Расчет лонжерона

Рассчитаем геометрию лонжерона. Для восприятия заданного изгибающего момента площадь поясов определяется по формуле:

, (1)

где - действующий изгибающий момент,

- расстояние между центрами тяжести сечений поясов, примем ,

- максимальное допускаемое напряжение с учетом ослабления отверстиями под крепеж, принимаем

Получаем:

- принимаем профиль Пр102 №23 из материала Д16Т.

.

Рисунок 5 – Сечение пояса лонжерона

Определим потребную толщину стенки по формуле:

, (2)

где - поперечная сила,

- высота стенки,

- максимальное допускаемое напряжение на сдвиг, принимаем равным .

Находим:

.

Принимаем .

Проверим стенку на потерю устойчивости:

, (3)

где - модуль упругости материала,

, (4)

где - расстояние между нервюрами, принимаем .

Получаем:

- условие не выполняется.

Поставим 3 подкрепляющие стойки ( )

- условие выполняется.

Будем считать лонжерон балкой, опирающейся на пояса шпангоута.

Рисунок 6 - Расчетная схема лонжерона

Система является 2 раза статически неопределимой. Из рисунка видно, что размер нужно делать как можно меньше, а размер - больше. Исходя из конструктивных соображений и ограничений, принимаем размер равным 0, размер , равным 200 мм. Решая данную систему, получаем

Строим эпюры перерезывающей силы и изгибающего момента (рисунок 7).

Рисунок 7 – Эпюры перерезывающей силы и изгибающего момента

Расчет шпангоута

Определим потребную толщину поясов шпангоута по формуле (1):

.

Здесь , , .

Получим

.

Полученная потребная площадь поясов выходит за рамки конструктивных ограничений, поэтому применяем пояса из 30ХГСА с .

- принимаем профиль Пр-201 №2

Рисунок 7 – Сечение пояса лонжерона

Определим потребную толщину стенки шпангоута по формуле (2)

.

Принимаем .

Проверим стенку на потерю устойчивости по формуле (3).

- условие не выполняется.

Увеличим толщину стенки и поставим 15 подкрепляющих стоек ( ).

- условие выполняется.

Определение параметров проушины

Стыковку консолей крыла выполним в виде соединения "ухо-вилка" с горизонтальным расположением оси проушины. На центроплане разместим по две проушины – "вилку" на поясах лонжеронов. Проушины не должны выступать за обводы крыла и снабжаться легкосъемными крышками. На нижней поверхности крыла они будут закрываться съемным зализом между крылом и фюзеляжем. На верхней поверхности необходимо предусмотреть специальные крышки.

Рисунок 8 – Схема проушины

Результирующая сила в одной проушине от перерезывающей силы и изгибающего момента в виде пары сил на плече H будет равна

, .

т.к. болт срезается по двум плоскостям расчетная нагрузка определится

, .

По усилию подбираем диаметр болта по условию работы на срез. Принимаем болт из материала 30ХГСА по ОСТ 1.3100-80 , разрушающее усилие на срез . Коэффициент избытка прочности , .

Для работы на срез в ответственных соединениях рекомендуется применять болты с уменьшенной шестигранной головкой и короткой нарезной частью ОСТ 1.31132-80 по плотной посадке . Плотная посадка увеличивает ресурс соединения.

Для болтов работающих на срез в ответственных соединениях применяются гайки шестигранные низкие по ОСТ 1.33026-80. Шайбы – по ОСТ 1.34505-80.

Соединение разъемное неподвижное. Т.к. фитинг изготавливается из алюминиевого сплава, а болт выполнен из стали и нагрузки достаточно велики, необходимо запрессовать в проушины стальную втулку. По ОСТ 1.11109-73 подберем втулку с внутренним диаметром , наружным диаметром из материала 30ХГСА.

Толщина стенки втулки , .