Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Для многоярусной системы (см. рис. 2.6) сумма Рф для всех рычагов любого у-го яруса равна Рср рычага 1-го яруса:
п
Л:Р. = 1ЛР/,/> (2.7)
1=1
где п — число рычагов в ярусе; у — номер яруса.
57
Для симметричной системы с равноплечими рычагами
Р = - Р * кр 2 СР *
(2.8]
Если подобрать болты рычажной системы из условия работы их щ срез ( й = V 2Р/( я/тдоп) ), то при одинаковом допустимом касательно» напряжении тдоп для всех болтов получим
с1гп =
(2.9)
откуда
т.
Р~2
1 -
(2.10)
Так как в симметричной системе количество рычагов в любом у-ом ярусе равно пш2*~19 то
р -^21
(2.111
Тогда
^сру ^ср 1
(2.12)
Из (2.11) и (2.12) найдем моменты трения в шарнирах рычажного у-го яруса _
' V-1
а в шарнирах всей системы
№1
V I )
Мтр= О.вбпЛф^р, X
У=1
(2.131
(2.14),
Воспользовавшись формулой для суммы 5 членов геометрической прогрессии, получим окончательно
58
(2.15)
где 5 — число ярусов.
Формулу (2.15) можно записать и так:
Мтр = тР{ ц(5), (2.16)
где
(2.17)
Графическая интерпретация формулы (2.17) представлена на рис. 2.8. Она показывает, что момент трения рычажной системы с болтами, подобранными из условия работы на срез, определяется в основном несколькими первыми ярусами. Для предельного случая системы с бесконечным числом ярусов 5 = оо 9 ц(оо) =3,41, а для пяти первых ярусов р,($) =2,81, т.е. ц(*)=0,82ц(~).
Для ориентировочной оценки момента трения рычажной системы можно принять
М,,,- 2,5^/^. (2-18)
Полагая т| = 0,4, получаем
(2.19)
О 2 * 6 8 $
т.е. при больших углах поворота Рис 2.8. к определению рычагов системы ее равнодейству-
коэффициента р. ющая будет смещаться примерно
на диаметр среднего болта рычага
первого яруса.
Приложение большого количества сосредоточенных сил (с помощью парусиновых лямок) начинает заметно искажать температурные поля при тепломеханических испытаниях ЛА, а при испытаниях элементов конструкции с теплозащитным покрытием оно становится
59
Рис. 2.9. Устройства для приложения статической нагрузки при теплопрочностных испытаниях
практически невозможным. Уменьшение же числа элементарных со средоточенных сил вызывает возрастание их значений, и возникав опасность разрушения конструкции в местах крепления лямок. В связ| с этим к устройствам для приложения силовых нагрузок к нагревае мым поверхностям при тепломеханических испытаниях предъявляются следующие довольно противоречивые требования:
— не искажать температурное поле в испытуемой конструкции;
— не изменять прочность и жесткость конструкции;
— не препятствовать деформациям конструкции во время испытаний. Создать универсальное устройство, удовлетворяющее требованиям теплостатических испытаний, до сих пор не удалось. Обычно узлы для приложения силовой статической нагрузки должны устанавливаться на конструкции, предназначенной для теплостатических испытаний, в процессе ее изготовления.
Для приложения нагрузок вблизи силовых элементов каркаса могут быть использованы приспособления, показанные на рис. 2.9, а и б.
Рис. 2.10. Приложение нагрузки к нагретой обшивке: / - металлическая лямка; 2 - нагружающая тяга; 3 - сварная точка; 4 - обшивка испытуемой конструкции
60
Рис. 2.11. Системы воспроизведения статических нагрузок: а - грузовые нагружатели (I - испытуемый ЛЛ; 2 - крепление рычажной системы к объекту; 3 - система блоков; 4 - грузы); б - винтовые нагружатели (1 - испы-т\емый объект; 2 - винтовая пара); в - нагружатели на пневмо- или гидроцилиндрах (1 ~ гидроцилиндры; 2 -редуктор; 3 - маслонасосная станция; 4 - испытуемый объект; 5 - рычажная система)
Приложение силовой статической нагрузки к обшивке может осуществляться за счет использования металлических лямок, которые крепятся при помощи точечной электросварки (рис. 2.10). Однако такие лямки препятствуют как лучистому, так и конвективному теплообмену и могут быть рекомендованы только для испытаний при стационарном температурном режиме.
Рис. 2.12. Схема передачи силовой нагрузки при помощи вакуумных присосок: 1 ' нагружающее устройство; 2 - вакуумные присоски; 3 - ленточный нагревали ль; 4 - сотовая конструкция из композиционна »<? материала; 5 - корпус ЛЛ
61
Таблица 2.1
СРЕДСТВА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Вид силовой нагрузки Постоянная Линейно изменяющаяся Нелинейно изменяющаяся
График Р ' Р1 Р Р'/М
г X г
Вид нагружателя Грузовые, винтовые, фрикционные На пневмо- или гидроцилиндрах, пружинные На пневмо- или гидроцилиндрах
-о -о
--р-чр
Рис. 2.13. Схема силового нагружения с использованием резиновых камер с прочными стенками: / - испытуемая конструкция; 2 - резиновый мешок; 3 - тензодатчики; 4 - силовые плиты; 5 - стяжки
Из применяемых в настоящее время средств воспроизведения механических нагрузок можно отметить три основных вида (рис. 2.11): грузовые нагружатели, винтовые нагружатели и нагружатели на пневмо- или гидроцилиндрах.
Механические статические нагрузки могут подразделяться на постоянные или медленно изменяющиеся (табл. 2.1).
В тех случаях, когда объектом испытаний на одновременное воздействие тепловых и силовых нагрузок являются элементы тепловой защиты КЛА, применяют вакуумные системы — так называемые ваку-
