Овсищер П.И., Голованов Ю.В. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. П.И.Овсищера (1988) (1092054), страница 22
Текст из файла (страница 22)
йу/Р, при этом чем больше отношение, тем профиль более экономичен. Однако такое отношение является размерным (миллиметры) и зависит от размеров элементов профиля, что не позволяет сопоставлять сечения„имеющие различные формы и размеры. В 14) приводятся формулы, дающие возможность сопоставлять различные сечения независимо от формы и габаритов. Для определения рациональных характеристик профилей НК, работавших на изгиб, можно пользоваться следующими формулами: при расчете на прочность О„= Р/~РЮ'1 (5,4) при расчете на жесткость О =РЕ'З; (5.5) где Оез и Π— рациональные характеристики профилей; У в момент инерции сечения. Характеристики различных профилей при работе блока на изгиб, рассчитанные по (5.4) и (5.5), приведены в табл.
5.2. Из анализа выражений (5.4) и (5.5) и табл. 5.2 можно сделать ряд выводов: 1. Чем величины при О„и О меньше, тем профиль более рациональный по площади, следовательно, и по массе. Коифвгурвцвя блоке Формула првветеивса влощеав б/й Шар Полунщр Цилиндр Яй) 2,84 (2,571+ 0780) )1 Полуцнлиндр (11г() (4414+ Ы) 11 Шестигранная црнзмв (1А() (4,321+Ы)/1 Восьмигранная призма .(Д Таблица 6.1. Знечании приведенной площади Я р и коэффициентов Квр и К,л блоков Различной конфнг7Ранни Зивче1щя нее для Объемов, ямеишшд ферму Иовффвциеиты ервведевима площадей ~52,3 66,6 при 8=1,26е/ К =1,19 ппи <~ йш Кар='1,16 78,5 1ОО 6/Н 4,66/в при 1 А, Кар=-1,14 ппи е/=йш Кар=1,33 78,5 50 7.18/о 6,9/е/ пйи 1=а/ш Кар=1,26 прн й й Кар=1,18 6,61/в 5,01/о 5,27/е/ 5,61/а/ пйи /=с/ш Кар=1,19 прн 8=а/ш Кщ =1.16 70,7 пйи 1шйш Кар=1.17 при Ьш0,806е/ш Кар=1,24 Коифиетраиии блока Формула орииехоииаз иложали -Ю Прямая призма (11Ь) 4 (Ы2+ 1) Д Прямой параллелепипед ЯЬ) 2 (ЬИ+Ы+ И!) 1ЬИ1 (5.6) Р„1Рз = и~о~ 16 тле о,,„н о,„а — характеристики профиля при расчете иа жесткость по осям У вЂ” У и х — х соответственно; и 1/1а, в котоРой 1 н (а — дефоРманин балки поосямх — хиу у.
2. Величины б р и бж позволяют сравнивать между собой любые профили, имеющие различные формы и размеры. Например, круглый профиль (табл. 5.2) имеет 6 =З,б, а квадратный (с квадратнымотверстием приотношенниа1А=О,9) б =1,1. Беря отношение величины б круглого профиля и квадратного (с квадратным отверстием), видим, что для обеспечения одной и тон же жесткости круглый профиль будет иметь в 3,6/1,1=3,27 раза большую площадь сечения.
3. Величины б„р и 6 позволяют проводить анализ различных профилей для выявления определенных зависимостей. Так, на рис. 5.2 показана зависимость значений 6 от толщины стенок кольца, из которого видно, что чем стенки тоньше, тем профиль. более экономичен по площади (по массе). Часто на РВА, устанавливаемую на подвижных объектах, по различным осям действуют различные усилия, которые передаются на элементы НК. Если иа деталь действуаот различные усилия, то необходимо применять иесиммет.
ричные профили, рапиовально выбирая их по осям х н у. Если, например. на балку с несимметричным профилем (рис, 5.3) относительно оси у — у действует усилие Р„, а относительно оси х — х усииие Р, то между усилиями Р в Ре. будет зависимость Окончание табл. б.у Зиечеиии К для объемли, и мешщвл ФОРМУ Заачеааи в при КоефФидиеиты приеедеииыл площадей 1 2а 2Ь ю за Зь прн Ь бш Кпр=1,3 5/Ь 4,661Ь 63,7 при 1=бы Кпр=1,25 при 1 2Ь Ь=0.51бш Кщ,=1,32, Л=2Ь при 1=ЗЬ Ь=0.37бш Кпр 1,37, И=2Ь 4!Ь З,отй 3,66/Ь при Ь=2Ь при 1=5Ь Ь 0,37 К 1,51, Ь=ЗЬ 2,6 йю юе л7 лб а/У Рис. 5.3.
Несимметричный профиль Рис. 5.2 Зависимость Ош от толщины стенок кольца Пользуясь (5.4) — (5.6), можно подобрать несимметричный профиль относительно осей л — л н у:— у, чтобы он в равной мере воспринимал усилия Ре и Р„. Обычно конструктор при разработке новой РЭА всегда рассматривает несколько вариантов НК как самого блока, так и отдельных его элементов. Для выбора оптимального по площади (массе) варианта каркаса можно также воспользоваться выражением (5,5), так как НК блока обычно рассчитываются на жесткость. Основным НК блоков бывают: каркас 1 (рис. 5.4,а) с передней панелью 2, который вставляется в кожух 8 по направляющим Рис.
5Л. НК различных блоков 4, и каркас Л (рис. 5.4,б) с передней ! и задней 2 панелями, который закрывается крышками 4 и б. Анализ указанных и других блоков, применяемых как в бортовой, так наземной и морской РЭА, показывает, что плоскости крепления или симметрии проходят через середину блока (оси х1 — хь  — У) или чеРез основание — ось хз — хз на Рис. 5.4,в.
Поэтому расчет характеристик сечений блоков 6с будем производить относительно осей х1 — хн хз — хз и у — у. Характеристики блоков различных сечений, рассчитанные по (5.5) „приведены в табл. 5.3. Пользуясь выражением (5.5) и данными табл. 5.3, можно достаточно быстро сравнивать значения 6г, любых каркасов прн рааличиых соотношенвях В: Н, для чего строятся зависимости значений 6аа от соотношений размеров ширины В к высоты Н. На рис, 5.5,а приведены кривые Х и 2 значений 6з для блоков сечения 2 и 8 (табл. 5Л) соответственно.
Из кривых видно, что блок сечения 3 является более рациональным для всех соотношений В: Н. Кривые значений 6еа от отношеяия В:Н также позволяют подбирать оптимальные сечения блоков лри воздействии на ннх различных перегрузок по разным осям. Так, например, иа блок сечения 1 (табл. 5.3) по оси у — у действует перегрузка в три рава больше, чем по оси х~ — хь Блок крепится за основание (ось хз — хз). В процессе конструирования шасси может быть поднято вверх на расстояние Й„от оси хз.— хз. Кривая зависимости 6з от высоты йн установки шасси для блока сечения А имевшего соотношение В: Н=1: 1,5, прнведеиа на рис.
5.5,5. Принимая л Ьйт=1/1,5 и беря значение 6за (относительно оси р — р) нз табл. 5.3, подставляем их в выражение (55), тогда 3/1='(111,5)(0,7йзгбт„). Решая зто выРажение, полУчаем 6ь 0,34. Наивен зто значение иа кРивУю (Рис. 5.5,б), находим, что шасси поднято относительно оси ха — хз яа высоту Ьы=1,55. Если представить себе любую переднюю панель, как балку на двух опорах, нагруженную определенной силой в середине панели, то рациональные Г к б л и ц а 5.3. Хярлктернстики блоков ранличнык сечений Значения Са» относительна осев Вид блока Соотношения в сечении Отношение В!В Эакиз сечения к,— х, 1 Ь= — Н 3 0,688 0,736 0,77 1з! 1:1,5 1:2 0,773 0,557 О. 482 Ьш, 1:1 1с1.5 1:2 1 й оо — Н 4 0,7!2 0,512 0,44 0,684 0,72 0,75 1:! 1с1.5 1 Ь= — В 5 0,674 0,52 0,462 0,82 0,924 1,005 о 0,844 0,94 Ы 1з1.5 1с2 0,631 0,522 0.464 ! А==В 4 и о ы Л 82 .ф 0.554 0,421 0.368 1 В= — Н 1О 0,554 0,631 0.691 0.578 0,433 0,39 1:1 !!1,5 1:2 1 Гс = — Н 8 0,575 0,652 0.726 0,48; 0,48 0,677 0.704 0„737 0,75 0 56 0,458 0,702 0,526 0,431 0,673 0,699 0,728 0,68 0,717 0,745 0.856 0,602 0,522 0,677 0,71 0.735 0.833 0,584 0,502 и р н и е ч а н я ьт !.
Обазиаченвш у — кожух. у — каркас, л крышка и-абразнов !ариш; С вЂ” плоская крышка: Б — винты; б — шасси. 2. Тапшнаа КажУха В йРЬПВЕК Вш В„р ОВ! В; тапшина КаРКааа В, „=-О,ОК В. Л. Осп х,— х, н р — р проходят через аередииу блока. т. е. ва расстоянии Н!Л н В!В :ош ..птаеппо. а М о ы о ы о со :Ы ьзл «В !«ю «В «В гс гн !«г «кг,л 55 ь Щ д) Рис. 5.5. Зависимость бее от отношения В/Н (а) и высоты располочхепня шасс (б) характеристики их можно также определять по (5.5).
Так, для панели ! (рис. 5.6), имеющей высоту Н=о,!В и толщину 5=0,0!В, харахтерхспвса В =520; для панели 2 при тех же соотношениях бе=7,ох; для панели 3 бв 4,40. Следовательно, последняя панель более экономична по площади (по пассе). Снижение массы несущих конструкций. При создании РЭА с минимальной массой НК целесообразно придерживаться следующих правил; Простота несущих конструк1(ий.
Речь об этом шла в З 1.2. Оптимальные запасы по прочности. Известно, что допустимое напряжение (о1 при расчете деталей на прочность определяется по формуле (о) =овр/и, где осп — предельное напряжение; и— запас прочиостй. Рис. 5.6. Различные коп- Рис. 5.7. Равнопрочная деталь струкнни передних панелей блоков Увеличение запаса прочности и ведет к неоправданному увеличению массы деталей, а уменьшение его — к ухудшению надежности работы расчетных элементов, а следовательно, всего аппарата.
Поэтому запас прочности и необходимо выбирать с учетом вида РЭА и объекта установки ее, долговечности, сохраняемости и других параметров аппаратуры. Равнонрокность деталей. Равнопрочная деталь, работающая на растяжение — сжатие„должна иметь одинаковые напряжения во всех сечениях. Например, в детали, показанной на рис. 5.7, напряжения в сечениях 1, П и (П будут определяться: о=РЯ)г= = 4Р(пг(з = 4Р(уг (сРз — г(за) = сопи(. При изгибе, кручении и других сложных напряженных состояниях напряжения по сечению распределяются неравномерно. В этом случае равнопрочными считаются детали, у которых напряжения о в каждом сечении, определяемые по формуле, будут одинаковыми, т.
е. о=М,1'((г" =сопи(, где Ми — изгибающий момент, действующий на каждое сечение; ((г" — момент сопротивления данного сечения. Оуутилгальная жесткость деталей. Жесткость оценивается коэффициентом жесткости Х, который для случая растяжения — сжатия )уре — — ЕРД, для случая изгиба Х,=АЕХ/1з, где Š— модуль упругости материала; Р и 1 — сечение и длина балки; А — коэффициент, зависящий от вида балки и условий нагоужения (табл. 5.4). Условие равножесткости деталей, изготовленных нз одинакового материала: для случая растяжения — сжатия 2р, — — Р/1=-сопи(; для случая изгиба Хи=Х11з=сопя(.
Таблица 5.4. Знкчення козффициента А Схема балки Вид балки и нагрузки Консоль (сила приложена на конце) Балка, сиободно опертяя по концам (сила — и середине пролета) Балка, свободно спертая по концем (сплошная рапномериая нагрузка) Оба конца жестко ззуцемленм (сила — и середине пролета) Из приведенных выражений видно: жесткость зависит от вида балки и нагрузки (козффициент А лежит в широких пределах от 8 до )92); влиЯние длины детали невелико длЯ слУчаЯ Растажения — сжатия (жесткость обратно пропорциональна первой сте.