Конструктивное усовершенствование шасси самолета Ту-154 на основе анализа эксплуатации

Рис.1.5.

1.3.2.1 Расчет энергоемкости тормоза [5]

Энергоемкость тормозного узла:

(1.17.)

где Q – количество тепла, выделяющегося при работе тормоза;

n – количество тормозных устройств в колесе;

ккал/кг·ч – механический эквивалент тепла.

Количество тепла, выделяющегося при работе и поглощенное тормозом:

(1.18.)

где KР=0,85 – коэффициент рассеивания тепла;

Gi – вес отдельных элементов тормоза;

CPi – удельная теплоемкость элементов тормоза;

ΔQv – прирост среднемассовой температуры пакета дисков,

ΔQv =Qv-Q0. (1.19.)

Удельные теплоемкости стали и углерода:

CР ст =0,15кал/г·град ;

CР уг =0,35кал/г·град .

Плотность стали и углерода:

γст =0,009г/мм3;

γуг =0,0025г/мм3.

Вес стальных и углеродных элементов определяется через плотность и объем:

(1.20.)

Для получения объема со сборочных чертежей тормозных дисков снимаются соответствующие размеры элементов. Объем стальных и углеродных элементов:

Wст =625472,4 мм3;

Wуг =5124286,15 мм3.

Пользуясь формулой (1.20.) получим:

Gст =625472,4×0,009=5629,25 г;

Gуг =5124286,15×0,00225=11529,64 г.

Теплоемкость тормозного пакета:

4883,76(кал/град)=4,8838ккал/град

Среднемассовая температура пакета дисков:

(1.21.)

где Q0=15°C – начальная температура дисков;

(1.22.)

где AT находим по формуле:

где Gпос =74000 кг – посадочная масса самолета;

Vпос =64м/с – посадочная скорость самолета;

aT =0,7 – поправочный коэффициент;

nT =12 – количество тормозных колес;

тогда

9688758,33 (H·м)=987641,01кг·м;

2312,98 (ккал);

572,2(°C).

Для современных тормозных устройств максимально допустимая температура пакета дисков не должна превышать 500°С. В результате расчета мы получили температуру пакета дисков больше чем допустимая. Учитывая, что в тормозных колесах установлены вентиляторы для принудительного охлаждения тормозного пакета, а также стоит тепловой экран из композиционного материала на основе углерода для защиты корпуса колеса от нагрева. И учитывая, что фрикционная пара "углерод – углерод" работает лучше в условиях высоких температур, можно сделать вывод о том, что проектируемое тормозное устройство будет работать в допустимых температурных условиях.

1.3.2.2 Проверочный расчет корпуса тормозного устройства [6]

Расчет производим в наиболее опасных сечениях: 1-1,2-2 и 3-3 (рис.1.6.). Для уменьшения веса корпуса тормозного устройства и увеличения его надежности в качестве материала для его изготовления предлагается ультравысокопрочная сталь 300М разработанная в США [7]. Химический состав стали; C –0,39÷0,44%; Si – 1,5÷1,8%; Ni – 1,65÷2%; Cr – 0,7÷0,95%; Mo – 0,3÷0,45%; V – 0,05÷0,1%. Для этой стали σв=1900 МПа. Из этой стали, изготовлены шасси самолетов Boeing 727, Boeing 737, Boeing 747.

При расчете принимается пониженный временный предел прочности материала с учетом его нагрева:

σв´=0,84×σв =0,84×1900=1596 (МПа). (1.23.)

Сечение 1-1:

В сечении 1-1 прочность корпуса тормоза проверяется на изгиб от действия осевой силы. Определим разрушающую осевую силу SТ.разр:

SТ разр= K×SТ´, (1.24.)

где K=3 – коэффициент безопасности;

ST´=40177 H – осевое усилие сжатия дисков в проектируемом тормозном устройстве;

SТ разр= 3×40177=120531 H.

Определим нормальные напряжения от изгиба для растянутых и сжатых волокон:

(1.25.)

где L=R1-RT – плечо приложения разрушающей осевой нагрузки;

R1=0,094 м – радиус сечения 1-1;

RТ=0,078 м – радиус приложения разрушающей осевой нагрузки SТ разр,

L=0,094-0,078=0,016 (м);

W – момент сопротивления сечения,

(1.26.)

где R1 – радиус сечения 1-1;

h1= 0,006 м – толщина стенки тормозного устройства;

(м3);

5,4446×108 (Па)=544,46 МПа.

Определим коэффициент избытка прочности:

где Kп=1,1 – коэффициент пластичности материала,

Сечение 2-2

В сечении 2-2 определяются нормальные напряжения при изгибе с растяжением по формуле:

(1.27.)

где F – площадь расчетного сечения:

F= n × [b×H - (b-a) × b1 - 2×b2×b3] ; (1.28.)

n =15 – количество участков "В" (рис.1.7.);

H=9 мм =0,009 м – высота участка "В";

a=0,018 м;

b1=0,006 м;

b2= H-b1 =0,009-0,006=0,003 (м);

b3=0,007 м – радиус отверстия;

(1.29.)

где R0=0,105 м – внутренний радиус сечения;

Rв=0,108 м – см. рис.1.6.;

(м);

F =15×[0,0446×0,009-(0,0446-0,018)×0,006-2×0,007×0,003] =0,00299( м2);

Wр – момент сопротивления сечения,

(1.30.)

где Yс – координата центра тяжести сечения:

(1.31.)

I – момент инерции всего сечения:

I= nI1, (1.32.)

где I1 – момент инерции одного элемента сечения:

(1.33.)

следовательно

тогда

I=15×1,82×10-9=2,73×10-8 м4;

(м3);

L2 – плечо приложения силы SТ разр в сечении 2-2

L2=0,016+0,0056=0,0216 (м).

Используя формулу (1.27.) найдем нормальное напряжение:

5,742×108 (Па)=574,2 МПа.

 Скачать реферат