Файл: Колганов И.М., Дубровский П.В., Архипов А.Н., 2003 - Технологичность авиационных конструкций, пути повышения. Том 1.pdf

131

новку 1000 силовых точек, которые приведены без учета индексации цен в период

1992-2003 г.г.

Таблица 5.1. Затраты и коэффициент стоимости на установку 1000 силовых точек соединений, выполненных различными способами

Табличные данные показывают целесообразность соединения сваркой, одного из наиболее производительных и экономичных методов создания неразъемных соединений.

Сварка позволяет создавать конструкции, наиболее рациональные по форме и размерам, приближенные к монолитным; обладающие высоким коэффициентом использования материала и высоким уровнем прочностных показателей.

Сварка легко автоматизируется, обеспечивает высокий КИМ, достаточно легко контролируется, позволяет снизить массу конструкции и трудоемкость изготовления соединения.

Неслучайно в конструкции фюзеляжа самолета Ан-124 сварка широко используется для соединения стрингерного набора с обшивкой, а элементы конструкции местного усиления (окантовки, усиливающие накладки и т.п.) соединяются клепкой (рис.5.1).

Болтовые соединения, уступая клепаным, клеевым и сварным по коэффициенту стоимости и затратам на изготовление, особенно при использовании в высокоточных и ответственных узлах, необходимы для разъемных соединений и в случаях передачи значительных сосредоточенных нагрузок, имеют повышенную долговечность.

132

Рис.5.1. Панель кабины экипажа самолета Ан-124 «Руслан» : 1 – обшивка; 2 – стрингеры; 3 – шпангоуты; 4 – дверной проем; 5 - окантовка; 6 – накладка усиливающая; 7 – балки усиливающие; 8 - профиль

Варьирование геометрических параметров шва, соотношений механических свойств соединяемых деталей и материала крепежных элементов, величиной радиального и осевого натягов, обеспечивая упрочнение отверстий и крепежа, можно соединения сделать высокоресурсными, повысить усталостную прочность и надежность конструкций.

Применение в конструкциях стальных, титановых болтов с упругопластическим натягом, кроме увеличения в 2…4 раза выносливости, обеспечивает герметичность соединений и позволяет снизить массу конструкций.

использование клеезаклепочных, болт-заклепочных и клеесварных соединений позволяет усилить эффект определенных характеристик базовых соединений. Выбор способа соединения требует проведения всестороннего тщательного анализа нагружения конструкции в полете и работы элементов конструкции под нагрузкой.

133

5.2. Технологичность соединений заклепочным швом

Поскольку в конструкциях ЛА до 75-90% соединений может быть выполнено заклепками, то разработчики клепаных конструкций должны требования технологичности (производства) ставить наравне с прочностными. Конструкции должны позволять расширение если не автоматизации выполнения соединений, то хотя бы механизации. Данные таблицы 5.2 убедительно подтверждают такую необходимость [4].

Таблица 5.2. Относительная трудоемкость и технологическая себестоимость выполнения заклепочного соединения при разной степени механизации и автоматизации

При проектировании и изготовлении клепаных узлов, отсеков и агрегатов для повышения технологичности рекомендуется выполнить следующие требования.

1.Проектировать конструкции с открытыми двусторонними подходами к месту клепки и с габаритными размерами, позволяющими расширить применение средств механизации и автоматизации.

2.Стрингеры в панельных конструкциях в зависимости от конфигурации располагать :

на плоских и цилиндрических панелях по образующим параллельно друг другу;

на конических панелях (типа крыльевых) – по процентным линиям; на панелях двойной кривизны – в плоскостях, проходящих через ось враще-

ния отсека.

3.Стрингеры по периметру отсеков фюзеляжа разбивать через равные или кратные какой-либо рациональной величине промежутки.

4.Поперечные элементы жесткости располагать параллельно друг другу. Расстояние между ними назначать кратным шагу заклепок по стрингерам.

5.Для продольных и поперечных элементов жесткости в узлах и агрегатах применять только открытые профили как прессованные, так и гнутолистовые.

6.В агрегатах (крыло, оперение, лонжероны и т.п.) с разъемом по хорде выполнять стыковые швы внахлестку.

134

7.Количество разновидностей швов в пределах одного непанелированного отсека, панели или узла должно быть наименьшим, швы унифицировать по типу, диаметру, шагу заклепок, особенно для многорядных швов.

8.В узлах и панелях с переменной толщиной пакета, где используются заклепки разных типоразмеров при разном шаге, их унифицировать по зонам.

9.Не рекомендуется применять соединение встык с одной накладкой (рис.5.2,а). Трудоемкость такого соединения в 2,0…2,5 раза выше, чем соединения внахлестку при равнопрочности (рис.5.2,б).

Рис.5.2. Требования технологичности при соединении заклепками :

а, б – нетехнологичное и технологичное соединение панелей; в – обеспечение перемычки заклепочных швов; г – расположение оси заклепки в зоне подсечки

10.Минимальные расстояния «с» от оси шва до края профиля или листа

должно быть не менее двух d3, то есть с ≥ 2 d3. В местах подсечек и скруглений оси заклепок располагать на расстоянии от конца сбега или скругления с ≤ 0,5 D, где диаметр закладной или замыкающей головки заклепки.

11.Шаг заклепок в швах, определяемых расчетом на прочность, выбирать соответственно существующим ОСТ : 12,5; 15; 17,5; 20; 25; 30; 35; 40; 50; 60 мм.

12.При невозможности использования для клепки стационарного прессового оборудования при проектировании узлов типа балок, шпангоутов и т.п. предусматривать применение ручных клепаных прессов. Параметры элементов конст-

135

рукции в зоне соединения должны быть такими, чтобы обеспечивался доступ ручного пресса к расклепываемой заклепке.

13. В заклепочных швах замыкающие головки заклепок располагать : со стороны большей толщины при однородных пакетах; со стороны более прочного материала при разнородных пакетах.

Можно предъявить к заклепочным соединениям ряд других требований.

5.3.Требования технологичности при выполнении соединений на сверлильно-клепальных автоматах

Сверлильно-клепальные автоматы (АК) обеспечивают за один автоматический цикл заклепочное соединение, выполняя все операции технологического процесса : сверление, зенкование, вставка заклепки, образование замыкающей головки, зачистка закладной потайной головки. Перемещение при этом узлов и панелей на шаг заклепок осуществляется автоматически по программе, а также вручную.

Для выполнения соединения на автоматах предъявляются особые требования по технологичности к соединяемым конструкциям.

1.Конструкцияузловипанелейдолжнаобеспечитьсвободноеперемещение силовыхагрегатовАКвзонеклепкииудовлетворятьтребованиям, изложенным вп.5.2.

2.В пакетах из разнородных материалов листы или профили из более прочного материала не следует располагать между листами меньшей прочности, иначе будет иметь место увеличение диаметра отверстий со стороны входа сверла.

3.При выборе размеров узлов необходимо пользоваться данными табл.5.3. Наибольшие размеры зависят как от конструктивных особенностей автомата, так

иот геометрической формы узлов (плоские, цилиндрические, конические). Увеличение ширины ухудшает обзор зоны клепки на автоматах без ЧПУ.

4.Клепку на автоматах рекомендуется производить заклепками-стержнями со скруглениями по торцам. Заклепки должны быть расположены по рядовым швам. В случае двухтрехрядных и более швов расстояние между рядами должно быть не менее 20 мм.

5.Для продольных и поперечных элементов жесткости в панелях и узлах применять только открытые профили. При этом отклонение размеров полок

должно находиться в пределах ±0,5 мм.

6.Узлы и панели, применяемые в них заклепки, должны быть изготовлены из алюминиевых сплавов.

7.Типы и размеры заклепок должны быть в полном соответствии с технической документацией на них (ГОСТ, ОСТ и т.п.).

8.В конструкциях узлов и панелей, предназначенных для автоматической клепки, не применять двухстороннюю потайную клепку.

9.Для обеспечения стабильного качества заклепочное соединение должно быть толщиной 0,8…3,0 диаметра стержня заклепки.

10.Для свободного прохода заклепок в отверстия применять заклепки со скругленными торцами соответственно существующим ОСТ «Заклепки для автоматической клепки».