Дипломная (вкр): Розробка технологічного процесу складання лонжеронного крила

Розробка технологічного процесу складання лонжеронного крила

ВСТУП

Створення такого складного виробу, як літак, представляло б собою надзвичайно складну задачу, якщо б в процесі ескізного та технічного проектування його не поділяли на закінчені в конструктивному й технологічному сенсі частини.

В літакобудуванні прийнято членувати вироби на агрегати, відсіки, вузли, деталі часто звані збірними одиницями.

В процесі розробки конструкції спочатку виконують членування планера на агрегати, вузли та з'єднувальні деталі, які входять в планер, потім агрегати поділяють на відсіки, вузли та з'єднувальні деталі, які входять до відсіків, та нарешті, вузли відсіків, агрегатів і планера - на їх складові деталі.

Вочевидь, метод членування літака на частини буде визначати і членування загального технологічного процесу виготовлення літака на відповідні складові. Після членування для виготовлення кожного окремого агрегату, відсіку, вузла розробляють самостійний технологічний процес.

З метою ув'язки технологічних процесів виготовлення частин літака проектування загального технологічного процесу його виготовлення виконується в два етапи. На першому етапі проектування розробляють директивні технологічні матеріали, які включають основні вимоги до частин, що виготовляються. На другому етапі розроблюють докладні технологічні процеси виготовлення частин літака в цілому.

Технологічний процес виготовлення літака завершується складанням-монтажем його з агрегатів, вузлів і з'єднувальних деталей з подальшим регулюванням та випробуванням.

Темою даної роботи є розробка технологічного процесу складання одного з агрегатів літака, а саме, лонжеронного крила.

Дана робота включає наступні розділи: призначення, будова та принцип дії лонжеронного крила; основні матеріали які використовують для виготовлення вузла; технічна вимога щодо складання лонжеронного крила; технологічний процес складання лонжеронного крила; інструменти та обладнання що використовують при складанні; передові методи складання; організація робочого місця слюсаря-складальника літальних апаратів; правила техніки безпеки при складанні лонжеронного крила та список використаної літератури.

РОЗДІЛ 1. Призначення, будова та принцип дії лонжеронного крила

складання лонжеронний крило літальний

Крило в авіаційній техніці - поверхня для створення підйомної сили.

Крило - основне призначення якого створення підйомної сили (сила, яка перпендикулярна напрямку вектора швидкості). Наявність крила - відмінна частина літака. У гелікоптера підйомну силу створює гвинт. У гвинтокрила - обидва (гвинт і крило) створюють підйомну силу.

Підйомна сила крила створюється за рахунок різниці тисків повітря на нижній та верхній поверхнях. Тиск повітря залежить від розподілу швидкостей повітряних потоків поблизу цих поверхонь.

Завдяки поступальному руху, крило здійснює роботу по розгону частини потоку. Досягнувши точки відриву біля задньої кромки, повітря продовжує свій рух вниз по інерції разом з масою, відхиленої нижньої поверхні крила, що в сумі викликає скіс потоку і виникнення реактивного імпульсу. Вертикальна частина цього імпульсу і викликає підйомну силу, яка врівноважує силу тяжіння, горизонтальна частина врівноважується лобовим опором.

Обтікання крила є дуже складним тривимірним нелінійним, і часто нестаціонарним, процесом. Підйомна сила крила залежить від його площі, профілю, форми в плані, а також від кута атаки, швидкості та щільності потоку і від цілого ряду інших факторів.

Додатково крило використовується для забезпечення поперечної стійкості та керованості літака, а також як ємність для пального та база кріплення стійок шасі та двигунів літаків.

Для сприйняття згинального та крутного моментів і поперечної сили, яка діє в перерізах крила, в його конструкції є спеціальні силові елементи. Вони повинні розташовуватися вздовж усього крила для того, щоб передати навантаження, що діють на крило, на вузли кріплення його до фюзеляжу.

Сукупність цих елементів є силовою конструкцією або схемою крила.

В залежності від того, якими елементами сприймаються згинальні моменти, силові конструкції поділяються на: лонжеронні, кесонні та моноблочні.

Лонжеронним крилом є крило, в якому згинальний момент в основному сприймається лонжеронами, які мають потужні пояси. Таке крило включає один або кілька поздовжніх силових елементів - лонжеронів, які сприймають згинальний момент і поперечну силу. Згинальний момент сприймають пояси лонжеронів, в яких виникають великі осеві навантаження. Стінки лонжеронів, сприймаючи практично всю поперечну силу, працюють на зсув. Крім того, стінки спільно з обшивкою утворюють замкнуті контури, що сприймають крутний момент.

Лонжерони являють собою поздовжні балки (мал. 1.1), що складаються з поясів і стінок. Їх частка в масі крила може доходити до 30-40%. Більша ж частина маси самого лонжерона припадає на його пояси, в яких при згині виникають найбільші нормальні напруги, так як їх матеріал найбільш віддалений від нейтральної осі.

Мал. 1.1 Конструкція лонжеронів балочного і ферменного типів: а, б - балочні: 1 - стінки, 2 - пояси, 3 - стійки; в - ферменні

Лонжерони балочного типу виконуються у вигляді складових або монолітних конструкцій ( мал.1.2).

Мал.1.2 Конструкція складового (а,б) та монолітного (в) лонжеронів

При такій простій конструкції лонжерона досягається найбільш ефективне використання матеріалу, а отже, і мінімальна маса. Пояси лонжеронів являють собою катані або пресовані профілі різного перерізу, зручні для з'єднання з обшивкою і стіною (мал.1.3). З умови однакової міцності площин перерізу поясів до кінця крила повинні зменшуватися.

Мал. 1.3 Перерізи лонжеронів

Завдяки лапкам на поясах лонжеронів (мал. 1.2, а та мал. 1.3, з,и) спрощується кріплення обшивки і стінки до поясу, стають менше витрати перерізу під отвори. Кореневі частини лонжеронів закінчуються потужними стикувальними вузлами, які передають сили і моменти з консолей крила на центроплан або безпосередньо на фюзеляж. Крім лонжеронів в такому крилі можуть бути поздовжні стінки. Вони відрізняються від лонжеронів. Панелі обшивки зі стрингерним набором, кріпляться до лонжеронів. Лонжерони передають навантаження на шпангоути фюзеляжу літака за допомогою моментних вузлів. Лонжеронні крила мають порівняно тонку обшивку, підкріплену стрингерами та нервюрами. Товщина обшивки та підкріплюючого його набору, визначаються з умов роботи на зрушення та кручення. При зміні крила обшивка в стислій зоні має низьке значення критичної напруги. У підсумку участь обшивки в сприйманні згинаючого моменту обмежується роботою її в розтягнутій зоні, де вона лише розвантажує нижні пояси лонжеронів.

В крилі, де застосовується один лонжерон, зазвичай його розташовують у місці максимальної будівної висоти профілю (у літаках з малою швидкістю польоту на 30 - 40 % хорди, у швидкісних на 45 - 60 % хорди). Для отримання контуру здатного сприймати кручення, а також бази для кріплення елеронів й засобів механізації на крилі з одним лонжероном на 65 - 70 % його хорди від носка розташовується поздовжня стінка.

В дволонжеронних крилах передній лонжерон зазвичай розташовується на 15 - 25 % хорди, задній на 60 - 70 %, максимальна будівельна висота профілю у такого крила не використовується для раціонального розподілу матеріалу в конструкції, тому вага дволожеронного крила при різних параметрах завжди більша за однолонжеронне. На кручення працює контур, який створений обшивкою та стінками переднього та заднього лонжеронів.

Крило однолонжеронне з працюючою обшивкою, має в плані форму двох трапецій і складається з трьох частин:

·        центроплану;

·        двох відокремлених консолей.

Стиковка консолі крила з центропланом здійснюється вузлами підвіски на основному і допоміжному лонжеронах.

Центроплан (мал. 1.5) складається з двох половин, з'єднаних загальним основним лонжероном. Каркас кожної половини центроплана утворений основним лонжероном 1, переднім 2 і заднім 3 допоміжними лонжеронами, стрингерами 4 і 5, вісьмома нервюрами і працюючою обшивкою (мал.1.5).

Основний лонжерон центроплана 1 встановлений в місці максимальної товщини профілю крила, він сприймає згинальний момент і поперечну силу. Поперечна сила сприймається стінкою лонжерона, а згинальний момент - його полками. Основний лонжерон проходить через середню частину фюзеляжу, і його стінка приклепується до 15-го і 16-го шпангоутам. У стінці основного лонжерона є два окантованих вирізи для проходу каналів повітрозбірника. Вхідні канали повітрозбірника кріпляться гвинтами до передньої кореневій частини центроплану.

На передній стінці основного лонжерона кріпляться сталеві вузли навішування основних стійок шасі. На торцях основного лонжерона розташовані по два вузла кріплення консолей крила. За допомогою болта він кріпиться до шпангоуту № 11 фюзеляжу (мал.1.4). Коренева частина лонжерона з'єднується зі шпангоутом № 19 фюзеляжу за допомогою заклепок і болтів. Задній допоміжний лонжерон сприймає частину згинального моменту і поперечної сили крила. Стрингер 4 розташований між основним лонжероном і заднім допоміжним лонжероном, служить опорою для обшивки. Крім того, він виконує силову задачу: працює на розтягування і стиснення, сприймаючи частина згинального моменту крила.

Мал. 1.4 Центроплан: 1 - основний лонжерон; 2 - передній допоміжний лонжерон; 3 - задній допоміжний лонжерон; 4, 5 - стрингери; 6, 7 - вузли кріплення консолі до центроплану; 8 - підшипник управління щитками-закрилками: 9, 10 - напрямні на нервюрах 1«а» і 8«б» кареток щитків-закрилків; 11 - стінка; 12 - вузол кріплення циліндра щитків-закрилків; 13 - балка вузла кріплення циліндра щитків шасі; 14 - повітрозбірник; 15 - обтічник; 16 - вузол кріплення переднього допоміжного лонжерона; 17 - стикова (щілинна) стрічка

Нервюри призначені для утворення і збереження в польоті форми профілю крила у всіх його перетинах. Середні частини нервюр кріпляться заклепками до основного і допоміжного лонжеронів за допомогою вертикальних жорсткостей, виготовлених з пресованих профілів. Посилені нервюри кріпляться до основного лонжерону крім заклепок додатковими лапками. Хвостовики нервюр своїми відбортівками кріпляться до заднього допоміжного лонжерону. Форма їх нижньої частини відповідає контуру закрилка. Обшивка призначена для утворення поверхні, необхідної для обтікання крила потоком повітря з метою створення підйомної сили. Будучи складовою частиною силової схеми крила, обшивка сприймає крутний момент, а також частково і згинальний момент, працюючи при цьому на розтяг-стиск.

У задній частині центроплана встановлено внутрішній закрилок (мал. 2.6). У хвостовиках нервюр № 1 і 8 вирізаними фрезеруванням напрямні рейки. При відхиленні закрилок переміщується назад, при цьому ролики, закріплені на закрилку, рухаються по напрямних рейках. На нервюрах № 8 встановлений циліндр управління закрилками. Внизу центроплана є ніші для розміщення в прибраному положенні основних стійок шасі. Внизу правої половини центроплана встановлена антена радіовисотомір.

Основний лонжерон консолі (мал. 1.5) є основною несучою частиною крила, складається з полиць і приклепаних до нього стінок, виготовлених з дюралюмінієвого листа. До основного лонжерону кріпиться стикового вузол, який передає з консолі на центроплан згинальний момент і значну частину поперечної сили. Передній допоміжний лонжерон розташований в носовій частині крила. Задній допоміжний лонжерон проходить від нервюри № 9 до нервюри № 14 і несе на собі задній стикувальний вузол консолі.

Мал. 1.5 Закрилок внутрішній: 1 - лонжерон; 2, 3 - торцеві нервюри; 4 - носок нервюри; 5, 11 - обшивка; 6 - болти кріплення каретки; 7 - каретка; 8 - направляючі ролики; 9 - хвостовики нервюр; 10 - обтічник; 12 - стрингер; 13 - направляючий штир

При такій простій конструкції лонжерона досягається найбільш ефективне використання матеріалу, а отже, і мінімальна маса. Консолі крила (мал. 1.7) складаються з каркаса і працюючої обшивки. Поздовжній набір каркаса крила складають:

·   основний лонжерон,

·   передній і задній допоміжні лонжерони,

·   стрингери.

У поперечний набір каркаса входить 12 нервюр.

Стиковка консолей крила з центропланом здійснюється за допомогою вузлів підвіски на основному і задньому допоміжному лонжеронах. Стик консолі крила з центропланом закривається щілинної стрічкою, яка встановлюється на гвинтах.

Кріплення нервюр консолей крила до лонжеронів і обшивці аналогічно кріпленню нервюр центроплана. Верхні і нижні полки нервюр в місці з'єднання з полицею лонжеронів посилені дюралюмінієвим куточком. Хвостові частини нервюр крила в зоні посадкового щитка мають форму його профілю.

Нервюри № 15 і 19 посилені куточками під вузли підвіски елерона. Між нервюрами № 9 і 10 встановлено бомботримачів; між нервюрами № 17 і 18 знаходиться кронштейн кріплення трубки ПВД.

Мал. 1.6 Консоль крила: 1 - передній лонжерон; 2 - основний лонжерон; 3 - задній допоміжний лонжерон; 4, 5, 6 - нервюри; 7 - оглядовий лючок; 8 - стрингер; 9 - турбулізатор потоку; 10 - хвостові частини нервюр; 11, 12 - вузли підвіски елерона; 13 - закінцівки крила; 14 - вузол підвіски

У задній частині консолі між нервюрами № 9 і 14 мається зовнішній закрилок, а в хвостовиках нервюр № 9 і 14 вирізаними фрезеруванням напрямні рейки закрилка. Між нервюрами № 14 і 20 встановлено елерон.

До нервюри № 20 гвинтами кріпиться закінцівка крила, на якій розташовані аеронавігаційний вогонь АНО і розрядник статичної електрики.

На консолях знаходяться антени відповідача. На лівій консолі встановлена посадкова фара і антена радіовисотомір, в правій консолі - датчик ГИК-1. На носках лівої і правої консолей крила в районі елеронів маються пластинки-турбулнзатори, що викликають місцевий передчасний зрив потоку, які застережуть льотчиків про наближення до швидкості звалювання (по трясці ручки керування).

Елерон підвішений до крила на двох вузлах, служить для поперечного керування літаком. Каркас елерона складається з:

· з лонжерона,

· 11 нервюр;

· задньої рейки.

Обшивка товщиною 1 мм пов'язує каркас в жорстку конструкцію. На задній кромці лівого елерона встановлений некерований компенсатор. Елерон має аеродинамічну компенсацію.

Мал. 1.7 Елерон: 1 - лонжерон; 2 - вузли підвіски; 3 - нервюри; 4 - задня рейка; 5 - балансувальний «ніж»; 6 - балансувальний вантаж

Закрилки (мал.1.8). На літаку встановлені два внутрішніх (на центроплані) і два зовнішніх (на консолях) висувних закрилки, що мають три фіксованих положення: прибрано, злітне (випущені на 15°) і посадочне (випущені на 30 °). Кожне положення закрилків має світлову і механічну сигналізацію: прибрано - горить червона лампочка, механічний покажчик прибраний; злітне - горить помаранчева лампочка, механічний покажчик в першому проміжному положенні; посадочне - горить зелена лампочка, механічний покажчик в другому, повністю випущеному положенні.

Система прибирання закрилків має пристосування для автоматичної їх прибирання при швидкості 290 ± 10 км / год. по приладу.

Закрилки виконують два завдання: при випуску на 15° зменшують довжину розбігу літака при зльоті, під час випуску на 30° зменшують довжину пробігу і посадкової дистанції.

По конструкції всі закрилки аналогічні. Каркас закрилка складається з:

·        лонжерона,

·        нервюр;

·        задньої рейки.

На торцях кожного закрилка закріплені чотири пластини. На передніх пластинах встановлені ролики для переміщення закрилків в напрямних рейках і штирі для кріплення тяг управління закрилками. На задніх пластинах встановлені штирі, які при прибраних закрилках входять в спеціальні гнізда, вирізаними фрезеруванням в хвостовиках нервюрах крила, в результаті чого зменшується вібрація закрилків.