 |
Расчет узла соединения тяги с рычагом поворота руля
|
|
|
|
Рис. 11. Узел соединения тяги с рычагом поворота руля
В число размеров, подлежащих определению входят:
1) диаметр болта 
;
2) ширина ушка тяги 
;
3) перемычка ушка тяги 
;
4) толщина ушка тяги 
;
5) наружный диаметр ушка рычага 
.
Полный перечень возможных форм разрушения в данном случае: срез болта (напряжение 
), смятие материала болта под ушком тяги (напряжение 
), смятие материала ушка тяги под болтом (напряжение 
), разрыв ушка тяги по перемычкам (напряжение 
), срез перемычки ушка тяги (напряжение 
), разрыв ушка рычага (напряжение 
) и срез перемычки ушка рычага (напряжение 
).
Соответствующие условия работоспособности входящих деталей:
;(а) 
;(б) 
;(в)
;(г) 
;(д) 
;(е) 
.(ж)
В данном случае целесообразно отделение неравенства (а), так как оно содержит одно неизвестное .
Соответствующее уравнение после подстановки выражений для левой и правой частей:
(9.1)
где: n – число плоскостей среза болта (здесь 
=2),
– предел прочности материала болта; для выбранного материала Сталь10 
.
Из выражения (9.1) получаем:
, (9.2)
.
Исходя из конструктивных соображений принимаем 
.
Далее рассмотрим условия (б) и (в). Заметим, что они дважды, но по-разному выражают один и тот же неизвестный размер, поэтому эти два условия можно заменить соответствующим уравнением, которое после выражения правой и левой части может быть представлено в виде:
, (9.3)
где: 
– коэффициент допустимого смятия (для подвижных соединений =0.2-0.4), где 
Принимая = 0.4, получаем:
, (9.4)
.
Исходя из конструктивных соображений принимаем 
.
Далее, заменив условие (ж) равенством, получаем уравнение с одним неизвестным :
, (9.5)
где: 
– коэффициент концентрации напряжений (для переменной циклической нагрузки = 2.5).
|
|
|
Учитывая, что в данном случае имеет место переменная циклическая нагрузка, из выражения (0.5) получаем:
, (9.6)
.
Исходя из конструктивных соображений принимаем 
.
Затем, заменив условие (е) равенством, получим уравнение с одним неизвестным :
,
откуда получаем:
, (9.7)
.
Исходя из конструктивных соображений принимаем 
.
Таким образом, все размеры ушков тяги определены, и можно перейти к определению размеров ушка рычага.
При определении размеров и формы ушка рычага в плане следует учесть, что направление действующей на него силы 
, при отклонениях руля изменяется. Это значит, что условие прочности по срезу перемычки должно выполняться во всех отклоненных положениях. Обеспечить это с некоторым запасом по прочности можно с помощью концентричного обвода с перемычкой среза, определяемой из уравнения, соответствующего условию (е).
В соответствии с этим получаем уравнение:
,
где 
для выбранного материала – алюминиевого сплава Д16Т,
откуда:
, (9.8)
.
Исходя из конструктивных соображений принимаем 
.
Масса рычага:
(9.9)
где: 
– диаметр вала,
b – длина рычага рулевого привода,
– плотность материала рычага, 
для материала Д16Т.
Крепление рычага рулевой машинки с валом
Для крепления рычага рулевой машинки с валом, можно использовать различные соединения: шпоночные, штифтовые, шлицевые, клеммовые, соединение с натягом. В нашем случае удобно применять штифтовые соединения, которые позволяют обеспечить строгое взаимное положение деталей (например, вала и рычага).
Штифтовые соединения
Рис. 12. Штифтовое соединение
Штифтовые соединения применяют при небольших нагрузках. Соединяемые детали сопрягаются при этом по переходным посадкам.
По характеру работы штифтовое соединение подобно заклепочному (работает на срез и смятие).
Условие прочности при срезе радиального штифта (рис. 12):
|
|
|
. (10.1.1)
Условие прочности по смятию:
, (10.1.2)
где 
– срезающая сила,
i – число поверхностей среза,
площадь поверхности среза,
площадь поверхности смятия,
допускаемое напряжение при срезе,
допускаемое напряжение при смятии.
, (10.1.3)
.
, (10.1.4)
. (10.1.5)
Таким образом, диаметр штифта из условия прочности при срезе найдем по следующей зависимости:
, (10.1.6)
.
Диаметр штифта из условия прочности по смятию найдем по следующей зависимости:
, (10.1.7)
.
Следовательно, принимаем 
Расчет источников питания
Источники питания пневматических рулевых машинок могут быть двух видов. Для одного из них, воздушные аккумуляторы давления (ВАД), источником энергии является сжатый воздух, заключенный в стальном баллоне при давлении 10¸40 МПа. В ВАД чаще всего применяются сферические воздушные баллоны, наиболее выгодные по массе. Однако из соображений компоновки иногда целесообразно использовать торовые или цилиндрические баллоны.
Другой вид пневматических машинок работает на горячем газе, получаемом при сгорании заряда твердого топлива в пороховом аккумуляторе давления (ПАД).
Основной задачей расчета аккумулятора давления является определение его геометрических размеров и расчет прочности конструкции.
Расчет ПАД
Определяем секундный расход воздуха:
, (11.1.1)
где n – число РМ,
количество перебросов рулей в секунду.
.
Секундный расход топлива:
, (11.1.2)
где: р – давление в ПАД,
R = 350Дж/кг К,
Тр = 873К (6000С).
.
Масса топлива:
, (11.1.3)
где: h = 0,85 – коэффициент потерь,
t – время работы РМ.
.
Длина топливной шашки:
, (11.1.4)
где: u – скорость горения, для выбранного нами топлива (полиурстановый каучук и перхлорат аммония) 
.
t – время работы ПАД.
м.
Скорость горения u твердого топлива – это линейная скорость перемещения фронта горения поверхности заряда по нормали к ней в единицу времени. Она колеблется в пределах 
м/с.
Диаметр топливной шашки:
, (11.1.5)
где: 
плотность топлива, 
.
.
Диаметр камеры сгорания:
, (11.1.6)
где: 
толщина бронировки, 
.
.
Диаметр ПАД:
, (11.1.7)
где: 
толщина обечайки ПАД.
, (11.1.8)
.
Исходя из конструктивных соображений принимаем 
.
.
Масса ПАД:
, (11.1.9)
где: 
соответственно плотности материалов обечайки и бронировки.
|
|
|
.
Масса днища:
, (11.1.10)
где: 
толщина днища, 
,
плотность материала днища, 
.
.
Масса ПАД:
, (11.1.11)
.
Заключение
По заданной схеме был разработан блок рулевого привода для зенитной управляемой ракеты «Тунгуска» со следующими геометрическими характеристиками: калибром D=110 мм и длиной L=209 мм. Также были произведены необходимые расчеты деталей и креплений на прочность и представлены расчетные схемы и схемы нагружения.
Список литературы
1. Голубев И. С., Самарин А.В.
Проектирование конструкций летательных аппаратов: Учебник для студентов вузов. – М.: Машиностроение, 1991.
2. Иосилевич Г.Б.
Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, 1988.
3. Новиков В. Н. и др.
Основы устройства и конструирования летательных аппаратов: Учебник для студентов высших технических учебных заведений/ В.Н. Новиков, Б.М. Архимович, В.Е. Вейтин. – М.: Машиностроение, 1991.
4. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. – М.: Машиностроение, 1977 Решетов Д.Н. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1975. – 655 с.
5. Трощенко В.Т., Сосновский Л.А. Сопротивление усталости металлов и сплавов. – Киев: Наукова думка, 1987.
6. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. – М.: Наука, 1974.
|
|
|
