飞机发动机吊装实训平台安全性论证.docx

飞机发动机吊装实训平台安全性论证 摘要：以理论力学，材料力学，机械设计基础为理论依据，通过对发动机在安装状态和在吊装状态时的受力分析，计算论证了飞机发动机吊装实训平台的平安性。并且经过实践检验和无损检测的鉴定，进一步证明白飞机发动机吊装实训平台的平安牢靠性。 Abstract: Taking the theoretical mechanics, the materials mechanics, the machine design foundation as the theory basis, through conducing force analysis during the installment and the hoisting of engine, the article computed and proved the security of aircraft engine hoisting training platform. And after the practice examination and non-destructive inspection, it had been further proved. 关键词:飞机发动机；吊装；应力；强度；平安 Key words: aircraft engine；hoisting；stress；intensity；safe 中图分类号：V23 文献标识码：A 文章编号：1016-431123-0034-02 0引言 由于民航院校开展飞机发动机吊装实训教学遇到种种的困难，尤其是平安性问题更是难以解决。为此，笔者以教学重在平安的思路，开发研制了一个飞机发动机吊装实训平台。此“平台”必需为飞机发动机吊装实训教学供应平安保障，所以其平安牢靠性显得尤其重要。因此，笔者从理论、实践、科学三方面来论证其平安牢靠性。 1飞机发动机吊装实训平台的设计 飞机发动机吊装实训平台是依据三叉戟斯贝发动机的安装方法和吊装技术而设计。斯贝发动机是双转子涡轮风扇发动机，与现代民航飞机所运用的发动机很接近。斯贝发动机的安装方法和吊装技术均采纳“三点式力学”设计，与现代民航飞机发动机的安装方法和吊装技术相同。因为“三点式力学”设计是依据三角形的稳定性而设计，三角形的稳定性在机械设计上广泛应用，特别平安牢靠。 飞机发动机吊装实训平台的整体设计如图1所示，主要由上、中、下三部分构成。上部设计用于安装发动机和吊装设备。这部分是整个平台的技术要点，它既要保证发动机的安装位置精确，也要保证吊装滑轮、吊装工具的安装位置精确。中部设计用于给吊装发动机的教学人员供应志向的工作环境。这部分是整个平台的平安重点，它不仅是发动机的支承平台，而且还是实训人员的操作平台。下部设计用于承载发动机和吊装实训平台的整体重量。这部分是整个实训平台的坚实基础，它是教学人员和发动机的平安保障，而且它的中间要设计成空的，以便为吊装发动机和运输发动机留有足够的平安操作空间。 飞机发动机吊装实训平台的设计标准是以机械设计基础理论为依据，制造规范是参考飞机地面保障设备制造通用技术来加工制造。吊装实训平台整体焊接而成，焊接强度达到材料强度的90以上，符合平安标准。吊装实训平台自重1300公斤，发动机重量为1200公斤，共重2500公斤。由8个转向轮共同承载，每个轮子核定载荷为750公斤，共能承载6000公斤。核定载荷是实际载荷的2倍以上，达到平安标准。其它的全部材料强度都采纳3倍以上的平安系数计算，符合平安规定。 2飞机发动机吊装实训平台的平安性论证 21 飞机发动机吊装实训平台材料的强度校核飞机发动机吊装实训平台的最大弯曲应力出现在安装发动机的顶部横梁上，并且当发动机的重心落在支承架的中部时横梁承受的弯曲应力最大。此时，横梁受力分析如图1的上部所示：已知发动机的重量1200Kg，由两根横梁平均承载，每根横梁可得600Kg=6000N。每根横梁又由两根垂直支柱支承，所以每根垂直支柱的支承力为300Kg=3000N。横梁长3200mm，最大弯曲应力在中部1600mm处。横梁是方管Q235材料钢，其承受弯曲应力的截面及尺寸如图2所示。 依据图1上部得： 横梁的最大弯矩M=3000×1600=4.8×106N·mm 依据图2得： 依据Q235材料钢的许用应力值范围，取较小值80N/mm2，是横梁最大弯曲应力的10倍以上，所以横梁方管足够平安。从实训平台整体设计来看，上述材料在运用时所承受应力值最大，它都达到平安标准，因此其它材料的强度就没有必要校核了。由此可见，实训平台的材料强度达到平安标准。 22 发动机在安装状态时螺栓的强度计算发动机在安装状态时受力分析如图3所示：x轴为发动机的中心轴，C为发动机的重心，发动机重Q=1200kg=12000N，方向垂直向下。A和A是发动机的左、右安装饰，以中心轴的O点为对称，CO=600mm，A和A所受的支承力垂直向上均为F。B是发动机的一个后安装饰，垂足为E，CE=800mm，B所受的支承力F1垂直向上。左、右安装饰A和A的连接安装方式相同，分别各自由两根连杆铰接相连，而且连杆的长度相等。安装螺栓的材料为45号钢，铰接处为光杆，直径d=13mm，受力分析如图4所示。后安装饰B是垂直连接安装，安装螺栓的材料为45号钢，铰接处为光杆，直径d=20mm，受力分析如图5所示。 依据图3，发动机的重量与安装饰的支承力平衡列出平衡方程： mc=0，F×600+F×600-F1×800=0，Z=0，F1+2F-12000=0 解得：F1=5140N，F=3430N 依据图4得：Kcos45°+ Kcos45°=F解得：K=2450N 依据图5，计算20mm光杆螺栓所承受的切应力 通过以上计算：依据安装螺栓45号钢的许用切应力值范围，取较小值120N/mm2，分别是13mm和20mm螺栓实际承受切应力的10倍以上，平安系数足够。因为安装状态时螺栓在全部的部件中是最薄弱的，它都达到平安标准，所以其它部件的强度就没有必要计算了。由此可见，发动机在安装状态时，实训平台全部部件的强度达到平安标准。 23 发动机在吊装状态时轴销的强度计算发动机在吊装状态时受力分析如图6所示：x轴为发动机的中心轴，C为发动机的重心，发动机重Q=1200kg=12000N，方向垂直向下。B和B是发动机的左、右吊装饰，以中心轴的O点为对称，CO=450mm，B和B所受的拉力垂直向上均为T。A是发动机的一个后吊装饰，垂足为E，CE=1350mm，A所受的拉力T1垂直向上。左、右吊装饰B和B各自由承吊实力为660kg的吊具和钢索连接。左、右吊具的安装方式相同且对称，D和D分别是两吊具的支承约束点，E和E分别是左、右吊具的连接安装饰。G是手摇起吊机，自重25kg，核载660kg。E和E分别由轴销连接，轴销的材料为45号钢，直径d=10mm。左、右吊具的受力分析如图7所示。后吊点A是由承吊实力为500kg的吊具和钢索连接，并通过轴销相连，轴销的材料为45号钢，直径d=10mm。H是定滑轮的支承约束点，K是手摇起吊机的支承约束点，手摇起吊机核载500kg。后吊具的安装受力分析如图8所示。 依据图6，发动机的重量与吊点的拉力平衡列出平衡方程： mc=0，T×450+T×450-T1×1350=0 Z=0，T1+2T-12000=0 解得：T1=3000N，T=4500N 依据图7，列出平衡方程： md=0，R×300+25×600-T×300=0 解得：R=4000N 计算10mm左、右轴销所承受的切应力 通过以上计算：左、右吊装饰的拉力是450kg，后吊装饰的拉力是300kg。左、右手摇起吊机核载660kg，后手摇起吊机核载500kg，都比较平安。依据安装轴销材料45号钢的许用切应力值范围，取较小值120N/mm2，分别是左、右轴销和后轴销实际承受切应力的4倍以上。由于发动机在吊装状态的时间较短，轴销的受力时间也较短，不会造成轴销疲惫，所以平安系数足够。因为吊装状态时轴销在全部的部件中是最薄弱的，它都达到平安标准，所以其它部件的强度就没有必要计算了。由此可见，发动机在吊装状态时，实训平台全部部件的强度达到平安标准。 3飞机发动机吊装实训平台的实践检验 飞机发动机吊装实训平台的设计制造完成已经有两年的时间了。在此期间，发动机始终安装在实训平台上进行长时间的受力测试，观测其强度和稳定性。观测结果表明：没有任何可疑现象发生。此外，我们已经进行了十几次吊装实训，检验其平安性。在每次的吊装实训过程中，吊装平台都表现得特别稳定，各方面的平安技术都达到了设计的标准。 我们还通过以下的科学方法对吊装平台进行检验。第一，测量最大的弯曲变形。起始，横梁由于受发动机的压力产生弯曲变形，测得横梁的最高点和最低点相差3mm，横梁长3200mm，说明横梁的弯曲变形小于01，在允许的范围内。再经过半年的受力测试，测量横梁的弯曲变形量，没有发觉增加的迹象，说明材料基本稳定。其次，应用无损检测的方法进行鉴定。起始，对全部受力的焊缝进行磁粉检测，以及对全部受力的螺栓进行渗透检测。检测鉴定结果表明：没有发觉缺馅的现象，证明质量达到标准。再经过半年的受力测试，然后再对受力的焊缝和受力的螺栓进行无损检测。检测鉴定结果证明同样没有发觉缺馅，说明实训平台的受力状况良好。其后，我们每隔半年进行一次检测鉴定，共进行了三次的检测鉴定，结果显示都没有发觉缺馅的状况。 通过实践的检验和无损检测的鉴定，证明飞机发动机吊装实训平台结构和机械性能稳定，技术规范和平安标准都达到了很高的要求。我们还将接着定期对飞机发动机吊装实训平台进行检测鉴定，刚好发觉担心全因素，刚好解除。我们必需以万分的当心换来非常的平安。 参考文献： 1杨可桢，程光蕴机械设计基础北京：高等教化出版社，11019，5 2黄国忠.理论力学广东高等教化出版社，11013，8 3冯维明.材料力学北京：国防工业出版社，2022，5 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页