1. Расчёт соединения типа «УХО-ВИЛКА». (см. метод. указания).
1.1. Схема соединения типа «ухо-вилка».
Соединение
«ухо-вилка» широко применяется в неподвижных и подвижных разъёмных соединениях
элементов конструкции самолёта (навеска рулей и элеронов, в узлах навески
гидроприводов системы управления, при креплении отъёмных частей крыла
лонжеронного типа и т. п.).
Рис. 2.
На рис.1. показана схема соединения «ухо-вилка». 1- ухо, 2 – вилка, 3 – болт (ось).
В качестве соединительного крепёжного элемента может использоваться сплошное тело в виде болта (3) или трубчатое (ось).
Соединение (рис.1) воспринимает нагрузку R в плоскости, перпендикулярной осевой линии болта. Для передачи момента необходим более сложный узел, состоящий, например, из двух соединений типа «ухо-вилка», жёстко соединённых между собой (рис.2).
Если же через узел крепления необходимо передать силу и момент, направление которых может быть определено только пространственными координатами, то в узлах могут быть использованы шаровые опоры и узлы типа «ухо-вилка», оси которых взаимно перпендикулярны.
1.2. Алгоритм расчёта.
Исходными данными для расчёта элементарного узла при передаче через него только силы являются величина и направление действия нагрузки или её проекции на оси координат (Р, Q) (или Z, X). Определяемыми величинами являются размеры болта, проушины и перемычек. Расчёт узла следует начать с расчёта замыкающего болта, т. к. в этом случае получается уравнение с одним неизвестным (1.1.). Если на узел действуют одновременно две силы (Р и Q), то срез замыкающего болта и смятие ушка происходит под действием равнодействующей (см. рис. 1). Сила среза болта:
, (1.1.)
где d – диаметр болта; n – число плоскостей среза блта;
τБ – расчётное напряжение среза болта (примерно 0,65 σБ).
Из выражения (1.1.) получим:
(1.2.)
Полученное значение диаметра болта округляется в большую сторону (до стандартных величин по соответствующим нормалям, ГОСТам).
Сила смятия материала болта или ушков:
R = d·δ·σcм , (1.3.)
Продолжение лекции № 15.
где δ – суммарная толщина ушков одного узла;
σсм = σВ · μ – предельное напряжение смятия. (σсм зависит от степени подвижности проектируемого соединения и учитывается коэффициентом μ :
μ = 1,3 – для неподвижных и неразъёмных соединений;
μ = 1,0 – для неподвижных, но разъёмных соединений;
μ = 0,65 – для малоподвижных соединений;
μ = 0,2 ÷ 0,3 – для подвижных соединений).
Тогда из выражения (1.3) потребная суммарная толщина ушков одного узла:
δ = R / ( d · σсм ) (1.4)
или на основании выражения (1.2):
 |
(1.5)
Определим высоту D ушка в сечении Х-Х (см. рис. 3 Б), ослабленном отверстием под болт. Для этого воспользуемся уравнением разрыва для сечения Х-Х:
Р = (D – d ) · δ · σр / k, где: σр – расчётное напряжение разрыва материала ушка;
k – коэффициент концентрации напряжений:
k = 1.1 в случае статической нагрузки;
k = 2,5 в случае переменной (циклической) нагрузки.
Из уравнения разрыва найдём потребную ширину перемычки (см. рис. 3 б и рис. 4):
(1.6)
Высота в сечении Х-Х
(1.7)
Найдём потребную высоту ушка h (см. рис. 3 а) из расчёта на суммарное напряжение изгиба от момента Q · b в опасном сечении Y-Y (конец ответного ушка) и растяжения от силы Р:
, где:
- момент сопротивления сечения ушка в
опасном сечении.
Тогда:
(1.8)
Рассмотрим срез ушка по плоскости Z-Z (см. рис. 3 б). При этом учитывается, что срез практически осуществляется не строго по плоскости Z-Z (см. рис.5). Сила среза:
Р = 2а1 · δ · τу,
Откуда: 
(1.9)
При определении величины а1 следует иметь в виду, что под действием силы Р в ушке возникает напряжение растяжения, стремящееся его раскрыть. Поэтому перемычку а1 увеличивают. С этой целью конфигурация ушка определяется полуокружностью радиусом D/2, описанной из точки, лежащей впереди центра замыкающего болта на расстоянии d / 4 (см. рис.6). При этом перемычка а1 равнаD/ 2 – d/4. Уменьшение высоты ушка за осью болта ( h вместоD на рис. 6) оправдано тем, что в уменьшенном сечении не получается ослабления и концентрации напряжений.
По окончании построений контура ушка определяется длина замыкающего болта по формуле:
L = δy + δb + t + hг + Δh, (1.10)
где: δу – толщина уха;
δb – толщина вилки;
t – толщина шайбы;
hг - высота гайки;
Δh – запас нарезной части болта (выступание над гайкой), который примерно равен удвоенному шагу резьбы. Полученная длина округляется до ближайшего большего стандартного значения длины.
( Из [3] уч. Зайцева В.Н. Конструкция и прочность самолётов. Гл.9. стр.287- 289.).
1.3. Расчёт на прочность рассмотрим на примере узла, выполненного как одно целое с лонжероном, (рис. 9.2, б).
Стыковой болт рассчитывается на срез. Условие прочности имеет вид
,
(9.1) ( Зайцев В.Н.)
где 
- сила, приходящаяся на стыковой болт;
d, m – соответственно диаметр болта и число плоскостей среза;
τв ≈ 0,6 σв - предел прочности материала болта на срез.
Проушина узла проверяется на смятие и на разрыв. Из условия прочности на смятие определяется толщина δ проушины.
Напряжения смятия для неподвижных соединений принимают в пределах
σсм = (1,0 ÷ 1,5)σв.
Нижний предел относится к неподвижным разъёмным соединениям, верхний – к неподвижным неразъёмным.
Для малоподвижных соединений
σсм = (0,5 ÷ 0,65)σв.
Для подвижных соединений
σсм = (0,2 ÷ 0,4)σв.
Большие значения коэффициента относятся к соединениям без смазки, меньшие – к соединениям со смазкой.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.