Основной конструкционный материал
Исходя из исходных данных материал панели.
Материал из которого будет выполнена нервюра должен быть схож с тем из которого выполнены силовые элементы конструкции. В качестве основного конструкционного материала панели выбираем металл.
Исходя из технологических требований к разработки панели:
- рабочая температура при эксплуатации минус 50 ºС... плюс 100 ºС;
- неизменность формы и размеров панели должна обеспечиваться, по возможности при малой массе.
Этим требованиям удовлетворяет алюминиевый сплав Д16, принимаем его в качестве материала для панели.
Конструктивно-силовая схема
Для панелей работающих на растяжение, сжатие наилучший вариант конструкции – обшивка плюс набор вдоль линии действия сил.
Для панелей, работающих на сдвиг – обшивка плюс поперечный и продольный набор. Причем, чем меньше расстояние между наборами, тем лучше.
Панели можно разделить на несколько типов:
1. Оребренная.
2. Трехслойная.
a. Гофровая;
b. Сотовая.
Стрингерная панель.
В лонжеронном крыле стрингеры служат для подкрепления обшивки с целью повышения её критических касательных напряжений при работе крыла на кручение и изгиб и участвуют совместно с обшивкой в передаче аэродинамической нагрузки на нервюры, работая на поперечный изгиб. В моноблочном крыле, кроме того, стрингерный набор совместно с обшивкой воспринимает большую часть изгибающего момента. Стрингеры и обшивка при этом работают на сжатие или растяжение, в них действуют нормальные напряжения.
|
|
|
Рисунок 12 – Стрингерная панель
Гофровая панель.
По условиям нагружения в ряде мест конструкции самолета требуется применение панелей, имеющих обшивку менее 1 мм, а зачастую и наличие не одной, а двух таких обшивок (рис. 13).
Рисунок 13 – Гофровая панель
В этих случаях применение стрингерных панелей, с одной стороны, увеличивает массу конструкции, поскольку частота установки стрингеров для увеличения местных критических напряжений в обшивке ограничена и, поэтому не используются полностью прочностные возможности материала, а с другой стороны, необходимость присоединения второй обшивки значительно усложняет процесс изготовления панелей.
Иногда в таких случаях применяются панели, состоящие из двух обшивок и расположенного между ними заполнителя в виде гофров, называемые «гофровыми панелями».
Одним из положительных свойств гофровых панелей является возможность использовать их для теплонагруженных конструкций, так как гофр дает обшивке возможность при нагревании свободно деформироваться в поперечном направлении, уменьшая возможность появления температурных напряжений.
|
|
|
Сотовая панель.
Трехслойная сотоваяконструкция обладает рядом достоинств, важнейшими из которых являются высокие характеристики устойчивости несущих слоев (обшивок) из-за эффективного их подкрепления заполнителем и высокая жесткость на изгиб панели, благодаря разнесенным от нейтральной оси за счет заполнителя обшивкам.
Рисунок 14 – Сотовая панель
Для панели, работающей на сжатие и растяжение наилучший вариант – это оребренная конструкция.
В качестве оребрения примем стрингерный продольный набор.
В качестве стрингера будет выступать равнополочный уголок.
Стрингеры будут участвовать, совместно с обшивкой, в передаче аэродинамической нагрузки на нервюры, работая на поперечный изгиб и сжатие панели.
Наиболее предпочтительным проектировочным решением, отвечающим поставленным требованиям, будет применение сборно-монолитной панели. У таких панелей обшивка изготавливается совместно с продольным, а иногда и поперечным силовыми наборами.
Однако наша панель будет сборная, это уменьшит материалоёмкость (по сравнению с монолитной) и позволит применять типовые технические процессы сборки.
|
|
|
Роль продольного набора будут выполнять стрингеры фрезерованные переменного сечения, т.е. сечение будет пропорционально уменьшаться к концу консоли
В качестве полуфабриката для стрингеров использован стандартный профиль (рис. 15).
Так как панель выходит на обвод, крепление силового набора осуществляется при помощи потайных заклепок.
Рисунок 15 - Поперечное сечение стрингера
Так как, панель выходит на теоретический обвод, соединение - как с набором самой панели, так и с нервюрами и лонжеронами - может представлять из себя крепёж с потайной головкой.
Соединение обшивки с нервюрами выполнено потайными заклёпками, с лонжеронами – потайными болт-заклёпками.
На рисунке 16 представлена конструкция эскиз разрабатываемой панели.
Рисунок 16 – Общий вид панели
Соединение представлено на рисунке ниже.
Рисунок 17 - Эскиз соединения обшивки со стрингерами
Панель является сборной, стрингерной и состоит из обшивки и стрингеров. Стрингеры изготовлены из прессованных профилей уголкового равнополочного сечения. Стрингеры крепятся к обшивке потайными заклепками. Обшивка и стрингеры изготовлены из алюминиевого сплава.
На рисунке 18 представлен технический рисунок разрабатываемой панели.
|
|
|
Рисунок 18 – Технический рисунок панели
Для дальнейшей разработке принята панель сборной конструкции. Обшивка –лист, стрингер – профиль, соединенные заклепками.
Технический проект
Марка материала
При окончательном выборе материала важно учесть следующие параметры:
а) рабочая температура;
б) механические свойства материала, свойства различных материалов в применяемых в самолётостроении представлены в таблице 1;
в) возможность применения в технологических процессах, необходимых для изготовления нервюры заданной конфигурации и габаритных размеров;
г) устойчивость к агрессивным средам.
Алюминиевый сплав Д16, выбранный в качестве основного материала для панели, имеет следующие механические свойства:
· Работает при температуре до 1200С;
· предел прочности, 
МПа;
· предел текучести, 
МПа;
· модуль упругости, E=72000МПа;
· плотность материала, ρ = 2,8 г/см3 = 2800 кг/м3.
· весовая эффективность материала Е/ρ=72000/2,8=2,5 
По совокупности своих свойств данный материал применим для производства панели.
Панель будет контактировать с такими агрессивными средами как вода, масло, топливо.
Д16 относится к группе алюминиево-медных сплавов. Даная группа сплавов обладает недостатком низкой коррозионной стойкостью, поэтому при изготовлений деталей из данных сплавов необходимо выполнять специальные покрытия, коими являются анодирование и лакокрасочные покрытия.
При анализе характеристик данного материала можно сделать вывод, что он отвечает требованиям на разработку данного изделия.
Алюминий Д16 обладает высокой прочностью, но средней пластичностью в закаленном и состаренном состоянии и низкой коррозионной стойкостью, поэтому его применение без плакирования или анодирования недопустимо.
Алюминиевый сплав Д16 хорошо обрабатывается резанием, может подвергаться обработкой давлением в отожженном состоянии, плохо сваривается, поэтому рекомендуется применять для соединения заклёпочные или болтовые соединения.
Из данного сплава производят большое количество стандартизированных полуфабрикатов уголкового, двутаврового сечения, а так же плит и листов.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 927; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!