|
МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(национальный исследовательский университет)
Филиал «Восход»
Кафедра Б1 (КиИЛА)
«Утверждаю»
Доцент __________ Сизов А. А.
«_____» __________ 2014 г.
Курсовая работа
по дисциплине: «Проектирование КСНО»
на тему: «Определение нагрузок, действующих на поднимающую систему
транспортно-установочного агрегата»
Студент группы ДЛ5-30 __________ Айтбаков Б.А.
«_____» __________ 2014г.
г. Байконур 2014 г.
Аннотация
Курсовая работа по определению нагрузок, действующих на поднимающую систему транспортно-установочного агрегата (ТУА).
В состав поднимаемой системы входит транспортно-установочный агрегат и ракета космического назначения (РКН). При расчетах необходимо определить ряд основных параметров нагрузок, имеющих место при динамических перемещениях системы.
Содержание
Введение__________________________________________________________5
Основные обозначения______________________________________________6
Исходные данные__________________________________________________7
1 Расчёт нагрузок, действующих на поднимаемую систему
установщика (ТУА) ______________________________________________8
1.1 Расчёт грузового момента графическим методом_____________________9
2 Расчёт момента сил инерции ______________________________________12
2.1 Расчет перегрузки______________________________________________13
3 Определение момента от ветровой нагрузки_________________________14
4 Расчёт ветровых нагрузок и момента по трём этапам__________________17
5 Расчёт сопротивления подъёму ТУА с РКН от сил трения_____________20
Заключение ______________________________________________________21
Список используемых источников___________________________________22
Приложение А____________________________________________________23
Основные обозначения
- суммарный вес стрелы и рамы;
- начальный угол наклона линии ОО1 к горизонту;
- координата центра тяжести;
- координата центра тяжести;
от 0,01 до 0,1 ;
- масса полезного груза;
;
- расстояние (радиус) от центра вращения до центра тяжести полезного груза;
- коэффициент импульсного скоростного напора;
- коэффициент учитывающий динамические качества обдуваемой конструкции;
- коэффициент формы колебаний конструкции;
- ширина расчетной поверхности;
- длина расчетной поверхности;
-начальный угол наклона между высотой поднимаемой конструкции и линии узла поворота;
- длина поднимаемой системы;
- высота поднимаемой системы;
- аэродинамический коэффициент;
для стали;
- коэффициент трения 0,85 – 0,87.
Исходные данные:
σ = 80800 [кг];
γц =8̊;
хц =14 [м];
уц =6 [м];
ε = от 0,01 до 0,1 ;
mk = 4500[кг];
φ =0,02 [1/с];;
Rk =38 [м];
m1 = 0,3;
ζ1 = 2;
Кф =1,1;
Вв = 3 [м];
Lв =30 [м];
hв =6 [м];
с =0,8;
δ = 1.0 для стали;
η - коэффициент трения 0,85 – 0,87.
hy =1,29 [кг/м3];
δв = 16 [м/с];
φ=450
Gк=3400 [кг]
υ =16[м/с]
Введение
Установочное оборудование предназначено для установки изделия на пусковой стол и снятие его при несостоявшемся пуске.
Операция «Установка» включает следующие этапы:
¾ перевод из горизонтального положения в вертикальное;
¾ ориентирование изделия и его частей в пространстве для совмещения опорных элементов изделия с опорами пускового стола;
¾ передача веса изделия с узлов крепления его на подъемном устройстве на опоры пускового стола.
При установке изделия на пусковой стол с помощью установочного оборудования, изделие совершает в пространстве сложные перемещения, в ходе которых на него действуют нагрузки, способные привести к перегрузкам, превышающим допустимые для изделия.
Целью курсовой работы является получение навыка по определению нагрузок, действующих на поднимающую систему транспортно-установочного агрегата.
1 Расчёт нагрузок, действующих на поднимаемую систему установщика
Для расчёта нагрузок, действующих на поднимаемую систему установщика, воспользуемся уравнениями моментов при вращательном движении поднимаемой системы под действием механизма подъема:
, или
, (1)
где - момент инерции поднимаемой системы относительно оси поворота стрелы;
- угловое ускорение поднимаемой системы:
;
- момент, развиваемый механизмом подъёма стрелы относительно оси поворота;
- момент от сил веса;
- момент инерции;
- момент ветровой нагрузки;
- момент сил трения.
,
где - усилие гидродомкрата;
- плечо гидродомкрата;
- линейное ускорение центра тяжести системы;
- радиус вращения центра тяжести.
1.1 Расчёт грузового момента графическим способом
Расчет проводится согласно рисунку 1.
Грузовой момент в функции угла определяется по формуле:
, или
, (2)
[ Н·м ]
где - суммарный вес стрелы и ракеты (системы);
- расстояние от центра вращения стрелы до центра тяжести поднимаемой системы;
; (3)
[ м ]
- текущее значение угла подъёма стрелы;
- начальный угол наклона линии к горизонту:
, (4)
где , - координаты центра тяжести системы.
определяют для нескольких значений угла в пределах от до () с шагом .
[ Н·м ]
1029829,893 | |
897168,9271 | |
414047,9367 | |
554926,0408 | |
355742,9980 | |
-414047,9367 | |
378942,1772 | |
-281003,9800 | |
-484800 |
Строим кривую , она может быть построена графически без расчёта её по точкам (рисунок 2). Для построения кривой принимаются удобные масштабы и произведения . Проводятся оси координат , . На продолжении оси на расстоянии, несколько большем в принятом масштабе, выбирается точка . Из точки (она является центром радиуса ) описывается дуга DАВ. От вертикали CD откладывается угол и далее угол АСВ, равный углу подъёма стрелы . Дуга АВ делится на 6 или 9 равных частей, через точки деления проводятся горизонтальные линии. На оси в принятом масштабе от начала координат откладываются соответствующие точки деления дуги АВ значения угла . Через полученные точки проводятся вертикальные линии. Пересечения соответствующих горизонтальных и вертикальных линий дают точки, через которые проходит кривая грузового момента .
Рисунок 1 - Расчётная схема по определению грузового момента
Рисунок 2 - Построение кривой грузового момента
2 Расчёт момента сил инерции
Момент от сил инерции:
,
где - угловое ускорение системы.
, , (5)
где - массовый момент инерции стрелы относительно оси поворота стрелы;
- массовый момент инерции ракеты;
- массовый момент инерции элемента конструкции стрелы относительно оси поворота.
Определим инерционные силы ( и ) и реакции связи ( и ) по рисунку 3.
, (6)
, (7)
где .
[ м ]
[ м ]
Суммарная нагрузка на массу :
. (8)
[ м ]
Суммарная сила (инерционная) определяется как:
, (9)
[ Н ]
где .
Рисунок 3 - Схема для определения инерционных сил
2.1 Расчет перегрузки
Оценку перегрузки можно определить по формуле (рисунок 4):
, при ; (10)
, (11)
где - тангенциальное ускорение головной части.
Допустимая перегрузка на головную часть (КА):
, .
При этом должно соблюдаться условие:
Рисунок 4 - Схема определения перегрузки
3 Определение момента от ветровой нагрузки
Расчётная ветровая нагрузка определяется по формуле (рисунок 5):
, (12)
где - статическая составляющая ветровой нагрузки;
- динамическая (инерционная) составляющая ветровой нагрузки.
Статическая и динамическая составляющие связаны соотношением:
, (13)
где - коэффициент пульсации скоростного напора (таблица 1);
- коэффициент, учитывающий динамические качества.
конструкции (таблица 2);
- коэффициент формы колебаний у конструкции.
Учитывая описанную выше формулу, ветровую нагрузку можно определить по следующему выражению:
. (14)
Таблица 1 - Значения коэффициента пульсации скоростного напора
Высота над поверхностью Земли, м | До 10 | |||
при | 0,32 | 0,31 | 0,24 | 0,25 |
Таблица 2 - Значения коэффициента, учитывающего динамические качества обдуваемой конструкции
Период собственных колебаний | Значения коэффициента | |||
0,5 | 0,75 | 1,0 | 1,5 | |
Железобетон | 1,27 | 1,41 | 1,5 | 1,68 |
Сталь | 1,38 | 1,56 | 1,73 | 2,0 |
Алюминиевые сплавы | 1,42 | 1,64 | 1,87 | 2,21 |
Рисунок 5 - Схема нагружений стрелы ветровой нагрузкой с учётом всех обдуваемых поверхностей
Обозначим , где - коэффициент динамичности. Тогда:
.
Статическая составляющая ветровой нагрузки определяется:
, (15)
где - скоростной напор;
- коэффициент увеличения скоростного напора на высоте (таблица 3);
- аэродинамический коэффициент;
- расчетная наветренная площадь участка или элемента конструкции.
Скоростной напор определяется:
, (16)
[ кг/м·с2 ]
где - плотность воздуха =1,23;
- скорость ветра .
Таблица 3 - Распределение значения по высоте
от 0 м до 10 м | от 40 м до 50 м |
от 10 м до 20 м | от 50 м до 60 м |
от 20 м до 30 м | от 60 м до 80 м |
от 30 м до 40 м | от 80 м до 100 м |
Значение аэродинамического коэффициента в зависимости от формы обдуваемой поверхности:
для балок и форм из прямоугольных профилей;
для параллелепипедов;
для цилиндрических поверхностей.
Расчётную наветренную площадь поверхности можно определить как проекцию обдуваемой поверхности на плоскость:
, (17)
где - коэффициент заполнения;
- угол между направлением ветра и наветренной плоскостью;
- площадь, ограниченная контуром тела или формы;
- площадь отверстия.
Расчётная площадь условной поветренной поверхности к горизонту:
, (18)
[м2]
где - ширина площади расчётной поверхности;
- длина площади расчётной поверхности.
. (19)
[м]
Начальный угол наклона расчётной поверхности к горизонту:
, (20)
где и - длина и высота поднимаемой поверхности.
4 Расчёт ветровых нагрузок и момента выполняется по трём этапам
Расчет проводится согласно рисунку 5.
1 этап: до 10 м: расчёт ведётся при углах от до , т.е.
. (21)
Определим плечо действия силы от ветровой нагрузки:
. (22)
[ м ]
Сила ветровой нагрузки вычисляется по:
. (23)
[ Н ]
Выражение для определения ветрового момента будет иметь вид:
. (24)
[ Н·м ]
2 этап: система проходит второй слой от 10 до 20 м. Предельные значения при этом равны:
. (25)
Определим ветровую нагрузку и момент, действующий в пределах этого слоя:
- ветровая нагрузка (сила).
[ Н ]
Плечо:
. (26)
[ м ]
Момент:
. (27)
[Н·м]
Общие ветровые нагрузки и момент в конце слоя от 10 до 20 м:
, (28)
. (29)
[ Н ]
[ Н·м ]
3 этап: поднимаемая система находится в третьем слое от 20 до 30 м. Предельные значения для этого этапа:
. (30)
Определим ветровую нагрузку и момент, действующие в пределах третьего слоя:
, (31)
, (32)
. (33)
[ Н ]
[ м ]
[Н·м]
Общие ветровая нагрузка и момент в третьем слое:
, (34)
. (35)
[ Н ]
[ Н·м ]
5 Расчёт сопротивления подъёму от сил трения
При работе механизма подъёма стрелы в шарнирах крепления и гидродомкратах возникают моменты сопротивления повороту, обусловленные действием сил трения.
Момент сопротивления повороту в шарнире определяется по формуле:
, (36)
где - коэффициент трения пары цапфа-втулка;
- реакция, действующая в шарнире;
- радиус цапфы.
Суммарный момент сопротивления от сил трения в шарнирах:
. (37)
Определим силу, развиваемую гидродомкратом:
, (38)
где - число гидродомкратов;
- плечо силы гидродомкрата;
- коэффициент трения: .
Заключение
В данной курсовой работе определили нагрузки, действующие на поднимающую систему транспортно-установочного агрегата.
В расчетной части рассчитали грузовой момент функции угла для нескольких значений угла в пределах от до () с шагом .
и построили кривую в приложении А.
Определили инерционные силы ( и ) и реакции связи ( и ), суммарную нагрузку (R), суммарную силу (), перегрузку (ny), а также рассчитали скоростной напор (q), длину площади (Rв) и начальный угол наклона ().
Расчет ветровых нагрузок и момента выполнили по трём этапам:
В 1-м этапе до 10 метров расчет ведется при углах от φ=0 до φ=φ;
Во 2-м этапе система проходит второй слой от 10 до 20 метров;
В 3-м этапе поднимаемая система находится в третьем слое от 20 до 30 метров.
Во 2-м и 3-м этапе рассчитали предельное значения φ, также определили ветровую нагрузку и момент в каждом слое.
В приложении А построили расчетную схему по определению грузового момента, схему построения кривой грузового момента, а также схему для определения инерционных сил.
Список используемых источников
1. Самусенко М.Ф., Калибернов А.С., Горячев А.М. Основания устройства технологического оборудования технических систем. – ВИА им. Ф.Э. Дзержинского, 1978.
2. Маликов В.Г. Комиссарик С.Ф., Коротков А.М. Наземное оборудование ракет. – М., Воениздат, 1971.
3. Бармин В.П., Лекерсон М.А. Основы проектирования установщиков баллистических ракет. – М., Машиностроение, 1971.
4. Карпов Л.К., Прокопов В.А. и др. Пусковые установки и подъемно – транспортное оборудование. – Харьков, 1975.
5. Заболкин В.А. и др. Установочное, перегрузочное и транспортное оборудование. – Л., ВИКИ им А.Ф. Можайского, 1976.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 75 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
(назва організації) | | | на дипломный проект ст. Меркулова С.Р. |