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列出常見(jiàn)的幾種不同受力特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件(在選擇受力的構(gòu)配件時(shí))

發(fā)布時(shí)間:2022-10-28 14:23:03 人氣: 來(lái)源:

在選擇受力的構(gòu)配件時(shí),列出常見(jiàn)的幾種不同受力特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件

  緊固件減重采用高性能材料,提高強(qiáng)度和比強(qiáng)度,可達(dá)到很高的減重效果,但當(dāng)材料及其強(qiáng)度得到確定后,進(jìn)一步的減重就交由緊固件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)者來(lái)完成,為了滿(mǎn)足飛機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)受力和減重等方面的要求,在緊固件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)上采用了多種措施,主要有:①采用不同受力狀態(tài)的緊固件;②采用不同長(zhǎng)短螺紋的緊固件;③組合緊固件的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

  1、根據(jù)受力狀態(tài)選用不同頭型的緊固件現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)主要采用傳剪結(jié)構(gòu)形式,因此大量采用了抗剪型緊固件,抗剪緊固件有100°沉頭、平頭等頭型,在厚夾層采用抗拉型緊固件,由表1可看出,抗剪型鈦?zhàn)怨ユi緊螺栓比抗拉型鈦?zhàn)怨ユi緊螺栓頭部高度降低較大,因而具有明顯的減重效果,經(jīng)計(jì)算,抗剪型鈦?zhàn)怨ユi緊螺栓的頭部比抗拉型鈦?zhàn)怨ユi緊螺栓頭部減重57%;對(duì)于抗拉型緊固件頭部,同樣采用了減重措施,如六角頭的減重窩和十二角頭的減重窩等,如圖1所示的六角頭鈦螺栓,與無(wú)減重窩的六角頭比,可使頭部重量降低5%。

表1 抗拉型與抗剪型自攻鎖緊螺栓的頭部對(duì)比
序號(hào) 頭型 受力狀態(tài) 頭高/直徑比 抗拉載荷
1 六角頭 抗拉 0.5~0.6 100%
2 抗拉100°沉頭自攻鎖緊螺栓 抗拉 0.42 90%
3 抗剪100°沉頭自攻鎖緊螺栓 抗剪 0.21~0.24 50%

圖1 帶減重窩的六角頭螺栓頭部

  2、螺紋尺寸的變化為了使緊固件進(jìn)一步減重,在原2P收尾螺紋的普通鈦?zhàn)怨ユi緊螺栓的基礎(chǔ)上采用專(zhuān)利技術(shù)(收尾及其強(qiáng)化技術(shù))開(kāi)發(fā)出了具有短收尾螺紋的輕型鈦?zhàn)怨ユi緊螺栓,收尾為1.5P和1P螺紋。輕型鈦?zhàn)怨ユi緊螺栓與第一代普通鈦?zhàn)怨ユi緊螺栓相比,由于收尾螺紋縮短,使用自攻鎖緊螺母長(zhǎng)度也相應(yīng)縮短,進(jìn)而使得總體結(jié)構(gòu)減重10%。如圖2所示,從圖中可看出兩者的關(guān)系,與普通鈦螺栓連接相比,由于螺紋長(zhǎng)度縮短,使得減重效果更為明顯。

圖2 普通自攻鎖緊螺栓與輕型自攻鎖緊螺栓安裝對(duì)比

  另外,以往飛機(jī)裝配大都采用長(zhǎng)螺紋連接,而現(xiàn)代飛機(jī)大都進(jìn)行了精細(xì)化設(shè)計(jì),在抗剪切部位或受力小的部位,防盜螺栓采用短螺紋和短螺母配合,可使重量進(jìn)一步減輕。

  不但通過(guò)優(yōu)化螺紋可以實(shí)現(xiàn)減重,而且在類(lèi)似于螺紋的鈦環(huán)槽釘上也是如此,如在環(huán)槽釘?shù)沫h(huán)槽上,早期采用的是等距環(huán)槽,而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后的比例式環(huán)槽釘?shù)沫h(huán)槽,如圖3所示,不但可使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度匹配均勻,還可使作用的有效區(qū)減少約1.5~2個(gè)齒距,同時(shí)減短了與之相配的鈦合金環(huán)帽,從而實(shí)現(xiàn)在環(huán)槽區(qū)域減重20%的效果。

圖3 比例式環(huán)槽

  3、組合連接優(yōu)化

  在復(fù)雜的緊固系統(tǒng)中,采用高強(qiáng)度、鈦合金等高比強(qiáng)材料,如鈦合金拉絲型壓鉚螺釘,外套采用高強(qiáng)α鈦合金,而芯桿采用了比TC4強(qiáng)度還高的β型鈦合金,總體強(qiáng)度與專(zhuān)為復(fù)合材料設(shè)計(jì)的單面螺紋壓鉚螺釘強(qiáng)度一致,但其重量比后者輕30%以上。

  4、鈦合金管路連接件

  飛機(jī)的減重突出體現(xiàn)在多個(gè)方面,緊固件是通過(guò)大量使用體現(xiàn)總體減重效果,但在管路連接件上的減重,單件就有較大的作為,如將飛機(jī)上使用的不銹鋼或合金鋼管路連接件,用于液壓系統(tǒng)的管接頭、外套焊接螺母、堵塞等都更換成TC6鈦合金管路連接件,不但可將耐壓能力提高至28MPa,還可以使得整機(jī)減重?cái)?shù)十千克到數(shù)百千克,如采用無(wú)擴(kuò)口鈦合金緊固件,如圖4所示,可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減重。

圖4 鈦合金無(wú)擴(kuò)口連接


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