книги из ГПНТБ / Серебренников Ю.Н. Детали машин учебник для авиационных специалистов

Расчет заклепочного шва встык с одной накладкой

Заклепочный шов встык с одной накладкой показан на рис. 24,6. Этот вид заклепочных соединений наиболее рас­ пространен в конструкциях самолета для соединения ли­ стов обшивки к элементам каркаса, так как он наилучшим образом обеспечивает требования аэродинамики. В кон­

струкциях самолета эти соединения получили название стрингерных соединений.

Рис. 29. Соединения обшивки самолета со стрингером (а) и обшивки со шпангоутом (б)

На рис. 29 показаны примеры стрингерных соединений: а) обшивки самолета со стрингером и

б) обшивки со шпангоутом.

Соединения встык с одной накладкой широко приме­ няются в практике ремонта самолета. Так, например, ре­

монт поврежденных тяг управления, подкосов, стержней

строении швы встык с одной накладкой встречаются срав­ нительно реже, так как вследствие несимметричности конст­ рукции она хуже передает усилие от одной детали к другой.

Расчет заклепочных соединений встык с одной наклад­ кой ничем не отличается от расчета заклепочных соедине­ ний внахлестку,

50

Толщина накладки 8i обычно выбирается несколько

толще, чем толщина соединяемых деталей 8, и в общем ма­

шиностроении принимается 81 — 1,25 8.

При конструировании необходимо иметь в виду, что определенное расчетом число заклепок должно быть раз­ мещено по одну сторону стыка; таким образом, общее число заклепок, необходимое для осуществления стыка,

всегда будет в два раза больше расчетного.

Метод расчета стрингерного соединения и стержня рамы двигателя рассмотрим на числовых примерах.

Рис. 31. Соединение стрингера

Примеры: 1. Проверить прочность стрингера фюзеляжа само­ лета, если стрингер изготовлен из материала Д-16, соединение стрин­ гера выполнено заклепками типа 852А (d = 5 мм). Допускаемые на­ пряжения на срез [тСр] = 2500 кг[см2, на смятие [зси] =7000 кг/см?.

Чертеж стыка дан на рис. 31.

Решение. Прочность стыка проверяем по более слабому стрин­ геру с F = 0,649 см2.

а) Определяем площадь поперечного сечения стрингера, ослаб­ ленного отверстиями для заклепок

Foc — F—do = 0,649-0,5-0,15 = 0,574 см2,

где 8 — толщина стенки стрингера.

б) Определяем расчетную нагрузку, действующую на стрингер

Р = Рос [®р] = 0,574-4000 = 2300 кг,

где [<7р[ = 4000 кг/см2— допускаемое напряжение на растяжение

для Д-16.

в) Проверяем прочность заклепок на срез

П~ 4

расчет ведем из условия равнопрочности стержня, ослабленного от­ верстиями для заклепок,- на растяжение и заклепок — на срез и смятие.

а) Определяем площадь поперечного сечения стержня, ослаблен­ ного заклепками.

На основании практики расчетов и конструирования заклепоч­ ных соединений установлено, что ослабление заклепками в нормально сконструированных швах обычно составляет 10—20% первоначальной площади поперечного сечения. Принимаем ослабление сечения на 10%

Foc = 0,9Г = 0,9 --’■!£(-У4~.-2?-/2)- = 1,21 см2.

б) Определяем разрушающую нагрузку

Р = <sbFoc = 12000-1,21 = 14520 кг.

в) Определяем потребную площадь поперечного сечения муфт

Это площадь, которую имеет муфта, ослабленная заклепками. Целая муфта должна иметь площадь поперечного сечения на 10% больше, т. е.

F' 1,17% = 1,1-2,07 = 2,28 см2.

г) По сортаменту круглых труб (см. приложение 1) принимаем трубу с внутренним диаметром, равным наружному диаметру стержня,

52

Из условия прочности на срез необходимо взять п = 24 заклепки, ж) Определяем число заклепок из условия прочности на смятие

Принимаем <sb.CM = 12 000 кг^м2 (см. табл. 7).

РСМ = zzBcZ; Р _ 14520

~ 0,15-0,5-12000 -

Окончательно принимаем 24 заклепки диаметром 4 мм.

з) Размещаем заклепки по две в ряд в шахматном порядке. Сме­

и) Проверяем прочность стержня и муфты на растяжение стержень:

Р

Р ’

где р = 3,14(324..2’^- — 2-0,15-0,4 = 1,22 см’2.

14590 а = = 11900 кг/см2 < 12000 кг* /см

муфта:

Р

° ~~Р’

где Л = 3’14(3’3----- — 2• 0,25 • 0,4 = 2,35 см*

а = 14520 = 6180 кг/см2 < 7000 кг/сл2.

2,00

Следовательно, шов сконструирован правильно. Конструкция шва дана на чертеже (рис. 32).

53

Расчет заклепочного шва встык с двумя накладками

Заклепочное соединение встык с двумя накладками (см.

рис. 24, в) в общем машиностроении встречается чаще, чем рассмотренные выше виды заклепочных швов, так как луч­ ше передает усилия от одного листа к другому и вследствие симметрич­ ности конструкции не вызывает по­ явления напряжений изгиба. Особо

широко применяется этот вид шва в соединениях элементов фермен­ ных конструкций.

Как пример заклепочного шва с двумя накладками можно привести один из способов ремонта стрингера крыла

54

Глава пятая

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Сущность сварки и ее виды

Сваркой называется процесс соединения металлических частей с применением местного нагрева до пластического или расплавленного состояния, что обеспечивает возмож­ ность использования сил молекулярного сцепления соеди­ няемых металлических частей.

Если в заклепочном соединении соединяющим элемен­ том являлась заклепка, то в сварных соединениях—рас­ плавленный металл, дающий при остывании неразъемное

соединение деталей.

В то время как заклепочные соединения требуют: свер­

ления отверстий, ослабляющих соединяемые детали, точной

за последнее время получили весьма широкое распростра­ нение, вытеснив почти полностью заклепочные соединения

из строительных и машиностроительных конструкций.

Широко применяются сварные соединения и в стальных

конструкциях самолета. Элементы ферменных фюзеляжей,

рамы двигателей, элементы органов приземления, детали

управления самолетом и др. соединяются при помощи сварки.

По способу соединения деталей различают два основных вида сварки:

1. Сварка прессованием (давлением), при которой кромки соединяемых деталей нагревают до пластического состояния и затем соединяют под давлением,

56

2. Сварка плавлением, при которой кромки соединяе­ мых деталей нагреваются до плавления и затем при охла­

ждении и затвердевании дают прочное соединение.

Для нагрева металла при сварке может быть исполь­ зована энергия химических реакций или электрическая энергия, в соответствии с чем сварка может быть подразде­ лена на химическую и электрическую.

К химическим способам сварки относятся:

а) кузнечно-горновая;

б) термитная; в) атомно-водороднадг г) аргонная;

д) газовая (кислородно-ацетиленовая) и др.

ской сварки получила газовая (кислородно-ацетиленовая) сварка, сокращенно обозначаемая в авиаремонтном деле

КАС.

Источником тепла при этой сварке служит пламя горе­ ния ацетилена в кислороде. Ацетилен и кислород под дав­ лением подаются в газовую горелку по двум шлангам

(рис. 36), где они смешиваются.

Газовым пламенем, имеющим температуру около

3200° С, расплавляются кромки соединяемых деталей и вво­ димый в пламя стержень из такого же металла, что и сами детали. Этот стержень называется присадочным. Расплав­ ленный металл, заполняя полость между свариваемыми де­

талями, остывает и соединяет их в одно целое.

При избытке кислорода металл интенсивно окисляет­ ся — «горит», что используется для резки металлических деталей,

57

К электрическим способам сварки относятся электроду-

говая и контактная сварка.

Оба вида электрической сварки применяются в кон­ струкциях современных самолетов и двигателей.

Источником тепла в электрической сварке является электрическая дуга. Впервые явление электрической дуги было открыто в 1802 г. академиком В. В. Петровым.

Русский инженер Н. Н. Бенардос в 1882 г. впервые предложил применять электрическую дугу для сварки пу­ тем присоединения одного провода от источника тока

к угольному электроду, а другого — непосредственно к од­ ной из соединяемых деталей (рис. 37). Образующаяся между деталью и угольным электродом дуга расплавляет

металл деталей, а также подведенный присадочный мате­ риал, который заполняет свариваемое место. Однако мате­ риал шва в этом случае содержит большой процент угле­

рода и получается очень хрупким.

В 1888 г. Н. Г. Славянов улучшил способ Бенардоса, за­ менив угольный электрод металлическим из присадочного материала. В настоящее время электродуговая сварка производится во всем мире по способу Славянова

(рис. 38).

Советская техника достигла значительных успехов в об­ ласти улучшения процесса сварки и получения шва высо­ кой прочности.

Под руководством академика Е. О. Патона коллектив Института электросварки Академии наук УССР разрабо­ тал способ автоматической сварки под слоем флюса. Этот способ обладает высокой производительностью и дает шов высокого качества. Автоматическая сварка под слоем флюса в настоящее время применяется на большинстве за­ водов и строек Советского Союза и дала возможность вы-

58