Определение расчетных нагрузок

В ходе работы на шасси действуют следующие виды нагрузок:

1) - сила полезного сопротивления (дана по условию), кН;

2) - массовая нагрузка, действующая на носовую опору, кг;

3) - боковая нагрузка, кН.

После изучения схемы за прототип выбирается самолет Аэропракт А-22 (передняя стойка), который имеет массу кН. Определим теперь нагрузку, приходящуюся на переднюю стойку по формуле (1):

кН, (1)

где - расстояние от центра тяжести самолета до оси передней стойки, м;

- расстояние от центра тяжести самолета до оси основной стойки, м.

Теперь зададимся значениями коэффициента перегрузки , и коэффициента безопасности . Примем и и определим расчетное значение силы по формуле (2):

кН, (2)

где - расчетное значение силы полезного сопротивления, кН.

Расчетное значение силы , приходящееся на переднюю стойку вычислим по формуле (3):

кН, (3)

Расчетное значение боковой силы приблизительно вычислим по следующей формуле:

кН. (4)

Зная все нагрузки, можно приступить к дальнейшему расчету.

Определение геометрических характеристик шасси

Расчет штока на изгиб

Шток изгибается под действием сил и и сжимается под действием силы . Сначала рассчитаем шток на изгиб и определим его диаметр поперечного сечения (сплошное круглое сечение), а затем проверим его на устойчивость. Из вышеприведенных расчетов видно, что расчетная сила полезного сопротивления больше, чем расчетная боковая сила , поэтому в расчете на изгиб будем учитывать только силу . Будем считать, что 2/3 длины штока входит в цилиндр (при сжатом состоянии амортизатора) и 1/3 выходит. Шток опирается на цилиндр в двух точках – и . Соответственно возникают реакции - и . Посчитаем сумму моментов относительно точки по формуле (5):

кН, (5)

где - длина всего штока, м;

- длина штока, входящая в цилиндр, м.

Реакцию найдем из проекции всех сил на ось (формула (6)):

кН (6)

Построим эпюру поперечных сил и изгибающих моментов . На участке 1 сила и момент определятся по формуле (7):

кН, (7)

На участке 2 (формула (8)):

(8)

Определение диаметра штока

Перед определением диаметра необходимо выбрать материал, из которого будет изготовлен шток. Пусть материал штока – сталь 10Г2, для которой предел пропорциональности МПа. Расчет будем вести по максимальному значению изгибающего момента кН·м. Таки образом, диаметр штока определится по формуле (9):

мм (9)

Расчет цилиндра

Цилиндр представим в виде двухопорной балки. В точке приложим нагрузки R_а, но направленные в противоположные стороны. Найдем реакции и . Для этого составим сумму моментов относительно точки по формуле (10):

(10)

Реакцию найдем из проекции всех сил на ось (формула (11):

кН.(11)

Пусть материал цилиндра – сталь 10Г2, для которой предел пропорциональности МПа. Расчет будем вести по максимальному значению изгибающего момента кН·м. Таки образом, внешний диаметр цилиндра определится по формуле (12):

(12)

где , следовательно, внутренний диаметр определится (формула (13)):

(13)

Проверка на устойчивость штока

Расчет заключается в нахождении критической силы и сравнении ее с силой . Расчетная схема представлена на рисунке 1.20.

А - 0,5

B - 0,1

Рисунок 1.20.

Значение критической силы найдем по формуле (14):

, (14)

где - модуль упругости, МПа;

- момент инерции, мм⁴;

- функция, получаемая аппроксимацией алгебраического полинома.

После аппроксимации получаем функцию , где . Найдем первую и вторую производные функции по формуле (15):

возьмем t = z / l

(15)

Коэффициент приведения длины =1,33

Гибкость стержня =149,2

Определим значение момента инерции для круглого сечения по формуле (16):

мм⁴. (16)

Для стали 30 ХГСА модуль упругости МПа. После подстановки всех значений в формулу (14) получим значение кН.

Таким образом, значение критической силы превышает значение силы , следовательно, шток с полученным диаметром не потеряет устойчивость.

Расчет оси колеса

На ось колеса действуют сила полезного сопротивления и вес . Диаметр оси будет определяться из условия на срез.

Определим равнодействующую сил Р_пс и G_р: R=453,5Кн.

τ_в=0,65σ_вр D=26мм.

Расчет проушин

Расчет проушины крепления подкоса со стойкой

Эскиз проушины представлен на рисунке 1.21.

Рисунок 1.21

Усилие будет равно внутреннему усилию в подкосе :

кН. Материал проушины, болта и втулки – 30 ХГСА. Из условия среза определим расчетный диаметр болта по формуле (22):

мм, (22)

Проверка на смятие втулки по болтом (формула (23)):

мм.(23)

Пусть соотношения , а (при этом коэффициент, учитывающий концентрацию напряжения , мм, мм.).

Проверим проушину на разрыв по формуле (24):

мм.(24)

Проектирование траверсы

Траверса на данной схеме шасси представляет собой проушины, которые требуется рассчитать. Представим проушины в упрощенном виде, чтобы их было удобнее рассчитать. В проушинах будут возникать реакции от действия боковой силы и от веса самолета, приходящегося на проектируемую стойку. Зададимся значением угла α=30⁰.

Максимальное значение изгибающего момента от боковой силы: