Дипломная работа: Конструктивное усовершенствование шасси самолета Ту-154 на основе анализа эксплуатации
Для вывешивания самолета, при проверке работы системы уборки-выпуска шасси, замене стоек и тележек шасси, используются гидравлические подъемники. При замене колес только на одной из стоек шасси нет необходимости вывешивать на подъемниках весь самолет. В этом случае применяется гидродомкрат с ручным насосом НР-1- 01.
Для монтажа и демонтажа пневматиков колес применяются установки типа УМК-2 и УМК-3, имеющую насосную установку с электроприводом.
Для диагностирования технического состояния самолета и его систем применяются различные системы диагностики, приборы, бортовые самописцы.
Для электропитания самолета применяются как стационарные источники электроэнергии так и аэродромные передвижные агрегаты типа АПА-50, АПА-100, которые обеспечивают питание систем самолета постоянным током с напряжением 28,5 В, переменным трехфазным током c напряжениями 36 В и 208 В, частотой 400 Гц.
2.2 Основные требования, предъявляемые к машинам и механизмам, используемым при техобслуживании воздушных судов
В соответствии с нормами летной годности самолетов гражданской авиации (НЛГС ГА) к машинам и механизмам, используемым при техобслуживании воздушных судов, предъявляются следующие требования:
1. Обеспечение минимально возможного времени техобслуживания воздушного судна;
2. Возможно большая простота конструкции и удобство в эксплуатации;
3. Большой срок службы и экономичность;
4. Надежность работы и возможность эффективного использования в широких диапазонах климатических и метеорологических условий;
5. Минимальное количество обслуживающего персонала;
6. Безопасные и безвредные условия труда.
Кроме общих условий каждый вид средств механизации должен удовлетворять также ряду специальных требований, вытекающих из его функционального назначения.
Средства механизации, также, должны быть комбинированными и универсальными, то есть такими, чтобы их можно было использовать при техобслуживании воздушных судов различных типов.
2.3 Разработка передвижной установки для техобслуживания шасси самолета Ту-154
Отсутствие достаточного количества ангарных помещений в АТБ приводит к тому, что в напряженный период эксплуатации техническое обслуживание производится на стоянках ПС. При этом большую трудоемкость и неудобство представляет перемещение производственного оборудования, инструментов и запасных частей на стоянку.
Для устранения этого недостатка в дипломном проекте спроектирована передвижная установка для техобслуживания шасси самолета Ту-154, которая является универсальной и может быть использована для техобслуживания шасси других типов воздушных судов.
Установка представляет собой специальный металлический кузов, смонтированный на автомобиле типа Ford Transit. Кузов состоит из каркаса и металлической обшивки. Каркас сварной конструкции, изготовленный из уголкового профиля. Створки установки также сварной конструкции, изготовленные из листовой стали подкрепленной уголковыми профилями.
В кузове имеются следующие отсеки:
1. Отсек для размещения насосной станции, гидравлического бака и гидросистемы установки;
2. Отсек для размещения гидродомкрата;
3. Отсек для баллонов с азотом и сжатым воздухом;
4. Отсек для хранения колес КН-10 (оборудован направляющими для выгрузки, погрузки и фиксации колес, механизмом погрузки и выгрузки с силовым цилиндром и секторным механизмом);
5. Отсек для хранения колес КТ-141 (оборудован направляющими для выгрузки, погрузки и фиксации колес);
6. Отсек для хранения тормозных устройств;
7. Отсек для хранения инструмента, применяемого для ТО шасси;
8. Отсек для хранения приспособлений, применяемых при техобслуживании шасси:
- приспособление для зарядки амортстоек шасси и стабилизирующих амортизаторов;
- приспособление для проверки давления азота в амортстойках и стабилизирующих амортизаторах;
- приспособление для зарядки пневматиков колес;
- приспособление для прокачки тормозной системы;
- приспособление для съема колес основной опоры;
- приспособление для съема подшипников колес основных опор шасси.
Управление работой установки осуществляется с пульта управления, на котором размещены приборы контроля, краны и кнопки управления.
2.3.1 Техническое описание гидроустановки и гидродомкрата
Гидроустановка предназначена для управления гидродомкратом и механизмом погрузки-выгрузки колес, а также для дозаправки гидросистемы самолета. Для резервного питания гидроагрегатов, также для сглаживания насосных пульсаций давления в гидросистеме предусмотрена установка гидроаккумулятора. Гидроустановка включает в себя гидравлическую и пневматическую системы.
Гидросистема служит для подачи давления к потребителям и включает в себя:
- гидравлический бак емкостью не менее 50 литров;
- электрический гидронасос с автоматом разгрузки и предохранительным клапаном;
- обратные клапаны;
- гидроаккумулятор;
- фильтры высокого и низкого давления;
- электрогидрокраны для подачи давления в разные линии нагнетания;
- силовые гидравлические цилиндры, оборудованные концевыми выключателями;
- пульты управления и заправки.
Пневматическая система обеспечивает наддув бака гидросистемы, зарядку пневматиков сжатым газом и переключение зарядки пневматиков как азотом, так и сжатым воздухом. Пневматическая система включает в себя:
- баллоны с азотом и сжатым воздухом;
- фильтры тонкой очистки;
- редукторы на поддавливание жидкости в баке установки и на зарядку пневматиков;
- запорные краны и обратные клапаны;
- пульты управления и заправки, выполненные для удобства заодно с пультами гидравлической системы.
Работа гидроустановки может осуществляться как от внешнего источника питания напряжением 24-28,5 В, так и от генератора установленного на автомобиле.
Гидродомкрат оборудованный автоматической системой подачи давления, значительно облегчает работу по подъему опор самолета при замене колес и тормозных устройств, а также позволяет сократить время выполнения указанных работ.
Для уменьшения веса гидродомкрата кран управления, вентиль, ручной насос и бак с гидродомкрата сняты, а оставлены только телескопический гидроцилиндр и опорная плита.
Снятые элементы размещены на установке, а ручной насос установлен в линию дозаправки гидросистемы самолета. Гидродомкрат с установкой соединен армированными шлангами и подключен к гидросистеме установки.
2.3.2 Расчет узлов крепления установки к раме автомобиля
Пол установки с размещенными на нем агрегатами крепится к раме автомобиля восемью болтами, узел крепления показан на рисунке 2.1.
При передвижении автомобиля с ускорением, болты воспринимают силу инерции Р:
(2.1.)
где m=1400 кг – масса снаряженной передвижной установки;
а – ускорение установки,
(2.2.)
где V= 60 = 16,8 скорость движения автомобиля;
t= 3 c – время остановки автомобиля минимальное,
Рис. 2.1. Схема узла крепления установки к раме автомобиля.
Болты рассчитаем на срез:
(2.3.)
где d1 – диаметр впадин резьбы болта;
Р – действующая нагрузка;
k=1 – количество плоскостей среза;
b=8 – количество болтов;
[τср] = 42106 Па – предел напряжения среза для материала СТ 45.
Чтобы увеличить площадь деревянных брусков, работающих на сжатие при затяжке болтов, увеличим диаметр болтов. В этом случае,
Принимаем болты М12 с диаметром d1 =10,16 мм.
2.3.3 Расчет направляющих для погрузки колес
Каждая направляющая состоит из двух уголковых профилей соединенных между собой. Под действием массы колеса, направляющая воспринимает силу Р1, которая раскладывается на составляющие Р1 и Р2 (Рис 2.2.).
Под действием силы Р1, направляющая работает на изгиб. В точке С (АС=СВ) балка будет воспринимать максимальный изгибающий момент (Рис 2.3.)
Рис.2.3.
Максимальный изгибающий момент в этой точке будет равен:
(2.4.)
где a=b=0,625 м – длины участков направляющей;
Р1 нормальная составляющая силы Р,
, (2.5.)
Р =600Н – сила действующая на направляющую от колес;
α = 40˚ – угол установки направляющей;
Так как направляющая состоит из двух уголковых профилей, ее необходимо рассчитать на косой изгиб по формуле:
(2.6.)
где Х1 и Y1 – координаты точки, наиболее удаленной от нейтральной линии;
Ix и Iy – моменты инерции относительно осей X и Y.
Для уголкового профиля №4 по таблице сортамента [19] находим:
Х1 =1,5310-2м; Y1 =0,7810-2м;
Ix =7,2610-8м-4; Iy =1,1910-8м-4;
Найдем изгибающий момент относительно осей X и Y. Так как профиль симметричный относительно осей X и Y, то
(2.7.)
В связи с тем, что направляющая состоит из двух уголковых профилей, каждый профиль будет испытывать напряжение
(2.8.)
Под действием составляющей Р2 направляющая работает на растяжение.
Составляющая Р2 равна
(2.9.)
Напряжение растяжения равно
(2.10.)
где S=3,08м2 площадь сечения №4 [10].
Учитывая, что направляющая состоит из двух уголковых профилей,
(2.11.)
Используя теорию нормальных максимальных напряжений, проверим, удовлетворяют ли найденные значения напряжений условию:
, (2.12.)
где [σ] – предел прочности материала СТ 3 с учетом коэффициента запаса прочности.
К=0,2 – коэффициент запаса прочности.
(2.13.)
где σв=363 МПа – предел временной прочности материала СТ 3.
Условие выполняется, спроектированная направляющая выдержит заданную нагрузку.
2.3.4 Расчет грузоподъемного механизма
Для погрузки и выгрузки колес самолета из технического отсека установки используется гидроподъемный механизм (Рис. 2.4.).
2.3.4.1 Расчет секторного механизма
Рабочие условия, в которых будет работать предлагаемый секторный механизм:
1. Скорость вращения сектора n=7 ;
2. Ресурс работы передачи – 10 лет;
3. Работа круглосуточная с часовой загрузкой 12 часов
4. Расчетный вращающий момент:
(2.14.)
где КР=1,2 коэффициент режима;
Р – усилие на штоке гидроцилиндра;
L – плечо приложения усилия.
5. Передаточное отношение U=1;
6. В качестве материала колеса и рейки принимаем сталь 40Х с термообработкой рабочих поверхностей до твердости HRC=45-50.
7. Определим допускаемые контактные напряжения
а) предел контактной выносливости стали 40Х для выбранной термообработки, соответствующий базовому числу циклов, находим, используя соотношения таблицы 20.4 литературы [11].
(2.15.)
б) базовое число циклов определим путем линейной интерполяции по таблице 20.5 [11].
в) фактическая продолжительность работы механизма в течении одного года:
(2.16.)
где 365 – количество дней в году;
24 – количество часов в сутках;
γч = 0,06 коэффициент часовой загрузки;
Фактическое число циклов нагружения:
(2.17.)
где с=1 – число зацеплений зуба за один оборот;
n=7 - скорость вращения сектора;
t=525,6 ч – продолжительность работы механизма в течении года;
.
г) определим коэффициент долговечности:
(2.18.)
где NHO = 6,4107 – базовое количество циклов;
N'HE = 10NHE = 10220752 =2207520 – фактическая продолжительность работы механизма в течении всего срока эксплуатации;
.
д) предел контактной выносливости поверхности зубьев:
(2.19)
где =795 МПа – предел контактной выносливости материала, соответствующий базовому числу циклов;
КHL=1,75 - коэффициент долговечности;
σNlim=7951,75=1391,25 (МПа).
е) находим предварительное значение допускаемого контактного напряжения по формуле:
(2.20.)
где SH=1,2 – коэффициент безопасности для зубьев с поверхностным упрочнением;
– коэффициенты, учитывающие, соответственно, влияние шероховатости, окружной скорости, смазочного материала и размеров. В предварительных расчетах целесообразно принимать =1;
тогда
8. Находим ориентировочное значение диаметра колеса (условно диаметр сектора)
(2.21.)