CN109607442B - 一种飞机上的千斤顶支座及其设计方法 - Google Patents

一种飞机上的千斤顶支座及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于飞机结构设计技术，具体涉及到一种飞机上的千斤顶支座及其设计方法。由圆柱加半球头形的顶头、底板、前耳片和后耳片组成的“T”形件，其特征在于：顶头为底板伸出一个带半球头的圆柱体，顶头内部挖掉圆柱孔，保持顶头的壁厚一致；底板前后与所连接的加强框框缘等宽，底板左右长度控制在以能布置8组大螺栓连接到加强框的框缘上为准；底板与加强框框缘平齐的边缘伸出前耳片和后耳片，前耳片与前壁板上的前蒙皮铆接；后耳片与后壁板上的后蒙皮铆接。千斤顶支座顶头采用空心设计，解决了热处理时不易淬透的问题，同时减轻结构重量；底板另外长出耳片供前后蒙皮连接，蒙皮不需延伸到底板上与大螺栓连接，而避免埋头螺栓锪窝时锪透蒙皮。

Description

一种飞机上的千斤顶支座及其设计方法
技术领域
本发明属于飞机结构设计技术，具体涉及到一种飞机上的千斤顶支座及其设计方法。
背景技术
千斤顶顶升情况是飞机在进行维修、更换零部件时必须考虑的一个状态，特别是飞机起落架的拆装更换、密封圈更换、起落架的收放试验及操纵系统检查、飞机的水平测量、飞机的大修及定检等工作中，需要用千斤顶把飞机全机顶起。相应，需要在机体结构上布置加强的顶起支撑点，即千斤顶支座(又叫千斤顶垫)，千斤顶支座可设计成顶头或顶窝两种形式。配合千斤顶的需要，本发明所述的千斤顶支座为顶头的形式。某型飞机采用三点顶起方式，顶起整个飞机的重量，因而单个顶起点的载荷很大，顶起点周围结构需要加强设计，千斤顶支座以及周围连接结构的尺寸相对较大。传统千斤顶支座顶头为实心结构，尺寸大造成热处理不容易淬透，本发明的顶头采用空心设计后，解决了热处理的淬透问题，同时减轻了结构重量；其次，飞机上连接千斤顶支座的加强框(或梁)以及千斤顶支座尺寸大，采用埋头大螺栓连接，若壁板连接到支座上，大螺栓在薄蒙皮上锪窝超过蒙皮厚度满足不了结构设计要求，本发明所述的零件另外带出薄耳片与蒙皮连接后，解决了该难题，且结构密封性好。
发明内容
本发明针对传统千斤顶支座顶头尺寸大，热处理不容易淬透的难题，以及支座直接与蒙皮连接采用埋头大螺栓连接后锪窝锪透蒙皮的情况下，给出改进结构及其设计方法。
技术方案
一种飞机上的千斤顶支座及其设计方法，该千斤顶支座位于飞机后机身下部某加强框下，为飞机三点顶起的后顶起点。千斤顶支座由圆柱加半球头形的顶头1、底板2、前耳片3和后耳片4组成的T形件，如图1、图2所示。
顶头1为底板2伸出一个带半球头的圆柱体，顶头1内部挖掉圆柱孔，保持顶头1的壁厚一致。底板2前后与所连接的加强框5框缘等宽，底板2左右长度控制在以能布置8组大螺栓8连接到加强框5的框缘上为准。底板2与加强框5框缘平齐的边缘伸出前耳片3和后耳片4，前耳片3与前壁板上的前蒙皮6铆接。后耳片4与后壁板上的后蒙皮7铆接。
该千斤顶支座为超高结构钢30CrMnSiNi2A模锻件。
大螺栓8和铆钉9均采用沉头形式以符合气动外形要求，如图3所示。
该千斤顶支座的设计方法如下：
第一步：选择零件材料，根据千斤顶顶升载荷选择高强度材料以及热处理时淬透性好的材料以满足零件使用要求；
第二步：确定顶头1尺寸，按地面设备千斤顶配合要求，以及顶升过程中与结构不相碰撞的要求；
第三步：按连接强度计算给出底板2连接螺栓大小、数量，以及底板2长、框和厚度尺寸；
第四步：按千斤顶支撑时的挤压强度给出空心圆柱孔尺寸，即顶头1圆柱部分掏掉空心后剩余的零件截面积满足支撑载荷的挤压强度要求；
第五步：根据蒙皮连接要求给出前后耳片4尺寸，前后耳片4宽度需满足前后蒙皮连接载荷大小采用铆钉连接数量要求；耳片厚度与蒙皮厚度相当以传递等量剪切载荷。
千斤顶支座连接过程中，需要采用贴合面密封和填角密封，紧固件湿安装以符合气密性要求。
技术效果
a)千斤顶支座顶头采用空心设计，解决了热处理时不易淬透的问题，同时减轻结构重量；b)底板另外长出耳片供前后蒙皮连接，蒙皮不需延伸到底板上与大螺栓连接，而避免埋头螺栓锪窝时锪透蒙皮。
附图说明
图1是千斤顶支座轴测图
图2是千斤顶支座剖视图(纵向)
图3是千斤顶支座连接示意图
图4是千斤顶顶起示意图其中：1-顶头2-底板3-前耳片4-后耳片5-加强框6-前蒙皮7-后蒙皮8-大螺栓9-铆钉10-顶筒
具体实施方式
该千斤顶支座位于后机身下部某加强框下，作为飞机三点顶起的后顶起点，飞机顶起时，承载整个后机身的惯性载荷，千斤顶支座以及相应的连接结构加强设计，本着充分利用加强结构的原则，把千斤顶支座布置在加强框上。千斤顶支座由圆柱加半球头形的顶头1、底板2、前耳片3、后耳片4组成，如图1、图2所示。
千斤顶支座通过底板2用8组φ10沉头大螺栓8连接在加强框5的框缘上，以传递支撑载荷。底座前后耳片3和4与前后蒙皮6和7分别采用φ5沉头铆钉9连接，如图3所示。因底板2下表面和蒙皮6与7下表面处在机身理论外形上，螺栓连接和铆接均采用埋头形式以符合气动要求。
千斤顶顶升飞机时，把千斤顶顶筒10上的顶窝套在千斤顶支座上的顶头1即可，允许直径φ198的顶筒10任意方向偏转5°以内的情况下，顶筒不能与飞机结构相触碰，见图4。
该千斤顶支座的具体设计方法如下：
第一步：选择零件材料。该零件承受整个飞机后机身的支撑载荷，载荷很大，选择超高结构钢30CrMnSiNi2A，该材料淬透性比常规的30CrMnSiA好。
第二步：确定顶头尺寸。顶头半径按千斤顶(千斤顶属于地面设备)配合要求选择R31.75，满足顶筒任意方向偏转5°后与蒙皮不相碰，且有3以上的间隙，给出顶头高度60满足上述要求。
第三步：按连接强度给出底板连接螺栓规格、数量，以及底板的尺寸。千斤顶支座与机体的连接螺栓尽量选择大规格以减少连接数量，根据所连接机体的框缘宽度110，最大可选择φ10的螺栓能满足其连接边距和结构空间要求；经计算8组螺栓能承受千斤顶支撑载荷在外形切向的分量，根据螺栓孔的挤压强度选择底板厚度8。因此底板尺寸为240×110×8，其中，底板宽度110与框缘的宽度110相等，长度选择240以满足8组大螺栓连接所需的空间，厚度8以满足螺栓孔的挤压强度要求。
第四步：按千斤顶支撑时的挤压强度给出空心圆柱孔尺寸；即顶头圆柱部分掏掉R20的空心部分后剩余的截面积满足支撑载荷的挤压强度要求。
第五步：根据蒙皮连接要求给出前后耳片尺寸。前后蒙皮在此区域框缘上采用φ5铆钉连接，前面的蒙皮采用双排铆钉连接，耳片需要满足50的宽度；后蒙皮载荷小采用单排钉连接，耳片宽度25则满足。前后耳片长度方向与底板等齐，耳片处于蒙皮内表面，往里长出厚度2.5与蒙皮厚度相当。
最终，零件热处理到1670±100MPa，表面处理镀镉钛并涂漆。千斤顶支座安装连接过程中，需要采用贴合面密封和填角密封，紧固件湿安装以符合飞机机身舱的气密性要求。

Claims (5)

1.一种飞机上的千斤顶支座，由圆柱加半球头形的顶头(1)、底板(2)、前耳片(3)和后耳片(4)组成的“T”形件，其特征在于：顶头(1)为底板(2)伸出一个带半球头的圆柱体，顶头(1)内部挖掉圆柱孔，保持顶头(1)的壁厚一致；底板(2)前后与所连接的加强框(5)框缘等宽，底板(2)左右长度控制在以能布置8组大螺栓(8)连接到加强框(5)的框缘上为准；底板(2)与加强框(5)框缘平齐的边缘伸出前耳片(3)和后耳片(4)，前耳片(3)与前壁板上的前蒙皮(6)铆接；后耳片(4)与后壁板上的后蒙皮(7)铆接，底板(2)下表面和前蒙皮(6)、后蒙皮(7)下表面处在机身理论外形上。
2.根据权利要求1所述的一种飞机上的千斤顶支座，其特征在于：所述千斤顶支座为超高结构钢模锻件。
3.根据权利要求1所述的一种飞机上的千斤顶支座，其特征在于：所述大螺栓(8)和铆钉(9)均采用沉头形式。
4.根据权利要求1所述的一种飞机上的千斤顶支座的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：选择零件材料，根据千斤顶顶升载荷选择高强度材料以及热处理时淬透性好的材料以满足零件使用要求，选择超高结构钢30CrMnSiNi2A；
第二步：确定顶头(1)尺寸，按地面设备千斤顶配合要求，以及顶升过程中与结构不相碰撞的要求；顶头半径按千斤顶配合要求选择R31.75，满足顶筒任意方向偏转5°后与蒙皮(7)不相碰，且有3处以上的间隙，给出顶头高度60满足上述要求；
第三步：按连接强度计算给出底板(2)连接螺栓大小、数量，以及底板(2)长、框和厚度尺寸；千斤顶支座与机体的连接螺栓选择大规格以减少连接数量，根据所连接机体的框缘宽度110，最大选择φ10的螺栓能满足其连接边距和结构空间要求；经计算8组螺栓能承受千斤顶支撑载荷在外形切向的分量，根据螺栓孔的挤压强度选择底板厚度8；因此底板尺寸为240×110×8，其中，底板宽度110与框缘的宽度110相等，长度选择240以满足8组大螺栓连接所需的空间，厚度8以满足螺栓孔的挤压强度要求；
第四步：按千斤顶支撑时的挤压强度给出空心圆柱孔尺寸，即顶头(1)圆柱部分掏掉空心后剩余的零件截面积满足支撑载荷的挤压强度要求；
第五步：根据蒙皮连接要求给出前后耳片(4)尺寸，前后耳片(4)宽度需满足前后蒙皮连接载荷大小采用铆钉连接数量要求；耳片厚度与蒙皮厚度相当以传递等量剪切载荷；前后蒙皮在此区域框缘上采用φ5铆钉连接，前面的蒙皮采用双排铆钉连接，耳片需要满足50的宽度；后蒙皮载荷小采用单排钉连接，耳片宽度25则满足；前后耳片长度方向与底板等齐，耳片处于蒙皮内表面，往里长出厚度2.5与蒙皮厚度相当。
5.根据权利要求4所述的一种飞机上的千斤顶支座的设计方法，其特征在于，千斤顶支座连接过程中，采用贴合面密封和填角密封，紧固件湿安装以符合气密性要求。
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