8.5. Определение реакции опор.
Реакции опор определяется из уравнений равновесия моментов сил, относительно переднего и заднего узлов крепления на усиленных шпангоутах.
8.5.1. Из уравнения момента, Относительно переднего лонжерона, для принятой расчетной схемы, можно определить:
Здесь:
реакция R2 направлена вверх.
8.5.2. Аналогично для заднего лонжерона
реакция R1 направлена вниз.
Далее следует составить таблицу №1, в которую необходимо заносить результаты всех расчетов. (сверху вниз, слева - направо).
таблица N 1
№ сеч
|
xi
|
xi
|
nэфi
|
Hфi
|
qpфi
|
qpобi
|
qpкнi
|
qp
|
mip
|
Rip
|
|
м
|
|
|
м
|
даН/м
|
даН/м
|
даН/м
|
даН/м
|
даН
|
даН
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.
.
.
n
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №12
Построение эпюр перерезывающих сил и изгибающих моментов фюзеляжа
1. Определение перерезывающих сил и изгибающих моментов по длине фюзеляжа.
При определении перерезывающих сил Qpyi и изгибающих моментов Mpzi, длину фюзеляжа следует разбить на n участков длиной (рекомендуется n=15...20).
Далее следует составить таблицу №1, в которую необходимо заносить результаты всех расчетов. (сверху вниз, слева - направо).
Приращение перерезывающей силы определяется как:
таблица N 1
-
¹ сеч
|
qp
|
mip
|
Rip
|
qср
|
x
|
Qpi
|
Qpi
|
Qpcpi
|
Mpzi
|
Mpzi
|
|
даН/м
|
даН
|
даН
|
даН/м
|
|
даН
|
даН
|
даН
|
даН*м
|
даН*м
|
1
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
19
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Суммарная перерезывающая сила определяется по формуле:
Далее определяется:
И приращение моментов:
3. Суммарный расчетный изгибающий момент можно определить по формуле:
По данным таблицы N 1 необходимо построить эпюры для «Qpi» и «Mzi» (рис.1 и рис.2)
Рис. 1. Эпюра перерезывающих сил Qp.
Рис. 2. Эпюра изгибающих моментов Mpz.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №13
Проектировочный расчет фюзеляжа на прочность
(фюзеляж балочно-стрингерной конструктивной схемы)
В качестве расчетного рассматривается сечение, в котором перерезывающая сила Qpi изгибающий момент Mzi имеют максимальные значения. При этом сечение фюзеляжа рассматривается как состоящая из верхнего и нижнего сводов и двух боковин. Геометрические параметры сводов представлены на рис.1
Рис.1 Расчетная схема сечения фюзеляжа.
- высота верхнего и нижнего сводов
- средняя высота между сводами
- длина верхнего и нижнего сводов
Основное допущение проектировочного расчета является то, что изгибающий момент воспринимается верхним и нижним сводами, а перерезывающая сила воспринимается двумя боковинами сечения фюзеляжа.
Усилия, воспринимаемые верхним и нижним сводами будут равны:
При этом необходимо иметь в виду, что элементы конструкции верхнего свода будут работать на растяжение, а нижнего на сжатие.
Приведенную площадь сечения верхнего свода можно определить по формуле:
В первом приближении эту площадь можно распределить между обшивкой и стрингерами в равных долях
10.1. Тогда толщина обшивки верхнего свода будет равна
Если принять шаг стрингеров в пределах можно определить сечение одного стрингера:
Для данного значения площади стрингера выбирается из нормалей подходящих профилей.
Приведенная площадь сечения нижнего свода
кр - критическое напряжение сжатия, приближенно:
кр (0,65...0,75) · в ;
10.2. Толщина обшивки нижнего свода и сечение стрингера определяются аналогичными зависимостями.
10.3. Толщина обшивки боковин фюзеляжа.
Толщина обшивки боковин определяется из условия среза от действия перерезывающий силы "Qpi"
кр - критическое напряжение среза.
10.4. Полученные значения толщины обшивки и сечения стрингеров необходимо проверить расчетом при допущении равномерного распределения нормальных касательных напряжений по толщине обшивки.
Вводится понятие эффективной (приведенной) толщины обшивки, то есть толщины с учетом распределенных по периметру поперечного сечения стрингеров.
Здесь:
где: эф - толщина обшивки
nстр - суммарное количество стрингеров в сечении
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №14
Расчет на избыточное давление конструкций гермокабин
Потребное значение эффективной толщины подсчитывается отдельно от действия изгибающего момента и перерезывающей силы, а затем выбирается наибольшее.
где: rф - радиус фюзеляжа
Принимается
Тогда средняя толщина обшивки и сечение стрингера:
Полученные значения 0 и fстр следует привести в соответствие с действующими стандартами.
10.5. Кроме рассмотренных силовых факторов, в обшивке фюзеляжа возникают значительные касательные напряжения от крутящего момента.
Ypмво - расчетная маневренная нагрузка, действующая на вертикальное оперение
yц.ж.ф. - расстояние от центра давления вертикального оперения до линии центров жесткости поперечного сечения (оси фюзеляжа)
где Sво - площадь вертикального оперения. f=2 ;
Величина толщины обшивки фюзеляжа 0 должна удовлетворять следующему условию:
где: - площадь поперечного сечения фюзеляжа.
10.6. Наконец, толщину обшивки фюзеляжа необходимо определить из условия обеспечения прочности от действия внутреннего избыточного давления:
где: pup - расчетное значение внутреннего избыточного давления.
pup 1,2 · puэ ·f ;
puэ - избыточное эксплуатационное давление:
f =3 - коэффициент запаса прочности для обшивки фюзеляжа.
Таким образом, в качестве расчетного значения выбирается наибольшее значение толщины обшивки из определенных выше способов.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №15
Расчет нагрузок, действующих на шасси самолета.
Шасси с верхним расположением подкоса
На фиг. 285 изображено шасси в двух ортогональных проекциях, соответствующих положению самолета в горизонтальном полете.
Действие силы, нормальной земле
Действующую силу Рк, проходящую через ось колеса, удобно разложить на Рамр и Рх — вдоль амортизатора и ему перпендикулярно:
Рамр= Рк cos и Рх= Рк sin
где — угол в плоскости уох между осью стойки и нормалью к земле.
Усилие в подъемнике Sп получим, составив уравнение моментов относительно оси х—х
Pк cos a – Sп e = 0,
откуда усилие в подъемнике
.
Дальнейший расчет — построение эпюр моментов — будем вести отдельно от составляющих сил Рамр и Рх; затем эти эпюры необходимо соответствующим образом суммировать.
Действие составляющей силы Рамр. Эта сила изгибает полуось и стойку. Вдоль полуоси (фиг. 302) эпюра изгибающих моментов изобразится в виде ломаной линии. Объясняется это тем, что сила Рк приложена к полуоси в двух точках через подшипники колеса.
Вдоль стойки (фиг. 303) изгибающий момент М=Рамр а остается постоянным, уменьшаясь от оси вращения до нулевого значения в шарнире соединения подъемника. На длине b изгибающий момент воспринимается одновременно штоком и цилиндром. Если проведем диагональ CD, то этим самым разделим эпюру М на части, принадлежащие штоку и цилиндру. Здесь шток рассматривается по схеме двухопорной балки, опертой буксами на цилиндр.
Сила Paмр сжимает шток. Со штока эта сила передается на жидкость и частично на цилиндр вследствие трения букс и манжет. Жидкость передает эту силу на воздух и плунжер гидравлическими сопротивлениями. Воздух передает силу на дно цилиндра и через него на узел крепления стойки.
Давление воздуха вызывает растягивающие напряжения в сечениях цилиндра вдоль его образующих. Кроме того, цилиндр работает на осевые усилия: сжатие от сил трения манжет и букс и растяжение от давления смеси в запоршневом пространстве.
Действие составляющей силы Рх. Под действием этой силы (фиг. 304) полуось работает на изгиб с наибольшей величиной момента
Мизг = Рх а.
Для стойки этот момент является крутящим Мкр = Рх а, который остается постоянным по всей длине стойки до узла ее крепления к самолету. Кроме того, в сечениях стойки действуют изгибающие моменты, меняющиеся по линейному закону. Линия CD на длине b разбивает эпюру М между штоком и цилиндром.
От действия крутящего момента Мкр в штоке и цилиндре возникают касательные напряжения. На участке, где установлен двухзвенник (траверса), крутящий момент вызывает дополнительный изгиб штока и цилиндра.
В точке О двухзвенника (фиг. 305) (возникнет сила взаимодействия Т, величина которой будет
От действия силы Т каждая половина двухзвенника работает на изгиб, как консольная балка, заделанная в шток (фиг. 306) или цилиндр.
Максимальный изгибающий момент звена M=TL передается на шток или цилиндр срезом болтов. Срезающая сила
Дополнительный изгиб штока и цилиндра от действия крутящего момента Мкр найдем, рассекая мысленно шток (фиг. 307) плоскостью,
перпендикулярной его оси и проходящей через шарнир О двух-звенника. Из условия равновесия отсеченной части в сечениях также действуют силы взаимодействия — поперечные силы. Т, которые дадут линейный закон изменения Мизг для штока с последующим падением до нуля на длине между буксами. Цилиндр работает на изгиб от сил, передающихся штоком и верхним звеном двухзвенника. Эпюра изгибающих моментов цилиндра изображена пунктирными линиями на фиг. 307.
Для суждения о прочности элементов шасси необходимо соответствующим образом суммировать изгибающие моменты, полученные отдельно от действия сил Рамр и Рх.
Действие силы нормальной плоскости колеса
Боковая сила PF (фиг. 308) проходит через точку касания колеса с землей. Она изгибает ось колеса постоянным моментом PF r, стойку моментом PF y и вызывает усилие в подъемнике
Под действием силы РF стойка также работает на кручение с постоянным по ее длине крутящим моментом
Мкр=РFс
Расчет шасси от действия момента Мкр был рассмотрен выше, где проводился анализ работы двухзвенника.
Действие момента в контактной плоскости
Мы рассматриваем момент Мк, который приложен к колесу в плоскости его контакта с землей. Вектор этого момента лежит в плоскости колеса, проходя через его ось (фиг. 308). Момент Мк, вызывая изгиб оси, будет изгибать и закручивать стойку постоянными моментами.
Величина изгибающего момента
Мизг = Мк sin, а крутящего момента
Мкр = MK cos.
Определение усилий и напряжений от моментов Мизг и Мкр производится, как было изложено выше.
Усилие в подъемнике
Do'stlaringiz bilan baham: |