Методические указания по выполнению курсового проекта Для студентов командного, инженерно-технического и заочного факультетов

4.4. Трещина обшивки хвостовой балки вертолета

При появлении трещин допустимой величины концы их засверливаются сверлом с диаметром 2…3 мм для снятия концентрации напряжений и устанавливается усиливающая накладка рис. 18. Усиливающая накладка устанавливается с внутренней стороны обшивки, и соединяется с обшивкой заклепками с потайной головкой. При наличии кривизны хвостовой балки вертолета соответствующая кривизна придается и усиливающей накладке методом подгонки до достижения равномерного прилегания к обшивке.

Толщина усиливающей накладки, диаметр и число заклепок определяются из условия равнопрочности. Если глубина повреждений выходит за пределы, указанные в таб. 3.1 [ 2 ], то обшивка так же усиливается установкой накладки.

Рис. 18. Типовой ремонт обшивки при наличии трещин:
1 - обшивка; 2 - усиливающая накладка; 3 - трещина;
4 - засверловка; 5 - заклепка

4.5. Повреждение обшивки, связанное с местной потерей устойчивости ("хлопун"), на боковой поверхности мотогондолы самолета

В качестве примера рассмотрим "хлопун» на левой стороне мотогондолы между шпангоутами №23 и № 24 слева по полету. Неисправность была обнаружена визуально при выполнении работ по форме Ф-2 на самолете Ан-24 РВ. Геометрические размеры неисправности: длина L = 200 мм, ширина В = 23…24 мм. Причина неисправности - неправильная подгонка материала обшивки при капитальном ремонте самолета. Зона расположения неисправности показана на рис. 19.

Рис. 19. Расположение "хлопуна" на боковой поверхности мотогондолы

В курсовой работе следует привести и другие причина возникновения такого рода неисправности, и указать степень ее опасности в процессе летной эксплуатации. При выполнении курсовой работы не должно быть полного повторения рассмотренного примера. Характерные элементы воздушных судов, в наибольшей степени подверженные таким неисправностям, указаны в [ 2 ].
Для устранения "хлопуна" с внутренней стороны обшивки по максимальной его длине устанавливается усиливающая накладка в виде профилей или угольников (рис. 10).
Работы по устранению неисправности начинаются с осмотра места неисправности и при нарушении лакокрасочного покрытия (ЛКП) оно удаляется салфеткой, смоченной в растворителе. Место неисправности зачищается мелкой наждачной шкуркой. В процессе работы необходимо обеспечить подход к неисправному участку с обратной стороны обшивки.
Для установки заклепки, скрепляющей обшивку, шпангоут № 23 и усиливающую накладку, удаляется заклепка на оси симметрии неисправного участка (см. рис. 20). Путем раскернивания центра головки заклепки и сквозным просверливанием заклепки сверлом с диаметром равным половине диаметра заклепки. Далее с обратной стороны в отверстие вставляется выколотка, и удаляется заклепка.

Рис. 20. Эскиз отремонтированного "хлопуна": 1- накладка;

2 - обшивка; 3,5 - шпангоуты № 23 и № 24; 4 - заклепки
Накладка изготавливается из материала Д16АТ в соответствии с размерами, принятыми на эскизе отремонтированного изделия (рис. 21).

Рис. 21. К расчету площади сечения усиливающей накладки
Для придания большей жесткости усиливающей накладке боковые стенки надрезаются, и отгибаются на оправке под углом 90^о. Количество заклепок и их шаг определяется по результатам расчета на равнопрочность.
Расчет на равнопрочность выполняется в следующей последовательности:

• 
  исходные данные: длина и ширина неисправного участка обшивки L = 0,2 м, В = 0,023 м соответственно, материал обшивки - Д16 А
  

( σ_в = 432ּ10 ⁶ Н / м ² ), толщина обшивки δ = 8ּ10 ^{- 4} м ;

• 
  площадь сечения ремонтируемого участка обшивки:
  

F₁ = Вּδ = 2,3ּ10 ^-3 ּ8ּ10 ^{- 4} = 18,4ּ10 ^-6 м ² ;

• 
  ориентировочное усилие на разрыв ремонтируемого участка:
  

Р_о = σ_вּ F₁ = 432ּ10 ⁶ּ18,4ּ10 ^-6 = 7948,8 Н;

• 
  условие равнопрочности: Р₀ = Р_н = Р _{ср. з} = 7948,8 , где
  

Р_н - ориентировочное усилие разрушения на разрыв накладки,

• 
  Р _{ср. з} - усилие среза заклепок;
  

• 
  ориентировочная потребная площадь накладки:
  

F_1Н = Р_О / σ_вн = 7948,8 / 432ּ10 ⁶ = 18,4ּ10 ^-6 м ² ;

• 
  площадь накладки без ослабления отверстием под заклепку:
  

F_1Н = 2 ּ (F₁^* + F₂^* ) + F₃^* (см. рис. 11)
F₁^* = 3,2ּ10 ^-3ּ8 ּ10 ^{- 4} = 256ּ10 ^-8 м ² ;
F₂^* = 0,5 (πּ2,4ּ10 ^-3 )ּ8ּ10 ^{- 4} = 301,4ּ10 ^{- 8} м ² ;
F₃^* = 104ּ10 ^{- 4} ּ8ּ10 ^{- 4} = 832ּ10 ^{- 8} м ²;
F_1Н = 2 ּ (256 +301,4 + 832) ּ10 ^{- 8} = 2778ּ10 ^{- 8} м ² = 27,78ּ10 ^{- 6} м ²;

• 
  определение диаметра заклепок:
  

d = 2ּ√S , где S = δ_о + δ_н = 0,8 + 0,8 = 1,6 мм
d = 2,53 (принимается ближайшее значение - 2,6);

• 
  определение площадей ослабления сечения обшивки и накладки отверстиями под заклепки при однорядном расположении заклепок:
  

δ_оּ d = 0,8ּ10 ^{- 4}ּ2,6 ּ10 ^{- 2} = 2,08ּ10 ^{- 6} м ² ;
δ_нּ d = 0,8ּ10 ^{- 4}ּ2,6 ּ10 ^{- 2} = 2,08ּ10 ^{- 6} м ² ;

• 
  определение площади опасного сечения обшивки:
  

F₁ - δ_оּ d = 18,4ּ10 ^-6 - 2,08ּ10 ^{- 6} = 16,32 ּ10 ^{- 6} м ² ;

• 
  определение площади опасного сечения накладки:
  

F₁ н - δ_нּd = 27,78ּ10 ^{- 6} - 2,08ּ10 ^{- 6} м ² = 25,7ּ10 ^{- 6} м ² ;

• 
  определение разрушающего усилия обшивки в опасном сечении:
  

Р_о = σ_вּ( F₁ н - δ_нּd ) = 432ּ10 ^{- 6} ּ16,32 ּ10 ^{- 6} = 7050,2 Н;

• 
  определение разрушающего усилия накладки в опасном сечении:
  

Р_Н = σ_в(F₁ н - δ_нּd) = 432ּ10 ^{- 6} ּ25,7ּ10 ^{- 6} = 11102,4 Н;

• 
  определение запаса прочности:
  

η = Р_Н / Ро = 11102,4 / 7050,2 = 1,57;

• 
  определение числа заклепок:
  

Р_Н = Р_{СР. З.} ; Р_{СР. З.} = F _{СР. З.}τ_{СР. З}ּn ; Р_Н = σ_вּF_Н; F _{СР. З} = π ּd ² / 4;
τ_{СР. З} = 186ּ10 ⁶ Па; n = σ_вּ F_Н / F _{СР. З}ּ τ_{СР. З};
n = 432ּ10 ⁶ ּ25,7ּ10 ^{- 6} / 5,31ּ10 ^{- 6} ּ186ּ10 ⁶ = 11,24
Принимается ближайшее большее целое значение и увеличивается на 20 % с учетом неравномерности распределения усилий в заклепочном соединении, а окончательно получается n = 16
Размещая крайние заклепки на расстоянии 10 мм от концов накладки, получаем шаг заклепочного соединения t = 12 мм, что удовлетворяет условию: t _min = 4ּd.