ 1 12791

Пример обозначения для D = 32 мм, δ = 2 мм, L = 455 мм:

труба 1-32-2.0-455-ОСТ 1 12791-77

118

 

Окончание прил. Ж

Таблица Ж.1

Размер, мм Площадь сечения, мм2 D D1 d δ L l L1 L2 Н

16 14

М8-5Н6Н

1,5

200…1000 кратное 5

15 15 13 12 68,33

18 М10-5Н6Н 77,75 20

19 М 12x1,5-

5Н6Н 25 24 22

17 87,20

22 96,6 25

200…1800 кратное 5

110,74 28

22 19 124,88

32 143,73

2 188,49

36 26

М16х1,5- 5Н6Н

1,5

400…1800 кратное 5

30 30 28 22

162,5 2 213,52

40 1,5 181,43 2 238,76

45 28

М18х1,5- 5Н6Н

1,5 35 34 32 24

205 2 270,18

50 1,5 228,56 2 301,60

119

 

Приложение И

СТАНДАРТНЫЕ НАКОНЕЧНИКИ ТРУБ

ПОД ПОДШИПНИКИ

Стандартные ушковые наконечники

Конструкция стандартных наконечников приведена в таблице И.1.

Стандартные регулируемые наконечники ушковые из стали

ЗОХГСА, их размеры под конкретные подшипники приведены на ри-

сунке И.1 и в таблице И.2.

Пример наименования и обозначения ушкового наконечника

типоразмера 2 из стали: Наконечник 2-ОСТ 1 90085-73.

Стандартные нерегулируемые наконечники ушковые из стали

ЗОХГСА и сплава АК4, их размеры под конкретные подшипники

приведены на рисунке И.2 и в таблице И.3.

Таблица И.1

Наконечники ушковые стандартные

120

 

Продолжение прил. И

Рис. И.1. Наконечники ушковые регулируемые из стали ЗОХГСА

Таблица И.2

Наконечники ушковые регулируемые, мм

Типо-размер

d d1 D r n h h1 Δmin L l l1

1 20

M8-6e-R 13,5 25 7,3 7,3

3

55 20

- 2

M12xl,5-6e-R 70

3 2 16,0

30

9,5 8,0

80 30 4 85

35 5

8 M16xl,5-6e-R 90 42 6 30 20,0 10,5 4 7

37 25,0 12,610,0

5 8

10 M18xl,5-6e-R 95

46 9 42 28,5 13,8 6 100 40

Рис. И.2. Наконечники ушковые нерегулируемые

121

 

Продолж

ение

прил.

И

Таблица

И.3

Наконечники

ушковы

е нерегулируемые,

мм

Типо-размер

d

d 1

D

D1

r

r 1

h h 1

S

min

L

l

l 1

пред

. откл.

30ХГСА

АК

4-1

30ХГСА

АК

4-1

30ХГСА

АК

4-1

по К

7 по

N7

1

20

-

M8

12

13,5

15

25

7,

3 7,

3

3

4

35

20

10

2 45

30

3

55

40

4

M12

x1,5

16

30

18

5 65

40

6

24

16,0

18

30

9,5

8,0

5 55

30

7 8

8 M

16x1

,5

22

40

10

9 10

30

20,0

0 23

10

,5

4 7

67

35

20

11

37

- -

- -

- -

12

10

M18

x1,5

25

122

 

Продолжение прил. И

Из стали ЗОХГСА наконечники выполняют по ОСТ 1 12796-77,

из сплава АК4-1 ‒ по ОСТ 1 12797-77.

Пример обозначения ушкового наконечника типоразмера 5 из

стали: Наконечник 5 - ОСТ1 12796-77.

Наконечники вильчатые

Стандартные регулируемые наконечники вильчатые из сплава АК4

и их конкретные размеры приведены на рисунке И.3, и в таблице И.4.

Стандартные нерегулируемые наконечники вильчатые из стали

ЗОХГСА и их конкретные размеры приведены на рисунке И.4 и в таб-

лице И.5.

Таблица И.4

Наконечники вильчатые регулируемые, мм

Типопоразраз-мер

d d1 D

D1 H H1

L l l1 l2 l3 r r1пред. откл.

+ 0,2 Н11

1

Н7 -

М8-6Н-R 19 19 10

45 25

- 10

30

12 52 65 45 50 3

М12х1,5-6Н- R

55 25 30 4 75 45 50 5

Н9 22 22 14

60 30

12

35

15 76 75 45 50 7

8 М 16х1,5-6Н- R

67 30

25

35 8 82 45 50 9 Н10 24 24 19

72 35

15 40

18 810

Н12 28 28 18 16 20 911

10 М18х1,5-6Н- R 75

30 12 Н15 32 32 20 80 40 18 45 22 10

123

 

Окончание прил. И

Рис. И.3. Наконечник вильчатый регулируемый из сплава АК-4, ОСТ1 12801-77

Рис. И.4. Наконечник вильчатый нерегулируемый из стали ЗОХГСА,

ОСТ1 12802-77

Таблица И.5

Наконечники вильчатые нерегулируемые

Ти-по- раз-мер

d, d1 D D1 H H1 L l l1 l2 l3 r r1 Нг

Р, Н мм

1

G5 -

М8-6е- R 19 19 8

45 25

1510

30

12 5 10 29000

2 65 45 503

М12х1,5-6е- R

55 25 3043000

4 75 45 505

G7 22 22 12

60 30

-

35

15 7 14 54000

6 75 45 507

8 М16х1,65-6е- R

67 30

25

3577000

8 82 45 509 G8 24 24 14

72 13

4018 8 16 88000

10 G10 28 28 16

3514 20 9

20 94000

11 10 M18xl,5-6e-R

75 30 110000

12 G12 32 32 17 80 40 16 45 22 10

Примеры обозначений: наконечник 5-ОСТ 1 12802-77,

наконечник 11-ОСТ 1 12801-77.

124

 

Приложение К

ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ

Рекомендации по применению подшипников и технические тре-

бования по установке подшипников изложены в [18]. Предельные от-

клонения размеров посадочного отверстия в детали должны соответ-

ствовать:

‒ для деталей из материала с пределом прочности σв < 600 МПа,

допуск отверстия М7;

‒ для деталей из материала с пределом прочности σв > 600 МПа,

допуск отверстия К7.

Ниже, в таблице К.1, приведены значения наиболее применяе-

мых подшипников. На эскизах указаны их характерные параметры,

а в графе нагрузок таблицы приведены значения разрушающей и до-

пустимой нагрузок.

125

 

Продолж

ение

прил.

К

Таблица

К.1

126

 

Продолж

ение

прил.

К

Продолж

ение

табл.

К.1

127

 

Окончание

прил.

К

Окончание

табл.

К.1

128

 

Прилож

ение Л

ЧЕРНЫЕ

И ЦВЕТНЫЕ

КОНСТРУКЦИОННЫЕ

МЕТАЛЛЫ

И ПОЛУФАБРИКАТЫ

Таблица

Л.1

Марка

материала

Полуф

аб-

рикаты

σ в

МПа

σ Т0,

2

МПа

δ,

%

а Технологические

свойства

и применение

Легированны

е конструкционны

е стали р

= 7

,85 г/см

3 ; Е =

200

000.

..210

000 МПа;

G =

780

00 М

Па;

τв

= 0

,63σ

в

30ХГСА

- хром

ансиль

лист

50

0

15

Ответственные сварны

е и клепаные

конструкции;

допускается

гибка

прутки

11

00

850

10

5 Ответственные сварны

е и обрабатываемые резани

-ем

детали;

узлы

шасси

труба

1100

-

10

5 Рамы

и фермы

средней

сложности

проф

иль

1100

-

7 6

Пояса

лонжеронов

, бим

сы, стрингеры

поковки

1100

- -1

300

850

10

5 Кронш

тейны

, фитинги

, узлы

крепления

ЗОХГСША

поковки

1650

14

00

9 6

Нагруженны

е ответственны

е детали

35ХГСЛ

литье

1000

85

0 8

2,5

Высоконагруж

енны

е детали

сложной формы

(дета

-ли

шасси

, подкосы

, уши)

Коррозионностойкие теплопрочные стали:

р

= 7

,7...

8,8 г/см

3 ; Е =

190

000.

.. 19

5000

МПа;

G =

780

00 М

Па;

τ в

= 0

,6 σв

12Х

18Н

10Т

поковки

550

200

14

Свариваемые детали

средней

прочности

; t ≤

800

°C

ХН

60ВТ

(ЭИ

868)

поковки

лист

70

0

10

Свариваемые обшивки

и детали каркаса;

t ≤

500

°C

07Х

15Н

7ЮМ

2 (ЭП

35, С

Н-4

) поковки

лист

12

00

950

7 -

Сварные и паяные конструкции

t ≤ 1

000

°С

ВНС

-2У

проф

иль лист

1250

95

0

8 Свариваемые обшивки

и детали каркаса;

t ≤

300

°C

  

129

 

Продолж

ение

прил.

Л

Продолж

ение

табл.

Л.1

Марка

материала

Полуф

аб-

рикаты

σ в

МПа

σ Т0,

2

МПа

δ,

%

а Технологические

свойства

и применение

Алю

миниевы

е литейные

(лит

.) и

деформируемые сплавы

: ρ

= 2

,78 г/см

3 ; Е =

720

00 М

Па;

G =

280

00 М

Па;

τлит =

0,5σ;

τвде

ф =

0,6σ в

АЛ

4 литье

260

200

5 0,

5 Крупные средненагруж

енны

е детали

.

АЛ

19

литье

340

6

Нагруженны

е детали

средней

сложности.

Хорош

о сваривается;

t ≤

300

°C

ВАЛ

-10

литье

330

280

7

Нагруженны

е кронштейны

, качалки

, штурвалы

Д16АТВ

прутки

лист

42

0 40

0 30

0 30

0 10

10

Основны

е элементы

каркаса

планера

в растянутых зонах;

t ≤

200

°С

Д19АТВ

проф

иль

лист

42

0 40

0 30

0 30

0 7 7

Основны

е теплопрочные элементы

каркаса планера

В95

проф

иль

лист

54

0 58

0 44

0 46

0 6 5

- -

Основны

е силовы

е элементы

каркаса

. Предпочтительно

в сжатой

зоне.

Чувствителен к концентраторам

напряжений

. Низкие

усталостны

е характеристики

Магниевые литейные и деформируемые сплавы

ρ =

1,8г/см

3 ; Е =

450

00 М

Па;

G =

170

00 М

Па;

τв

= 0

,5σ в

АМг2

-Н

литье

200

100

15

2,5

Сотовый заполнитель,

силовые сварны

е элементы

внутреннего

набора.

Защ

ищать от

коррозии

МА

8 проф

иль

230

- 10

-

Для

несвариваемых деталей;

t ≤

125

°С.

Защищ

ать от

коррозии

  

130

 

Продолж

ение

прил.

Л

Продолж

ение

табл.

Л.1

Марка

материала

Полуф

аб-

рикаты

σ в

МПа

σ Т0,

2

МПа

δ,

%

а Технологические

свойства

и применение

Алю

миниево

-литиевы

е сплавы

ρ =

2,8

г/см

3; Е

= 7

2000

...79

500 МПа;

G =

280

00 М

Па;

τв

= 0

,6σ в

1201

лист

проф

иль

430

320

6 -

Свариваемые конструкции.

Герметичны

е емкости,

кабины

1420

лист

проф

иль

420

260

6 -

Свариваемые конструкции.

Герметичны

е емкости,

кабины

1460

поковки

лист

50

0 44

0 5

- Свариваемые силовы

е конструкции

Титановые сплавы

ρ =

4,5

г/см

3 ; Е =

110

000 МПа;

G =

440

00 М

Па;

τв

= 0

,5σ в

ВТ

1-0

штамповка

400

- 15

5

Сотовый заполнитель;

t ≤

400

°С

ОТ

4-У

лист

прутки

70

0-90

070

0-90

0-

10

10

- -

Силовые детали

внутреннего

набора простых форм

. Детали,

работаю

щие

при

t ≤

400

°С. У

довлетворительно

сваривается

.

ОТ

4 ОТ

4-1

проф

иль

лист

70

0 60

0 60

0 49

0 8,

5 9

. - -

Детали каркаса.

Свариваемость

(АрД

ЭС

, ТЭС

) хорошая

. Поковки

массой до

200

кг

и толщ

иной

до

250 мм

BT

5JI

литье

700

630

6 3

Литые детали

каркаса

. Хорош

ие литейны

е свойства

ВТ

6С

лист

850-

1000

-

12

- Силовые и сварны

е узлы

; t ≤

400

°C

ВТ

20

поковка

проф

иль

1000

-

6 8 4 -

Детали каркаса.

Площадь сечения меньш

е 50

см

2 . Поковки

массой до

200

кг

  

131

 

Окончание

прил.

Л

Окончание

табл.

Л.1

Марка

материала

Полуф

аб-

рикаты

σ в

МПа

σ Т0,

2

МПа

δ,

%

а Технологические

свойства

и применение

BT

20JI

литье

900

800

5 3

Литые детали

каркаса

. Литейны

е свойства

удовлетворительны

е.

ВТ

15

лист

90

0 70

0 8

Сотовый заполнитель,

сварные конструкции для ра

-боты

при

повышенны

х температурах

ВТ

-23

лист

прут

.кр.

11

00

1450

95

0 12

0 8 5

6 -

Сварные и паяные конструкции,

работающие

при

t ≤

500°С

. Корпуса

и емкости вы

со-

кого

давления

Медны

е сплавы

р =

4,5г/см

3 ; Е =

110

000 МПа;

G =

440

00 М

Па,

τв

= 0

,5σ в

БрА

ЖМц

10

-3-1

,5

прутки

60

0 22

0 12

-

Нагруженны

е детали

, работаю

щие

на трение

ПРИМЕЧАНИЕ

: в таблице

размещ

ены

среднестатистические значения

характеристик

материалов.

   

132

 

Приложение М

ЛИСТЫ, ПЛИТЫ И ПРОФИЛИ

Таблица М.1

Габариты листов и плит, мм

Толщина Максимальная

ширина длина 0,3; 0,4 1200 3000 0,5; 0,6 1600 7000 0,8 2000 7000 1,0; 1,2; 1,5 2,0; 2,5; 3,0 1500 7000 3,5; 4,0; 4,5 5,0; 6,0; 7,0 2000 7000 8,0; 9,0 10; 12; 14 2200 8000 16; 18; 20 2400 8000 22; 25; 30 2500 8000 36; 40; 50; 60 2600 8000

Таблица М.2 Материалы листов и плит

Материал листа, плиты Материал Сортамент

Легированные конструкционные стали ГОСТ 11269-76 Горячекатаные ГОСТ 19903-74

Коррозионностойкие теплопрочные ста-ли

ТУ №... ХолоднокатаныеГОСТ 19904-74

Листы конструкционные высокой прочности из алюминиевых сплавов

ОСТ 1 90070-72

Листы конструкционные средней прочности из свариваемых алюминиевых сплавов

ГОСТ 21631-76

Титановые сплавы ОСТ 1 90218-76 ГОСТ 22178-76 Медные сплавы ГОСТ 495-77 Плиты авиационные из алюминиевых сплавов: Д16чт, В95пчТ1 В95пчТ2, В95пчТЗ

ОСТ 1 90124-74 ОСТ 1 90125-74

ГОСТ 17232-71 ГОСТ 17232-71

Обозначение листа толщиной 2 мм: Лист Д16АМО 2 ОСТ 90070-72.

Обозначение плиты толщиной 20 мм: Плита Д16чТ 20 ОСТ I 90124-74.

133

 

Продолжение прил. М Профили прессованные

Максимальная длина профиля из алюминиевых сплавов состав-ляет 16000 мм, из титановых сплавов и сталей ‒ 8000 мм.

Размеры профилей прессованных прямоугольного равнополоч-ного уголкового сечения из алюминиевых сплавов по ГОСТ 13737-90 представлены в таблице М.3 и на рисунке М.1.

Рис. М.1. Эскиз профиля прямоугольного равнополочного уголкового сечения

Таблица М.3 Размеры профилей

Номер профиля

Н S S1 R r Площадьсечения, мм2

Масса профиля,кг/м

Момент инерции, см4

мм Ix Iy

410003 12,0 1,0 1.0 1,5 0,5 0,234 0,067 0,03 0,03 410013 15,0 1,5 1,5 2,0 0,7 0,434 0,124 0,09 0,09 410018 15,0 2,0 2,0 2,0 1,0 0,564 0,161 0,11 0,11 410025 18,0 1,5 1,5 2,0 0,7 0,524 0,149 0,16 0,16 410038 20,0 1,5 1,5 2,0 0,7 0,584 0,166 0,22 0,22 410040 20,0 2,0 2,0 2,0 1,0 0,764 0,218 0,28 0,28 410053 25,0 2,0 2,0 2,0 1,0 0,964 0,275 0,57 0,57 410065 25,0 4,0 4,0 4,0 2,0 1,857 0,529 1,01 1,01 410068 25,0 5,0 5,0 3,0 2,5 2,242 0,639 1,50 1,50 410080 30,0 2,5 2,5 2,5 1,5 1,441 0,410 1,22 1,22 410081 30,0 3,0 3,0 3,0 1,5 1,720 0,490 1,43 1,43 410113 40,0 2,5 2,5 2,5 1,2 1,945 0,554 3,01 3,01 410119 40,0 3,5 3,5 3,5 1,5 2,694 0,767 4,07 4,07 410121 40,0 4,0 4,0 4,0 2,0 3,057 0,871 4,54 4,54 410128 45,0 4,0 4,0 4,0 2,0 3,457 0,985 6,59 6,59

Пример обозначения: ГОСТ

Д ОСТ .

134

 

Продолжение прил. М Размеры профилей прессованных прямоугольного неравнопо-

лочного уголкового сечения из алюминиевых сплавов по ГОСТ

13738-91 представлены в таблице М.4 и на рисунке М.2.

Рис. М.2. Эскиз профиля прессованного прямоугольного неравнополочного

уголкового сечения

Таблица М.4

Размеры профилей

Номер профиля

Н В S S1 R R1 R, Площадьсечения, мм2

Масса,кг/м

Момент инерции, см4

мм Ix Iy

410535 20 8 2,0 2,0 0,5 - - 0,521 0,148 0,05 0,04 410517 16 13 1,6 1,6 1,6 0,8 0,8 0,441 0,126 0,15 0,13 410549 20 15 2,0 1,5 2,0 0,7 1,0 0,600 0,171 0,24 0,10 410596 25 18 2,5 2,0 2,5 1,0 1,2 0,943 0,269 0,59 0,22 410600 25 20 1,2 1,2 2,0 0,5 0,5 0,533 0,152 0,34 0,19 410640 30 18 3,0 2,5 3,0 1,2 1,5 1,286 0,367 1,16 0,28 410650 30 20 2,5 2,0 3,0 1,2 1,5 1,111 0,317 1,02 0,32 410661 30 25 3,0 2,5 3,0 1,2 1,5 1,461 0,416 1,31 0,75 410721 35 22 3,5 3,5 3,5 1,7 1,7 1,886 0,538 2,28 0,69 410765 38 25 6,0 3,0 4,0 - - 2,884 0,822 4,18 0,95 410772 38 32 5,0 5,0 4,0 2,5 2,5 3,258 0,928 4,38 2,81 410809 40 25 4,0 3,0 4,0 1,5 2,0 2,251 0,642 3,66 0,94 410824 40 30 4,0 3,0 4,0 1,5 2,0 2,401 0,684 3,90 1,61

Пример обозначения: ГОСТ

Д ОСТ .

135

 

Продолжение прил. М

Размеры профилей прессованных бульбообразных уголкового

сечения из алюминиевых сплавов по ГОСТ 13617-97 представлены

в таблице М.5 и на рисунке М.3.

Рис. М.3. Эскиз профиля прессованного бульбообразного уголкового сечения

Таблица М.5

Размеры профилей

Номер профиля

Н В S d R R1 R2 Площадьсечения,мм2

Масса,кг/м

Момент инерции, см4

мм Ix Iy

710003 15 12 1,0 3,0 1,5 1,0 1,0 0,371 0,106 0,06 0,03 710010 20 13 1,0 3,0 1,5 0,5 1,5 0,372 0,106 0,19 0,04 710012 20 15 1,5 5,0 2,0 0,75 2,5 0,651 0,186 0,34 0,09 710017 20 20 1,5 3,5 1,5 0,75 1,75 0,634 0,181 0,30 0,22 710020 23 13 1,2 4,0 2,0 0,6 2,0 0,517 0.147 0,36 0,05 710022 25 18 1,5 5,0 2,0 0,75 2,5 0,771 0,220 0,64 0,17 710025 25 20 2,0 6,0 2,0 1,0 3,0 1,061 0,302 0,85 0,30 710027 25 25 2,5 6,5 2,5 1,25 3,0 1,348 0,384 0,98 0,70 710033 30 20 1,5 5,0 2,0 0,75 2,5 0,876 0,250 1,06 0,25 710034 30 20 2,0 6,0 2,0 1,0 3,0 1,161 0,331 1,36 0,32 710036 32 25 2,5 6,5 2,0 1,25 3,0 1,520 0,433 2,01 0,33 710039 40 25 2,5 7,0 2,5 1,25 3,5 1,825 0,520 3,74 0,79 710042 50 25 3,0 10,0 3,0 1,5 9,0 2,784 0,793 9,00 0,99

Пример обозначения: ГОСТ

Д ОСТ .

136

 

Продолжение прил. М

Размеры профилей прессованных прямоугольного равнополоч-

ного таврового сечения из алюминиевых сплавов по ГОСТ 13622-91

представлены в таблице М.6 и на рисунке М.4.

Рис. М.4. Эскиз профиля прессованного прямоугольного равнополочного

таврового сечения

Таблица М.6

Размеры профилей

Номер профиля

H В S S1 R r Площадь сечения, мм2

Масса, кг/м

Момент инерции,

см4 мм Ix Iу

420138 25 50 2,0 2,0 3,0 - 1,499 0,427 0,70 2,08 420266 35 40 2,0 2,0 2,0 1,0 1,473 0,420 1,68 1,05 420069 20 30 2,0 1,5 2,0 1,0 0,833 0,237 0,30 0,32 420126 25 35 2,5 2,0 2,5 1,2 1,302 0,371 0,73 0,70 420159 26 40 3,0 4,5 2,5 - 2,472 0,704 1,44 1,05 420202 30 40 1,5 1,5 2,0 0,7 1,043 0,297 2,81 1,33 420075 20 38 1,5 2,0 2,0 - 1,047 0,298 0,27 0,91 420150 25 66 2,5 3,0 3,0 - 2,569 0,732 0,90 7,19 420209 30 45 4,0 6,5 5,0 - 3,972 1.132 2,13 4,96 420325 40 50 3,5 6,5 4,0 - 4,491 1,280 4,65 6,78

Пример обозначения: ГОСТ

Д ОСТ .

137

 

Продолжение прил. М

Размеры профилей прессованных прямоугольного равнополоч-

ного зетового сечения из алюминиевых сплавов по ГОСТ 13620-90

представлены в таблице М.7 и на рисунке М.5.

Рис. М.5. Эскиз профиля прессованного прямоугольного равнополочного

зетового сечения

Таблица М.7

Размеры профилей

Номер профиля

H В S S1 S2 R r1 Площадь сечения, мм2

Масса, кг/м мм

450011 24,5 18,0 1,5 1,5 2,0 2,0 - 0,962 0,274 450013 25,0 18,0 2,0 1,5 2,0 2,0 - 1,052 0,300 450016 25,0 20,0 3,0 2,0 3,0 3,0 0,5 1,618 0,461 450021 30,0 25,0 2,5 2,0 2,5 2,5 1,777 0,506 450026 34,0 25,0 2,5 3,5 3,5 1,0 0,5 2,763 0,787 450028 35,0 20,0 3,0 3,0 3,0 4,0 0,5 2,138 0,609 450038 40,0 25,0 2,0 1,5 2,0 2,0 - 1,557 0,444 450040 40,0 25,0 3,0 2,0 3,0 3,0 0,5 2,218 0,632 450060 50,0 35,0 5,0 4,0 5,0 5,0 0,5 5,206 1,484

Пример обозначения: ГОСТ

В ОСТ .

138

 

Продолжение прил. М

Размеры профилей прессованных прямоугольных равнополочных

двутаврового сечения из алюминиевых сплавов по ГОСТ 13621-90

представлены в таблице М.8 и на рисунке М.6.

Рис. М.6. Эскиз профиля прессованного прямоугольного равнополочного

двутаврового сечения из алюминиевых сплавов

Таблица М.8

Размеры профилей

Номер профиля

H В S S1 Площадь сечения, мм2

Масса, кг/м

Момент инерции, см4

мм Ix Iy

430022 30 30 1,5 2 1,61 0,46 2,61 0,88 430025 35 30 2,0 2,5 2,14 0,61 4,49 1,09 430041 40 50 2,0 3,5 4,23 1,20 12,4 7,13 430053 50 50 2,5 4,0 5,15 1,46 23,1 8,13 430062 60 70 3,0 5,0 8,66 2,46 57,0 27,9

Пример обозначения: ГОСТ ОСТ .

139

 

Окончание прил. М

Размеры профилей прессованных прямоугольного равнополочно-

го швеллерного сечения из алюминиевых сплавов по ГОСТ 13623-90

представлены в таблице М.9 и на рисунке М.7.

Рис. М.7. Эскиз профиля прессованного прямоугольного равнополочного

швеллерного сечения

Таблица М.9

Размеры профилей

Номер профиля

Н В S S1 Площадь сечения, мм2

Масса, кг/м

Момент инерции, см4

мм Ix Iy

440079 25 15 1,5 1,5 0,79 0,22 0,77 0,17 440126 25 20 2,5 2,5 1,52 0,43 1,45 0,58 440108 30 18 1,5 1,5 0,96 0,27 1,36 0,30 440112 40 18 2,0 2,0 1,45 0,41 3,14 0,42 440114 40 18 3,0 3,0 2,12 0,60 4,76 0,58 440185 40 25 3,0 3,0 2,54 0,72 6,20 1,50

Пример обозначения: ГОСТ

В ОСТ .

140

 

Приложение Н

ПОДСЕЧКИ, ОТБОРТОВКИ И РИФТЫ

Подсечки прессованных профилей по ОСТ1 03668-74. Стандарт

распространяется на подсечки прессованных профилей из алюминие-

вых сплавов. Размеры подсечек должны соответствовать указанным

в таблице Н.1 и на рисунке Н.1.

Рис. Н.1. Эскиз подсечки прессованного профиля по ОСТ 1 03668-74

Таблица Н.1

Размеры подсечек, мм

Высота подсечки,

А Предель

-ное

отклоне-

ние

S

до 1,5св. 1,5 до 2,0

св. 2,0 до 3

св. 3 до 4

св. 4 ДО 6

св. 6 до 8

св. 8 до 10

Imin

Св. 0,6 до1,5 ± 0,15 6 8 10 13 16 - - Св. 1,5 до 2,0 ± 0,15 8 10 13 16 19 22 25 Св. 2,0 до 3,0 ± 0,20 10 13 16 19 22 25 28 Св. 3,0 до 4,0 ± 0,20 13 16 19 22 25 28 32 Св. 4,0 до 6,0 ± 0,20 16 19 22 26 28 32 36 Св. 6,0 до 8,0 ± 0,20 19 22 25 28 32 36 40 Св. 8,0 до 10 ± 0,20 22 25 28 32 36 40 45 Св. 10 до 12 ± 0,20 25 28 32 36 40 45 52 Св. 12 до 14 ± 0,20 28 32 36 40 45 52 60 Св. 14 до 16 ± 0,20 32 36 40 45 52 60 70

В пределах области h свыше 0,6 мм до 4,0 мм подсечки профилей

из сплавов марок В95, Д16, Д19, АК4-1 производить без подогрева.

141

 

Продолжение прил. Н

Подсечки профилей из сплавов марки В95 в области h свы-

ше 1,5 мм до 4,0 мм производить с подогревом в зоне подсечки до

температуры 140 °С.

Подсечки профилей из сплавов АК4-1 в области h свыше 1,5 мм

до 16 мм производить инструментом с радиусом R = 6 ·S без подогрева.

Пример обозначения подсечки прессованного профиля h = 3 мм

и S = 2 мм: Подсечка 3-2- ОСТ1 03668-74.

Отбортовка ‒ отверстие с вогнутыми бортами:

‒ нормальная, имеющая сгиб под углом 90° (рис. М.2 и табл. М.2);

‒ тарельчатая, имеющая дно с отверстием диаметра d.

Таблица Н.2

Размеры отбортовок, мм

D d S R h A, не менее

16 12,5

0,5 0,5 2,5 30

1,0 2,5 3,5 1,2 3,0 4,0

20 1,5 3,5 4,0

20 15,0

0,5 1,0 3,0 40

1,0 2,5 4,0 1,2 3,0

30 1,5 3,5

30 25,0 0,5; 0,6; 0,8:1,0 3,0 4,0

45 1,2; 1,5 4,0 5,0

40 35,0 0,5; 0,6; 0,8; 1,0 3,0 4,0

55 1,2; 1,5 4,0 6,0

58 50,0 0,5

3,0 5,0

75 0,6; 0,8; 1,0 5,5

1,2; 1,5; 1,8; 2,0 6,0 7,0 80

70 60,0 0,5; 0,6 3,0 6,0

90 0,8; 1,0 4,0 7,0

1,2; 1,5; 1,8; 2,0 6,0 8,0 95

142

 

Продолжение прил. Н

Рис. Н.2. Эскиз отбортовки нормальной

Пример условного обозначения отбортовки нормальной с диа-

метром D = 25 мм: Отбортовка 1-1-20 ГОСТ 17040-80.

Рифт ‒ длинная неглубокая (h < 0,3 В) выдавка, концы которой

не выходят за кромку детали. Выполнятся по ГОСТ 17040-80. Разме-

ры рифтов должны соответствовать указанным в таблице Н.3 и на ри-

сунке Н.3.

Пример условного обозначения рифта номера 2: Рифт 3-1-2

ГОСТ 17040-80.

В зависимости от используемых профилей (стрингеров) приме-

няются различные типы стрингерных вырезов. На рисунке Н.4

и в таблице Н.4 представлен тип 3, на рисунке Н.5 и в таблице Н.5 ‒

тип 4, на рисунке Н.6 и в таблице Н.6 ‒ тип 7.

143

 

Продолжение прил. Н

Таблица Н.3

Размеры рифтов

Номер рифта

S h r1 r2 r Вмм

1 от 0,5 до 0,6 2 25 4 3 7 2 от 0,6 до 0,8 3 35 6,5 4 11 3 от 0,8 до 1,0 4 45 9 5 13,5 4 от 1,0 до 1,2 5 55 11,5 6 19 5 от 1,2 до 1,5 7 70 15 8 25,5 6 от 1,5 до 1,8 9 85 19 10 32,5 7 от 1,8 до 2,0 11 100 23 12 39 8 от 2,0 до 2,5 13 115 27 14 46,5

Рис. Н.3. Эскиз рифта

Таблица Н.4

Стрингерные вырезы типа 3

Типоразмер В H r

мм 1 20 16

10 2 21 19 3

22 23 14

4 26

18 5

24 19

6 23 7 28 8 25 41 19 9 26 18

22 10

28

28 11 35 12 41 13 23 13

144

 

Продолжение прил. Н

Рис. Н.4. Эскиз стрингерного выреза типа 3

Пример условного обозначения выреза под стрингер типа 3 ти-поразмера 5: Вырез 3-5-ОСТ 1 03948-79.

Рис. Н.5. Эскиз стрингерного среза типа 4

Таблица Н.5 Стрингерные вырезы типа 4

Типоразмер В H r

мм 1

20

17,0

4,0

2 18,0 3 24,0 4 29,0 5 19,5 6 23,5 7 28,5 8

23

24,0 5,0 9 28,5

4,0 10 35,0 11 43,5 12 53,5

145

 

Окончание прил. Н Пример условного обозначения выреза под стрингер типа 4 ти-

поразмера 5: Вырез 4-5-ОСТ 1 03948-79.

Рис. Н.6. Эскиз стрингерного выреза типа 7

Таблица Н.6

Стрингерные вырезы типа 7

Типоразмер В B1 H r r1

мм 1 31 15,5 18 2 54 27,0

28

3 35 17,5 4 36 18,0 23 5 38 19,0 38 6 41 20,5 28 6,0 6,0 7 43 21,5 23 8 46 23,0 48 9 72 36,0 28

10 46 23,0

29 11 33

Пример условного обозначения выреза под стрингер типа 7 ти-

поразмера 5: Вырез 7-5-ОСТ 1 03948-79.

146

 

Приложение П

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

α , δ, β ‒ обозначения углов;

γ ‒ удельный вес материала;

η ‒ запас прочности;

Е ‒ модуль упругости материала;

μ ‒ коэффициент Пуасона;

ρ ‒ объемная плотность материала;

σ ‒ нормальные напряжения в сечении;

τ ‒ касательные напряжения в сечении;

ω ‒ угловая скорость;

ϖ, ε ‒ угловое ускорение;

ψ ‒ относительный коэффициент;

d, D ‒ диаметр сечения;

ƒ ‒ коэффициент безопасности;

F ‒ площадь сечения;

g ‒ ускорение силы тяжести;

G ‒ вес;

h, Н ‒ высота сечения;

k, k' ‒ коэффициент концентрации напряжений;

l, L ‒ длина образца, детали; ∆𝐿 ‒ приращение длины, абсолютное удлинение;

ε ‒ относительное удлинение;

m, М ‒ масса;

m ‒ относительная масса;

i ‒ индекс;

Ix (Iy,𝐼 ) ‒ момент инерции относительно оси х (у, z); 𝐼 ‒ полярный момент инерции сечения;

х, у, z ‒ обозначения осей координат;

147

148 

Окончание прил. П х, X ‒ координата по оси х;

у, Y ‒ координата по оси у;

z, Z ‒ координата по оси z;

v, V ‒ объем;

п ‒ количество элементов, параметров и т. п.;

n, nпост, nвр ‒ перегрузка (поступательная, вращательная);

N ‒ нормальная сила, прикладываемая к сечению;

N, Р, F, Т ‒ внешние силы;

Т ‒ сила тяги двигателя;

t, Т ‒ температура;

r, R ‒ радиус окружности;

Wx ‒ момент сопротивления сечения относительно оси х (у, z); 𝑊 ‒ полярный момент сопротивления сечения;

f ‒ коэффициент безопасности.

Учебное электронное издание

АВИАЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Практикум по выполнению лабораторно-практических работ

Составители: ЛЕБЕДЕВ Анатолий Валерьевич КОРСАКОВА Татьяна Викторовна

Редактор Е. Б. Полякова

ЭИ №855. Объем данных 3,53 Мб.

Печатное издание Подписано в печать 27.02.2017. Формат 60×84/16.

Усл. печ. л. 8,6. Тираж 70 экз. Заказ 168.

Ульяновский государственный технический университет 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.

ИПК «Венец» УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32. Тел.: (8422) 778-113

E-mail: venec@ulstu.ru http://www.venec.ulstu.ru