Проектирование и расчет мотоустановки среднемагистрального пассажирского самолета

Непрямыми способами изготовления называются такие, в которых элементы конструкции образуются из полуфабрикатов. В этом случае пропитка армирующих волокон связующим представляет самостоятельную операцию, в результате которой получают предварительно пропитанные материалы (препреги) - нити, жгуты, ленты и ткани, которые затем подсушиваются и частично отверждаются.

Препреги приготовляют в специальных установках вертикального или горизонтального типа, одна из которых представлена на рис. 31

Формообразование деталей современной техники из ПКМ осуществляется многими технологическими методами, из которых наиболее широкое применение находят методы намотки, прессования, вакуумное и автоклавное формование, пултрузия.

Метод намотки. Намоткой называют процесс формообразования конструкций из КМ, при котором заготовки получают автоматизированной укладкой по заданным траекториям армирующего наполнителя (нитей, лент, тканей), соответствующие внутренним размерам изготавливаемой детали. Формование детали намоткой завершается отверждением намотанной заготовки .

В настоящее время намотка осуществляется на автоматизированных намоточных станках с программным управлением, позволяющих получить изделия различных форм и размеров. Наиболее широко метод намотки применяется для изготовления конструкций, имеющих форму тел вращения или близкую к ней. Намоткой изготавливаются трубы, баки, емкости давления различной формы, конические оболочки, стержни, короба и т. п.

На рис. 32 представлена схема станка для спиральной намотки труб и емкостей сложной формы. При этом армирующий материал укладывается на поверхность оправки под некоторыми расчетными углами, которые выбираются в зависимости от схемы нагружения конструкции и в конечном счете определяют механические характеристики ПКМ. Требуемый угол укладки достигается в результате подбора скоростей вращения оправки и перемещения раскладчика. Материал при намотке укладывается с некоторым натяжением, которое способствует увеличению давления формования и получению монолитной структуры ПКМ.

Таблица 23

Наименование операции	Материалы	Оборудование	Готовое изделие	Произв. cреда	Окруж. среда
Формообразо-¦вание	Лист. загот.	Пресс	Профиля Обшивки	Воздух	Воздух

Количественные показатели пожаро и взрывоопасных веществ и материалов

Таблица 24

Наименование операции	Наименование вещества	Показатели пожароопас.	Кол. раб.	Критическ. возн. пож
Формообразо- вание	Несгораемые	-/-	1-2	-/-

Микроклимат

Таблица 25

Наименование операции	Хар. помещ. по избытку тепла	Категория тяжести	Парам.микроклимата
			Темпер.	Влажн.	Скор. движ. Возд.
Формообразо- вание	без изб. тепла	средняя	919-25	440-60	00,2-0,6

Освещенность

Таблица 26

Наименование операции	Мин.  размер объекта	Фон	Конт- раст	Разряд	Освещенность
					Об-щее  лк	Мест ное	Есте- ств.	Совм ещен
Формообразо- вание	0,3-0,5	ср.  темн.	Мал. Ср.	IIIб.	300	500	4	24

Производственный шум, производственные вибрации

Таблица 27

Наименование операции	Характ. фактора	Действующее /предельно-допустимое/¦
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Формообразо- вание	-/-	99	92	86	83	80	78	76	74

Электромагнитные поля

Таблица 28

Наименование операции	Характеристика	Фактические значения	Предельно доп. уровень
	поля	источник
Формообразо- вание	-/-	-/-	-/-

Воздух рабочей зоны

Таблица 29

Наименование операции	Выделяемые вещества	Класс	Фактические значения	ПДК
Формообразо- вание	-/-	-/-	-/-	-/-

4.1 Инженерные мероприятия по обеспечению безопасности при работе с прессом

Конструкция и расположение механизмов и узлов пресса должны обеспечивать удобства их обслуживания, а также свободный и удобный доступ к штампам, предохранительным и регулируемым устройствам. На прессе должны быть: таблички с краткой технической характеристикой и с указанием периодичности и мест смазки; указатели предела регулировки шатуна, направления вращения маховика или фрикционных дисков, положений кривошипного вала (а для фрикционного пресса предельного по- ложения ползуна); световые сигналы, показывающие, на какой из режимов работы пресса переключена схема управления, и что "цепь управления под напряжением" и "главный двигатель работает". Толкатели кнопок управления в зависимости от функционального назначения должны иметь цвета, указанные в табл. 30

Таблица 30

Цвет	Назначение	Пример применения
Красный Красный Желтый Зеленый Черный Белый или голубой	Стоп Стоп общий (аварийный) Пуск (налад. опер.) Пуск (подготов-ые операции) Пуск (оперативное управление) Любые операции ,для которых выше пер. цв. не предназначены	Отключение отдельных механизмов Отключение всех механизмов Пуск ПО в наладоч. режиме Подача напряж. в цепи управления. Только для пуска (на ход ПО) Пров. исправ. сигн. ламп на пульте упр., восстан блокировок

Конструктивное исполнение включающей и тормозной сиcтем должно обеспечивать надежность их действия ,удобство регулировки и замены изношенных деталей. Приборы управления, муфта включения и тормоз не должны допускать случайного или самопроизвольного включения пресса.

На прессах усилием свыше 16 т должны устанавливаться муфты включения фрикционного типа.

Для автоматического отключения пресса при падении давления воздуха в воздуховоде пресса должно устанавливаться соответствующее реле давления. Узлы включения и тормозные устройства при работе пресса на режиме <одиночный ход> должны обеспечивать автоматическое отключение муфты и включение тормоза после каждого хода с остановом ползуна в исходном крайнем положении. Рекомендуется применять сдвоенные воздухораспределители и другие средства, предотвращающие сдвоенные ходы ползуна.

Тормозная система должна осуществлять торможение мeханически независимо от энергоносителя; растормаживание - механически или с помощью энергоносителя (электротока, воздуха и т. п.). Угол торможения должен быть не более 15' угла поворота кривошипного вала. При расположении муфты включения и тормоза на разных концах вала между ни- ми должна быть предусмотрена блокировка, обеспечивающая включение тормоза сразу же после выключения муфты и не допускающая включение тормоза до полного выключения муфты.

Механические прессы усилием свыше 16 т, кромкогибочные. (листогибочные) кривошипные прессы должны быть оборудованы приспособлениями (уравновешивателями) ,предотвращающими опускание ползуна под действием собственного веса и веса прикрепленного к нему инструмента при разладке тормоза или при поломке шатуна.

Прессы однокривошипные усилием более 100 т и двухкри- вошипные c усилием свыше 63 т для регулировки межштампового пространства должны иметь индивидуальные электродвигатели. Пуск электродвигателя межштампового пространства должен быть сблокирован с пуском пресса так, чтобы в течение периода регулировки включение пресса было бы невозможно. Усилие на рукоятку приспособления для ручной регу- лировки межштампового пространства не должно превышать 10 кг. Верхний и нижний пределы регулировки межштампового пространства должны ограничиваться конечными выключателями при регулировке с помощью электродвигателя и соответствующими указателями при ручной регулировке.

Прессы, на которых производится групповая работа, должны оборудоваться II групповым управлением- двуруким для каждого штамповщика, допускающим возможность включения пресса на рабочий ход только при одновременном включении всех пусковых приборов.

На двух и четырехкривошипных прессах следует устанавливать не менее двух пультов управления - с фронта и с задней стороны пресса. Каждый пресс, устанавливаемый в автоматических линиях, кроме центрального пульта управления, должен иметь индивидуальный пульт управления.

Кнопки (рукоятки) управления прессом (ходом ползуна) должны быть расположены на высоте 700 - 1200 мм от уровня пола. Кнопки "Пуск" двурукого включения должны находиться друг от друга на расст. не менее 300 мм и не более 600 мм.

Опорная поверхность педали пресса должна быть прямой, нескользкой, иметь закругление торца и на расстоянии 110-130 мм от него упор для носка обуви. Педаль должна быть защищена прочным кожухом, открытым только с фронта обслуживания и исключающим возможность случайного воздействия на нее. Верхний край кожуха должен быть закруглен с целью устранения возможности ранения ноги при введении ее на педаль, Усилие на педаль для включения пресса должно быть в пределах 2,5- 3,5 кг. Опорная поверхность пусковой педали должна быть установлена на высоте 80 - 100 мм от уровня пола; включение пресса на рабочий ход должно про- исходить после прожатия педали соответственно на 45 - 70 мм.

Прессы должны снабжаться предохранителями ,предотвраща- ющими поломку пресса при перегрузке. Прессы с механизмами для наклона станины, подъема и поворота стола должны иметь стопорные устройства, надежно фиксирующие станину и стол в нужном положении. Открытые одностоечные прессы должны быть оборудованы прочными ограждениями кривошипно-шатунного механизма и кривошипного вала, не допускаю- щими падения их частей при случайных поломках.

Механизмы автоматических подач и другие средства механизации на прессах, если их действие может представлять опасность для работающих, должны быть укрыты соответствующими ограждениями. Каждый пресс при работе на режиме с одиночными ходами, должен быть оборудован защитным устройством, исключающим травмирование рук в опасной зоне (двурукое включение, фотоэлементная защита, подвижное ограждение и др.). Защитные устройства должны удовлетворять следующим основным требованиям: исключать возможность попадания рук под опускающийся ползун (штамп) или удалять pуки из-под опускающегося ползуна (штампа); автоматически фиксироваться в защитном положении до момента достижения ползуном безопасного положения; обеспечить защиту при каждом опускании ползуна, для чего защитное устройство должно быть сблокировано с механизмом включения муфты или связано непосредственно с ползуном; допускать регулирование при изменении величины хода ползуна и закрытой высоты пресса; не мешать в работе и обозрению рабочего пространства при штамповке и не вызывать случаев травмирования при своем действии. В случае необходимости штамповки крупных заготовок, удерживаемых руками, должна быть предусмотрена возможность переключения или отключения защитного устройства с фиксацией его в требуемом положении.

Если ограждение имеет отверстия или изготовленно из сетки, то расстояние от движущихся деталей до поверхности ограждения должно соответствовать указанному в табл. 31

Таблица 31

Наибольший диаметр окруж. вписанной в отв. решетки (сетки)	Расстояние от движ. деталей до поверх. ограждения, не менее (мм)
До 8 мм Св. 8 до 25 >> 25 >> 40	15 120 200

При конструировании и изготовлении защитного устройства должны быть учтены особенности конкретного пресса и условия работы на нем.

Винтовой фрикционный пресс должен быть оборудован:

а) двуруким управлением. Рычаги (кнопки) двурукого управления должны быть сблокированы между собой так, чтобы включение пресса могло происходить только при одновременном воздействии на оба рычага (кнопки) и чтобы исключалась возможность включения пресса при заклинивании одного из них;

б) тормозным устройством, обеспечивающим надежное удержание ползуна в верхнем нейтральном положении маховика;

в) ограждением, удерживающим маховик при случайном срыве его со шпинделя и оборвавшуюся фрикционную обкладку маховика в случае ее повреждения;

г) амортизирующими упорами, предотвращающими ход ползуна выше установленного предела и исключающими удар маховика о горизонтальный вал;

д) предохранительным устройством (фиксатором), обеспечивающим держание ползуна в верхнем положении;

е) сервоприводом (гидравлическим или пневматическим) для осуществления нажатия диска на маховик, если усилие пресса более 160 т.

Винтовые прессы с балансирами должны иметь ограждения пути, проходимого этими балансирами.

Меры безопасности, предусматриваемые конструкцией штампа (механизация и автоматизация подачи заготовок и удаления отходов и деталей за пределы опасной зоны; закрытые штампы; огражденные штампы и др.), должны определяться в зависимости от условий и характера производства (единичное, мелкосерийное, серийное, массовое), габарит- ных размеров материала, заготовок и назначения самого штампа. При наличии устройства для автоматической подачи заготовок в штамп и удаления из штампа отходов и деталей рабочее пространство пресса необходимо ограждать, чтобы исключить доступ рук в опасную зону. Ограждение не должно мешать наблюдению за процессом штамповки. В условиях крупносерийного и массового производства для подачи заготовок в штамп и удаления деталей и отходов за пределы опасной зоны следует применять средства механизации и автоматизации, устанавливаемые на прессе или встроенные в штамп (механические руки, автоматические сбрасыватели, воздушная сдувка и др.).

При штамповке мелких деталей небольшими партиями подачу заготовок в штамп следует осуществлять с применением средств малой механизации (лотков, шиберов или других устройств с механической или ручной подачей). Для удаления деталей и отходов из рабочей зоны штампа необходимо предусматривать надежные средства, обеспечивающие безопасность. Допускается укладывание заготовок в рабочую зону штампа пинцетом, но с обязательным применением защитного устройства, обеспечивающего безопасность (двурукое управление, фотоэлементная защита, ограждение опасной зоны пресса и др.).

На плите штампа или на прикрепленной к штампу табличке должны быть изложены четкие указания о том, с какими устройствами безопасности следует работать. На плитах особо опасных штампов по всей длине фронтальной их стороны на носится полоса желтого цвета шириной 10 - 25 мм в зависимости от габаритных размеров плиты.

Подача заготовок в штамп и удаление отштампованных деталей из штампа вручную допускается только при наличии на прессе эффективных защитных устройств (двурукое включение, фотоэлементная защита, ограждение опасной зоны пресса и др,), исключающих травмирование рабочих, или при применении штампов безопасной конструкции, выдвижных или откидных матриц, сблокированных с включением пресса.

На небольших штампах ,применяемых на прессах с малым ходом ползуна для исключения возможности травмирования пальцев, должны предусматриваться зазоры безопасности между подвижными и неподвижными их частями ; не более 8 мм между верхним подвижным съемником и матрицей , между неподвижным нижним съемником и пуансоном при нахождении ползуна в верхнем положении; не менее 20 мм между нижним съемником или прижимом и пуансонодержателем, между втулками (в штампах с направляющими колонками) и съемником при на- хождении ползуна в нижнем положении. На прессах с большим ходом ползуна указанный зазор безопасности в штампе не менее 20 мм должен быть увеличен с таким расчетом, чтобы кисть руки не могла быть зажата при нижнем положении ползуна. Если по условиям работы (установка штампа на прессе с большим или нерегулируемым ходом ползуна) нельзя выдержать зазоры (расстояния) безопасности между подвижными и неподвижными частями, то опасные зоны должны быть ограждены.

Штампы, при работе с которыми имеется повышенная опасность травмирования, вследствие поломки их отдельных частей (чеканочные штампы, штампы для выдавливания, штампы с рабочими элементами из твердого сплава и т. п.), должны быть оборудованы предохранительными кожухами, исключающими возможность травмирования отлетающими осколками и под- вижными частями.

Для сборки штампов необходимо предусмотреть надежные способы крепления всех деталей. Должна быть исключена возможность самоотвинчивания винтов и гаек, крепящих выталкиватели, съемники, выбрасыватели, а также вырывания матриц и пуансонов из мест их крепления во время работы штампа (пресса).

Крепление штампов на прессах должно быть надежным и обеспечивать удобство подачи заготовок и съема изделий. Применение всевозможных шайб и случайных подкладок при креплении штампов запрещается.

Лотки, применяемые для подачи заготовок в штамп, должны иметь направляющие линейки с открытым пространством между ними, позволяющими наблюдать и при необходимости ориентировать положение перемещающихся заготовок. Удаление застрявших в штампе деталей и отходов должно осуществляться только с помощью соответствующего инстру- мента при выключенном прессе.

Удаление отштампованных деталей и отходов из межштампового пространства должно допускаться только при нахождении ползуна в верхнем мертвом положении или при наличии на прессе защитного устройства. Во избежание образования на штампуемых деталях заусенцев, вызывающих порезы рук, применение матриц и пуансонов с затупленными режущими кромками не допускается.

4.2 Обеспечение чистоты производственного процесса

Работа на прессе не сопровождается:

а) загрязнением воздуха значительными вредными выделениями (ядовитыми газами ,парами);

б) значительными вибрациями ;

в) воздействием на рабочего электромагнитными полями;

Отходы, при работе на прессе, необходимо удалять за пределы цеха, а также в специальные помещения в зависимости от габаритов, веса, материала.

В складских помещениях должны быть предусмотрены безопасные , хорошо освещенные проходы и проезды между стеллажами, входными и выходными проемами.



5. Расчет технико - экономической эффективности изготовления воздухозаборника из композиционных материалов

К новым конструкционным материалам, которые по прочности, жесткости и другим физико-механическим свойствам значительно превосходят известные конструкционные сплавы, относятся так называемые композиционные материалы (КМ), или, иначе, композиты.

В процессе эксплуатации конструкций из КМ были выявлены основные преимущества:

- Малая масса по сравнению с традиционными типами подкрепленных пластин и оболочек.

- Экономичность по сравнению с традиционными конструкциями.

- Хорошие теплоизолирующие свойства.

В расчете экономической части определяем стоимость изготовления металлического и композитного канала воэдухозаборника на двигателе самолета.

Себестоимость канала воздухозаборника определяем по формуле :

С = М + ПФ + Зо + Зд + Зсс + НРу, (1.10)

где М -стоимость материалов;

ПФ -стоимость полуфабрикат;

Зо -зарплата основная;

Зд -зарплата дополнительная;

Зсс-отчисление на соцстрахование;

НРу-накладн. цеховых расходов.

Веса деталей канала воздухозаборника приведнны в табл. 32



ЛИТЕРАТУРА

1. C.М. Егер `Проектирование самолетов' 1983г.

2. A.Н. Глаголев `Конструкция самолетов' 1975г.

3. C.И. Зоншайн `Аэродинамика и конструкция летательных аппаратов' 1966г.

4. И.А. Максимов, В.А. Секистов `Двигатели самолетов и вертолетов' 1977г.

5. Сборник трудов `Теория и практика проектирования пассажирских самолетов` 1976г.

6. В.Т. Лизин ,В.А. Пяткин `Проектирование тонкостенных конструкций'.



Приложение

Листинг программы расчета аэродинамических нагрузок на мотогондолу

real*8 fi,Po(14)/1.65,1.69,1.67,0.98,0.88,0.82,0.78,0.56,

* .35,.23,.17,.15,.14,.15/

real*8 Py(14)/3.4,3.4,3.4,3.3,2.5,1.1,

* .7,.55,.55,.55,.56,.45,-2.,-1./,

* Pza(14)/.26,.26,.26,.26,.26,.26,.26,.27,.43,.67,

* .91,.9,.6,0./,

* Pzb(14)/3.95,3.95,3.9,3.75,2.7,1.6,1.2,.62,.4,.3,

* .2,.15,.12,0./,

* X(14)/0.,.0125,.025,.05,.1103,.15,.181,.3,.4304,

* .55,.65,.774,.9,1./

real*8 gamm(14)/44.,24.,16.,7.,5.,2.,1.5,-2.,-8.,-10.,-11.,

* -12.,-12.,-12./

real*8 R(14)/1.,1.06,1.11,1.145,1.2,1.21,1.225,1.24,1.16,

* 1.15,1.07,.95,.815,.72/

real*8 alf,bett,q,t,Ln,Lk,ref,fin,sh,dfi,r1ef,r2ef,fif,

* Myx(5),Mzx(5),L,Pyc(5),Pxc(5),Pzc(5),P(5),Xc(5),Xcc(5),xt,pi

write(*,*) 'Введите начальное значение угла Fi'

read(6,*) fin

write(*,*) 'Введите конечное значение угла Fi'

read(6,*) fi

write(6,*) 'Введите начальную Xотн'

read(6,*) Ln

write(6,*) 'Введите конечную Xотн'

read(6,*) Lk

write(*,*) 'Введите значение угла BETTA'

read(*,*) bett

write(*,*) 'Введите значение угла ALFA'

read(*,*) alf

write(*,*) 'Введите значение q'

read(*,*) q

pi=4*datan(1)

fi=fi*pi/180.

fin=fin*pi/180.

alf=alf*pi/180.

bett=bett*pi/180.

L=5.6

sh=.003

dfi=2.*pi/1257.

xt=Ln

do 4 i=1,13

if(xt.lt.x(i)) goto 5

4 continue

5 i=i-1

do 103 ik=1,5

Pyc(ik)=0.

Pzc(ik)=0.

Pxc(ik)=0.

Myx(ik)=0.

Mzx(ik)=0.

Xc(ik)=0.

103 Xcc(ik)=0.

write(*,*) 'Номер участка',i

gamm(i)=gamm(i)*pi/180.

do 1 t=Ln,Lk,sh

if(xt.gt.x(i+1)) then

i=i+1

write(*,*) 'Номер участка',i

gamm(i)=gamm(i)*pi/180.

endif

do 2 fif=fin,fi,dfi

c write(*,*) fif*180./pi,xt,r(i)

c Учет пилона **********************************

C if((xt.gt.x(5).and.xt.lt.x(6)).and.

C * (fif.lt.1.449.or.fif.gt.1.693)) goto 6

C if((xt.gt.x(6).and.xt.lt.x(7)).and.

C * (fif.lt.1.344.or.fif.gt.1.798)) goto 6

C if(xt.gt.0.1103.and.(fif.gt.1.2915.and.fif.lt.1.85))

C * goto 3

6 continue

r1ef=dcos(fif+dfi/2.)

r2ef=dcos(fif+dfi/2.)

if(xt.gt.0.1103.and.(fif.gt.0..and.fif.le.pi/2.))then

r1ef=1.

r2ef=1.

c write(*,*) '1 *********',fif

c pause

endif

if(xt.gt.0.1103.and.(fif.gt.pi/2.and.fif.le.pi))then

r1ef=-1.

r2ef=-1.

c write(*,*) '2 *********',fif

c pause

endif

c write(*,*) fif*180./pi,xt,r1ef,r2ef

c PAUSE' '

P(1)=(Po(i)+Py(i)*alf*dsin(fif+dfi/2.)+Pza(i)*alf*r1ef

* -Pzb(i)*bett*r2ef)*q*L*dfi*R(i)*sh

c write(*,*) P/(sh*L*R(i)*dfi),xt,fif

c pause

P(2)=Po(i)*q*L*dfi*R(i)*sh

P(3)=Py(i)*alf*dsin(fif+dfi/2.)*q*L*dfi*R(i)*sh

P(4)=Pza(i)*alf*r1ef*q*L*dfi*R(i)*sh

P(5)=-Pzb(i)*bett*r2ef*q*L*dfi*R(i)*sh

do 1000 ik=1,5

Pyc(ik)=Pyc(ik)+P(ik)*dsin(fif+dfi/2.)

Pzc(ik)=Pzc(ik)+P(ik)*dcos(fif+dfi/2.)

Myx(ik)=Myx(ik)+P(ik)*dsin(fif+dfi/2.)*xt

Mzx(ik)=Mzx(ik)+P(ik)*dcos(fif+dfi/2.)*xt

Pxc(ik)=Pxc(ik)+P(ik)*dtan(gamm(i))

 1000 continue

3 continue

2 continue

xt=xt+sh

R(i)=R(i)+sh*L*dtan(gamm(i))

1 continue

do 100 ik=1,5

if(dabs(Pyc(ik)).gt.1.d-10) then

Xc(ik)=Myx(ik)/Pyc(ik)

else

write(*,*)ik,'Myx=',Myx(ik)

endif

if(dabs(Pzc(ik)).gt.1.d-10) then

Xcc(ik)=Mzx(ik)/Pzc(ik)

else

write(*,*)ik,'Mzx=',Mzx(ik)

endif

write(*,*) 'Значения аэр. сил в Ц.Д.'

 100 write(*,12) Pxc(ik),Pyc(ik),Pzc(ik),Xc(ik)*L,Xcc(ik)*L

12 format(1x,'Pxc=',f10.2,/,1x,'Pyc=',f10.2/,1x,'Pzc=',f10.2/,

* 1x,'Xyc=',f15.7,/,1x,'Xzc=',f15.7)

open(1,file='aer.res')

write(1,*) 'Начальное значение угла Fi'

write(1,*) fin*180./pi

write(1,*) 'Конечное значение угла Fi'

write(1,*) fi*180./pi

write(1,*) 'Начальная Xнач'

write(1,*) Ln*5.6

write(1,*) 'Конечная Xкон'

write(1,*) Lk*5.6

write(1,*) 'Значение угла BETTA'

write(1,*) bett*180./pi

write(1,*) 'Значение угла ALFA'

write(1,*) alf*180./pi

write(1,*) 'Значение q'

write(1,*) q

write(1,*) 'Значения аэр. сил в Ц.Д.'

do 102 ik=1,5

102 write(1,12) Pxc(ik),Pyc(ik),Pzc(ik),Xc(ik)*L,Xcc(ik)*L

close(1)

stop' '

end