Устройство для сборки агрегатов летательного аппарата

 

Изобретение относится к технологии самолетостроения, в частности к конструкции стапельной оснастки, и может быть использовано в других отраслях машиностроения. Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за счет учета влияния тепловых деформаций при сборке, а также улучшение условий работы устройства за счет обеспечения доступа в зону сборки и обеспечение закладки нижних панелей. Устройство для сборки агрегатов летательного аппарата содержит установленный на опоры силовой каркас, состоящий из продольных балок, расположенных вдоль осей лонжеронов, и поперечных балок, расположенных вдоль осей нервюр. На силовом каркасе посредством фиксирующих элементов закреплены ложементы и макетные нервюры. Ложементы, макетные нервюры и плита со стыковыми и базовыми отверстиями выполнены из материала с коэффициентом линейного расширения, равным или близким коэффициенту линейного расширения собираемого агрегата. Опоры силового каркаса и рамы плиты связаны шарнирно с одной стороны с полом цеха, а с другой стороны соответственно с силовым каркасом и плитой. Ложементы 7 установлены на силовом каркасе с возможностью перемещения в направлении тепловых деформаций собираемого агрегата. 4 з. п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к технологии самолетостроения, в частности к конструкции стапельной оснастки, и может быть использовано в других отраслях машиностроения. Цель изобретения повышение эффективности работы устройства за счет учета влияния тепловых деформаций при сборке, улучшение условий работы устройства за счет обеспечения доступа в зону сборки, обеспечение закладки нижних панелей. На фиг.1 схематично изображен общий вид устройства для сборки крыла; на фиг. 2 сечение А-А на фиг;1 на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 вид по стрелке Г на фиг.1; на фиг.6 узел I на фиг.2; на фиг.7 сечение Д-Д на фиг.6; на фиг.8 узел II на фиг.2; на фиг.9 узел III на фиг.2; на фиг.10 сечение Ж-Ж на фиг.9; на фиг.11 сечение Е-Е на фиг.4; на фиг.12 сечение И-И на фиг.5; на фиг.13 сечение К-К и Л-Л на фиг.3; на фиг.14 сечение М-М на фиг.3; на фиг.15 сечение Н-Н на фиг.1. Устройство для сборки крыла содержит силовой каркас, который состоит из продольных балок 1, расположенных параллельно осям лонжеронов, и поперечных балок 2, расположенных параллельно осям нервюр. Продольные 1 и поперечные 2 балки жестко соединены между собой с помощью кронштейнов 3 и установлены с эквидистантным зазором от нижнего контура крыла, обеспечивающим возможность закладки нижних панелей. Кроме этого продольные 1 и поперечные 2 балки установлены со смещением относительно поясов лонжеронов и нервюр, обеспечивающим доступ к креплению нижних панелей, за исключением нулевой нервюры, где поперечная балка установлена симметрично по ширине относительно оси нервюры. Но при этом зазор между контуром крыла и балкой с некоторой долей ухудшения доступа к рабочей зоне, все же обеспечивает возможность разделки отверстий и подстановки крепежа с помощью углового инструмента. Строительными осями устройства являются оси средних лонжеронов консолей крыла и их продолжений до оси нулевой нервюры и ось нулевой нервюры. В точке пересечения продолжений осей средних лонжеронов консолей крыла с осью нулевой нервюры силовой каркас опирается на стойку 4, которая подвижно соединяет силовой каркас с полом цеха. Продольные балки у переднего и заднего лонжеронов центральной части крыла в районе нулевой нервюры и продольные балки у средних лонжеронов консолей крыла опираются на рамки 5, закрепленные шарнирно к полу цеха и к силовому каркасу. При этом оси цилиндрических шарниров рамок 5 параллельны взаимно и расположены в плоскости, перпендикулярной строительным осям устройства. В остальных точках силовой каркас опирается на стойки 6, закрепленные к полу цеха и к силовому каркасу с помощью шаровых шарниров. На силовой каркас установлены ложементы 7 для фиксации нижнего контура крыла и ложементы 8 для фиксации стенки лонжерона. Для фиксации нижнего пояса лонжерона по контуру на ложементы 7 крепят прокладки 9, имитирующие толщину нижней панели. Для фиксации верхнего пояса лонжерона по контуру на ложементы 8 устанавливают либо линейки 10, либо лекала 11. Ложементы 7 и 8 являются съемными. Причем ложементы 7 после их открепления опрокидываются из вертикального положения в горизонтальное с опорой на продольные балки 1 силового каркаса. На ложементах 7 закреплены направляющие 12 и 13. Сумма толщины направляющей 12 (13) и сопряженной с ней толщины пластины кронштейна 3 на 0,05 мм меньше длины цилиндрического участка ступенчатого болта 14, что обеспечивает гарантированный зазор для перемещения ложементов по высоте. При этом номинальный размер ширины паза направляющих 12, установленных на ложементах у среднего лонжерона, равен номинальному размеру диаметра цилиндрического участка болта 14, а номинальный размер ширины паза направляющих 13 больше номинального размера диаметра ступенчатого болта 14 на 44 мм. Для перемещения ложементов 7 по высоте служат домкраты 15, установленные на продольных линейках 1 у переднего и заднего лонжеронов, и винторычажные механизмы 16, установленные на ложементах 7 у среднего лонжерона. Для фиксации номинального положения ложементов 7 по высоте служат отверстия 17 в ложементах 7 и кронштейнах 3. На ложементах 7 у переднего, среднего и заднего лонжеронов установлены угольники 18, консольная полка которых выставлена заподлицо с контуром ложемента и имеет ту же малку, что и ложемент. На консольной полке угольников 18 выполнено отверстие, ось которого совпадает с осью отверстия под крепежный элемент, соединяющий панель с поясом лонжерона. Плита 19 соединена с рамой 20 болтовым соединением. Причем, в точке пересечения строительных осей устройства осей среднего лонжерона консолей крыла и оси разъемной нервюры, для участка плиты по низу дужки крыла болт установлен без зазора. В остальных точках крепления нижнего участка в плите выполнены пазы таким образом, что болты имеют в горизонтальном направлении зазоры с обеих сторон от плиты. Для участка плиты по верху дужки крыла отверстия в плите выполнены больше диаметра болта, образуя зазор со стержнем болта по всему его периметру. Опорами рамы 20 служат плоские рамки 21, закрепленные шарнирно к полу цеха и к раме 20. Причем оси цилиндрических шарниров рамок 21 параллельны взаимно и расположены в плоскости, перпендикулярной осям средних лонжеронов крыла. В рабочем положении плита 19 соединена с продольными балками 1 силового каркаса с помощью кронштейнов 22. Для отвода плиты 19 с рамой 20 в нерабочее положение кронштейны 22 разъединяют и перемещают плиту с помощью механизма 23. Для закладки нижних панелей на поперечных балках 2 установлены подвижные роликовые опоры 24. Перемещение опор по высоте осуществляется с помощью винторычажного механизма 25, для приведения которого в действие используется реверсивный гайковерт с угловой насадкой типа МРЗ-40У1 (изготовитель Украинский филиал НИАТ). Роликовые опоры 24 установлены на двух крайних поперечных балках консольных и центральной частей крыла. Кроме этого со стороны носового и хвостового отсеков установлены роликовые опоры 26 с фиксацией на продольных балках 1 и козелках 27. Роликовые опоры 26 и козелки 27 являются съемными. Фиксированное положение роликовых опор 26 соответствует крайнему нижнему положению роликовых опор 24. Для фиксации верхних панелей по внутреннему контуру обшивки устройство содержит макетные нервюры 28. В предлагаемом устройстве продольные 1 и поперечные 2 балки силового каркаса, ложементы 7, 8, линейки 10, лекала 11 и плита 19 выполнены из материала, коэффициент линейного расширения которого равен или близок коэффициенту линейного расширения материала, из которого изготовлен собираемый агрегат-алюминиевого сплава. Остальные элементы устройства выполнены из стали. Общим для всех опор 4, 5, 6, 21 является то, что они координируют устройство по высоте. Кроме этого опора 4 координирует силовой каркас в двух направлениях: вдоль оси нулевой нервюры и перпендикулярном оси нулевой нервюры. Опоры 5, установленные на продольных балках 1 у осей переднего и заднего лонжеронов, координируют силовой каркас в направлении, перпендикулярном оси нулевой нервюры. Опоры 5, установленные на продольных балках 1 у оси среднего лонжерона консольных частей крыла, координируют силовой каркас в направлении, перпендикулярном оси среднего лонжерона консольных частей крыла. Опоры 21, установленные на раме 20, координируют плиту 19 с рамой 20 в направлении, перпендикулярном оси среднего лонжерона консольных частей крыла. При этом точки крепления нижней части плиты 19 к раме 20, координирующие положение плиты по высоте, максимально опущены вниз и этим приближены к площадкам крепления опор 5 и 6 к продольным линейкам. Устройство работает следующим образом. При изменении температуры воздушной среды происходит изменение размеров длин продольных 1 и поперечных 2 балок силового каркаса, что вызывает перемещения всех точек силового каркаса за исключением участка поперечной балки у нулевой нервюры, закрепленного к стойке 4. При этом плита 19 с рамой 20, соединенная с продольными балками 1 силового каркаса, при изменении длины продольных балок будет также перемещаться на соответствующую величину. В связи с тем, что коэффициент линейного расширения алюминиевого сплава равен 22,6 ˙ 10^-6 1/град, а бетона, из которого выполнен пол цеха, -12 ˙ 10^-6 1/град, точки силового каркаса при изменении температуры воздушной среды будут перемещаться в два раза больше, чем соответствующие проекционные точки пола цеха. При этом компенсация взаимного перемещения точек силового каркаса и плиты 19 с рамой 20 относительно пола цеха осуществляется за счет отклонения от вертикального положения рамок 5, 21 и стоек 6, шарнирно закрепленных к полу цеха, к силовому каркасу и раме 20. Причем, цилиндрические шарниры рамок 5, 21 обеспечивают перемещения силового каркаса и рамы 20 только в одном направлении вдоль строительных осей, а шаровые шарниры стоек 6 обеспечивают перемещения силового каркаса в любом направлении горизонтальной плоскости. В связи с тем, что оси верхних цилиндрических шарниров рамок 5, 21 и оси верхних шаровых шарниров стоек 6 перемещаются под воздействием силового каркаса по радиусу относительно нижних осей шарниров, закрепленных к полу цеха, то оси верхних шарниров опускаются на величину, равную Δh R- где R расстояние между осями верхних и нижних шарниров; ΔI разность температурных деформаций силового каркаса и пола цеха. Принимаем минимальное значение R= 1200 из условия прохода под балками силового каркаса. Максимальное значение Δ I определим по формуле Δ I L ˙ ( α_с.к. α_пола ) ˙ Δ t^o где L наибольший габарит силового каркаса, принимаем L=50000 мм; α_с.к коэффициент линейного расширения материала силового каркаса; α_с.к=22,6 ˙ 10^-6 1/град, α_пола коэффициент линейного расширения бетона, α _пола12 ˙ 10^-6 1/град. Δ t^o разность температур воздушной среды после перемещения силового каркаса и в момент, когда стойки имели вертикальное положение, принимаем Δ t^o=30^o. Отсюда
Δ I=50000 ˙ (22,6-12) ˙ 10^-6 ˙ 30^o=15,9 мм
Δh 1200 0,105
Таким образом для принятых максимальных значений габарита устройства L и изменения температуры воздушной среды Δ t^o погрешность опор устройства по высоте составит ≈ 0,1 мм, что вполне допустимо при таких размерах агрегата. При этом сопротивление температурным деформациям от сил трения на одной опоре равно:
P_сопр= где F_н и F_в сила трения на поверхности нижнего и верхнего шарниров опор 5, 6 и 21 F_н(F_н)=Qf;
Q нагрузка на опору от веса устройства и собираемого агрегата;
f коэффициент трения,
r_н и r_в радиусы опорной поверхности нижнего и верхнего шарниров. При F_н=F_в=F _и r_н=r_в=r
P_сопр=
Приняв r=25 мм и R=1200 мм
P_сопр= F
Таким образом, предлагаемая конструкция опор в 24 раза уменьшает сопротивление тепловым деформациям устройства, повышая этим его чувствительность к изменениям температуры. Предлагаемое устройство позволяет выполнять сборку лонжеронов, носового и хвостового отсеков, установку нервюр, верхних и нижних панелей. При этом пpедлагаемое устройство не исключает возможность установки собранных лонжеронов, носового и хвостового отсеков. Последовательность сборки крыла в предлагаемом устройстве следующая. 1. Сборка лонжеронов. Устанавливают и фиксируют в рабочем положении ложементы 7, 8. На ложементы 7 устанавливают прокладки 9, а на ложементы 8 линейки 10 и лекала 11. С помощью механизмов 23 подводят плиты 19 с рамами 20 к продольным линейкам 1 и проштыривают кронштейны 22. Устанавливают на ложементы 8 и фиксируют на У. О стенки лонжеронов прижимают к прокладкам 9 и ложементам 8. Устанавливают верхние пояса лонжеронов и прижимают к линейкам 10, лекалам 11 и ложементам 8. Устанавливают стойки лонжеронов стыковочные по излому лонжерона и стойки по разъему с фиксацией на плиту 19. Производят сборку переднего, среднего и заднего лонжеронов параллельно во времени. 2. Сборка каркаса крыла, носового и хвостового отсеков, установка фланцев под трубопровод. С базой на стойки лонжеронов и эквидистантный зазор между поясами лонжеронов, ложементом 7 и поясами нервюр устанавливают собранные по С.О. нервюры. С базой на ложементы 7 устанавливают и крепят к нервюрам компенсаторы для фиксации внутреннего контура панелей. Устанавливают и фиксируют на предлагаемом устройстве элементы отдельных устройств для сборки носового и хвостового отсеков, не являющиеся предметом предлагаемого изобретения. Производят сборку носового и хвостового отсеков, установку нервюр и фланцев под трубопровод параллельно во времени. 3. Установка верхних панелей. Через Н.О. в нижних поясах лонжеронов крепят каркас через прокладки 9 к угольникам 18. Расфиксируют и снимают ложементы 8. Устанавливают макетные нервюры 28. Устанавливают верхние панели. С целью обеспечения требуемых зазоров между кромками панелей по средним лонжеронам и нервюрам по излому крыла панели устанавливаются по секциям, ограниченным лонжеронами, нервюрами по излому и разъему крыла. 4. Установка нижних панелей. Снимают крепеж нижних поясов лонжеронов с угольниками 18 для установки одной из секций или двух несмежных. Расфиксируют ложементы 7 и опрокидывают их с опорой на продольные балки. Снимают с ложементов пpокладки 9. Расфиксируют и снимают элементы отдельных устройств для сборки носового и хвостового отсеков. Роликовые опоры 24 устанавливают в крайнее нижнее положение. Устанавливают козелки 27 и роликовые опоры 26. Цеховым краном опускают секцию панели на роликовые опоры 26 и открепляют ее от траверсы. Вкатывают секцию в зазор между силовым каркасом устройства и каркасом крыла. С помощью механизмов 25 поднимают секцию панели до касания с каркасом крыла. Выставляют обрезы панели относительно подсечек на поясах лонжеронов и нервюр, подмечают припуск, опускают роликовые опоры 24 с секцией панели и выкатывают ее на роликовые опоры 26. Обрезают припуск на секции панели и перекатывают панель на опоры 24, поднимают панель и вгоняют ее в подсечки поясов лонжеронов и нервюр. Устанавливают ложементы 7 и крепят их болтами 14. С помощью домкратов 15 и механизмов 16 поднимают ложементы 7, прижимая секцию панели к каркасу крыла, и фиксируют номинальное положение ложементов 7 через отверстия 17. Через Н.О. в нижних поясах лонжеронов, соответствующих отверстиям 18, сверлят отверстия в секции панели и с помощью технологических болтов прижимают каркас через полученные отверстия к ложементам 7. Производят сверловку и разделку всех отверстий крепления секции панели с каркасом. Снимают технологические болты, опускают и снимают ложементы 7. С помощью роликовых опор 24 опускают секцию панели и выкатывают на опоры 26. Подготавливают панель к герметизации, наносят герметик и перекатывают ее на опоры 24. Поднимают секцию панели и устанавливают вначале технологический, а затем штатный крепеж, сняв в последнюю очередь технологический крепеж. Расфиксируют плиты 19 с продольными балками 1 и отводят рамы 20 в нерабочее положение с помощью механизмов 23. Цеховым краном вынимают собранный агрегат из устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для сборки агрегатов летательного аппарата, содержащее установленный на опоре силовой каркас из продольных балок, расположенных вдоль осей лонжеронов, с монтажными отверстиями, и поперечных балок, расположенных вдоль осей нервюр, с закрепленными на силовом каркасе посредством фиксирующих элементов лонжементами, макетными нервюрами и плиту со стыковыми и базовыми отверстиями, связанную с силовым каркасом посредством рамы с опорами, с механизмом перемещения плиты в нерабочее положение, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет учета влияния тепловых деформаций при сборке, силовой каркас, ложементы и плиты выполнены из материала с коэффициентом линейного расширения, равным или близким коэффициенту линейного расширения собираемого агрегата, опоры силового каркаса и рамы плиты связаны шарнирно с одной стороны с полом цеха, а с другой стороны соответственно с силовым каркасом и плитой, а ложементы установлены с возможностью перемещения в направлении тепловых деформаций собираемого агрегата. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опоры силового каркаса, расположенные вдоль оси среднего лонжерона крыла, и рамы плиты выполнены в виде плоских рамок с цилиндрическими шарнирами в вершинах плоских рамок с осями цилиндров, параллельными друг другу и перпендикулярными оси среднего лонжерона крыла, а остальные опоры выполнены в виде стоек с шаровыми шарнирами на концах. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью улучшения условий работы устройства за счет обеспечения доступа в зону сборки, силовой каркас установлен с эквидистантным зазором относительно нижнего контура агрегата, при этом продольные балки силового каркаса, расположенные вдоль переднего и заднего лонжеронов крыла, установлены со смещением в сторону оси среднего лонжерона, а ложементы выполнены съемными. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рама плиты связана с продольными балками силового каркаса. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения закладки нижних панелей, оно снабжено установленными на поперечных балках силового каркаса роликовыми опорами с механизмом перемещения опор по высоте и связанными с продольными балками силового каркаса дополнительными съемными роликовыми опорами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 16.09.1994

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2001

Извещение опубликовано: 20.10.2001        

---