Проектирование стыкового соединения лонжерона крыла с центропланом
Московский
государственный авиационный институт
Кафедра С-01
Контрольная
работа
Проектирование
стыкового соединение лонжерона крыла с центропланом
Жуковский
2001 г.
Задание
Материал пояса и стенки Д16Т=20 кН=29кНм
Спроектировать стыковое соединение лонжерона
крыла с центропланом. Выполнить сборочный чертёж и рабочий чертёж башмака.
Толщина ножки пояса равна толщине стенки.
Выход за обвод не более 5 мм.
Тип соединения выбрать оптимальным для данной
геометрии и нагрузок.
Предусмотреть связь стыка с поясом и стенкой
бортовой нервюры.
1. Расчет заклепок, соединяющих пояс и стенку
лонжерона
Для тонкой стенки можно считать напряжение
сдвига в стенке равным
=20 кН/2 мм · 135 мм = 7.4 кгс
7.4кгс<[0.6·42 кгс]
7.4кгс<25.2 кгс
h=25.4
кгс/7.4 кгс=3.4
Сила, срезающая заклёпку:
где 
и h - соответственно толщина и
расстояние между заклёпочными швами;- шаг заклёпок.
Примем шаг 15 мм, тогдаср=20 кН·15 мм/106 мм=2.83 кН=283 кгс
По
нормали подбираем все параметры заклёпкиср<[Pср]=4 мм (материал В65)
кгс<339
кгс
h=339 кгс/
283кгс=1.19
-6-ОСТ
1 34040-79(заклепки с двухсторонним подходом для клёпки, с компенсатором для
ручной клёпки из В65 диаметром d=4 мм и длинной 6 мм)
2.
Определяем суммарную силу, действующую на болт
где
- осевое
усилие- изгибающий момент- перерезывающая сила* = (0.9¸0.95)H = 0.9·160 мм = 144 мм - расстояние
между центрами стыковых болтов
.
По суммарной силе определяем площадь болта
=2
(т. к. соединение двух срезное)
Материал
болта 30ХГСА
.
Рассчитываем проушины
Расчетным
случаем как для нижней, так и для верхней проушины является растяжение. При
сжатии сама проушина практически не работает. Нижняя проушина рассчитывается на
разрыв, верхняя работает на растяжение при обратном нагружении крыла с
половинной нагрузкой. Поэтому нижняя проушина выполняется больших размеров, чем
верхняя.
Рассчитываем
толщину нижней проушины на разрыв и смятие от силы R.
Из
условия работы проушины на смятие определяют ее толщину a.
т.к.
соединение неподвижное 
Стыковой
узел выполняем из 30ХГСА.
=12 мм (для
двухсрезного соединения толщина средней проушины или суммарная толщина двух
крайних)
Из
условия разрыва определяем остальные размеры:
Пусть
X=8мм
По
графику определяем c(k)=y/x=1.2 => y=10мм
Рассчитываем
верхнюю проушину (на 70% нагрузки)
Из
условия работы проушины на смятие определяют ее толщину a.
т.к.
соединение неподвижное
=8.5мм (для
двухсрезного соединения толщина средней проушины или суммарная толщина двух
крайних)
Из
условия разрыва определяем остальные размеры:
Пусть
X=7мм
По
графику определяем c(k)=y/x=1.2 => y=8.5мм
.
Рассчитываем опасное сечение башмака C-C; подвергающееся разрыву силой N, срезу
силой Q/2 и изгибу моментом Q/2·a
где
Fc-c - площадь башмака в сечении С-С; - расстояние от оси болта до сечения С-С;
c - момент инерции сечения С-С башмака
b=8мм=30мм
.
Проводим расчет болтов крепления башмака к лонжерону
Принимаем,
что осевая сила N воспринимается всеми болтами, соединяющими вилку с поясом.
Поперечная сила Q воспринимается болтами, соединяющими стойки с вилкой. При
этом учитываем, что все горизонтальные болты двухсрезные, а вертикальные
односрезные. Для крепления башмака к горизонтальной полке применяем болты с потайной
головкой.
Определяем
число болтов крепления башмака к поясу лонжерона.
Возьмём
болты d=8мм из 30ХГСА
Аналогичным
способом подбираем число болтов крепления стоек под действием силы Q.
Возьмём
болты d=6мм из 30ХГСА
(делим
пополам т. к. соединение двухсрезное)
Берем
для удобства и симметрии 2 шт.
.
Уточняем остальные размеры вилки
Толщину
вертикальных рёбер возьмём равной толщине стенки.
.
Расчет стойки
При
расчете сечения стойки её толщину подбираем из условия смятия под болтами при
передачи силы Q/2, а ширину из условия разрыва силой Q/2.
По
нормалям подбираем стойку (определяющим будет толщина)
Отсюда
берем угольник неравнобокий, разностенный 3-456
.
Расчет опасного сечения D-D вилки
В
сечении действует растягивающая сила N, изгибающие моменты (Q/2)·a и N·q, где q-расстояние от центра
масс сечения D-D до линии действия силы N. В результате таких нагрузок в
сечении D-D возникает напряжение
лонжерон вилка болт проушина
Определяем
координаты центра масс.
