Разъёмные соединения. Стыковой узел лонжеронного крыла, страница 2

Если материал пояса и стойки лонжерона одинаков, то изгибающий момент стойки

, а изгибающий момент пояса

,    где  , J_п  и  J_ст. – моменты инерции сечений пояса и стойки.

Для большей разгрузки пояса от изгиба желательно увеличивать момент инерции сечения стойки, т. е.  её ширину. Это особо, когда проушины выполняются за одно целое с поясом (см. рис. 14.17); для узла, приведенного на рис 14.21, это имеет меньшее значение, так как здесь момент т_п воспринимается не только поясом, но и узлом ( на участке, где изгибающие моменты максимальны).

Эпюры моментов т_п и т_ст можно считать линейными, если пренебречь опиранием пояса и стойки о стенку. Очевидно, что если узел крепится к стойке шарнирно (одним болтом), то весь момент т передаётся на пояс.

Группа  болтов, крепящих стойку к узлу, рассчитывается от силы R / 2 и момента  Прочность отдельного болта проверяется от полной силы Р (см. рис. 14.22. б), которая получается геометрическим суммированием составляющих:

- от силы R / 2                 ,   и от момента   ,

где  п – число болтов этой группы;

       r  - расстояние от центра жёсткости болтового соединения до оси рассчитываемого болта.

Сила N и момент т_п передаются болтами, соединяющими узел с поясом. Сила, приходящаяся на один болт, является суммой двух составляющих – от силы N и от момента относительно центра жёсткости болтового соединения   (см. 14.22, а). Однако вторая составляющая всегда мала. Пренебрегая ею, получим одинаковые силы, приходящиеся на все болты соединения:

, где  п – число болтов рассматриваемого соединения. Если  в соединении не все болты односрезные, то под п следует понимать число плоскостей среза и соответственно под Р – силу на одну плоскость среза.

Соединительные болты, как и обычно, проверяются на срез и смятие.

В стреловидном крыле, когда бортовая нервюра является элементом крыла, сила N воспринимается  поясами лонжерона и бортовой нервюры (рис. 14.23, а). Когда бортовая нервюра является частью фюзеляжа, стыковку удобно производить вертикальными  болтами (см. рис. 14.23, б).

Узел с горизонтальной базой (рис. 14.24, а) может оказаться выгоднее для стыковки сильно нагруженных лонжеронов с малой высотой. Этот узел можно рассматривать как консольную балку, нагруженную силами

  и  .

Нагрузки и эпюры моментов для узла и лонжерона приведены на рис. 14.24, б и в.

Узел крепления вспомогательного лонжерона крыла. Примерный вид конструкции такого узла изображён на рис. 14.25. Этот узел изготавливается из стального листа, к которому приваривают две шайбы для увеличения  площади смятия под стыковым болтом. С лонжероном узел соединяется болтами и заклёпками.

Стыковой болт проверяют на срез от равнодействующей силы

.

От этой же силы проверяют прочность проушины на разрыв с учётом коэффициента k, определяемого по формуле (14.2) и толщину проушины на смятие. Сила R является исходной величиной для проверки прочности болтов (заклёпок) соединения узла с лонжероном. Кроме того, следует проверить прочность сечения т – т  на разрыв от действия осевой силы N и на изгиб – от момента М = Р·l.

Узел крепления лонжерона с трубчатым поясом. Этот узел конструктивно представляет собой точёный стакан с фрезерованной проушиной или вилкой (рис. 14.26). Стакан заклёпками или болтами соединяют с поясом лонжерона. Нагружение и расчёт проушины производят  по аналогии с узлом, изображённым на рис. 14.6 и 14.18. Заклёпки, соединяющие стакан с трубой, рассчитывают на срез и смятие от силы N.

Иногда для удобства монтажа в лонжеронах с трубчатым поясом узлы выполняются шаровыми (рис.14.27). Такой узел состоит из двух стаканов, соприкасающихся шаровыми поверхностями, которые стягиваются накидной гайкой 1 ( на рис. узел не затянут). Растягивающая осевая сила воспринимается срезом резьбы, разрывом накидной гайки 1, а также срезом и смятием буртика 2 накидной гайки. Поперечная сила

 воспринимается изгибом накидной гайки и изгибом стаканов. Величина , где Q_x – перерезывающая сила, действующая в плоскости крыла.

В сечении т – т накидной гайки нормальные напряжения определяются по формуле