Проектирование вертикального оперения лёгкого многоцелевого вертолёта

Ниже показана последовательность создания трехмерной модели в программе КОМПАС-3D на основе результатов расчета.Рисунок 2.14 Добавление эскизов в КОМПАС-3DОпираясь на полученный контур из 1D, формируются эскизы контура вертикального оперенияРисунок 2.15 Операция «Выдавливание» в КОМПАС-3DС помощью операции «Выдавливание» формируется облицовкаРисунок 2.16 Добавление эскизов в КОМПАС-3DОпираясь на полученный контур из 1D, формируются эскизы лонжероновРисунок 2.17 Операция «Выдавливание» в КОМПАС-3DС помощью операции «Выдавливания» формируются лонжероныРисунок 2.18 Добавление эскизов в КОМПАС-3DОпираясь на полученный контур из 1D, формируются эскизы контура вертикального оперенияРисунок 2.19 Операция «Выдавливание» в КОМПАС-3D.С помощью операции «Выдавливание» формируется вторая облицовкаТаким образом, мы построили 3D модель вертикального оперения лёгкого многоцелевого вертолёта2.16 Система прочностного анализа APM FEM для КОМПАС-3DКонечно-элементная сеткаПараметры и результаты разбиения представлены в таблице 2.4 и на рисунке 2.20Таблица 2.4 Параметры и результаты разбиенияНаименованиеЗначениеМаксимальная длина стороны элемента [мм]100Максимальный коэффициент сгущения на поверхности10Коэффициент разрежения в объеме1.5Количество конечных элементов35226Количество узлов89643Рисунок 2.20 Конечно-элементная сеткаРезультатыИнерционные характеристики модели и результаты статического расчетапредставлены в таблице 2.5 и в таблице 2.6. На рисунке 2.21 представлено изменение эквивалентного напряжения и максимальное отклонение от действующей нагрузки. Таблица 2.5 Инерционные характеристики моделиНаименованиеЗначениеМасса модели [кг]5.723282Центр тяжести модели [м]( -0.319257 ; 0.006983 ; 0.125849 )Моменты инерции модели относительно центра масс [кг*м^2]( 0.678053 ; 0.000512 ; 1.353461 )Реактивный момент относительно центра масс [Н*м]( -3.361827 ; -16.783234 ; -12.38327 )Суммарная реакция опор [Н]( 117.155652 ; -447.527603 ; -30.214577 )Абсолютнoе значение реакции [Н]463.59392Абсолютнoе значение момента [Н*м]21.126386Таблица 2.6 Результаты статического расчетаНаименованиеТипМинимальное значениеМаксимальное значениеЭквивалентное напряжение по МизесуSVM [МПа]0.031732792.709704Рисунок 2.21 В таблице 2.7 представлено значениесуммарного линейного перемещение, а на рисунке 2.22 представлено максимальное отклонение от действующей нагрузки. Таблица 2.7Суммарное линейное перемещениеНаименованиеТипМинимальное значениеМаксимальное значениеСуммарное линейное перемещениеUSUM [мм]09.685562Рисунок 2.22 Суммарное линейное перемещениеТаблица 2.8Коэффициент запаса по прочностиНаименованиеТипМинимальное значениеМаксимальное значениеКоэффициент запаса по прочности0.5172131000Рисунок 2.23 Коэффициент запаса по прочности3 Технологический процесс сборки вертикального оперенияТехнологическим процессом сборки называют совокупность технологических операций по подготовке деталей к сборке, установке их в требуемое взаимно ориентированное положение и соединению (фиксацию) деталей, узлов, агрегатов в определенной последовательности для получения готового изделия, удовлетворяющего установленным требованиям.Объектом сборки в процессе сборки являются составные части изделия или изделие в целом. Cборка подразделяется на общую, объектом которой является изделие в целом, и узловую, объектом которой является составная часть изделия – узел (сборочная единица). Сборка балки передней капота мотогондолы относится к узловой.Технологический процесс сборки какой-либо сборочной единицы должен указывать последовательность всех установочных, фиксирующих операций сборки; применяемые на каждой операции инструменты и оборудование; указывать все работы и способы их выполнения и последовательность; указывать трудоемкость операций, количество занятых на каждой операции рабочих и их разряд. Исходными данными для разработки технологического процесса являются: сборочные чертежи изделия и его отдельных узлов со спецификациями и чертежами деталей; технические условия на изделия и узлы; объем собираемых изделий с указанием срока их выпуска; производственные условия выполнения сборочных работ [13].Для составления технологии сборки узел разбивают на составные части, исходя из следующих принципов:сборочным операциям должны предшествовать подготовительные ипригоночные работы, выполняемые на специальном рабочем месте или настанке;большинство деталей узла, за исключением базовых деталей и деталейкрепления, должны входить в состав сборочных единиц;сборочная единица не должна расчленяться в процессе сборки, транспортировкии монтажа;сборочные единицы должны собираться независимо друг от друга;трудоемкость сборки большинства сборочных единиц должна бытьпримерно одинакова.Необходимое оборудование для сборки балки передней представлено в таблице 3.1.Таблица 3.1 – Оборудования для сборки балки передней№ поз.Название1Пневмопресс КП204-М2Пневмодрель УСМ 11-6-36003Пневмоскоба RB 40-604Пневмомолоток КПМ-14МНеобходимый перечень инструмента для сборки балки передней представлен в таблице 3.2.Таблица 3.2 – Инструмент для сборки балки передней№Название1Сверло-зенковка ø3,02Сверло ø3,13Зенковка ø3,14Сверло ø4,15Зенковка ø3,56Сверло-зенковка ø2,67Сверло-зенковка ø4,18Сверло ø6,29Фиксирующий ключ ФПЦ-110Пружинный фиксатор11Поддержка12Обжимка13Отвёртка14Ключ гаечный15Инструменты для контроля16Щётка волосяная17ПылесосПневмодрель выбираем в зависимости от числа оборотов, габаритов, диаметра сверла.УСМ 11-6-3600 – пневмодрель общего назначения с повышенными оборотами (рисунок 3.1).Модель обладает пониженным уровнем шума и вибрации. Предназначена для сверления отверстий при монтажно-сборочных работах. Мощность на шпинделе 184 Вт.Рисунок 3.1 – Дрель пневматическая пистолетного типа УСМ-11-6-3600Технические характеристики пневмодрели:пистолетного типа;максимальный диаметр сверла 8 мм;частота вращения 3600 об/мин;рабочее давление 6,3 атм;расход воздуха 600 л/мин;масса 0,9 кг.Пневмопресс выбираем в зависимости от максимального диаметра заклёпок, габаритов, толщины склёпываемых материалов и наибольшего усилия.Усилие клёпки определяется по номограмме из рисунка 3.2.Рисунок 3.2 – Номограмма для определения усилия при клёпкеУсилие, необходимое при клёпке составляет 2500 кгс = 24516 Н. Клёпальный пневморычажный пресс КП-204М предназначен для клёпки мелких и средних узлов. Усилие пресса позволяет производить групповую клёпку дюралюминиевых заклёпок (не более 4 шт.) диаметров 3 мм [58].Технические характеристики пневмопресса:наибольший диаметр расклёпываемых заклёпок 6 мм;наибольшая толщина склёпываемого пакета 60 мм;максимальное усилие 50000 Н;габариты ДхШхВ1600х770х1800 мм;масса910 кг.Пневмоскобу выбираем исходя из максимального диаметра заклёпок, максимальной толщины склёпываемых изделий и силы сжатия.ПневмоскобаRB 40-60применяется для заклёпок максимального диаметра 4,8 мм и 6 бар воздушного давления (в зависимости от толщины заклепочного соединения).Технические характеристики пневмоскобы:максимальная сила сжатия 90 PSI;максимальный ход 49 мм;ход регулировки фиксатора клёпальной поддержки 5 мм;Высота между клещами 55 мм;общая длина 367 мм;масса 3 кг.Клёпальный молоток выбираем в зависимости от максимального диаметра заклёпок, толщины склёпываемых деталей, мощности, габаритов и расхода воздуха.Молоток клёпальный КМП-14М широко используется при работе с заклепками различного типа и применяется в монтажно-сборочных работах широкого спектра (рисунок 3.3). Удобство использования данного инструмента и его рабочие показатели позволяют применять данный клёпальный молоток при сборке различных конструкций.Рисунок 3.3 – Молоток клепальный КМП-14МТехнические характеристики пневмомолотка:диаметр расклёпываемой заклёпки 4,5 мм из стали и 4 из алюминиевого сплава;энергия удара 2,5 Дж;частота удара 42 уд/сек;мощность 100 Вт;рабочее давление 6,3 бар;расход воздуха 300 л/мин.Коды инструментов, оборудования, рабочих, операций выбирают из указателя кодов.На завершающем этапе проектирования технологического процесса проводят нормирование.Нормирование производят для определения трудоёмкости сборки с последующим расчетом количества оборудования, рабочих, а также для установления расценок и календарного планирования.Норма времени (или трудоёмкость) – устанавливает необходимые затраты времени на выполнение технологических операций и переходов.Время нормируют по операциям, представляющим собой законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте.Технологический процесс сборки балки передней, оформленный на бланках согласно ГОСТ 3.1404-86(форма 2), приведён в Приложении Б.Разработка циклового графика сборкиЦикловой график является технологическим документом, регламентирующим процесс выполнения сборки, монтажа, испытаний авиационной конструкции, а именно:последовательность выполнения технологических операций;загрузку соответствующего оборудования и рабочих;режим сборки (монтажа, испытаний);продолжительность выполнения операций.Сборка ведется по дифференцируемой, последовательно-параллельной схеме сборки.По цикловому графику определяем цикл сборки узла (агрегата), по формуле 3.1: определяя цикл сборки на каждой операции Цi в зависимости от числа рабочих и трудоемкости операции, и последовательно суммируя циклы Цi:,(3.1)где - количество одновременно занятых рабочих на одной операции; T – трудоёмкость (норма времени на выполнение операции);= - коэффициент переработки норм, принимаем k=1,1.Сравнивая длительность цикла базового технологического процесса (5,71час) сразрабатываемым, приходим к выводу, что у усовершенствованного технологического процесса время цикла сборки на 49,7% меньше.ВЫВОДЫОдним из главных показателей технического совершенства изделия является соответствие его параметрических, функциональных, технологических, экономических и эксплуатационных характеристик достигнутому уровню науки и техники и требованиям мировых стандартов. Это соответствие является обязательным для большинства изделий авиационной техники, и особенно для авиационного двигателя. Однако выполнение только изложенных выше требований еще далеко недостаточно для использования изделий по своему назначению. Второй важной составляющей качества любого изделия является высокий уровень надежности, так как при низкой надежности никакие, д а ж е самые хорошие, функциональные характеристики не обеспечат безотказной работы изделия в течение заданного времени. Вданной ВКР спроектировано вертикальное оперение легкого многоцелевого вертолета, а также разработка его крепления, определяются потребные геометрические характеристики элементов киля и его узлов крепления. Проведен анализ жесткости конструкции с применением современных методов расчетов и проектирования.Следовательно, обеспечивая хорошие функциональные характеристики системы, необходимо одновременно заботится о выполнении заданных требований по надежности.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Игнаткин Ю. М. Аэродинамический расчет вертолета. М.: МАИ, 1987.2. Шайдаков В. И., Трошин И. С., Игнаткин Ю. М., Артамонов Б. Л. Алгоритмы и программы расчетов в задачах динамики вертолета. М.: МАИ, 1984.3. Шайдаков В. И. Аэродинамический расчет вертолета. М.: МАИ, 1988.4. Техническая эксплуатация летательных аппаратов. Пугачев А.И. М.: Транспорт-1977г.5. Оптимизация сроков выполнения регламентных работ агрегатов и систем ЛА. Шайморданов Л.Г. Лабораторный практикум , Красноярск 2003г.6. Правила расследования авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими судами в РФ-1998г.7. Анализ безопасности полетов в ГА РФ за январь - апрель 2008г, за 1-е полугодие 2008г., за июль - октябрь 2008г.8. Журнал учета авиационных инцидентов ФГУАП МЧС России 2008-2009г.г.9. Общая экология. Петров К.М.10. Экономика. Назаров М.П.11. Охрана труда в ГА. Буриченко Л.А. М: Транспорт 1978г.12. Безопасность труда при применении ГСМ в ГА. М: Транспорт 1987г.13. «Авиация: Энциклопедия». М.: Большая Российская энциклопедия, 199414. Вертолёт Ми-8 МТВ, В.А. Данилов, В.М. Занько, Н.П. Калинин, А.И. Кривко, - М.: Транспорт, 1995г.15. Конструкция и прочность летательных аппаратов гражданской авиации: К.Д Миртова, Ж.С. Черненко, 1991г.ПРИЛОЖЕНИЕ