Пластина давит на болт. Нагрузка почти точечная. Но её рассчитывают так. Умножают диаметр отверстия (или болта) на толщину пластины. Получают площадь, на которую идёт нагрузка. По справочнику находят предел прочности на смятие и решают, будет ли пластина испорчена. В авиации как правило используют множество заклёпок или болтов, хотя можно бы было взять один болт. Это снижает контактные нагрузки.
Как летает дельталет (обсуждения из тем об АП)
Пункт 301 (а): Требования к прочности определены через эксплуатационные нагрузки (максимальные нагрузки, возможные в эксплуатации) и расчетные нагрузки (эксплуатационные нагрузки, умноженные на предписанные коэффициенты безопасности)...
Пункт 305 (a): Конструкция должна выдерживать эксплуатационные нагрузки без появления опасных остаточных деформаций...
Пункт 305 (b): Конструкция должна выдерживать расчетные нагрузки в течение не менее 3 с. Допустимы локальные повреждения или местные потери устойчивости конструкции, возникающие при нагрузках в диапазоне от эксплуатационной до расчетной, если конструкция выдерживает расчетную нагрузку в течение не менее 3 с...
Если вы спроектировали в ноль (с минимальным запасом) под эксплуатационные нагрузки по пределу текучести деталь из Д16Т (с целью экономии веса), исходя из пункта 305 (а), то предел прочности Д16Т будет достигнут этой деталью при нагрузке меньшей чем требуется пунктом 305 (b). Бывают конечно исключения.
Всё дело в соотношении предела прочности к переделу текучести основных материалов используемых в промышленном авиастроении. Поэтому и принято делать расчеты (в авиастроении) на расчетные (разрушающие) нагрузки по пункту 305 (b), чтобы два раза не считать. Требование 305 (а) удовлетворяется автоматически.
- Откуда
- Ленинградская область
Спасибо, с пластинами понятно. А судьбой болта имеет смысл озаботиться, если он будет работать с толстыми пластинами и овальным отверстием? Там ещё и круглое отверстие, которое напротив овального, надо свободным делать. Иначе болту хана.
Я имею ввиду вот что. Делаем расчёт возможных нагрузок в полёте при перегрузке 4g. Вводим требуемые к-енты по запасу прочности и др. Конструируем ЛА так, чтобы ни в одном месте материал не превышал предела текучести, в том числе и в местах концентрации напряжений. При этом предел прочности не будет достигнут нигде. Выход за пределы допустимого прежде всего покоробит некоторые детали или погнёт трубы. Потери энергии на пластдеформацию не позволят аппарату начать разрушаться.
Все перечисленные Вами пункты удовлетворены. Однако вес конструкции станет больше.
Болту будет хана, если допустить изгибающую нагрузку на него. Болты должны работать на срез. Поэтому, давая болту свободу овальным отверстием в пластине, а тем более в толстой пластине, нужно проследить, чтобы не было люфта в осевом направлении.
- Откуда
- Ленинградская область
Так наоборот всё. Если осевого люфта у болта нет, то на него будут изгибающие нагрузки, когда консоль его потянет одним концом в овальном отверстии, а другой конец болта останется в круглом отверстии толстой пластины, с нулевым допуском. Или я что-то не понял. При этом консоль становится не параллельна пластинам, и начинает их растопыривать, создавай в толстых пластинах изгибающие нагрузки, либо протирая канаву в алюминии. Одним словом, шикарный механизм.
При сбора -- разборачных работах, обратили внимание, что некоторые болты имели изгиб внутри трубы,однажды даже обнаружили изгиб Исусова болта внутри пилона и практически все отверстия в трубах ( кроме частых разъемных соединений), стали пистонить трубками из нержавейки или Д16Т.. А на пилоне все ответственные отверстия.. Как то так...
Давайте представим себе, как это происходит. Вставили болт между двумя пластинами носового узла и стянули его гайкой. Верхнее отверстие овальное, нижнее круглое под ноль. Начинаем приподнимать трубу. Труба поворачивается относительно нижнего отверстия. Здесь нагрузки на болт никакой, т.к. верхнее отверстие овальное. Теоретически на болт действует растягивающая нагрузка, но она весьма мала, так как обратно пропорциональна косинусу очень малого угла поворота. Далее болт упирается в противоположную кромку овального отверстия. Однако изгиба болта не происходит, а происходит его растяжение с большим усилием, которое болту по барабану. Даже если нижнее отверстие тоже будет овальным, изгиба не будет. Это можно прорисовать.А если будет осевой люфт, то конец трубы приподнимется и, нажимая на болт, начнёт его не только срезать, но и гнуть. А нам этого нужно избежать.
Приведу пример из своей практики. У нас сломался болт, на котором держится подвешенная к крылу телега. Болт солидный, с ручкой, стоил аж 36 евро. Но, зараза, сломался. Начали снимать крыло после полётов и вытянули не болт, а его обломки. Как же так? И почему пилот, или пилоты, не поубивались? Устройство таково. В торец вертикального пилона вставлен аэросовский узел, который представляет собой массивную дюралевую болванку, облегчённую осевым отверстием диаметром миллиметров 20-30. На крыле стоит U-образный узел подвески. Обломки болта отправили в Аэрос и получили заключение, что "царь не настоящий"! И действительно, болт делал не Аэрос. И сделан он не из стали 30ХГСА, а чёрт знает из чего. Вот он и лопнул. А лопнул он от изгиба внутри того облегчающего отверстия в болванке. Я порекомендовал Аэросу боле не делать это отверстия. Но это не важно. Конструкция такова, что даже при поломке болта телега не отделяется от крыла, потому что его держат обломки, работающие на срез. Мелочь, а приятно.
- Откуда
- Ленинградская область
Вы посмотрите выше посты с примерами овалов. Там они на пол диаметра отверстия, а то и больше. Как тут болт может жить спокойно, если гайка затянута, и отверстие напротив - круглое без допуска?? Тангенс угла отклонения болта будет 4/60, или около того. Это почти 4 градуса угол!!! Пару раз туда сюда, и хана болту однозначно!
Если гайка сильно затянута, болт проскальзывать не будет. А значит, будет работать только на растяжения в самых щадящих условиях. Если гайка затянута слабее, и болт проскальзывает, то изгиба тоже не будет. Прорисуйте эскиз и станет всё ясно.
- Откуда
- Ленинградская область
Я уже прорисовал. Потому и не ясно)) Ну приварите шляпку болта к верстаку так, чтобы болт вертикально стоял. А потом наденьте трубу на этот болт, и покачайте с амплитудой в 4 градуса. Обломится Ваш болт через несколько циклов. Неужели я не прав?
Конечно, прав. Так шляпку-то приварил.
- Откуда
- Ленинградская область
Так в узле точно такая картина. В толстой пластине с круглым отверстием болт также себя будет вести. Как приваренный. В чём разница? Другой конец болта, который в овальном отверстии, будут качать трубой с амплитудой в 4 градуса.
Пластины с овальными отверстиями ставятся только на спортивных дельтапланах оснащенных полиспастом, при работе коим , в полёте изменяется купольность и поперечное V, и болты следовательно , там до конца не затянуты ,для небольшого хода консоли...между трубой и пластинами обязательно стоят скользящие пластиковые шайбы.
Болт через пластины сжимает трубу, которая является опорой, не позволяющей болту качаться. На болт пойдут плохие нагрузки, если пластины деформируются.
- Откуда
- Ленинградская область
Болт через пластины сжимает сначала распорную втулку в трубе. А это ещё хуже. Чтобы болту махнуть хвостом в овальном отверстии, он должен хотеть оторваться от шляпки. Чушь получается.
Не так это работает, мне кажется. Когда консоль хочет встать под углом к плоскости пластин, то пластины становятся не плоскими. Они следуют за консолями. У них появляется угол V, как у консолей. А значит оси отверстий в верхней и нижней пластинах разъезжаются. И требуется овал в одной из пластин, чтобы болт оставался перпендикулярен обеим пластинам.
Если предположить, что движение консоли приводит к тому, что болт оказывается под углом к пластинам, то тогда он не должен быть затянут, и круглое отверстие должно быть с большим плюсом к болту. Этот вариант, где болт встаёт под углом, только и годится для толстых алюминиевых пластин. Первый вариант, где болт перпендикулярен остаётся, или почти перпендикулярен, и нормально затянут, может быть на пластинах из нержавейки. На мой взгляд, именно по этой причине, нержавейка лучше.
Болту всё равно, вставлен он просто в трубу, или в трубе есть распорная втулка. Болт не должен быть сильно затянут. Он должен скользить по пластине в пределах овала отверстия.
Вспоминаю, как наш ведущий пилот ещё в 1981 году сделал катамаран для похода вдоль побережья Азовского моря. Делал его по технологиям дельтапланов того времени. После похода он рассказал, что волны поразбивали все соединения, которые были сильно стянуты. Пришлось делать приличные люфты. Болты истираются, но не ломаются.
- Откуда
- Ленинградская область
Это всё правильно!! Я говорю о том, что с толстыми алюминиевыми пластинами люфты требуются значительно бОльшие. И в отверстиях, и в затяжке. И даже при бОльших люфтах, будут натёрты канавы в пластинах, что совсем не айс. Более тонкая и более плотная нержавейка способна лучше пружинить, оставляя тем самым даже поджатый болт в перпендикулярном относительно пластин положении. И канавы на нержавейке не образуются, это позволяет не разбалтывать узел со временем.
Роман, всё проще... Боковые трубы в районе носового узла не настолько жёсткие, чтобы изгибать пластины и болты. Прогибается труба и тем самым снимает изгибную нагрузку на узел. Работает как ограничитель нагрузки.
Здесь уместна аналогия с луком. Если лук будет абсолютно жёстким, то и тетива не будет натягиваться стрелой, а порвётся от нагрузки раньше, чем будет иметь какое-либо смещение, достаточное, чтобы пустить стрелу. Либо, сама тетива должна упруго растягиваться.
Так и в носовом узле. Либо трубы должны прогибаться, либо тонкие пластинки и шарниры с большими люфтами.
Опытным путём, пришли к сравнительно жёсткому узлу из толстых алюминиевых пластин и гибким трубам. Болты качественные, прочные. Отверстия в пластинах с диаметром +0,5 мм и одно овальное.