Конструктивное усовершенствование шасси самолета Ту-154 на основе анализа эксплуатации

(1.51.)

следовательно:

(1.52.)

Боковая разрушающая нагрузка:

Pбок=kб?PСТ взл max , (1.53)

где kб=2,5 - коэффициент безопасности

Pбок=2,5?71367,36=178418,4 (Н).

Радиус приложения боковой нагрузки:

(1.54.)

где D=0,93 м - диаметр пневматика;

?п.о.=0,187 - усадка при полном обжатии пневматика;

 (м).

Боковая сила Pбок создает боковой момент:

Mбок=Pбок?Rбок , (1.55.)

где Pбок - боковая разрушающая нагрузка;

Rбок - радиус приложения боковой нагрузки;

Mбок=178418,4?0,3247=57932,45 (Н·м).

Мбок будет уравновешиваться реактивными силами Fбок и Pбок?, действующими на корпус колеса через внешние обоймы подшипников (рис.1.10.):

(1.56.)

где Mбок - боковой момент;

b0=0,154 м - расстояние между серединами внешних обойм подшипников;

(Н),

Pбок?=Pбок=178418,4 Н.

1.3.3.3 Расчет на прочность реборды колеса

Реборда работает на изгиб, как консольная балка, нагруженная силой Q (рис.1.11.).

Расчет произведем в трех сечениях.

Сечение 1-1:

Момент сопротивления сечения:

(1.57.)

где D0=0,41 м - диаметр сечения 1-1;

b =0,015 м - минимальная толщина сечения;

(м3).

Нормальное напряжение при изгибе:

?р=?сж= (1.58.)

где L - плечо приложения силы Q,

(1.59.)

где D0=0,41 м - диаметр сечения,

D1=0,478 м - диаметр реборды,

(м);

Q=501504,2 Н - осевая нагрузка;

W - момент сопротивления сечения;

(МПа).

Коэффициент избытка прочности:

(1.60.)

где kп=1,35 - коэффициент пластичности;

?в?- пониженный временный предел прочности материала:

?в?=0,78??в, (1.61)

?в?=0,78?490=382,2 (МПа);

тогда

Определим касательные напряжения при изгибе:

?max= (1.62.)

где Q=501504,2 Н - осевая нагрузка;

F - площадь поперечного сечения:

F=??D0?b, (1.63.)

D0=0,41 м - диаметр сечения,

b=0,015 м - минимальная толщина сечения,

F=3,14?0,41?0,15=0,01931 (м2);

тогда

?max= = 38956824 (Па)=38,96 МПа.

Коэффициент избытка прочности:

(1.64.)

где ?в? - пониженный временный предел прочности;

?max - касательные напряжения при изгибе;

Сечение 1-2:

Средний диаметр сечения будет равен:

Dср=D0 - h1?sin ?, (1.65.)

где h1=0,02 м - высота сечения;

? = 45° - угол между сечениями 1-1 и 1-2;

Dср=0,41-0,02?sin 45°=0,3959 м.

Нормальные напряжения для зон сжатых и растянутых волокон при изгибе и растяжении:

?р = ?и+?р?= (1.66.)

где L1 - плечо приложения силы Q,

L1=L+(м);

Wр - момент сопротивления сечения,

Wр= (1.67.)

где Dср - средний диаметр сечения,

h1 - высота сечения,

Wр= (м3);

F - площадь сечения 1-2,

F=??Dср?h1=3,14?0,3959?0,02=0,0249 (м2);

тогда

Коэффициент избытка прочности:

(1.68.)

где kп=1,35 - коэффициент пластичности,

используя формулу (1.68.) получим:

Сечение 1-3:

Средний диаметр сечения 1-3:

Dср=D0 - (1,69)

где D0=0,41 м - диаметр сечения 1-1;

h2=0,02 м - высота сечения 1-3;

Dср=0,41-

Нормальные напряжения для зон сжатых и растянутых волокон при изгибе и растяжении:

?р = ?и+?р? (1.70.)

где L2 - плечо приложения силы Q в сечении 1-3,

L2=L+

Wр - момент сопротивления сечения,

Wр= (1.71.)

где Dср - средний диаметр сечения 1-3,

h2 - высота сечения 1-3,

Wр=

F - площадь сечения 1-3,

F=??Dср?h2=3,14?0,4?0,02=0,0251 (м2);

тогда

Коэффициент избытка прочности:

(1.72.)

где kп=1,35 - коэффициент пластичности,

используя формулу (1.68.) получим:

1.3.3.4 Расчет болтов, соединяющих внутреннюю и внешнюю части барабана колеса

Сила, действующая на болты:

Q1=??Pp?[(R-rп)2-Rz2], (1.73.)

где Pp=2,85 МПа - расчетное давление в пневматике;

R=0,465 м - радиус пневматика;

rп=0,1525 м - радиус круглого сечения пневматика;

Rz=0,1305 м - радиус установки болтов;

Q1=3,14?2,85?106?[(0,465-0,1525)2-0,13052]=721522 (Н).

Кроме осевой силы Q1 на болты действует сила P от предварительной затяжки гайки. Величина силы P принимается 15?20% от величины разрушающих нагрузок Pp?:

 (1.74.)

где Z=6 - количество болтов,

Усилие затяжки болта:

P=0,15?Pp?, (1.75.)

P=0,15?120253,6=18038,04 (H).

Напряжение разрыва болта по резьбе:

(1.76)

где Р - усилие затяжки болта;

Pp?- разрушающая нагрузка на болт;

d0 - минимальный диаметр болта по резьбе:

d0=d-2?h, (1.77.)

где d=0,025 м - диаметр болта,

h=0,0015 м - высота резьбы,

d0=0,025-2?0,0015=0,022 (м);

(Па)=363,98 МПа.

В качестве материала для болтов принимаем сталь 30ХГСА?, для которых временный предел прочности ?в=1373 МПа.

Коэффициент избытка прочности:

(1.64.)

тогда

1.3.3.5 Разрушающее давление в гидравлической системе тормозов

Разрушающее давление в гидравлической системе тормозов PТ разр найдем по формуле:

(1.79.)

где MТ раз=37461 Н·м - разрушающий тормозной момент;

MТЭ=12487 Н·м - эксплуатационный тормозной момент;

PТ=12,81 МПа - рабочее давление в гидросистеме тормозов;

.

Найдем напряжение среза болта от действия разрушающего тормозного момента:

 (1.80.)

где Т - усилие, действующее на болт:

(1.81.)

где nб=6 - количество болтов,

Dб=0,261 м - диаметр окружности болтов,

kн=0,75 - коэффициент неравномерности болтов,

.

Коэффициент избытка прочности:

(1.82.)

где k - поправочный коэффициент:

(1.83.)

следовательно

тогда

1.3.4. Усовершенствование шарнирного узла шасси самолета

В существующем в данное время шарнирном узле шасси самолета Ту-154 находится ось и втулки с буртиками, выполненные из антифрикционной бронзы, по которым скользит ось с помощью смазки. При работе шасси ось под нагрузкой упруго изгибается и защемляется на краях жестких бронзовых втулок, увеличивая давление в зоне защемления в 1,5 - 2 раза относительно равномерного расчетного распределения.

Недостатками такой конструкции являются низкая надежность шарнирного узла, так как в зоне защемления происходят выдавливание смазки, наволакивание бронзы на поверхность оси, от чего следует быстрый износ втулок. Кроме того, шарнирный узел имеет большую массу.

Ближайшими, по технической сущности, являются шарнирные узлы с металлофторопластовыми втулками, не требующими смазки. Так как анти фрикционный слой металлофторопластовых втулок представляет собой пористую бронзу, пропитанную фторопластом, то работа металлофторопластовых втулок в шарнирных узлах самолета практически не отличается от работы бронзовых втулок и имеет указанные недостатки.

Целью предложения [8] является повышение надежности и уменьшение массы шарнирного узла шасси самолета путем равномерного распределения давления. Для этого, шарнирный узел шасси самолета, содержащий ухо и вилку, шарнирно соединенные между собой посредством оси с втулками, имеющими антифрикционное покрытие на внутренних поверхностях и установленными в вилке, снабжен кольцами, которые установлены на выступающих из вилки концах втулок, при этом на внутренних и внешних поверхностях втулок и торцевых поверхностях колец нанесено упругое антифрикционное покрытие. Шарнирные узлы представляют собой соединение уха 5 и вилки 6 с помощью оси 7 (рис.1.12.). Ось 7 неподвижно закреплена в ухе 5, а в вилке 6 установлены втулки 8 и кольца 9, причем кольца 9 размещены на хвостовики, образованные втулками 8. Втулки 8 и кольца 9 (рис.1.12) снабжены упругим антифрикционным покрытием 10 (например, оргалон), причем втулки 8 имеют покрытие, как по внутренней, так и по наружной поверхности, а кольцо 9 - по торцевым поверхностям. Шарнирный узел работает следующим образом. При действии взлетно-посадочных нагрузок на стойку шасси, сочлененные звенья совершают качательные движения в шарнирных узлах. При этом ось 7 упруго изгибается во втулках 8, а втулки 8, за счет обжатия упругого антифрикционного покрытия 10 с наружной и внутренней сторон, самоориентируются по линии изогнутой оси 7, равномерно распределяя давление на антифрикционное покрытие 10 без резких скачков. Кольца 9, воспринимающие осевые нагрузки, за счет обжатия упругого антифрикционного покрытия 10 по торцевым поверхностям, равномерно передают давление на трущиеся поверхности, компенсируя их монтажный и деформационный перекос.

1.3.5 Усовершенствование устройства для перетока жидкости в амортизаторе передней ноги шасси самолета Ту -154

Целью предложения является уменьшение веса амортизатора путем изменения внутренних габаритов устройства для обеспечения необходимого времени заполнения гидравлической камеры амортизатора при минимальной высоте столба жидкости.

На рис. 1 изображено устройство для перетока жидкости и движение жидкости через устройство на обратном и прямом ходах.

Клапан состоит из корпуса 1, закрепленного в плунжере 2. Внутри корпуса установлена диафрагма 3 с центральным отверстием. Со стороны гидравлической камеры в корпусе установлен клапан торможения прямого хода 4. Клапан 4 имеет центральное отверстие 5, осуществляющее гидравлическое торможение при прямом ходе, и несколько периферийных отверстий 6. Со стороны газовой полости в корпусе установлен клапан обратного торможения 7, выполненный в виде усеченного конуса с днищем, фланцем и отверстиями в днище 8 и боковой стенке 9. Отверстие в днище 8 осуществляет гидравлическое торможение при обратном ходе. Клапан пружиной 10 поджат к гайке 11, которая через распорную втулку 12 контрит диафрагму 3. Клапаны 4,7 и диафрагма 3 имеют кольцевые контактные поверхности 13.

Площади и диаметры отверстий в клапане обратного торможения 7 и отверстий 6 в клапане прямого торможения 4, расстояние между контактными поверхностями клапанов и диафрагмы и диаметр центрального отверстия диафрагмы 3 определяются из условия заполнения камеры после выпуска стойки.

Клапан работает следующим образом.

После выпуска стойки амортизатор находится примерно в вертикальном положении. Жидкость, которая перетекла в газовую полость из гидравлической, перетекает обратно в гидравлическую полость через отверстия в клапанах 4 и 7 и диафрагме 3 и кольцевые зазоры между клапанами и диафрагмой.

Движение жидкости при переливе показано на рис.1…..

При прямом ходе клапан 4 давлением жидкости прижимается к диафрагме 3. При этом дросселирование жидкости в газовую полость осуществляется отверстием 5, так как его площадь значительно меньше площади отверстий в диафрагме 3, клапане 7 и площади кольцевого зазора между клапаном и диафрагмой, 7 и 3.

При обратном ходе, так как усилие затяжки пружины составляет 2?3 веса клапана 7, что соответствует перепаду давления срабатывания клапана ?0,04 атм (перепады давлений на клапане при обратном ходе составляют 200?300 атм), клапан 7 прижимается к диафрагме.

При этом дросселирование жидкости осуществляется только через отверстие в днище 8.

Устройство для перетока жидкости в пневмогидравлическом амортизаторе шасси, содержит корпус с центральным отверстием, и размещенный в нем плавающий клапан обратного торможения с центральным отверстием, от установленного в стандартном устройстве, отличается тем, что, с целью уменьшения веса амортизатора путем изменения внутренних габаритов устройства для обеспечения необходимого времени заполнения гидравлической камеры амортизатора при минимальной высоте столба жидкости, оно снабжено диафрагмой с центральным отверстием, клапаном торможения прямого хода с центральными и боковыми отверстиями, размещенными в полости, образованной диафрагмой и корпусом устройства. А также гайкой, завинченной в верхней части устройства, и распорной втулкой для контровки диафрагмы. При этом плавающий клапан обратного торможения выполнен в виде усеченного конуса с днищем в узкой части и фланцем в широкой и поджат пружиной к гайке, контрящей через распорную втулку диафрагму. Причем внешний диаметр клапана торможения прямого хода больше диаметра центрального отверстия корпуса, а каналы торможения прямого и обратного ходов размещены с радиальным зазором относительно корпуса и распорной втулки.

1.3.6 Разработка сигнализатора давления для авиационных пневматиков

В существующей конструкции самолета Ту-154 не предусмотрено никакого устройства для измерения давления в пневматике. При обслуживании самолета по всем периодическим формам и по оперативной форме "Б" предусматривается замер давления в пневматиках колес и подкачка их воздухом или азотом в случае необходимости. Для замера давления используется ручной переносной манометр нажимного принципа действия. Его использования в технической эксплуатации имеет следующие недостатки:

- невысокая точность измерений, возможность считывания со шкалы манометра ложных показаний в случае установки его на ниппель с большим перекосом;

- наличие лишних операций при зарядке воздухом пневматиков: необходимо сначала замерить давление в пневматике, затем подзарядить его, после чего вновь произвести замер.

Предлагаемое устройство будет лишено этих недостатков, так как оно жестко закреплено на барабане колеса и его показания зависят только от величины давления зарядки пневматика. Кроме того, это устройство позволяет визуально контролировать давление зарядки пневматика в любой момент времени без использования дополнительных приспособлений, в том числе и подкачки колес, что позволяет избежать перезарядки или недозарядки пневматиков.

Данный сигнализатор разработан японской фирмой "Nissan motors". Состоит из корпуса, диафрагмы, магнита и яркой металлической пластины. Пластина прикрыта прозрачным колпачком - окошечком. Между ним и пластиной насыпан металлический порошок серого цвета. Схема работы сигнализатора давления показана на рисунке:

а) - давление в пневматике колеса нормальное. Через колпачок 1 виден серый металлический порошок 2, показывающий индикаторную пластину 3. Порошок притягивается магнитом 4, который прижат к пластине 3 диафрагмой 5;

б) - давление в камере понижено. Пружина 6 оттянула магнит 4, порошок 2 осыпался, и стала видна яркая металлическая пластина 3.

Данный сигнализатор давления необходимо устанавливать в вертикальной плоскости.

1.3.6.1 Проверочный расчет индикатора давления воздуха

Исходные данные:

Давление воздуха в пневматике P=0,95±0,5 МПа.

Рабочий ход поршня с магнитом L=0,005 м.

Диаметр поршня d=0,005 м.

Сила, действующая на поршень от давления зарядки пневматика:

где P - давление воздуха в пневматике;

F - площадь поршня,

Определим усилие на поршень при максимальной РBmax и минимальной РВmin зарядке пневматика:

При усилии РBmax=19,62 Н поршень находится в крайнем правом положении на упоре. При усилии РВmin=17,66 Н он сдвинут влево на 0,005 м и уравновешен усилием пружины, с одной стороны, и усилием воздуха с другой.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6