Разъёмные соединения. Стыковой узел лонжеронного крыла, страница 3

,  где F_г  и W_г – площадь сечения и момент сопротивления изгибу сечения гайки;   - изгибающий момент в сечении т – т  гайки; а – расстояние от середины опорной поверхности левого стакана  до сечения т – т.

В сечении b – b левого стакана нормальные напряжения будут

,  где F_ст.  и  W_ст. – площадь и момент сопротивления в сечении b – b стакана с поясом лонжерона;

                                                                               М_b – изгибающий момент в сечении b – b  от действия   поперечной силы Q на плече l.

Касательные напряжения  среза гайки и стакана определяются по формулам

,  ,  где  D₁, D₂, и  δ₁,  δ₂ – диаметр и ширина кольца среза.

Необходимо произвести также проверку на смятие по кольцевой  поверхности гайки и стакана, а также проверку резьбы на срез.

В моноблочном крыле (рис. 14.28, а) консоли стыкуются с центропланом фитингами (рис. 14.28, б и рис. 14.29) со специальными гнёздами для болтов или уголками 9рис. 14.30). В случае, когда в крыле вместо стрингеров устанавливаются гофр, консоль стыкуется фитингами, приведенными на рис 14.31.

Рассмотрим работу и расчёт такого соединения. Изгибающий момент передаётся растяжением стыковых болтов и фитингов в растянутой панели крыла и упором фитингов (уголков) в сжатой панели. Силы, действующие на стыковые болты, определяются по известным нормальным напряжениям в обшивке и стрингерах. Нагружение стыкового болта и уголка или фитинга показано на рис. 14.32.  В этом случае сила, разрывающая болт:

,    где δ – приведенная толщина обшивки; t – шаг стыковых болтов.

Очевидно, что если а > b, то сила в болте больше силы, передающейся от стрингеров и обшивки на фитинг или соответствующий участок стыкового уголка. Узловое соединение типа фитинга обычно выполняется так, что сила от стрингеров и обшивки (σδt) проходит  через ось болта, т. е. a = b. При стыковке уголками это сделать не удаётся. Особенно неблагоприятна в отношении нагружения болтов (и самих уголков) такая  конструкция соединения, при которой уголки устанавливаются с внешней стороны обшивки (см. рис. 14.30, а). В отношении же удобства в эксплуатации внешнее расположение уголков предпочтительнее, чем внутреннее (см. рис. 14.30, б).

Стыковые болты, соединяющие фитинги или уголки, предварительно затягиваются таким образом, чтобы при эксплуатационных  нагрузках стык не раскрывался. Предварительная  затяжка болтов необходима для увеличения срока их службы по условиям усталостной прочности, так как при предварительной затяжке растягивающая сила в болтах при действии знакопеременных нагрузок на крыло остаётся практически постоянной. Кроме того, при наличии предварительной затяжки крутящий момент может передаваться за счёт сил трения в стыке без нагружения стыковых болтов.

Однако при расчёте стыковых болтов влиянием трения в стыке пренебрегают, так как при действии на соединение расчётных нагрузок стык раскроется. Поэтому болт рассчитывается на срезающую силу

Т = qt,

где  q – суммарное касательное усилие в обшивке от крутящего момента и перерезывающей силы.

В стреловидном крыле при наличии разъёма в плоскости перелома силовых панелей (рис. 14.33) стыковые болты дополнительно  нагружаются срезающей силой, представляющей собою составляющую осевой силы в панели крыла от изгибающего момента:

.

Поперечная сила в разъёме может передаваться двояко. Если стенки стыкуются по высоте (рис. 14.34), то болты работают на срез от силы

,  где q – касательное усилие в стенке;

t – шаг болтов в этом соединении;

т – число рядов болтов.

В том случае, когда стенки непосредственно не стыкуются, они заканчиваются стойками (см. рис. 14.28), связанными с фитингами поясов лонжеронов (стенок), аналогично тому, как это делается в лонжеронном крыле(см. рис. 14.14).Поперечная сила при этом передаётся стыковыми болтами поясов лонжеронов. Заметим, что в этом случае стойки должны устанавливаться непосредственно у плоскости разъёма, чтобы исключить местный изгиб фитингов, предающих поперечную силу.

Прочность стыковых болтов проверяется на растяжение и срез на участке без резьбы по третьей теории прочности

 

и на растяжение на участке с резьбой

, где  - площадь сечения болта по внутреннему диаметру резьбы.

Конец лекции.