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受力架螺栓损开解析和改变预设研究

发布时间:2019-10-16来源:作者:


  该交点框支臂承受着由机翼传来的弯矩
  M、剪力Py和压力Pz。在这些载荷的综合作用下,接头上叉耳处作用有压力P上、下叉耳处作用有拉力P下以及支臂外缘水平基准线水平耳片作用有剪力Py和压力Pz,框体的具体受力特点如所示。
  接头区结构形式与受力特点支臂的结构形式决定载荷P上、P下与1号、2号、3号螺栓(组成:头部和螺杆组成)孔并非处于同一平面。载荷P上、P下作用在16框轴线处,而剪力P
  Y、压力Pz作用于16框轴线后16mm,1号、2号、3号螺栓都安装于16框轴线前20mm.拉伸载荷P下与1号、2号、3号螺栓轴线不重合,导致螺栓承受拉伸载荷的同时,也承受一定的附加弯矩My;同时剪力Py不经过螺栓刚心,所以螺栓在承受剪切载荷的同时,也承受一定的弯矩Mx和扭矩T.螺栓完全处于复合应力状态,究竟是哪种载荷导致螺栓断裂必须根据螺栓在全机疲劳实验中的断裂部位来确定。
  从飞机全机疲劳试验结果可看出,1号、2号、3号螺栓的断裂部位集中在螺栓根部和第一"啮合(niè hé) "螺纹处。这两处断裂部位都是尺寸突变区,局部范围存在明显的应力集中;且螺栓的材料为30CrMnSiA,其强度虽高,但断裂性能较差。因此螺栓在拉伸弯曲载荷作用下处于拉伸状态,而断裂部位属于高应力集中区,在这种高应力水平下导致(cause)了螺栓裂纹的形成、扩展与断裂。
  螺栓改进设计探讨提高螺栓的寿命在于如何降低其应力水平。本文通过降低螺栓的拉伸弯曲载荷和改进螺栓的结构2种手段来提高螺栓的寿命。降低螺栓拉伸载荷增大框腹板连接螺栓的预紧力。从接头区结构形式可看出,4号、5号、6号螺栓头和垫片与被连接件之间的静摩擦力方向与1号、2号、3号螺栓所受的拉伸载荷方向一致,增大静摩擦必然会降低1号、2号、3号螺栓的拉伸载荷,降低其应力水平。而静摩擦力的大小与螺栓预紧力的大小直接相关,预紧力大,静摩擦力也大。为了提高1号、2号、3号螺栓的使用的时长,应增大4号、5号、6号螺栓的预紧力,充分发挥预紧力的作用。所以,增大4号、5号、6号螺栓的预紧力可降低1号、2号、3号螺栓的拉伸载荷,提高这3颗螺栓的使用寿命。
  补加垫。飞机在全机疲劳试验到10237h,2号螺栓(组成:头部和螺杆组成)左件补加1mm厚的橡胶垫,右件试验到12600h补加同样厚度的橡胶垫,橡胶垫加在螺母一侧。2颗螺栓加橡胶垫后,疲劳寿命都得到了明显的提高,特别是2号螺栓右件经过2363h加载的试验历程后才加橡胶垫,加垫后还经过3430h的试验。加垫螺栓直到试验完毕都没有断裂,说明加橡胶垫大大提高了螺栓的使用寿命。
  这里可用1号、2号、3号螺栓拉伸刚度计算式来对上述情况进行说明。gh4169螺栓按连接的受力方式分:分普通的和有铰制孔用的。按头部形状分:有六角头的,圆头的,方形头的,沉头的等等。其中六角头是最常用的。一般沉头用在要求连接的地方。a453螺栓普通的和有铰制孔用的。普通的主要承载轴向的受力,也可以承载要求不高的横向受力。铰制孔用的螺栓要和孔的尺寸配合,用在受横向力时。1.4529螺栓有很多叫法,每个人的叫法可能都不同,有人叫成螺钉,有人叫成螺栓钉,有人叫成紧固件。虽然有这么多叫法,但意思都是一样的,都是螺栓。螺栓是紧固件的通用说法。螺栓是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理,循序渐进地紧固器物机件的工具。螺栓拉伸刚度计算式表示为C=FK式中:F为螺栓的拉伸载荷;K为螺栓的拉伸变形;C为螺栓的拉伸刚度。
  由于橡胶(Rubber)垫与螺栓的拉伸刚度相比是个小量,因此2号螺栓加橡胶垫相当于预先给螺栓一轴向拉伸变形$x,螺栓变形$x为橡胶垫的厚度,如所示。在工作载荷作用下,若保持被连接件厚度相等,则加垫后螺栓承受的拉伸载荷P2必然小于加垫前螺栓承受的拉伸载荷P1。其实,加垫就是给2号螺栓拉伸载荷卸载,且加橡胶垫相当于螺栓有一个初始变形,螺栓的弯曲载荷也得到一定程度的下降(descend)。但2号螺栓经过加垫后,传递的剪切载荷得不到改善。因此,螺栓断裂与螺栓承受的拉弯载荷有关。加一定厚度的橡胶垫将使螺栓拉伸弯曲载荷卸载,降低(reduce)螺栓的应力水平,提高螺栓的使用寿命。
  结束语通过对螺栓断裂原因进行分析,得出了以下结论:螺栓断裂主要与螺栓承受的拉伸弯曲载荷有关。对新机与现役飞机拟采用不同的方法来提高螺栓的疲劳寿命。新机需重新设计螺栓的结构形式和参数(parameter);现役飞机,通过加大4号、5号、6号螺栓预紧力和对1号、2号、3号螺栓加橡胶(Rubber)垫,来降低螺栓的应力水平,提高螺栓的寿命。
  

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