Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Усиленные шпангоуты

Читайте также:
  1. Нормальные шпангоуты
  2. Стыковые шпангоуты

Усиленные шпангоуты предназначены главным образом для восприятия сосредоточенных сил и моментов и передачи их на обшивку.


 

Рис. 5

. Идеальная в этом смысле схема нагружения пред­полагает действие нагрузок в плоскости шпангоута, при этом ониполностью уравновешиваются потоком касательных сил на об­шивке. Если силы и моменты действуют не вплоскости шпан­гоута, задача проектирования и расчета усложняется, так как приходится рассматривать комбинированную систему — отсек, состоящий из рам (в том числе как минимум одной усиленной), соединенных с панелями (балками), на которые надо передать значительную долю нагрузки. Окончательноеуравновешивание всех нагрузок, независимо от конструктивной сложности схемы отсека, всегда должно производиться на обшивке.

В связи с этим необходимо подчеркнуть отличительную особен­ность усиленных шпангоутов — наличие обязательной непосред­ственной связи с обшивкой. Поэтому схемы с компенсаторами или без непосредственной связи нерациональны и не применяются.

Как уже отмечалось ранее, большое число усиленных шпан­гоутов существенно снижает сопротивление усталости фюзеляжа, поэтому по возможности следует стремиться к уменьшению их числа. Это можно сделать путем установки усиленных диафрагм неполной длины по контуру (на протяжении полусвода или бо­ковины) или сближением смежных нормальных шпангоутов. Усиленные шпангоуты влияют на работу обшивки из-за большой разницы в собственных жесткостях.

Все многообразие конструктивных форм шпангоутов (рис. 5) можно свести к следующим трем схемам — рамные, глухие (со сплошной стенкой) и комбинированные (рамно-стержневые, стеночно-рамные).

Точные расчеты при проектировании вызывают основные труд­ности из-за необходимости производить трудоемкие вычисления, связанные с решением статически неопределимых систем. Поэтому для проектировочных целей желательно иметь упрощенные ме­тоды определения основных нагрузок и выявления наиболее нагруженных мест (сечений).

Стенки усиленных шпангоутов независимо от их конструктив­ного исполнения (сборные, монолитные с поясами, двойные) не делают тоньше 1,0 мм, так как они обладают низкими несущими свойствами и требуют подкрепления стойками. Стенки толще 8 мм имеют слишком большую массу, поэтому следует искать другие конструктивные или технологические решения.

Изготовление цельноштампованных стенок вместе с поясами является целесообразным при небольших строительных высотах. Для высоких стенок удается получить приемлемые толщины, как правило, за счет увеличения трудоемкости изготовления и об­работки вместе с одновременным усложнением их формы. Но

надо иметь в виду, чтопреимущества высоких стенок часто те­ряются из-за ограничений в применении материалов и техноло­гических процессов: по габаритным размерам изделия, толщинам необработанных стенок, высотам и форме ребер и т. п.

Усиление и подкрепление стенок стойками — широко распро­страненное мероприятие. Стойки, так же как и ребра, должны быть установлены в местах действия максимальных изгибающих моментов, больших прогибов (на некоторой длине сектора), в зонах перестыковок стенок и поясов, если шпангоут составной. Стойки располагают либо с одной стороны, либо с двух—симме­трично. В последнем случае величина допускаемых касательных напряжений увеличивается на 22... 25 %.

Следует отметить, что рассчитанный или выбранный шаг стоекtCTили ребер, как правило, не постоянен по длине стенки шпан­гоута, он должен уменьшаться в местах больших деформаций, в местах приложения сил и на участках действия Мшах.

Подбор сечения и формы поясов не вызывает затруднений и производится по методике определения параметров поясов лон­жеронов крыла. Влияние кривизны поясов при расчете сечений (особенно для фюзеляжей больших диаметров) мало, и оно не­значительно отразится на проектировочных результатах.

На этапе предварительных конструкторских разработок для простоты рассматривают шпангоут с постоянным шагом стоек (ребер) и с постоянной изгибной жесткостью. Но при уточнении параметров целесообразно, прежде всего для уменьшения массы, жесткость шпангоутов делать переменной. Так же иногда посту­пают и с нормальными шпангоутами, увеличивая, при прочих неизменных параметрах, например, высоту стенок верхних и нижних полусводов и уменьшая—на боковинах.

Классическая конструкция шпангоута — рама переменной жесткости с оребренной стенкой. Технологически он может изготавливаться целиком штампованным, из нескольких штампованных деталей из одного материала, сборным из разно­образных элементов, выполненных из различных материалов.

 
 


 
 


 


Рис. 6

 

На рис.6а боковины шпангоута, выполненные из стальных поковок, соединены со штампованнымиполусводами из алюминиевого сплава. Шпангоут, показанный на

рис. 6б, состоит из четырех частей: двух стальных кованых боковин со стыковыми консолями, нижнего стального полусвода и комбини­рованной верхней панели, состоящей из плиты из алюминиевого сплава большой строительной высоты и стальной толстой полосы, присоединенной к нижней ее полке.Обе схемы позволяют ра­ционально и дифференцированно распределять нагрузки между элементами).

Общим для всех составных шпангоутов является наличие до­полнительных соединений отдельных частей. Но, несмотря на некоторое очевидное увеличение из-за этого массы конструкции, такие шпангоуты могут оказаться более выгодными при всесторон­нем анализе их преимуществ и особенно с компоновочной точки зрения.

Шпангоуты данного типа часто пересекаются лонжеронами — балками центроплана крыла (рис.7). Такая форма передачи нагрузок от крыла на фюзеляж является наиболее рациональной, поскольку изгибающий момент можно замкнуть по кратчайшему пути в плоскости симметрии фюзеляжа, избежав нагружения арок - полусводов. Тогда шпангоут выполняется разрезанным на две части — верхнюю и нижнюю, — соединенные непосред­ственно на узлах пересекающей балки. Или вдругом варианте — связанным с лонжероном, проходящим спереди (сзади) него, или между сдвоенными шпангоутами. В обоих случаях происходит разделение нагрузок — момент направляется по лонжерону, а в стыках со шпангоутом распределяется пропорционально их изгибным жесткостям.

 

 

           
     
 
 

 

Рис.7 Рис. 8

 

К шпангоуту практически невозможно приложить силу не­посредственно в плоскости обшивки. Необходимо предусмотреть место для узла, передающего с крыла сосредоточенную силу. Поэтому всегда существует эксцентриситет, величина которого определяется габаритными размерами самого узла и конструк­цией фитингов(рис.8).

При проектировании подобного узла надо стремиться к умень­шению эксцентриситета путем получения наиболее компактной конфигурации соединения. Это понятно, поскольку при малом эксцентриситете или в идеальном случае при е = 0 нагрузки кратчайшим путем передаются на обшивку, где уравновешиваются, а боковины шпангоута в основном будут работать на сжатие и растяжение. При этом возможна реализация наиболее легкой конструкции шпангоута.

Шпангоуты с глухой стенкой могут быть выполнены в раз­личных вариантах: от сплошного подкрепленного листа до частично зашитых. Они просты по конструкции и имеют малую массу, но большое их число создает трудности при компоновке (Рис. 9).

Эти шпангоуты, так же как и рамно-стержневые, которые бу­дут рассмотрены ниже, характеризуются тем, что в них наиболее полно можно реализовать принцип восприятия оболочковой кон­струкцией в целом и подкрепленной мембраной сосредоточенных сил. Шпангоуты, зашитые полностью или частично стенкой, допускают большое число вариантов конструктивных схем, так как в них существуют различные возможности распределения нагрузок между основными частями — подкрепленной стенкой в зоне действия силы и ободом шпангоута, работающего совместно с прилегающей к нему частью стенки.

       
   
 

Наиболее часто применяется конструкция шпангоута с одной- двумя стойками в центральной части, присоединенными к стенке. Такая схема позволяет разгрузить обод шпангоута от работы на изгиб.

 

 

Рис. 9

 

Нагружение изгибающим моментом сводов шпангоута между стойками при условии, что стенка между ними отсутствует, свя­зано с проявлением результирующего воздействия потоков распре­деленных сил в боковых сегментах. Уравновешивание сил Р на стенках происходит аналогично одностоечной схеме, но именно отсутствие стенки между стойками (рис.9а) вынуждает каждый боковой сегмент работать как самостоятель­ную балку на изгиб, опертую на нижнюю и верхнюю части сводов шпангоутов.

Схемы шпангоутов, приведенные на рис. 9,в,г, могут быть трансформированы в схему комбинированной системы рамно-стержневого типа (рис. 10).

В таких шпангоутах внешние нагрузки главным образом уравновешивается осевыми усилиями в раскосах, распорках- ригелях и частично в элементах рам, практически не вызывая в них значительных изгибных напряжений. (исключая местные, см. рис.9в). На рис.10апоказана работа стержней, которые нагрузят боковины и передадут нагрузку на обшивку панелей на длине Таким образом, вертикальная сила Р

уравновесится распределенными силами, вызывающими сжатие раскосов, растяжение ригеля

(с незначительными деформациями) и сдвиг обшивки.

   

 
 

Рис. 10




Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 47 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

1 | 2 | 3 | <== 4 ==> | 5 |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.009 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав