Крыло смешанной конструкции с лонжероном из трубы.

[Юрий Ер]

рис 05122011231. - я так понял , что лонжерон является бужем для центроплана. (лонжероны смыкаются в центроплане, обеспечивая ему дополнительную жесткость)

Лонжерон как лонжерон по средине стыкован для придания поперечного V. Но можно не придавать. При верхнем расположении крыла он и так устойчив. Но самолёт прогулочный он должен быть супер устойчив вот я и задал поперечное V. Бужуется  лишь на участке от стыка в обе стороны по 300мм. Для трубы страшно сжучивание буж предохраняет от этого. Это я на всякий случай, думаю это известно всем. Что такое прогулочный самолёт... это когда ты летишь как на автопилоте глазея по сторонам но в нужный момент можешь изменить траекторию полёта да ещё  довольно энергично. Так вот значит прогулочный это устойчивый и хорошо управляемый.

 

[Юрий Ер]

что лонжерон является бужем для центроплана. 

Центроплан в моём понимании неотъемлемая от фюзеляжа часть крыла.  А то, что вы приняли за центроплан, это всего лишь, узлы крепления центроплана.

 

[albertasp]

увидел вашу работу,и возник вопрос,почему в вашем крыле лонжерон сделан из верхней полки-трубы и нижней- уголка.не проще и удобнее было бы лонжерон делать из двух труб,ведь Д16т выдерживает одинаковые нагрузки при сжатии и растяжении,и стенки просто приклепать

 

[Юрий Ер]

увидел вашу работу,и возник вопрос,почему в вашем крыле лонжерон сделан из верхней полки-трубы и нижней- уголка.не проще и удобнее было бы лонжерон делать из двух труб,ведь Д16т выдерживает одинаковые нагрузки при сжатии и растяжении,и стенки просто приклепать

Конечно можно.... просто в моём случае достаточно одной трубы.
Так как обшито крыло полностью дюралем. А при поликарбонатной обшивке, труба ещё работает на кручение. Для не пилотажной прогулочной машины вполне достаточно одной трубы.

 

[Vladimir.S]

Здравствуйте уважаемые коллеги!

По рекомендации уважаемого КАА решил оживить старую ветку и обратиться к Вам за помощью и советом.

Строю самолёт по мотивам ЕР. Изготовлено хвостовое оперение и скелет консолей. Добрался до покрытия консолей поликарбонатом, но у меня остался не проработанным вопрос узла навески консолей. Конструктор самолёта ЕР крепит консоли по принципу "труба в трубу". Из-за отсутствия трубы нужного сортамента, желания упростить, облегчить конструкцию решил сделать узел навески примерно таким, как изображено на эскизе ниже, только вместо двух дюралевых профилей будет изыскан один более широкий. В качестве фюза будет использована приобретённая балка из АД31 квадратного сечения с размерами 100х100х2 мм длиной 6000мм. К ней через дюралевый профиль с помощью двух пластин, закреплённых внутри лонжерона(трубы) болтами будут крепиться консоли. Шайбы на эскизе не показаны.

Прошу всех компетентных и желающих оказать посильную помощь коллег внести  критические и конструктивные замечания и подсказать методику расчёта на прочность данного узла.

С искренней признательностью и уважением...

Р.S. Очень давно закончил авиатехникум и в расчётах сейчас I am  a table. Но я постараюсь... ;D

 

[Vladimir.S]

и пластины для крепления

 

[Vladimir.S]

другой ракурс

 

[Vladimir.S]

Пластины изготавливались на "коленках" с помощью болгарки из полоски 7 мм, сталь-серебрянка, какая точно-не известно. При обработке искра была белого цвета.

 

[KAA]

Воистину, лучше 1 раз увидеть!
1. Почему у вас отверстия не на 1 оси? Что хотите скомпенсировать этой асимметрией?
2. Последний от уха болт я бы точно ставил меньшего диаметра. Он всегда недогружен
3. Перемычки маловаты. Я бы делал радиус от центра отверстия не менее 1,5d болта.
4. Видна риска от разметки.Это недопустимо для столь ответственной детали.
5. Коли материал детали неизвестен,то прочностные характеристики нужно брать для наихудшего Ст3 или 08Х13 (если нержавейка).
6. У швеллеров втулки лучше использовать с фланцем толщиной 1 мм. 

 

[Vladimir.S]

КАА, отвечаю на Ваши замечания по порядку:

1. Отверстия не на одной оси получились только потому, что заготовка была именно такой конфигурации с готовым отверстием диаметром 12 мм.
2. Последний болт поставлю диаметром 6 мм.
3. По поводу перемычек: вся головка уха имеет толщину не 4, а 7 мм с плавным переходом на 4 мм. Место перехода  по радиусу зашлифовано, т.е. концентрация напряжений уменьшена. К сожалению, на снимке это не видно.
4. Риску от разметки можно зашлифовать, но я закажу эти ответственные детали на промышленное предприятие. Материал будет скорее всего сталь 40Х. Лучше заплатить, чем мучиться сомнениями.
6. Принимаю замечание.

Остаётся самый сложный вопрос: как посчитать этот узел и определиться с оптимальными размерами пластин. В каком пособии изложена методика такого расчёта? Может кто подскажет? Большое спасибо за Вашу бескорыстную помощь.

 

[iae]

Мне кажется, лучше сплющить конец лонжерона и на него крепить проушины, либо сделать такой стакан с двумя проушинами

 

[Rafis]

2. Последний от уха болт я бы точно ставил меньшего диаметра. Он всегда недогружен 

Весьма спорно - есть большой риск, что трещать будет в трубе, где маленький диаметр будет.
Надо оставить все три болта одинаковых. Можно все три сделать шестерками или даже пятерками, потому как в проушине у вас восьмерка стоит и три шестерки (пятерки) прочнее чем одна восьмерка (по срезу болта, при условии что все болты одного типа/класса прочности).
Перемычки надо шире делать, равными по ширине 1-1,5 диаметрам болта плюс миллиметр - два (если не считаете на прочность). Тут важно чтобы ухо не порвалось.

 

[Vladimir.S]

Уважаемый iae, дело в том, что консоль уже собрана, но не обтянута. Первоначально предполагалось соединение "труба в трубу", но, как это часто бывает у самоделов, по ходу строительства план изменился. Так что сплющить, тем более диаметр 90х2, весьма проблематично. Изготовить стакан-для меня не вариант, т. к. поиск Д16Т такого диаметра потянет время, да и  изготовление деталей такой конфигурации в современных реалиях потребует приличных денег.
Поэтому приходится прорабатывать вариант с пластинами.

 

[Vladimir.S]

Спасибо, Rafis, за Ваши рекомендации!

 

[Rafis]

В каком пособии изложена методика такого расчёта? 

Можно посмотреть расчет проушин в книжках Астахова или Гимельфарба или даже Шаврова.

 

[KAA]

Весьма спорно - есть большой риск, что трещать будет в трубе, где маленький диаметр будет.

О! Подтянулись главные силы!Мнение проф. прочниста всегда надо учитывать, даже если он-с Боинга. 😉, однако основная нагрузка соединения -от силы вдоль лонжерона, и недогруженность последних болтов известна. Есть ещё нагрузка от вертикальной силы Y,создающей момент отн. центрального болта, и тут надо считать...определяющим параметром тут будут допускаемые напряжения смятия трубы. Нагрузка от силы Х, болт на 6 тут точно не порвёт.

3. По поводу перемычек: вся головка уха имеет толщину не 4, а 7 мм с плавным переходом на 4 мм.

А вот нагрузку от силы Х мы из вида упустили, и толщина пластин должна выбираться, чтобы они держали на изгиб от этой силы! Может эти 7 мм и не лишние. Я б ещё и втулку- проставку поставил, и 1-й болт насквозь пропустил. Гладкая часть 90 мм.

Первоначально предполагалось соединение "труба в трубу", 

Свободнонесущее крыло, что ли? :🙂

Остаётся самый сложный вопрос: как посчитать этот узел и определиться с оптимальными размерами пластин. В каком пособии изложена методика такого расчёта?

Эти книги называются обычно вроде "Расчёт и конструирование узлов и деталей самолётов", авторов @ Rafis указал, а ещё Войт, есть и у Чумака-Кривокрысенко " Расчёт,проектирование и постройка сверхлёгких самолётов" (здесь уже всего достаточно). Они есть в файловом архиве форума, там вообще материалов для расчёта-предостаточно!
Но тут всплывёт ещё больший вопрос-нормирование нагрузок на крыло! 😱
Сам лонжерон у вас расчитан?

 

[Rafis]

однако основная нагрузка соединения -от силы вдоль лонжерона, и недогруженность последних болтов известна.

мне неизвестно 🙂
Мне известна недогруженность среднего болта в соединении тремя болтами в ряд.
При этом надо оговорится что такое происходит в пределах действия закона Гука, т.е. в линейной постановке задачи, т.е. когда нагрузки не превышают максимальную эксплуатационную. Известно что при соединении двух пластин тремя болтами (соединение в на хлёст) в таком случае внешние болты берут до 40% нагрузки каждый, оставляя среднему болту 20-25%.
При расчете же статической прочности (т.е. по разрушающим нагрузкам), считают что за счет пластических деформаций нагрузка между болтами выравнивается.
Всё сказанное выше относится к одноосному нагружению (вдоль линии на которой находятся болты)
При внецентренном приложении силы

нагрузка от вертикальной силы Y,создающей момент отн. центрального болта

- да, болт ближайший к проушине нагрузится сильнее а самый дальний слабее. Но это не повод делать последний меньшим диаметром. Надо считать.

 

[KAA]

Уже не помню,где я встречал эти данные о неравномерности нагружения болтов...

При расчете же статической прочности (т.е. по разрушающим нагрузкам), считают что за счет пластических деформаций нагрузка между болтами выравнивается. 

Совершенно согласен!

 

[Vladimir.S]

Уважаемые КАА и Rafis, указанные Вами книги для расчёта на прочность обязательно посмотрю.

Лонжерон на прочность, насколько мне известно, не рассчитывался, но проводились статические испытания и имеется опыт эксплуатации самолёта его создателем. Напомню, что строится подкосный высокоплан с максимальной взлётной массой 350 кг, в то время как самолёт ЕР имеет взлётную массу порядка 400 кг. Исходя из этого с большой долей уверенности можно сказать, что лонжерон имеет достаточный запас прочности.
В ходе проработки узла навески у меня возникала  мысль заменить длинный соединительный болт двумя короткими. Интересно, с точки зрения прочности это будет в плюс или в минус?

И ещё: болты какого класса прочности необходимо применить для крепления пластин? Возможно ли применение обычных оцинкованных самоконтрящихся гаек или лучше гайки под шплинт?

Весьма признателен за Ваши компетентные рекомендации!

 

[KAA]

Даже будучи уверенным,что лонжерон всё выдержит, необходимо определить нагружение крыла, чтобы определить нагрузки на подкос и эти стыковые узлы.
Для этого достаточно книги

Чумака-Кривокрысенко " Расчёт,проектирование и постройка сверхлёгких самолётов"

Получив нужные цифири Qx,Qy,Nz, вы сможете определиться с диаметром и материалом болтов.

В ходе проработки узла навески у меня возникаламысль заменить длинный соединительный болт двумя короткими. Интересно, с точки зрения прочности это будет в плюс или в минус?

Это-однозначно плохо. Данное соединение бут работать лишь при надёжной затяжке, но дополнительный изгибающий момент узлов вы получите!

Возможно ли применение обычных оцинкованных самоконтрящихся гаек или лучше гайки под шплинт?

Правильнее-под шплинт,но и самоконтру можно, т.к. вращения деталей в этом узле практически нет.