Более тщательно ведется расчет каркасов и фундаментов. Для выбора сечений несущих элементов производят расчет их на жесткость. Для этого на основе конструктивных схем составляются расчетные схемы с указанием длины элементов, характера заделки балок и характера нагрузки. Каркасы сборочной оснастки являются пространственными многократно статически неопределимыми системами, распределение усилий в которых зависит не только от характера внешней нагрузки, но и от жесткости составляющих каркас элементов. В этом случае геометрия потребных сечений может быть определена только путем последовательных приближений, что весьма трудоемко и мало пригодно для практических расчетов. Поэтому на практике пользуются упрощенными расчетными схемами. Существует несколько методик расчета каркасов и других элементов стапеля на жесткость. Наиболее удобной для практических расчетов представляется методика, базирующаяся на следующих основных допущениях.

1. Защемленными считаются балки, концы которых закреплены или сверху на колонне или снизу на основании, а также при креплении к боковой стороне колонны не менее чем по двум плоскостям. В остальных случаях балки рассматриваются шарнирно закрепленными. При креплении неразрезной балки на несколько опор по одной плоскости на каждую заделка считается защемленной для соседних с этими опорами пролетов.

2. Расчетную нагрузку, действующую на каркас, следует разделять на постоянную и переменную. К постоянной нагрузке относятся собственная масса балок с приваренными к ним стаканами и залитыми вилками, масса стапельных плит, ложементов, фиксаторов и других, не снимаемых в процессе эксплуатации приспособлений, масса колонн, кронштейнов, поперечных балок и т.д.

К переменной относится: масса сборочной единицы, масса съемных деталей и узлов приспособления, масса устанавливаемых в сборочную оснастку деталей и подсборок, масса встроенного оборудования, инструмента, находящихся в собираемой СЕ. Вес рабочего если по ходу выполнения операции он работает на СЕ или внутри. Усилие, прикладываемое рабочим при клепке Ркл = 500Н.

3. Расчет балок ведут только по переменной нагрузке. Деформации не должны превышать допустимый прогиб. Прочность слабых мест каркаса (стыки блоков колонн, стыки кронштейнов с колоннами) проверяют по суммарной нагрузке.

4. Распределение нагрузки должно наиболее точно отражать характер приложения сил. Масса СЕ распределяется между точками ее фиксации. Если точек фиксации более 4-5, нагрузка считается распределенной равномерно. Это относится к массе агрегатов, рубильников, ложементов. Массу эталонов, макетов, кондукторов, устанавливаемых на 1-2 точки, считают сосредоточенной. В случае затруднений с определением характера распределения нагрузки между балками, каждая считается нагруженной всей переменной нагрузкой, что приводит к некоторому занижению жесткости балок.

5. Кручением балок, нагруженных с небольшим эксцентриситетом, следует пренебречь и рассчитывать балки только на изгиб.

6. Расчетной (допустимой) следует считать величину прогиба порядка 0,1 мм. Уменьшение допуска ведет к повышению материалоемкости стапелей за счет увеличения сечений балок.

Проектировочный расчёт СП на жёсткость каркаса студент выполняет с целью определения минимально допустимого значения момента инерции сечения балок из условия прогиба, обеспечивающего заданную точность сборки.

Для выбора сечения балки составляются расчётные схемы с указанием размеров между опорами, характера крепления балки к ним и характера нагрузки. Каркас сборочного приспособления представляет собой пространственную систему распределения усилий, которые зависят от характера внешней нагрузки и от жёсткости элементов, составляющих каркас.

Существует несколько методик расчёта жёсткости балки, но наиболее удобная методика базируется на следующих принципах:

- защемлёнными считаются балки, концы которых закреплены не менее чем по 2-м плоскостям. В остальных случаях балка считается закреплённой шарнирно;

- расчётную нагрузку, действующую на каркас, следует разделять на постоянную и переменную. К постоянной нагрузке относится масса СП со всеми балками, ложементами, фиксаторами. К переменной относится масса СЕ и узлов СП, масса устанавливаемых деталей и подсборок узла летательного аппарата (ЛА);

- расчитывается наиболее нагруженная балка, для большинства приспособлений зто нижняя балка или нижняя часть рамы.

Расчет наиболее нагруженной балки СП на жесткость студент начинает после разработки компановки приспособления и подбора необходимого количества фиксирующих элементов (прижимов) закрепляющих базовую деталь (обшивку, пояс, боковину шпангоута, балку) в заданном положении. Количество прижимов можно принять исходя из рекомендаций заводских РТМ, ОСТ и, используя компановку базового приспособления, а также расчетным путем. В зависимости от конфигурации детали и ее жесткости, оптимальное сопряжение с внешней базой возможно при расстоянии между прижимами 400 – 600мм.

После подбора необходимого количества фиксирующих элементов, определяется расчетная длина балки, которую необходимо рассчитать на жесткость, обычно берется балка или часть балки между двумя ближайшими опорами. На основе этих данных создается расчетная схема по ней, из типовых расчетных схем конструкции СП

 (приложение 1), выбирается наиболее близкая по приложенной переменной нагрузке     ( Рис 7.1) и виду заделки.

   Зная расстояние между опорами L и точками приложения сосредоточенных и распределенных нагрузок, а также величину переменной нагрузки Р пер = (Р + m1 +m2 + mN), задавшись допустимой величиной прогиба f = 0,1мм, можно рассчитатьнеобходимую жесткость сечения EI, балки каркаса по формуле

                                                                           3

                                                           К * Р пер * L

                                                f = --------------------.

                                                            E * I

Из данных, приведенных для случая нагружения ближайшего к принятой расчетной схеме (приложение 1 ), выбирается значение коэффициента «К». Необходимую жесткость сечения профиля балки можно также определить по графикам (приложение 1 ), зная расстояние между опорами и значение выражения К * Р пер .

Имея необходимую жесткость сечения профиля балки, можно выбрать ее тип и линейные размеры. Балки обычно изготавливаются из швеллера (тип 1) и из швеллера с усилением (тип 2), (см. приложение 1 ), при этом в конструкции может быть использован профиль, жесткость сечения которого E * I больше E * I расч. Е – модуль Юнга для стали 

             11                                                                              4

Е =2*10 Па. I – момент инерции сечения в М.

Заменив в формуле расчета жесткости f значение ( E * I ) на табличное, определяют действительный прогиб несущего элемента f.

Если приспособление имеет рамную замкнутую конструкцию, определить жесткость сечения профиля, необходимого для изготовления рамы, можно, определив предварительно значение X по формуле

                                                 E * I гор * h

                                        Х = --------------------.

                                             E * I верт * L

где, E * I гор сечение горизонтальных частей рамы, а E * I верт сечение вертикальных элементов рамы, h – длина вертикального профиля рамы, а L – горизонтального.

Как правило все элементы рамы выполняют из профилей одного сортамента, поэтому, в первом приближении, можно принять значение

                                                                 h

                                                        Х = -------.

                                                              L

Тогда значение коэффициента «К» можно определить по графикам (приложение 1 ), соответствующим принятой расчетной схеме.

Выбор сечения каркаса приспособления из швеллера при известном коэффициенте «К» и схеме нагружения выполняется по той же формуле и методике подбора профиля, что и в случае расчета балки. Результаты расчета приводятся в пояснительной записке со ссылками на использованные источники – справочную и техническую литературу.