15.Установить толкающие штифты;

16. Установить пуансонодержатель на подкладную плиту;

17. Крепить ступенчатыми винтами;

18. Установить выталкиватель;

19. Установить матрицу;

20. Обеспечить зазор между пуансоном и матрицей;

21. Крепить ступенчатыми винтами;

22. Рассверлить отверстие под штифты;

23. Скрепить винтами;

24. Установить штифты;

25. Собрать верхнюю и нижнюю части штампа и обеспечить зазор по направляющим колонкам.

Допуски и посадки в сопрягаемых конструктивных элементах штампа

Приведем виды посадок и перечень сопрягаемых деталей, применяемых в нашем штампе:

- нижняя плита и направляющая колонка:

посадка с натягом 22;

- верхняя плита и втулка:

посадка с натягом 30;

- пуансон и пуансонодержатель:

посадка с натягом 28, 8, 6,4;

- штифты:

посадка с натягом 8;

- винты:

посадка с натягом 8;

- хвостовик и верхняя плита:

посадка с натягом 42.

5.1.8 Расчет деталей штампа на прочность и жесткость; обоснование выбора пресса для спроектированного штампа, его техническая характеристика

Расчёт опорной поверхности головки пуансона на смятие производится по формуле:

где _см-напряжение смятия опорной поверхности;

[у_см]=1.5 у_в; [у_см]=1.5 ?280=420Мпа;

Р-расчётное усилие;

F-опорная поверхность пуансона.

Пуансон для пробивки отверстия d=5мм:

Пуансон для пробивки отверстия d=4мм:

Пуансон для вырубки по контуру:

_см.>100Мпа, следовательно, между верхней плитой и пуансонодержателем ставим стальную калёную прокладку для предотвращения смятия опорной поверхности.

Расчёт пуансонов на сжатие в наименьшем сечении

Расчёт производим по формуле:

;

где _сж- напряжение сжатия;

_сж - допускаемое напряжение сжатия (для обычных пуансонов из закалённой инструментальной стали _сж=1600Мпа).

Пуансон для пробивки отверстия d=5мм:

Пуансон для пробивки отверстия d=4мм:

Пуансон для вырубки по контуру:

Итак, все напряжения сжатия меньше допустимых. Расчёт свободной длины пуансонов на продольный изгиб производим по формуле:

,

где -модуль упругости;

J-момент инерции сечения;

n-коэффициент безопасности (для закалённой стали n=2…3).

Пуансон для пробивки отверстия d=5мм:



Пуансон для пробивки отверстия d=4мм:

Пуансон для вырубки по контуру:

Наименьшей будет длина пуансона для вырубки по контуру, её и принимаем для всех пуансонов.

Выбор пресса, его характеристики:

В штамповочном производстве сравнительно небольших деталей чаще всего применяют механические прессы, ввиду большого числа ходов ползуна они отличаются высокой производительностью.

Выбор механического пресса должен основываться на следующих критериях:

1. Нужное усилие штамповки должно быть меньше или равно номинальному усилию , развиваемому прессом;

2. Величина хода ползуна должна соответствовать процессу штамповки;

3. Закрытая высота пресса должна соответствовать закрытой высоте штампа.

4. Габариты стола и ползуна пресса должны соответствовать размерам штампа, чтобы установить и закрепить штамп, подавать заготовку. Отверстия в столе должны обеспечивать возможность выпадения детали и отходов.

Число ходов пресса должно обеспечивать высокую производительность работы

Для изготовления данной детали методом листовой штамповки был выбран пресс КД2318А со следующими характеристиками:

усилие пресса63 кН;

размеры подштамповой плиты300Ч200 мм;

диаметр хвостовика40 мм;

минимальный ход пресса5 мм;

максимальный ход пресса130 мм;

минимальная закрытая высота пресса170 мм;

максимальная закрытая высота пресса250 мм;

диаметр провального окна пресса160 мм.

5.1.9 Описание места рабочего и техники безопасности при штамповке детали

Правильная организация труда штамповщика, планировка и организация его рабочего места обеспечивают высокую производительность и полную загрузку рабочего.

Организация рабочего места - это правильная его планировка, содержание пресса и штампа в исправности, а рабочее место в чистоте.

Основные положения организации труда штамповщика[13]: штамповщик должен освобождаться от работ, не связанных с рабочим местом; обслуживание пресса (регулировку, уход, смазку) осуществляет специальный персонал; штампы и заготовки доставляют к прессу подсобные рабочие, устанавливают штампы на пресс наладчики.

Планировка и организация рабочего места зависят от вида и размеров заготовки, степени механизации работ и способа подачи заготовки, способа удаления деталей, типа пресса, мощности пресса и размеров штампуемых деталей. В соответствии с требованиями на рисунке 5.7 изображена схема планировки рабочего места.

Рис.5.7 Схема планировки и организации рабочего места 1 - пресс; 2 - рабочий; 3 - стол для заготовок; 4 - стеллаж для деталей; 5 - ящик для отходов.

Техника безопасности при эксплуатации прессов и штампов включает целый ряд мероприятий:

1) к работе допускаются только лица, прошедшие инструктаж;

2) на прессе запрещается проводить операции, где потребное усилие больше, чем номинальное усилие пресса;

3) закрытая высота штампа должна соответствовать закрытой высоте выбранного пресса;

4) прессы необходимо снабжать автоматической подачей, защитными устройствами, исключающими попадание рук в опасную зону;

5) запрещается снимать деталь и удалять ее из опасной зоны руками.

5.1.10 Выводы

В ходе выполнения работы был выполнен конструктивно-технологический анализ детали, выбор заготовки и схемы штамповки, подобран пресс с усилием Р=63кН, а также спроектирован штамп последовательного действия для детали "скоба".

Штамп обеспечивает быстроту получения детали с достаточной точностью и качеством поверхности детали.

6. Экономический раздел

6.1 Расчет себестоимости самолета и цены самолета без двигателей

Полная средняя себестоимость одного самолета из годового выпуска в штук определяется следующим образом[14]:

самолет поляр аэродинамический лонжерон

, (6.1)

где - заводская средняя стоимость одного самолета из годового выпуска в штук; - внутрипроизводственные расходы, планируемые в размере 1% от заводской себестоимости.

Тогда:

. (6.2)

Заводская средняя себестоимость одного самолета из годового объёма в штук без себестоимости двигателей определяется по формуле:

где - стоимость основных материалов, сырья и готовых изделий общепромышленного назначения и стоимость покупных полуфабрикатов;

, (6.4)

где М=0.78 - максимальная скорость самолета в числах Маха;

- масса конструкции самолета;

- годовой объём выпуска самолетов.



- стоимость покупных изделий;

, (6.5)

где масса пустого самолета:

- максимальная скорость самолета.

- затраты на изготовление, ремонт, восстановление специальной технологической оснастки, списываемой на программу первых двух лет серийного выпуска самолета.

Затраты труда на изготовление, ремонт, восстановление специальной технологической оснастки:

, (6.6)

где n = 2 - количество двигателей на самолете.

Общие затраты труда на изготовление, ремонт, восстановление специальной технологической оснастки:

, (6.7)

где - коэффициент, учитывающий объём выпуска,

;

- коэффициент, учитывающий уровень применения нормализованной оснастки,

;

где - уровень применения нормализованной оснастки в %, на серийных заводах ;

- коэффициент, учитывающий уровень преемственности создаваемой конструкции,

;

где - процент деталей, перешедших с предыдущей изготавливаемой на этом заводе конструкции. При .

- коэффициент, учитывающий изготовление дублеров оснастки, её ремонт и восстановление. Из таблицы 3.4 методического [14] пособия ;

- коэффициент, учитывающий тип самолета вертикального взлета и посадки, ;

Величина расходов на изготовление спецоснастки:

, (6.8)

где - стоимость производства одного нормо-часа специальной технологической оснастки, равная 2,5-2,7 доллара.

, (6.9)

где , - количество самолетов, запланированных к выпуску в первый и второй годы серийного производства,

- постановочные расходы, вызванные освоением в серийном производстве нового самолета и разработкой процесса его изготовления;

- спецрасходы (расходы на проведение испытаний серийных самолетов).

Постановочные расходы и спецрасходы определяем по таблице 3.5 методического пособия[14]:

;

.

- расходы на основную и дополнительную заработную плату производственных рабочих,

; (6.10)

- коэффициент, учитывающий повышение производительности труда рабочего за время от разработки эскизного проекта, когда ведется предварительный расчет цены самолета, до начала серийного производства

;

где для тяжелых самолетов.

Косвенные цеховые и общезаводские расходы:

Обязательные взносы на годовую программу выпуска самолетов определяются так:

, (6.11)

где - суммарная ставка обязательных взносов от затрат на оплату труда всех категорий работающих,

- затраты на основную и дополнительную заработную плату работников всех категорий промышленно-производственного персонала, включаемые в заводскую среднюю себестоимость одного самолета.

, (6.12)

где - доля затрат на оплату труда работников всех категорий промышленно-производственного персонала в суммарных затратах на специальную оснастку, постановочные расходы, расходы на проведение испытаний, на основную и дополнительную заработную плату производственных рабочих, на косвенные расходы цехов основного производства и косвенные общезаводские расходы.

Налог на добавленную стоимость:

, (6.13)

где - ставка налога на добавленную стоимость, равная 20%,

Коммунальный налог, включаемый в себестоимость і-той годовой программы выпуска, составит:

, (6.14)

где - ставка коммунального налога, равная 0,875 долл./чел;

- среднемесячная заработная плата одного рабочего (210$).



Себестоимость самолета без отчислений на содержание дорог составит:

Отчисления на содержание дорог:

Для запуска в серийное производство самолетов на первый год потребуется ссуда, равная по величине базовой сумме затрат, то есть:

Затраты на оплату процентов за краткосрочные ссуды банков, получение которых связано с производственной деятельностью, составляют сумму, равную 30% от величины ссуды:

Заводская средняя себестоимость одного самолета из годового объёма выпуска в 15 штук без себестоимости двигателей составляет:

Полная средняя себестоимость самолета:

Планируемая прибыль серийного завода:

, (6.15)

где - планируемая рентабельность от реализации одного самолета серийным заводом,

С учетом налога на прибыль, составляющего 30% к её величине, в распоряжении завода остается чистая прибыль, равная:

Расчетная средняя цена самолета без двигателей:

6.2 Расчет цены самолета с двигателями

Стоимость двигателей ТРДД рассчитывается укрупненно по формуле:

, (6.16)

где - коэффициент, учитывающий в затратах на проектирование налоги, обязательные взносы, отчисления;

- взлетная тяга одного двигателя;

- коэффициенты, учитывающие тип двигателя и серийность;

для ТРДД при М<1.

, (6.17)

где - количество двигателей в серии;

, (6.18)

где - количество самолетов, на которых устанавливаются двигатели данного типа;

- количество двигателей, устанавливаемых на одном самолете;

- коэффициент, приравнивающий время работы двигателя на земле и в воздухе, равный 0,2;

- удельный вес времени работы двигателя на земле в общем летном времени самолета, равный 0,05;

- коэффициент оборотного фонда двигателей данного типа, величина которого зависит от межремонтного ресурса двигателя в обороте, приближенно .

Тогда стоимость ТРДД, устанавливаемых на данный самолет, будет равна:

Расчетная средняя цена одного самолета с двигателями равна:

6.3 Выводы

Полная себестоимость самолета состоит из средней заводской себестоимости и внутрипроизводственных расходов, планируемых в размере 1% от заводской себестоимости. Заводская средняя себестоимость зависит от стоимости основных материалов и покупных изделий, затрат на изготовление и ремонт, списываемой на программу первых двух лет серийного выпуска, затрат на заработную плату работников, а также спецрасходы. Стоимость двигателей зависит от взлетной тяги одного двигателя, типа двигателя и серийности. Расчетная средняя цена одного самолета с двигателями составила 27,87 млн. долл.

7. Раздел безопасности жизнедеятельности

7.1 Система кондиционирования воздуха

В полете с подъемом на высоту на организм человека отрицательное влияние оказывает, прежде всего, недостаток кислорода. Хотя процентное содержание кислорода в атмосферном воздухе на высоте почти такое же, как на земле, однако в этом случае насыщение крови человека кислородом уменьшается. Дело в том, что оно зависит от так называемого парциального давления кислорода в легких, т. е. давления, приходящегося на долю кислорода в общем атмосферном давлении. Чем это давление меньше, тем в меньшей степени кровь насыщается кислородом.

Уменьшение атмосферного давления с подъемом на высоту приводит к соответствующему уменьшению парциального давления. Это в свою очередь приводит к недостатку кислорода для дыхания -- кислородному голоданию. При полетах на высотах более 4000 м человек уже нуждается в дополнительном питании кислородом, создающим необходимое парциальное давление.

Известно, что даже кратковременное пребывание человека на высотах 6000 -- 7000 м в открытой кабине без кислородного прибора может вызвать внезапное наступление обморочного состояния из-за низкого парциального давления кислорода. Поэтому для полетов на высотах более 4000 м пришлось снабжать самолеты кислородными системами, компенсирующими недостаток кислорода во вдыхаемом экипажем и пассажирами воздухе. Каждый член экипажа обеспечивается индивидуальной маской, к которой подводится кислород от специальных бортовых баллонов.

С увеличением высоты полета свыше 8000 -- 9000 м одна система кислородного питания уже не в состоянии обеспечить поддержание нормальной работоспособности экипажа. Дополнительная подача кислорода к легким устраняет явление кислородного голодания примерно до высот 10 000 м. С высот более 10 000 м в негерметической кабине при длительном пребывании необходимо подавать кислород для дыхания под избыточным давлением. При этом легкие как бы "накачиваются" кислородом, а обратный выдох значительно затрудняется.

На работоспособность экипажа самолета и самочувствие пассажиров при полете "на высоту" оказывает влияние также температура и относительная влажность воздуха. На больших высотах температура понижается до минус 50°С и ниже. При таком холоде возможно обмораживание отдельных участков тела человека. Атмосферный воздух на больших высотах имеет очень небольшую относительную влажность. Это приводит к сухости в носоглотке и слизистой оболочке глаз.

Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей и пассажиров летательных аппаратов предназначены для поддержания нормальной работоспособности членов экипажа при выполнении полетов в герметичной и разгерметизированной кабинах, для спасения пассажиров в экстремальных ситуациях, а также для обеспечения нормального микроклимата в кабине.

Система обеспечения жизнедеятельности экипажа включает в себя систему кондиционирования воздуха (СКВ), систему кислородного питания (СКП), систему кислородного воздуха (СКВ) и индивидуальное защитное снаряжение.

Система кондиционирования конструктивно подразделяется на следующие системы:

-система отбора и подачи воздуха (система подготовки воздуха);

-система распределения воздуха;

-система автоматического регулирования давления;

-система регулирования температуры воздуха.

Системы кондиционирования предназначены для поддержания на необходимом уровне параметров воздушной среды:

- абсолютного давления;

- избыточного давления;

- скорости изменения давления воздуха;

- температуры;

- относительной влажности воздуха;

- состава и чистоты воздуха;

- уровня шума.

Количество воздуха, которое должно подаваться для обеспечения допустимой концентрации углекислого газа, несколько ниже реально подаваемого количества воздуха. Это объясняется тем, что расход воздуха, определенный из условия обеспечения температурного режима, несколько выше минимально допустимого расхода, обеспечивающего допустимую концентрацию углекислого газа.

Регламентируются и предельные концентрации вредных примесей:

- пары топлива - 0,3 мг/л;

- продукты разложения топлива и масла - 0,0002 мг/л;

- окись углерода - 0,02 мг/л;

- окись азота - 0,005 мг/л.

Система регулирования давления предназначена для поддержания определенного перепада давления между гермокабиной и окружающей средой с целью обеспечения рациональных параметров микроклимата в кабине экипажа и салоне и обеспечивает выполнение следующих функций:

- автоматическое регулирование абсолютного давления в гермокабине по заданной программе;

- автоматическое ограничение эксплуатационного избыточного давления в гермокабине;

- автоматическое ограничение скорости изменения давления в гермокабине на заданном уровне;

- ограничение предельного прямого и обратного перепада давлений между гермокабиной и атмосферой;

- принудительную разгерметизацию гермокабины в полете и на земле;

- индикацию параметров воздуха по давлению и скорости изменения давления, предупреждение об опасных значениях параметров давления в гермокабине;

- ограничение предельного минимального давления в гермокабине. Система автоматического регулирования давления включает в себя основную и дублирующую системы, имеющие каждая свое выпускное устройство в виде клапана с пневматическим управлением.

Наиболее совершенным средством защиты экипажа и пассажиров от неблагоприятного действия атмосферы больших высот является размещение его в специальных герметических кабинах.

Давление в герметической кабине поддерживается выше давления окружающей среды, следовательно, и парциальное давление кислорода в ней больше. В кабине с помощью специальных устройств поддерживается необходимая температура и влажность воздуха, а звукоизоляция уменьшает вредное влияние шума от работающих двигателей. Поддержание необходимого состава воздуха и его влажности достигается путем непрерывной циркуляции через кабину свежего воздуха, поступающего из компрессора.

К герметическим кабинам предъявляются следующие основные требования.

1. Оптимальное абсолютное давление в кабине должно быть 600 мм рт. ст., что соответствует давлению воздуха в атмосфере на высоте 2000 м.

2. Минимальное значение абсолютного давления должно быть не ниже 266 мм рт. ст., что соответствует высоте 8000 м. При этом значении давления воздуха в кабине допустимы кратковременные полеты с использованием кислородных приборов.

3.Избыточное давление в герметической кабине должно быть в пределах 0,025 -- 0,06 МПа. Нижняя величина предела выбирается из условия обеспечения минимального значения абсолютного давления, а верхняя -- прочности кабины.

В кабине должна поддерживаться температура, равная 16 -- 22°С, а относительная влажность 15 --70%.

Процентное содержание кислорода в воздухе из соображений пожарной безопасности не должно превышать более 40%.

На данном ЛА применяется герметическая кабина вентиляционного типа. Воздух отбирается от электрического насоса, работающего от генератора. Регулировка основных параметров вентилируемого воздуха, давления, температуры, влажности осуществляется в автоматическом и ручном режимах.

7.2 Выводы

Система кондиционирования воздуха, рассмотренная в донном разделе обеспечивает нормальную работоспособность членов экипажа при выполнении полетов в герметичной кабине, комфорт пассажиров, а также обеспечивает нормальный микроклимат в кабинах.

8. Специальная часть работы

Проектирование конструкций летательных аппаратов с учетом случайных факторов

Проектировочные расчеты конструкций ЛА в настоящее время проводятся на высоком научно-техническом уровне. Они обеспечивают достаточную надежность авиационной и космической техники , безопасность проведения полетов, рентабельность грузовых и пассажирских перевозок.

Один из путей дальнейшего совершенствования таких расчетов - приближение расчетных схем конструкции к реальным условиям ее производства и эксплуатации с учетом неизбежных технологических допусков на геометрические размеры тонкостенных элементов, а также изменчивости механических свойств конструкционных материалов и эксплуатационных нагрузок. Условие безотказности функционирования конструкции за назначенный срок эксплуатации может быть обеспечено с учетом случайных факторов только с определенной вероятностью, обеспечивающей ее надежность.

Проектирование сжатого стрингера с учетом вероятностных факторов

Сжатый стержень (стрингер) при Sэ=2800 Н, f=1,5

Сжатие стержня из сплава Д16Т

Площадь поперечного сечения:

F= (8.1)

где k=0.8, n_р =n_э*f (8.2)

n_э =2.5 n_р=2.5*1.5=3.75

F=(3.75*2800)/(0.8*420)=31.24 мм²

По данной площади подбираем по сортаменту профиль ПР100 №51, у которого ширина полки 15 мм, толщина 1,2

По графику определяем

Вычисляем коэффициент

Вычисляем относительный коэффициент безопасности:

По графику зависимости надежности Н и коэффициента безопасности f_n определяем Н=0,9995

Вычисляем выигрыш в массе:

Выводы: в результате проектирования сжатого стрингера с учетом вероятностных факторов сэкономлено 20% массы по сравнению с обычным расчетом. На уменьшение массы повлияло применение толщины прессованного профиля ПР100 с учетом его допуска а также учли механические свойства материала.

Список литературы

1. Приближенное определение основных параметров самолета. Учеб. пособие / В.Н.Клименко, А.А. Кобылянский, Л.А. Малашенко. - Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1986. -40 с.

2. Приближенное определение основных параметров самолета. Учеб. пособие / В.Н.Клименко, А.А. Кобылянский, Л.А. Малашенко. - Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1989. -54 с

3. Житомирский Г.И. Конструкция самолетов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов. - М.: Машиностроение, 1991. -400 с.: ил.

4. Проектирование самолетов. Бадягин А.А., Егер С.М., Мишин В.Ф. и др. - М.: Машиностроение, 1972. - 516 с.

5. Шульженко М.Н. Конструкция самолетов. - М., Машиностроение, 1971, 416с.

6. Проектирование лонжеронов крыла самолета. Л.В.Капитанова, А.А.Редько, Рябков В.И., С.В.Трубаев, Цепляева Т.П. - Харьков: ХАИ, 2006. - 67с.

7. Системы крепления двигателя на самолете / Лебединский А.Г. - Х.: Харьк. авиац. ин-т., 1980 - 33с.

8. Евсеев Л.А. "Расчет на прочность крыла большого удлинения",Харьков ХАИ 1985.

9. Авиационные правила. Часть 1. Нормы лётной годности самолётов транспортной категории. - М. МАК , 1993. - 483 с .

10. Стригунов В. М. Расчёт самолёта на прочность : Учебник для вузов. - М. : Машиностроение, 1984. - 376 с.

11. С.А. Лобов, А.В. Бетин, В.В. Вамболь, В.Н. Кобрин. Устройство систем жизнеобеспечения объектов аэрокосмической техники: учебное пособие. - Харьков: ХАИ, 2004. - 144 с.

12. Рудман Л.И. Справочник конструктора штампов.-М.:Машиностроение,1988г. 460с.

13. Кононенко В.Г. Технология производства ЛА: Киев: Вища школа,

14. Технико-экономическое обоснование самолетов и двигтелей в дипломных проектах: учебное пособие / А.И. Бабушкин, В.А. Пильщиков, В.А. Резчик - Харьков: Харьковский авиационный институт. 1995 г. -38стр.

15. Летно-технические характеристики, продольная устойчивость и управляемость самолета. Г.П.Курочка - Х. ХАИ, 1999г. - 188с.

16.Проектирование конструкций ЛА с учетом случайных факторов/ Л.А.Малашенко - Х.: ХАИ, 2009 - 103с.

Размещено на Allbest.ru