Расчетные параметры материалов

Материал	Модуль Юнга Е, кг/мм2	Модуль упругости G, кг/мм2	Коэф. Пуассона, μ	σв, кг/мм2	τв, кг/мм2	ρ, г/мм3
Д16Т	7200	2700	0,3	42	15	0,28
40Х	21400	8500	0,32	94	57	0,785

Приведенная методика несколько упрощена и имеет целью ознакомить студента с типичным процессом расчета кронштейнов на примере симметричного кронштейна. Более детальная информация насчет расчета кронштейнов приведена в [4–8].

9.2.2Пример расчета кронштейна навески элерона

Для примера рассматривается расчет кронштейна навески элерона на крыло. Элерон представляет собой многоопорную балку, на которую действуют аэродинамические и массовые силы. Так как массовые силы значительно меньше аэродинамических, кронштейн навески элерона воспринимает нагрузки, вызванные реакциями в опорах от распределенных по размаху аэродинамических сил. На основе геометрических параметров элерона самолета составляется расчетная схема (рис. 9.9), все необходимые размеры определяются из плановой проекции самолета.

1. Погонная аэродинамическая нагрузка в расчетном сечении определяется:

где – хорда елерона в данном сечении;

– суммарная аэродинамическая нагрузка на элерон:

где ρ = 0,125 кг·с²/м⁴ – плотность воздуха;

= 400 км/год – максимальная допустимая скорость полета;

S_эл =1,02 м² – площадь элерона.

Рис. 9.9. Расчетная схема элерона: – контур стенки лонжерона; А, В – точки навески элерона.

2. В соответствии с расчетной схемой геометрические параметры кронштейнов одинаковы, поэтому далее рассчитываются нагрузки на кронштейн в каждой точке и определяется максимальная. Для этого строят эпюры погонных аэродинамических нагрузок и поперечных сил по размаху элерона (рис. 9.10, табл. 1) и определяют реакции в опорах:

где поперечная нагрузка в соответствующих сечениях элерона;

реакции в точках навески.

Таблица 1

Нагрузка на элерон

№ сечения	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
z, м	0	0.24	0.48	0.72	0.96	1.2	1.44	1.68	1.92	2.16	2.4
bэл , м	0.6	0.565	0.53	0.495	0.46	0.425	0.39	0.355	0.32	0.285	0.25
q, кг/м	463	436	409	382	355	328	301	274	247	220	193
Q, кг	787	737	681	619	550	474	393	304	209	108	0

Рис. 9.10. Распределение нагрузки по размаху элерона

В результате расчета получено: R_A = 3848 кг, R_В = 1014 кг.

3. При сравнении нагрузок на кронштейн выбираем наибольшее Р = R_A = 9020 кг.

4. Согласно данным стандартных подшипников выбираем подшипник 1205 ГОСТ 28428-90, основные параметры приведено в табл. 2.

5. Толщина проушины:

6. Геометрические параметры кронштейна

1. В соответствии с геометрическими параметрами профиля элерона в зоне кронштейна находим проектную высоту лонжерона:

,

где А=0,2 м – высота нервюры в зоне опоры А (высота нервюры определяется из чертежа элерона).

Таблица 2

Параметры подшипника

Обозначение	d, мм.	D, мм.	B, мм.	С, кг	n, об/мин.	Масса, кг
1202	35	80	31	3970	7000	0,68

7. Рассчитываем проушину кронштейна на разрыв по сечению А-А (рис. 9.8):

1. соотношением e/d = 2,2;

2. по отношению e/d находим k:

3. определяем значение параметра у:

4. определяем значение параметра n:

Расчет верен, ибо n<1.

8. Определяем конфігурацию кронштейна. Из основы, ограниченной размером В (рис. 9.11), проводят касательные к проушине. Они ограничивают пояса кронштейна.

9. Определяют площадь сечений поясов кронштейна на расстоянии х = (0,8…1)e . Ширину кронштейна в этом диапазоні принимают постоянной, равной ширине проушины a.

Рис. 9.11. Схема кронштейна

7. 1. минимальная площадь сечения пояса:

71 мм².

2. Определяем толщину пояса кронштейна, по условям технологичности толщина неизменна:

По конструктивно-технологическим требованиям толщина пояса кронштейна принимается равной 2,5 мм.

7. Определяют необходимые площади пояса кронштейна по его длине:

7. Определяют ширину пояса по длине:

_{Результаты расчетов заносят в таблицу.}

_Пример

_{Таблица 2}

_{Геометрические параметры} кронштейна

xi, мм	0	144	160	200	240	280
Fi , мм2	71	71	77	91	103	114
bi, мм	31.4	36	39	45	51	57

7. Определяем необходимую толщину стенки кронштейна:

_{Учитывая технологические и конструктивные ограничения, толщина стенки – 1 мм.}

7. Рассчитываем параметры болтов крепления кронштейна:

   1. растягивающие усилия, приходящиеся на один болт:

,

где n=4 – количество болтов сверху и снизу; =0,17 м – расстояние между болтами по высоте.

2. усилие среза, воспринимающееся одним болтом:

где n – полное количество болтов, крепящих кронштейн.

В соответствии с [12] выбираем болт диаметром 8 мм, изготовленный из стали 30ХГСА.

Выполняем проверку прочности болта. Суммарное действующее напряжение от среза и растяжения

,

F_б – площадь поперечного сечения болта;

– допустимое напряжение материала болта.

7. Расчитываем толщину стенки кронштейна, через которую проходят болты (рис. 9.7)

где d_б = 8 мм – диаметр болта; σ_см = 1,3 σ_в = 42 кг/мм² – напряжение смятия основы кронштейна.

На основе расчетов выполняется чертеж кронштейна. Пример оформления чертежа кронштейна приведен в приложении 4.