Тарабрин А.Д. 1-я Л.Р. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования московский авиационный институт

• Название: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования московский авиационный институт
• Дата: 01.05.2022
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: Тарабрин А.Д. 1-я Л.Р.docx
• Тип: Литература; #506949

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

Содержание

1.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

1. Задание

Цель работы: Разработать заклепочный стык стрингера с накладкой на силовой нервюре.

Задачи:

1. 
   Определить количество, диаметр, шифр и расположение заклепок крепления стрингеров с накладкой и обшивкой.
   
2. 
   Определить толщину и размеры накладки по условию равнопрочности соединения.
   

Рисунок 1.1. Схема разрабатываемого соединения

2. Исходные данные

Таблица 2.1

Шифр стрингера	Рм, даН	Рстр = Рм*1,3 даН	Материал стрингера	Материал накладки	Материал обшивки	Толщина обшивки Sобш, мм
420069	2700	3510	ОТ4 термообр.	ВТ6С	ВТ6С	1,5

*P_стр- 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

Вид профиля	Шифр	Размеры, мм					Площадь сечения Fстр, см2
	420069	H	B	S	S1	0,82
		20	30	1,5	2

Механические свойства материала ОТ4 для профиля:

- модуль упругости при растяжении;

- модуль упругости при сдвиге;

- плотность материала;

- удельный вес материала;

– предел прочности при растяжении;

- предел прочности при сдвиге ( – из таблицы свойств материала пособия [1]);

- критическое значение деформации.

Вычислим удельную прочность материала:



Механические свойства материала ВТ6С для листа:

- предел прочности при растяжении;

- условный предел текучести;

- предел прочности при сдвиге.

2. Проверка прочности стрингера

Стрингер подвергается двум видам деформации и подвержен двум видам разрушения:

1. 
   Под действием силы P_стр (расчетной разрушающей нагрузки) стрингер подвержен деформации растяжения. Форма разрушения-разрыв. Действующие напряжения – .
   
2. 
   В зоне установки заклепки стрингер подвержен деформации смятия. Форма разрушения-смятие. Действующие напряжения - .
   

Предварительно выберем диаметр заклепки по формуле:

,

Где – толщина собираемого пакета.

Толщина пакета состоит из:

1. 
   Толщины стрингера .
   
2. 
   Толщины обшивки .
   
3. 
   Толщины накладки, предварительно принятой .
   

Тогда .

.

Принимаем .

1. Проверка прочности стрингера на растяжение

Условие прочности:

,

где – действующее напряжение, – разрушающее напряжение.

Запас прочности при растяжении:

.

Для расчета разрушающих напряжений будем использовать формулу:

.

Разрушающие напряжения определяются по формуле:

,

где – коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений.

Будем считать по причине чувствительности титановых сплавов к концентрации напряжений.

Найдем (площадь сечения стрингера, ослабленного отверстиями для заклепок), считая, что заклепки идут в два ряда:

.

Определим действующие напряжения по формуле:

.

Вычислим разрушающие напряжения по формуле:

.

Определим запас прочности:

,

Условие прочности выполнено.

4. Определение параметров заклепок

   1. Выбор заклепок

Из предварительного расчета .

Так как заклепки выходят на теоретический контур ЛА, выбираем заклепки с потайной головкой 120 .

1. 
   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.
   
2. 
   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:

.

2. Определение количества заклепок

   1. 
      Заклепки двухсторонние
      

П о таблице 1.2. стр. 6 [2], исходя из диаметра и материала заклепки, находим силу среза, действующую на одну заклепку с двухсторонним подходом для клепки.

Для заклепок из коррозионно-стойкой стали IXI 8H9T с двухсторонним подходом для клепки .

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.

2. 
   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 из коррозионно-стойкой стали IXI 8H9T с сердечником .

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.

3. 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.

2. Проверка прочности стрингера на смятие

Условие прочности:

,

где – действующее напряжение, – разрушающее напряжение.

Запас прочности при смятии:

.

Для расчета действующих напряжений будем использовать формулу:

.

Стрингер сминает сила среза заклепки:

.

Разрушающие напряжения определяются по формуле:

,

где – коэффициент смятия для заклепок.

Будем считать .

Определим действующие напряжения по формуле:

.

Вычислим разрушающие напряжения по формуле:

.

Определим запас прочности:

,

Условие прочности выполнено.

5. Определение параметров накладки

Накладка подвергается двум видам деформации и подвержена двум видам разрушения:

1. 
   Под действием силы P_стр накладка подвержена деформации растяжения. Форма разрушения-разрыв. Действующие напряжения- .
   
2. 
   В зоне установки заклепок накладка подвержена деформации смятия. Форма разрушения-смятие. Действующие напряжения- .
   

1. Определение толщины накладки

Существует два способа определения толщины листа для изготовления накладки:

1. 
   Из условия прочности , где .
   
2. 
   Табличный, по табл. 1.3. «Расчетные разрушающие нагрузки смятия листа под заклепкой» [2] стр. 7 из условия .
   

1. Способ 1

Условие прочности:

,

где – действующее напряжение, – разрушающее напряжение.

Запас прочности при смятии:

.

Для расчета действующих напряжений будем использовать формулу:

.

Накладку сминает сила среза заклепки:

.

Разрушающие напряжения определяются по формуле:

,

где – коэффициент смятия для заклепок.

Будем считать .

Тогда .

Толщину листа накладки определим из соотношения:

, откуда .

Из стандартного ряда толщин выбираем ближайшее значение

Тогда .

Определим запас прочности:

,

Условие прочности выполнено.

2. Способ 2

Условие прочности:

,

где – сила среза заклепки, сминающая накладку.

– разрушающая нагрузка смятия листа под заклепкой.

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 , полученную первым способом.

2. Определение ширины накладки

Условие прочности:

,

где – действующее напряжение, – разрушающее напряжение.

Запас прочности при смятии:

.

Для расчета действующих напряжений будем использовать формулу:

, где .

Разрушающие напряжения определяются по формуле:

,

где – коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений.

Будем считать по причине чувствительности титановых сплавов к концентрации напряжений.

Тогда .

Ширину накладки определим из соотношения:

, откуда .

будет увеличиваться в каждом последующем ряду заклепок на величину:

.

Тогда:

Для первой пары заклепок:

.

Чтобы накладка выходила за ширину стрингера на 1мм, увеличим до 32мм.

.

Таким образом, ширина накладки по первой и последней паре заклепок определена.

6. Проверка на прочность «закрайки» стрингера и накладки

Условие прочности:

.

Запас прочности:

.

Длина закрайки:

.

1. 
   Для накладки:
   

.

.

.

Условие прочности закрайки накладки выполнено.

2. 
   Для стрингера:
   

.

.

.

Условие прочности закрайки стрингера выполнено.

7. Определение длины и типоразмера заклепок

Зная параметры толщины пакета, окончательно выберем .

.

1. 
   для двухсторонней клепки определяется по табл. 1.4. [2] стр. 7.
   

1. 
   Заклепка для клепки стрингера с обшивкой:
   

.

5-9,5-ОСТ1 34097-85.

2. 
   Заклепка для клепки стрингера с обшивкой и накладкой:
   

.

5-11-ОСТ1 34097-85.

2. 
   для односторонней клепки определяется по табл. 1.7. [2] стр. 11.
   

Заклепка для клепки стрингера с обшивкой:

1. 
   Заклепка для клепки стрингера с обшивкой:
   

.

7-1-ОСТ 10642-72.

2. 
   Заклепка для клепки стрингера с обшивкой и накладкой:
   

.

8-1-ОСТ 10642-72.

8. Конструктивные параметры

8.1. Стрингер

Профиль 42006

Материал: ОТ4

Характеристики профиля приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Вид профиля	Шифр	Размеры, мм					Площадь сечения Fстр, см2
	420069	H	B	S	S1	0,82
		20	30	1,5	2

8.2. Накладка

Материал: 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. Заклепки

Таблица 8.3.1.

Тип заклепки	Наименование заклепки	Диаметр, ,мм	Количество заклепок, n	Шаг заклепок, мм
Для односторонней клепки	Заклепка из коррозионно-стойкой стали с сердечником с потайной головкой 120° ОСТ1 10642-72	5	8	20
Для двухсторонней клепки	Заклепка с потайной головкой 120°для ручной клепки из материала 12Х1 8Н9Т ОСТ1 34097-85.	5	8	20

Литература

1. 
   «Конструирование деталей самолета» под ред. И.А. Шаталова 1993г.
   
2. 
   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.
   
3. 
   «Конструирование узлов планера самолета» под ред. Ю.И. Попова 1992г
   
4. 
   С.М.Егер, В.Ф.Мишин и др. Проектирование самолетов, - М.: Машиностроение 1983.
   
5. 
   Конспект лекций по дисциплине: «Конструкция деталей и узлов» (КДУ), читаемых Поповым Ю.И.