Глава 4. Проектные функциональные расчеты деталей

Исходные данные и начальные расчеты

Смоделировав 3D модели деталей (см. п. 3.2), посчитаем нагрузки, воздействующие на них.

Основной нагрузкой на носовую опору, в ходе ее работы, действует массовая нагрузка , кг.

Выбрав прототип самолета, который имеет массу G = 40011 Н, определим теперь нагрузку, приходящуюся на переднюю стойку по формуле:

                                         (4.1.1)

где:

a – расстояние от центра тяжести самолета до оси передней стойки, м (Рис. 4.1.1);

b – расстояние от центра тяжести самолета до оси основной стойки, м (Рис. 4.1.1).

Рис. 4.1.1 Элементарная схема самолета

 

Крутящий момент М_кр, действующий на детали передней стойки рассчитывается по следующей формуле:

                                   (4.1.2)

где:

F_тр – сила трения резиновой покрышки о асфальт, Н;

l₁ – расстояние от точки контакта до оси штока основного гидроцилиндра передней стойки, м.

Сила трения F_тр рассчитывается по следующей формуле:

                                      (4.1.3)

где:

µ - коэффициент трения резины и сухого асфальта.

Нарисуем упрощенную схему детали «Рычаг управления» (см. Рис. 4.1.2) для нахождения силы, действующая на ее вовремя эксплуатации.

Рис. 4.1.2 Упрощенная схема детали «Рычаг управления»

Разобьем схема на простейшие составляющие: на участок «а» и участок «b».

Рассмотрим отдельно участок «b» (Рис. 4.1.3) и нарисуем силы, действующие на него.

Рис. 4.1.3 Схема участка «b»

PΔx – сила реакции опоры (заделка), действующая на деталь находится, как произведение продольной силы P, которая действует на деталь при повороте, на синуса угла α = 63⁰, и умноженная на плечо l.

 

Сумма моментов на данном участки находится как:

Зная крутящий момент и угол, определим продольная силу P, действующую на деталь по формуле:

                                            (4.1.4)

Теперь рассмотрим отдельно участок «а» (4.1.4) и нарисуем силы, действующие на него.

Рис. 4.1.4 Схема участка «а»

Сумма всех сил на данном участке будет находится как:

Определим поперечную силу Q, зная продольную силу P, по следующей формуле:

 

                                       (4.1.5)

 

Рассмотренная в пункте элементарная схема детали, и проведя теоретический расчет нагрузок, действующие на них, были оптимизированы конструкции деталей и разработаны чертежи (Приложение 1), для последующего инженерного расчета в CAE модуле пакета прикладных программ SIMENS NX Simulation.

 

 

ГЛАВА 5. ПРОВЕРОЧНЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ И УТОЧНЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ДЕТАЛЯМ

Начальным этапом является проверка конструкций изделий на прочность, на котором определяются действующие на них силы. Главная задача – подобрать наиболее подходящие материалы и размеры для элементов конструкции таким образом, чтобы они могли надежно выдерживать те нагрузки, которые будут действовать на них во время эксплуатации.

Расчет был проведен в программном пакете SIEMENS NX Simulation. Данный пакет дает возможность провести множество инженерных расчетов. Для работы потребовался статический расчет перемещения, напряжения и деформации деталей при их взаимодействии в сборочной единице.

Анализ был начат с задачи деталям им определенных свойств и ограничений, это было сделано, чтобы максимально приблизить работу изделий к реальным условиям.

К деталям был подобран материал, из которого они будут изготавливаться. Им является Сталь 65Г ГОСТ 1577-93, так эта сталь используется для рессорно – пружинных изделий, которая может работать в условиях ударных нагрузок. Далее в пункте «Крепления», была задана поверхность, которая обеспечивает неподвижность детали в сборочной единице. Затем используется параметр «Внешние нагрузки», в котором указываются поверхности, на которые будут воздействовать силы. Завершительным этапом было построение сетки, а также задание тех зон, в которых сетку требуется уплотнить для более точного рассмотрения воздействия нагрузок на детали.

Проведение статического анализа проводилось на детали «Рычаг управления». Первым результатом является показатель напряжения (Рис. 5.1), возникающее в каждой ячейке сетки. Он варьируется в пределах от 1,420е^+0,02 – 2,466е^+0,08 Н/м², что находится в пределах границ, отмеченных зеленым цветом.

Рис. 5.1 Результаты напряжения

Вторым результатом является показатель результирующего перемещения (Рис. 5.2), возникающее в каждой ячейке сетки. Он варьируется в пределах от 0,000е^+0,00 – 2,073е^+0,00 мм, что соответствует допустимым значениям.

Рис. 5.2 Результаты результирующего перемещения

Третьим результатом является показатель эквивалентной деформации (Рис. 5.3), возникающее в каждой ячейке сетки. Он варьируется в пределах от 1,454е^-0,09 – 9,536е^-0,04 мм, что соответствует допустимым значениям.

Рис. 5.3 Результаты эквивалентной деформации

Таким образом, результаты проведенной симуляции показали отсутствие критических показателей напряжения, перемещения и деформации. Это говорит о правильности проведения проектного функционального расчета детали и выбранного материала для ее изготовления.

Проведя прочностной расчет спроектированных деталей и убедившись в том, что данные схемы и геометрические особенности деталей, а также выбранный материал полностью удовлетворяет конструкции сборки (см. Рис. 5.4), можно сделать вывод, что данные детали могут применяться для дальнейшего производств в авиастроении.

 

Рис. 5.4 Окончательный вид сборки шасси с деталями