Тарабрин А.Д. 1-я Л.Р. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования московский авиационный институт
![]()
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)» (ФГБОУ ВО «МАИ (НИУ)») Кафедра 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 по дисциплине «Конструирование деталей и узлов» Тема: «Конструирование элементов заклепочного соединения» Вариант 4-5 Выполнил студент Тарабрин А. Д. Группа М1О-401С-18 Преподаватель Попов Ю.И. Защищена Оценка Москва 2021 Содержание1.Задание 2 2.Исходные данные 3 3.Проверка прочности стрингера 5 3.1.Проверка прочности стрингера на растяжение 6 4.Определение параметров заклепок 7 4.1.Выбор заклепок 7 4.2.Определение количества заклепок 8 4.3.Проверка условия прочности заклепок с учетом неравномерности распределения нагрузок по заклепкам 9 3.2.Проверка прочности стрингера на смятие 11 5.Определение параметров накладки 12 5.1.Определение толщины накладки 12 5.1.1.Способ 1 12 5.1.2.Способ 2 13 5.2.Определение ширины накладки 14 6.Проверка на прочность «закрайки» стрингера и накладки 15 7.Определение длины и типоразмера заклепок 16 8. Конструктивные параметры 16 8.1. Стрингер 17 8.2. Накладка 17 8.3. Заклепки 18 Литература 19 ЗаданиеЦель работы: Разработать заклепочный стык стрингера с накладкой на силовой нервюре. Задачи: Определить количество, диаметр, шифр и расположение заклепок крепления стрингеров с накладкой и обшивкой. Определить толщину и размеры накладки по условию равнопрочности соединения. ![]() Рисунок 1.1. Схема разрабатываемого соединения Исходные данныеТаблица 2.1
*Pстр- расчетная разрушающая нагрузка. По таблице №1.2.6. «Профили прессованные» [1] стр. 21 находим профиль стрингера: Профиль 420069 ![]() Характеристики профиля приведены в таблице 2.2. Таблица 2.2
Механические свойства материала ОТ4 для профиля: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Вычислим удельную прочность материала: ![]() Механические свойства материала ВТ6С для листа: ![]() ![]() ![]() Проверка прочности стрингераСтрингер подвергается двум видам деформации и подвержен двум видам разрушения: Под действием силы Pстр (расчетной разрушающей нагрузки) стрингер подвержен деформации растяжения. Форма разрушения-разрыв. Действующие напряжения – ![]() В зоне установки заклепки стрингер подвержен деформации смятия. Форма разрушения-смятие. Действующие напряжения - ![]() Предварительно выберем диаметр заклепки по формуле: ![]() Где ![]() Толщина пакета ![]() Толщины стрингера ![]() Толщины обшивки ![]() Толщины накладки, предварительно принятой ![]() Тогда ![]() ![]() Принимаем ![]() ![]() Проверка прочности стрингера на растяжениеУсловие прочности: ![]() где ![]() ![]() Запас прочности при растяжении: ![]() Для расчета разрушающих напряжений ![]() ![]() Разрушающие напряжения определяются по формуле: ![]() где ![]() Будем считать ![]() Найдем ![]() ![]() Определим действующие напряжения по формуле: ![]() Вычислим разрушающие напряжения по формуле: ![]() ![]() Определим запас прочности: ![]() Условие прочности выполнено. Определение параметров заклепокВыбор заклепокИз предварительного расчета ![]() Так как заклепки выходят на теоретический контур ЛА, выбираем заклепки с потайной головкой 120 ![]() По таблице 1.1. стр. 4 [2] находим ОСТ для заклепок с двухсторонним подходом для клепки (с потайной головкой 120°для ручной клепки из материала 12Х1 8Н9Т): ОСТ1 34097-85. По таблице 1.6. стр. 10 [2] находим ОСТ для заклепок с односторонним подходом для клепки (заклепки из коррозионно-стойкой стали с сердечником из материала 12Х1 8Н9Т): ОСТ1 10642-72. Выбираем шаг между осями заклепок по формуле: ![]() Принимаем по ОСТ1 00016-71 стандартный шаг ![]() Первая заклепка устанавливается от края стрингера на расстоянии: ![]() Определение количества заклепокЗаклепки двухсторонние П ![]() Для заклепок ![]() ![]() Количество заклепок определим по формуле: ![]() Для получения симметричного заклепочного соединения выберем четное количество заклепок ![]() Сила среза, действующая на одну заклепку, определяется по формуле: ![]() Запас прочности на заклепку: ![]() Условие прочности выполнено. Заклепки односторонние По таблице 1.6. стр. 10 [2], исходя из диаметра и материала заклепки, находим силу среза, действующую на одну заклепку с односторонним подходом для клепки. Для заклепок ![]() ![]() Количество заклепок определим по формуле: ![]() Для повышения технологичности выберем одинаковое количество заклепок и для односторонней и для двухсторонней клепки, что позволит использовать одну и ту же накладку для двух вариантов. Тогда ![]() Сила среза, действующая на одну заклепку, определяется по формуле: ![]() ![]() Запас прочности на заклепку: ![]() Условие прочности выполнено. Проверка условия прочности заклепок с учетом неравномерности распределения нагрузок по заклепкам![]() С учетом перераспределения усилий по заклепкам: ![]() ![]() ![]() Тогда запас прочности на заклепку с двухсторонним подходом: ![]() ![]() ![]() Условие прочности выполнено. Запас прочности на заклепку с односторонним подходом: ![]() ![]() ![]() Условие прочности выполнено. Проверка прочности стрингера на смятиеУсловие прочности: ![]() где ![]() ![]() Запас прочности при смятии: ![]() Для расчета действующих напряжений ![]() ![]() Стрингер сминает сила среза заклепки: ![]() Разрушающие напряжения определяются по формуле: ![]() где ![]() Будем считать ![]() Определим действующие напряжения по формуле: ![]() Вычислим разрушающие напряжения по формуле: ![]() Определим запас прочности: ![]() Условие прочности выполнено. Определение параметров накладкиНакладка подвергается двум видам деформации и подвержена двум видам разрушения: Под действием силы Pстр накладка подвержена деформации растяжения. Форма разрушения-разрыв. Действующие напряжения- ![]() В зоне установки заклепок накладка подвержена деформации смятия. Форма разрушения-смятие. Действующие напряжения- ![]() Существует два способа определения толщины листа для изготовления накладки: Из условия прочности ![]() ![]() Табличный, по табл. 1.3. «Расчетные разрушающие нагрузки смятия листа под заклепкой» [2] стр. 7 из условия ![]() Способ 1Условие прочности: ![]() где ![]() ![]() Запас прочности при смятии: ![]() Для расчета действующих напряжений ![]() ![]() Накладку сминает сила среза заклепки: ![]() Разрушающие напряжения ![]() ![]() где ![]() Будем считать ![]() Тогда ![]() Толщину листа накладки определим из соотношения: ![]() ![]() Из стандартного ряда толщин ![]() ![]() Тогда ![]() Определим запас прочности: ![]() Условие прочности выполнено. Способ 2Условие прочности: ![]() где ![]() ![]() Запас прочности при смятии: ![]() Так как в табл. 1.3. «Расчетные разрушающие нагрузки смятия листа под заклепкой» [2] стр. 7 нет данных для листа из материала ВТ6С, принимаем толщину листа накладки ![]() Условие прочности: ![]() где ![]() ![]() Запас прочности при смятии: ![]() Для расчета действующих напряжений ![]() ![]() ![]() Разрушающие напряжения ![]() ![]() где ![]() Будем считать ![]() Тогда ![]() Ширину накладки определим из соотношения: ![]() ![]() ![]() ![]() Тогда: Для первой пары заклепок: ![]() Чтобы накладка выходила за ширину стрингера на 1мм, увеличим ![]() ![]() Таким образом, ширина накладки по первой и последней паре заклепок определена. Проверка на прочность «закрайки» стрингера и накладкиУсловие прочности: ![]() Запас прочности: ![]() Длина закрайки: ![]() Для накладки: ![]() ![]() ![]() Условие прочности закрайки накладки выполнено. Для стрингера: ![]() ![]() ![]() Условие прочности закрайки стрингера выполнено. Определение длины и типоразмера заклепокЗная параметры толщины пакета, окончательно выберем ![]() ![]() ![]() Заклепка для клепки стрингера с обшивкой: ![]() ![]() Заклепка для клепки стрингера с обшивкой и накладкой: ![]() ![]() ![]() Заклепка для клепки стрингера с обшивкой: Заклепка для клепки стрингера с обшивкой: ![]() ![]() Заклепка для клепки стрингера с обшивкой и накладкой: ![]() ![]() 8. Конструктивные параметры8.1. СтрингерПрофиль 42006 ![]() Материал: ОТ4 Характеристики профиля приведены в таблице 2.2. Таблица 2.2
8.2. НакладкаМатериал: ВТ6С Толщина ![]() Длина ![]() Ширина в корневой части ![]() Ширина в корневой части ![]() ![]() Эскиз накладки для соединения стрингеров с нервюрой (отверстия показаны условно и выполняются непосредственно при сборке) 8.3. ЗаклепкиТаблица 8.3.1.
Литература«Конструирование деталей самолета» под ред. И.А. Шаталова 1993г. Попов Ю.И., Резниченко В.И. Проектирование и изготовление узлов и деталей планера самолета из композиционных материалов: Учебное пособие по курсовому проектированию. - М. : Изд-во МАИ, 2003. «Конструирование узлов планера самолета» под ред. Ю.И. Попова 1992г С.М.Егер, В.Ф.Мишин и др. Проектирование самолетов, - М.: Машиностроение 1983. Конспект лекций по дисциплине: «Конструкция деталей и узлов» (КДУ), читаемых Поповым Ю.И. |