Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
Факультет авіаційних і космічних систем
Кафедра приладів та систем керування літальними аппаратами
Лабораторна робота №2
Вивчення конструкції та особливостей стикових вузлів крил літаків
Стиковий вузол центроплана та фюзеляжу літака Ан-24
Факультет: АКС
Група: ВЛ-03
Студент: Волинець О.А.
Викладач: Масько О.М.
КИЇВ 2013
Мета лабораторної роботи. На прикладі реальної конструкції літака провести інженерний аналіз видів стикових вузлів окремих частин крила та крило-фюзеляж. В відповідності до завдання підготувати інженерний аналіз технології та конструкції. Проаналізувати конструкторську документацію на окремі елементи чи технологічний вузол. З’ясувати особливості стиковки кесонних та поворотних консолей. Виконати складальне креслення стикового вузла зі специфікацією та креслення деталі.
Стислі теоретичні відомості. Стики за своїм конструктивним виконанням розділяють на точкові (зосереджені) і контурні (розподілені).
Точкові – приєднання агрегатів один до одного відбувається на дуже малій ділянці контуру їхнього контакту. Існують три основних види таких стиків:
− вухо-вилка;
− гребінка;
− фітинг.
Контурні стики займають значну частину поверхні з'єднання, іноді стик виконують по всьому контуру. До цього виду відносять:
− фітингові стики;
− фланцеві стики;
− кутникові стики;
− шомпольні стики;
− зрізні стики;
− телескопічні стики.
Точкові стики застосовують при з'єднанні лонжеронних агрегатів, контурні – кесонних, монококових, напівмонококових.
При зосереджених стикових вузлах усі зусилля з агрегату передаються на конструкцію, до якої його кріплять, через мінімальну кількість сполучних елементів. Часто застосовують три точки кріплення, яких достатньо для жорсткого закріплення тіла в просторі. Ці з'єднання нескладні з точки зору виконання монтажу-демонтажу агрегатів, але така конструкція стиків має низьку живучість і надійність.
При розподілених стикових вузлах зусилля передаються безпосередньо в тих місцях, де вони підходять до роз'єму. Конструкція в цьому випадку матиме меншу масу, вищу живучість, але вона більш складна для виготовлення і монтажу-демонтажу.
Точкові стики
Вухо-вилка. З’єднання вухо-вилка (рис. 2.1) є найпоширенішим у машинобудуванні, в тому числі авіаційному та ракетному.
У стиках такого типу вушка, вилки та кріпильні елементи працюють на розрив, зріз (зсув) і зминання (рис. 2.2).
Рис. 2.1. Стик вухо-вилка: а - загальний вигляд стику з горизонтальним розташуванням болта: 1 - болт, 2 - вухо (вушко) і вилка; б - з вертикальним розташуванням болта
Рис. 2.2. Характер руйнування елементів стику типу «вухо-вилка»: а - розрив вилки (вушка): 1 - площини розриву; б - зминання вушка (вилки): 2 - площина зминання; в - зріз (зсув) вушка (вилки): 3 - площини зрізу; г - зріз болта: 4 - площини зрізу (зсуву) болта.
Вушка (вилки) у таких з'єднаннях можна розташовувати горизонтально і вертикально (рис. 2.3,а).
Рис. 2.3. Стикові вузли: а - вертикальне та горизонтальне розташування вушок (вилок); б — стиковий вузол монолітної конструкції
Переваги та недоліки кожного розташування будуть розглянуті в подальшому при вивченні курсів, які присвячені проектуванню деталей та вузлів конструкцій аерокосмічної техніки. Стиковий вузол можна виготовляти заодно з елементами, які він повинен сполучати (рис. 3.3, б). В цьому випадку маса стику буде значно меншою.
Гребінки. Більш високу надійність і живучість має з'єднання гребінками (рис. 3.4, а). Однак таке з'єднання є складнішим у виготовленні та монтажі-демонтажі.
Рис. 2.4. Стикові вузли: а - конструкція стику типу «гребінка»: б - точковий фітинговий стик лонжерона: 1 - стійка, 2 - стиковий болт, 3 – фітинг
У з'єднаннях вухо-вилка та гребінка болти працюють на зріз.
Фітинги. З'єднання фітингами можна віднести як до точкових, так і до контурних стиків. У лонжеронних конструкціях фітинг може бути точковим стиком (рис. 3.4, б).
Контурні стики
Фітинги. У кесонних і моноблокових конструкціях фітинг використовують як контурне з'єднання. У загальному випадку фітингове з'єднання складається з двох стикових профілів із колодязями для розміщення головки болта і гайки (рис. 2.5). Болти на фітингових з'єднаннях можуть бути заставними (вставлятися в прорізі, рис. 2.5, а) та вставними (вставлятися в отвори, рис. 2.5, б). Колодязі фітингів закривають або індивідуальними кришками, або загальною стрічкою. Стиковий профіль (фітинг) має бути ув'язаний із силовими елементами кесона (у випадку використання збірної конструкції) (рис. 2.6). На монолітних панелях стикові профілі виготовляють заодно із самою панеллю.
Рис. 2.5. Конструкція контурного фітингового стику: а - з пазами; б - з отворами: 1 - обшивка, 2 — колодязь, 3 - знімна стрічка, 4 - стиковий профіль (фітинг), 5- стінка нервюри, 6 - накладка
У фітингових з'єднаннях болти працюють при складному напруженому стані – на розрив і зріз. Фланцеві стики (рис. 3.6) частіше застосовують у з'єднаннях корпусів. У цьому випадку фланцями є силові стикові шпангоути суміжних відсіків корпусу. Є два варіанти такого стику: з внутрішнім підходом до кріпильних елементів та із зовнішнім підходом.
Рис. 2.6. Фланцевий стик корпусу з внутрішнім підходом до кріпильних елементів: 1 - обшивка; 2 - шпангоут; 3 - з'єднання обшивки зі шпангоутом; 4 - кріпильні елементи стику; X,Y,Z - зусилля, що діють на кріпильний елемент
Шомпольне з'єднання. Таке з'єднання (рис. 3.7) має високу живучість, невелику масу.
Рис. 2.7. Шомпольне з'єднання
Але в силу специфіки конструкцій літаків (тонкостінні оболонки) воно може застосовуватися тільки для елементів, що розташовують з одного боку профілю агрегату (щитки, інтерцептори, гасники піднімальної сили). Раціонально використовувати шомпольні з'єднання для різних люків і кришок. Хоча є приклади використання шомпольних з'єднань у конструкціях ЛА для навіски кермових поверхонь (літаки загального призначення). Вісь (шомпол) у шомпольних з'єднаннях працює на зріз. Зрізний стик. Найбільш раціональним з точки зору навантаження стику та його мінімальної маси є зрізний стик (рис. 2.8).
Рис. 2.8. Зрізне з'єднання нижньої панелі: 1 - стрингер; 2 - нижня стикова стрічка; 3 - стиковий болт; 4 - верхня стикова стрічка; 5 - стикова пластина; 6 - обшивка; 7 – нервюра.
Особливо ефективними з точки зору зменшення маси і габаритних розмірів стиків є зрізне з'єднання «на вус». Але в силу великої протяжності зони стику (наприклад, крила з центропланом, відсіків фюзеляжу), а також нежорсткості агрегатів, що з'єднуються, важко у цьому випадку забезпечити необхідну точність і взаємозамінність. Такий стик можна застосовувати при досить великих товщина обшивок агрегатів, що з'єднуються. Цей тип стиків уже використовують на важких транспортних і пасажирських літаках. Прикладом може бути літак Ан-124. У зрізних з'єднаннях (звідки і назва) болти працюють на зріз. І незважаючи на те, що міцність матеріалу на зрізування приблизно в два рази нижче міцності матеріалу на розтягнення, навантаження зрізом для кріпильних елементів є більш сприятливим порівняно з розтягненням.
Особливості кріплення центроплану до фюзеляжу АН-24
Верхня частина фюзеляжу на ділянці центроплана посилена двома підцентропланними балками, розташованими з зовнішньої сторони фюзеляжу під зализами. Підцентропланні балки пов'язані з посиленими шпангоутами № 17 і 20 болтами і заклепками. Обшивка фюзеляжу в районі шпангоутів № 17-20 і стрингерів 13-16 - (ділянка 9) виконана з окремих панелей хімічно фрезерованих дюралюмінієвих листів — вихідний лист товщиною 5 мм оброблений до товщини 1,8 мм. Схема кріплення центроплану до фюзеляжу зображена на рис. 2.9, вузли кріплення фюзеляжу — на рис. 2.10.
Рис. 2.9. Схема кріплення центроплану до фюзеляжу
1,5 – залізи, 2 – крило, 3,4,6,8,14 – люки для підходи до агрегатів систем, 7 – бортова нервюра, 9,11,12,13 – кронштейн
Рис. 2.10. Схема кріплення центроплану до фюзеляжу;
9,11,12,13 – кронштейн
Висновки:
На прикладі реальної конструкції літака провели інженерний аналіз стикового вузла центроплану та фюзеляжу літака «Ан-24». Розглянули різні види стикових з’єднань, та особливості їх будови, підготували інженерний аналіз технології та конструкції. З’ясували особливості стиковки кесонних та поворотних консолей. Виконали складальне креслення стикового вузла з специфікацією та кресленням деталі. Вивчили особливості будови елементів ЛА та оформлення конструкторської документації .