Розрахункова частина

Вступ

Балки є найбільш розповсюдженими елементами багатьох конструкцій, споруд і деталей машин. На згин працюють осі, вали, що передають потужність від двигуна, зуб’я зубчастих коліс у механічних передачах, різці у верстатах, панелі міжповерхового перекриття та ін. На згин розраховують такі поздовжні і поперечні елементи фюзеляж і оперення літака, як нервюри, стрингери, лонжерони. На згин працює крило літака під дією аеродинамічного і масового навантажень.

Усі сили, що діють на літак у польоті й під час руху по аеродрому, поділяють на поверхневі та масові залежно від походження і місця прикладання навантажень. Навантаження можуть бути зосередженими (прикладеними в точці) і розподіленими по деякій площі (поверхневі) або по усьому об'єму матеріалу конструкції (масові).

Для виконання польотів та забезпечення їх безпеки конструкція літака має бути достатньо міцною й жорсткою, щоб витримати діючі на неї експлуатаційні навантаження.

По-перше, конструкція в процесі експлуатації зазнає дії змінних навантажень менших, ніж максимальні експлуатаційні, але діють вони на конструкцію десятки й сотні тисяч разів. Від цих навантажень у матеріалі конструкції через втомлюваність металу з'являються ушкодження (тріщини), знижується площа "несівного перерізу", зростають рівні напружень.

По-друге, під впливом навколишнього середовища (хімічного складу атмосфери та грунту, вологості повітря та ін.) у матеріалах конструкції виникають процеси корозії, внаслідок чого також зменшуються площі "несівного перерізу" та зростають напруження. Крім того, осередки корозії є також і концентраторами напружень. Отже, у конструкції планера літака протягом експлуатації реальна міцність знижується, що змушує обмежувати як термін експлуатації (t,років), так і напрацювання конструкції (T,годин). Експлуатаційною міцністю конструкції літака називають міцність в умовах реальної експлуатації упродовж усього терміну служби.

З'єднання крила (як і інших частин планера) загалом можуть бути нерознімними (клепані, зварені, паяні, клеєні)та рознімними. Рознімні з'єднання, у свою чергу, можуть бути нерухомими, малорухомими і рухомими.

Нерухомі з'єднання (стики крила, оперення, фюзеляжу, кріплення двигунів та ін.) сприймають максимальні експлуатаційні навантаження без взаємних переміщень деталей, що з'єднуються.

Малорухомі з'єднання (вузли кріплення підкосів шасі, вузли навіски стояків шасі, люків та ін.) забезпечують взаємне переміщення сполучених деталей, але при цьому в них діють навантаження, що набагато менші за максимальні експлуатаційні.

Рухомі з'єднання (вузли кріплення важелів та візків шасі, вузол кріплення крила зі змінним кутом стрілоподібності, вузли навіски керованого стабілізатора. руля та ін.) забезпечують взаємне переміщення деталей під дією максимальних експлуатаційних навантажень.

Основними видами розрахунків на міцність при згині є перевірочний і проектуни.наїий.

Перевірочний розрахунок на згин здійснюється шляхом порівняння найбільшої розрахункової напруги у небеспечному перерізі балки з допустимою напругою її матеріалу на згин. Балка вважається міцною і економічною за умови. що перенапруга не перевищує 6%.

Проектувальний розрахунок полягає у визначенні найбільш оптимальних і економічних розмірів перерізу балки (деталі) за умови міцності на згин.

Небезпечний переріз білки при згині визначається з епюр згинальних моментів і поперечних сил-графіків, які будуються за правилами розділу «Опір матеріалів».

Розрахункова частина

F (kH)	M (kH/м)	q (kH/м)	а (м)	с (м)	d (м)	Співвідношення h / b	Границя Текучості Матеріалу ς (мПа)	Коофіцієнт запасу міцності [n ]
						2,6		1,8

1.1. Визначення величини і напрямку опорних реакцій балки.

1.1.1. Зображуємо балку з навантаженнями що діють на неї

М

1.1.2. Зображуємо осі координат

1.1.3. Розподільне навантаження q замінюємо на зосереджене Q

Q = q * l = 23 * 2 = 46 H

1.1.4. Відкидаємо опори і замінюємо їх відповідними реакціями

1.1.5. Складаємо умови рівноваги статики

1.1.6. Складаємо увови рівноваги статики для

1.1.7. Визначити значення реакцій

1.1.8 Складаємо умови рівноваги статики для

1.1.9. Визначити значення реакцій

1.1.10. Перевіряємо визначення реакцій

58,75 + 11,25 – 46 – 24 = 0

0 = 0

1.2. Побудова епюр згинальних моментів і поперечних сил на кожній ділянці балки і перевірка правильності побудови цих епюр

1.2.1. Виконаємо розрахунок епюри поперечних сил Q

1.2.2. Будуємо епюру поперечних сил Q

1.2.3. Виконуемо розрахунок епюри згинальних моментів М

1.2.4. Будуємо епюру згинальних моментів М

1.2.5. Визначаємо небезпечний переріз

1.3. Визначення небезпечного перерізу балки для виконання проектувального розрахунку на згинання за нормальним напруженням.

Максимальний згинальний момент виникає в перерізі В

= 72*10

1.4. Проектувальний розрахунок балки на згин і підбір перерізів балки у трьох варіантах.

[ς]-?

[ς]= =

1.4.1. Підбераємо переріз балки в 3-х варіантах

а) Переріз прокатний двутавр

ЗА таблицею ГОСТу вибираємо двотавровий профіль. Двутаврова балка №30а.

Для прийнятого профілю із сортементу слід виписати такі необхідні для розрахунку дані:

-момент опору двотавра = 518,0 cм

-площа перерізу А = 49,9 см = 4990 мм

-ширена полки двотавра h = 145 мм

-товщина стінки d = 6,5 (мм)

-середня товщина полки l = 10,7 мм

-момент інерції перерізу відносно осі X - l = 436,0 см

-статитичний момент половини перерізу відносно осі X - S =292,0 см

б) Переріз круга

=

в) Переріз прямокутника з відношенням висоти до ширини n:b = 2,6:1

517985,12=

Визначаємо площу прямокутника

Визначаэмо відношення ваг балок прямокутного та круглого перерізу до ваги балки з різних перерізів і матеріалів з якого виконанно балку однакові, тому відношення ваг балок дорівнює відношеню перерізів.

1.4.2. Визначаємо відношення ваг балок прямокутного і двотаврового перерізу

Балка прямокутного перерізу в 3,104 раза важча за двотавир

1.4.3. Визначаємо відношення ваг балок круглого і двотаврового перерізу

Балка круглого перерізу в 4,78 рази важча за двотаврову.

Порівння мас отриманих перерізів

Переріз	Площа А, мм	А/А
Двотавр
Прямокутник	15487б,91	3,104
Коло	23799,18	4,77

1.5.Оцінка економічності прийнятих перерізів.

Співідношення мас отриманих перерізів:

Якщо прийняти масу двотаврової балки за одиницю, то

Маса двотаврової балки у 3,104 рази менше маси балки прямокутного перерізу і у 4,77 рази менша маси балки круглого перерізу, отже найбільш економічним і раціональним є періз двотаврової балки.

1.6. Побудова епюри нормальних і дотичних напруг для небезпечних перерізів двотаврової балки.

Нормальні напруги в точках для перерізу, де

нейтральна вісь X

, де

Дотичні напруги в точках двотаврового перерізу, де

на поверхні перерізу

де

Напруги у точках перерізу двотавра

Точка перерізу двотавра	Нормальні напруги ς, мПа	Дотичні напруги τ, мПа
1,2-на поверхні
3-нейтральна вісь
4,5-перехід стінки до полки
4,5-перехід полки до стінки		0,7

1.7. Повна перевірка міцності перерізу двотаврової болки.

Переріз балки, де одночасно достатньо великі значення згинального моменту і поперечної

сили обираємо в точці В:

і

Розрахункова напруга за III-ю гіпотезою міцності у найбільш небезпечних точках 4 і 5

небезпечного перерізу двотавра № 30а

де нормальні напруги, дотичні напруги у точках 4 і 5

переходу стінки до полки.

130мПа<[ς]=139 мПа- недонапруга:

% недонапруги =

Недонапруга перевищує 6%, тому перевіряємо менший профіль двотавра за

ГОСТ 8239-89- двотавр № 30, для якого:

h = 300 t = 10,2

d = 6,5 b = 135

= 472 = 7080

Нормальні напруги у точках 4 і 5:

Дотичні напруги у точках 4 і 5:

Розрахункова напруга

перенапруга

% перенапруги =

Переріз двотавра міцний.

Висновок: Остаточно приймаємо переріз двотаврової балки № 30, який задовольняє умові

міцності.

Список використаної літератури.

1. Аркуша АЛ. Технічна механіка. — М.: Вища школа, 2000.

2. Закревський В.О. Технічна механіка: курс лекцій Національний авіаційний університет. — К.: НАУ, 2005

3. Ердеді О.О., Анікін І.В.. Медведев Ю.О. Чуйков О.С. Технічна механіка. — M.: Вища школа, 1983.

4. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. M., 1988.

5. Писаренко Г.С. Опір матеріалів. — К.: Вища школа, 2003.

6. Семенова C.B. Методичні рекомендаціїї по сконанню курсової роботи з предмету Технічна механіка. — К.: КиА-Т. 2010. 7. А.П. Бойко, О.В. Мамлюк, Ю.М. Терещенко, В.М. Цибенко; за ред. Ю.М. Терещенка. Конструкція літальних апаратів— К.: Вища освіта, 2001.

3.Графічна частина.

3.1. Креслення розрахункової схеми балки, епюр згинальних моментів і поперечних сил.

Розрахункову схему балки слід виконати у довільно обраному масштабі. До балки слід прикласти задане навантаження, реакції опор і позначити перерізи, у яких визначені згинальні моменти і поперечні сили. Ось графіків (нульову лінію) слід провести паралельно вісі балки. На цій осі значення згинальних моментів і поперечних сил дорівнюють нулю. Далі слід відкласти по осі У, яка перпендикулярна до нульової лінії балки, значення Mx і Qy у довільно обраному масштабі. Отримані точки необхідно з’єднати між собою лініями. Епюри Mx і Qy слід заштрихувати лініями, перпендикулярними до осі. Характерні ординати епюр треба навести і проставити числові значення. При кресленні епюр слід відкласти значення Mx і Qy зі знаком «+» вверх від бази графіку, а зі знаком «-» - вниз. Знаки епюр проставити у кружках на епюрах. Слід вказати обрані масштаби для епюр Mx і Qy.

3.2. Креслення перерізу двотаврової балки, графіки змін величин

нормальних і дотичних напружень по висоті перерізу.

Переріз обраної двотаврової балки слід накреслити у довільно обраному масштабі згідно даних ГОСТ 8239-89. Для побудови епюр нормальних напруг ς і дотичних напруг τ слід провести ось (базу) епюри, паралельну висоті перерізу двотавра. Від цієї бази перпендикулярно до неї відкласти знайдені значення ς і τ у довільно обраному масштабі для точок перерізу:

- найбільш віддалених від нейтральної осі;

- розташованих на нейтральній осі;

- розташованих в місці переходу стінки профілю до полки.

При побудові епюр G слід враховувати знаки. Для зони розтягнення – «+», а для зони стискання – «-».

Слід вказати обрані масштаби для епюр ς і τ.

Дата добавления: 2015-07-11