УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ ОТЪЁМНОЙ ЧАСТИ КРЫЛА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к технологии самолетостроения, в частности, к конструкции сборочной оснастки.
Известна высокопроизводительная поточная линия для сборки отъемной части крыла (патент US 8661684 (В1), МПК B21D 53/88, опубл. 04.03.2014), в которой сборка производится при его горизонтальном положении с использованием для перемещения между пропозициями сборки синхронизированных транспортных средств, образующих конвейер. Фиксирование сборочных элементов производится с использованием магнитных зажимов. На сборочных позициях производится монтаж составляющих элементов, сверление, вставка крепежных элементов и герметизация. При использовании указанной линии, в случае сборки крыла магистрального самолета, потребуется большое помещение, в зависимости от разделения техпроцесса на позиции, соответственно, при этом, для обеспечения синхронности при одновременном позиционировании нижней и верхней поверхностей крыла относительно друг друга при горизонтальном расположении крыла, необходимо наличие дополнительной контрольной аппаратуры.
Известно устройство для сборки отъемной части крыла (ОЧК) летательного аппарата, содержащее: основные колонны и нижние стойки, продольные балки, ложементы, макетные нервюры, базовые плиты по разъемам агрегата, фиксирующие элементы, закрепленные на продольных балках.(В.П. Григорьев, Ш.Ф. Ганшсанов Приспособление для сборки узлов и агрегатов самолетов и вертолетов. М.Машиностроение 1977 г. стр. 52-55). Недостатками устройства является то, что расположение верхней балки не допускает применение подъемного механизма для подачи к месту сборки элементов ОЧК, например лонжеронов, панелей, нервюр и изъятия собранной ОЧК вверх, также подобное расположение ограничивает зону выполнения работ по сборке ОЧК со стороны верхних колонн.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является техническое решение, раскрытое в патенте RU 36817 U1, МПК B64F 5/00, опубл. 27.03.2004, - устройство для сборки отъемной части крыла летательного аппарата (ОЧК), содержащее опору со смонтированными на ней основными колоннами и нижними стойками, верхнюю и нижнюю балки, жестко установленные на основных колоннах и нижних стойках соответственно, откидных и стационарных ложементов-фиксаторов для базирования и фиксации лонжеронов в процессе сборки, шарнирно или жестко соединенных с верхней и нижней балками соответственно, а также плиты стыка корневой нервюры и конца ОЧК, установленные противоположно торцам верхней и нижней балок, при этом верхняя и нижняя балки разнесены в горизонтальной плоскости на величину, достаточную для выемки собранной ОЧК вверх.
Недостатком прототипа является то, что в процессе сборки, при подаче сборочных элементов ОЧК, например, верхних или нижних панелей с использованием кран-балки, необходимо убирать откидные ложементы-фиксаторы, расположенные на верхней балке, в нерабочее положение. При этом частично исключается связь между устройством для сборки и собираемой ОЧК, жесткость фиксации собираемого агрегата с устройством для сборки уменьшается, что может привести к деформации - прогибу собираемого ОЧК и самого устройства для сборки и особенно его верхней балки.
При разработке заявляемого технического решения была поставлена задача повышения жесткости устройства для сборки ОЧК и собираемой конструкции ОЧК в процессе сборки.
Поставленная задача решается созданием устройства для сборки отъемной части крыла летательного аппарата (ОЧК), содержащего опору, со смонтированными на ней основными колоннами и нижними стойками, верхнюю и нижнюю балки, жестко установленные на основных колоннах и нижних стойках, соответственно, откидные ложементы-фиксаторы, для базирования и фиксации в процессе сборки верхнего лонжерона, по отношении к собираемой конструкции ОЧК, шарнирно соединенные с верхней балкой, стационарные ложементы-фиксаторы, для базирования и фиксации в процессе сборки нижнего лонжерона, по отношению, к собираемой конструкции ОЧК, а также плиты стыка по корневой нервюре и концу ОЧК, установленные противоположно торцам верхней и нижней балок, при этом верхняя балка смещена в горизонтальной плоскости на величину, достаточную для изъятия собранной ОЧК вверх, а также дополнительные колонны, смонтированные на опоре, с шарнирно установленным на каждой из них ложементом-фиксаторами, для базирования и фиксации в процессе сборки верхнего лонжерона, при этом нижняя балка расположена под собираемым агрегатом.
Для перемещения элементов конструкции ОЧК в процессе сборки основание устройства может содержать направляющие для транспортных средств - тележек, расположенные между опорными стойками и основными и, или дополнительными колоннами.
Для вертикального перемещения элементов конструкции ОЧК в процессе, с помощью грузоподъемных механизмов, основные и, или дополнительные колонны содержат элементы для крепления грузоподъемных механизмов, для вертикального перемещения элементов конструкции ОЧК в процессе сборки.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг. 1 - дано изображение стапеля сборки ОЧК и самого ОЧК - вид в плане (сверху) на правый борт ОЧК;
на фиг. 2 - вид А фиг. 1;
на фиг. 3 - вид А фиг. 1 с дополнительными колоннами со стороны нижних панелей;
на фиг. 4 - вид сверху на правый ОЧК и вертикально расположенный стапель сборки ОЧК и панели крыла (верхние, нижние) на тележках вне стапеля со стороны концевой нервюры;
на фиг. 5 - сечение Б-Б стапеля к фиг. 4 с рельсами и тележками, с верхними панелями, расположенными вне стапеля;
на фиг. 6 - сечение Б-Б к фиг. 4 с дополнительными колоннами, рельсами и тележками, расположенными вне стапеля, на которых находятся верхние и нижние панели;
на фиг. 7 - узел Τ фиг. 11 (верхний ложемент-фиксатор с верхней балки соединенный через ТБО с передним лонжероном и макетной нервюрой);
на фиг. 8 - узел Τ фиг. 11 (ложементы-фиксаторы ТБО стоят с обеих сторон);
на фиг. 9 - узел Τ фиг. 11 (ложемент-фиксатор с верхней балки откинут, с дополнительной колонны установлен);
на фиг. 10 - узел К фиг. 11;
на фиг. 11 - узел В фиг. 1;
на фиг. 12 - сечение Г-Г к фиг. 11;
на фиг. 13 - сечение И-И к фиг. 2 (верхний лонжерон-фиксатор 15 находится в рабочем состоянии, нижняя панель закладывается в стапель кран-балкой);
на фиг. 14 - сечение И-И к фиг. 2 (нижняя панель заложена в стапель, верхняя панель закладывается кран-балкой, верхний ложемент-фиксатор ТБО 15 откинут в нерабочее положение);
на фиг. 15 - сечение Н-Н к фиг. 3;
на фиг. 16 - сечение Н-Н к фиг. 3 (верхний ложемент-фиксатор ТБО 16 в рабочем положении, ложемент-фиксатор 15 отведен в нерабочее положение, верхняя панель 6 заводится в стапель кран-балкой);
на фиг. 17 - сечение Н-Н к фиг. 3 (нижняя панель 7 заводится в стапель);
на фиг. 18 - сечение Н-Н к фиг. 3 (каждое ТБО в зоне дополнительных колонн на первом лонжероне зафиксированы одновременно двумя верхними ложементами-фиксаторами 15 и 16);
на фиг. 19 - сечение П-П к фиг. 5;
на фиг. 20 - сечение Р-Р к фиг. 6;
на фиг. 21 - сечение С-С к фиг. 6
на фиг. 22 - узел Ε к фиг. 4;
на фиг. 23 - сечение Д-Д фиг. 22.
Позициям на графических материалах соответствуют следующие наименования:
1 - элемент конструкции ОЧК - верхний (первый) лонжерон;
2 - элемент конструкции ОЧК - нижний (задний) лонжерон;
3 - элемент конструкции ОЧК - нервюра;
4 - элемент конструкции ОЧК - корневая (бортовая) нервюра;
5 - элемент конструкции ОЧК - концевая нервюра;
6 - элемент конструкции ОЧК - верхняя панель;
7 - элемент конструкции ОЧК - нижняя панель;
8 - шарнирное соединение кронштейна ложемента-фиксатора, с верхней балкой или с дополнительной колонной;
9 - основные колонны с консолями;
10 - дополнительные колонны;
11 - нижние стойки;
12 - верхняя балка;
13 - нижняя балка;
14 - откатная тележка с плитой разъема по корневой (бортовой) нервюре для установки на опору с фиксацией в рабочем положении;
15 - ложемент-фиксатор, установленный на верхней балке;
16 - ложемент-фиксатор, установленный на дополнительной колонне;
17 - втулка с толщиной, равной толщине ложемента-фиксатора 15;
18 - кронштейн ложемента-фиксатора, установленного на верхней балке;
19 - ложемент-фиксатор, установленный на нижней стойке;
20 - кронштейн ложемента-фиксатора 19;
21 - макетная нервюра;
22 - кронштейн макетной нервюры;
23 - высокий болт;
24 - высокая гайка;
25 - винт;
26 - болт;
27 - гайка;
28 - шайба;
29 - кронштейн для ложемента-фиксатора;
30 - элемент для крепления грузоподъемных механизмов, установленный на верхней балке или на дополнительной колонне;
31 - кронштейн для подвески нижних панелей за лючковое отверстие в съемной нижней панели ОЧК;
32 - грузоподъемный механизм для вертикального перемещения элементов конструкции ОЧК или собранной ОЧК в процессе сборки -поворотное выдвижное устройство;
33 - трос с крюком грузоподъемного механизма;
34 - грузоподъемный механизм для вертикального перемещения элементов конструкции ОЧК или собранной ОЧК в процессе сборки - лебедка (ручная, электрическая);
35 - тележка для перемещения элементов конструкции ОЧК или собранной ОЧК в процессе сборки;
36 - направляющие для транспортных средств - тележек.
В заявленном устройстве производится сборка ОЧК на стационарной рабочей позиции, при этом в процессе сборки передний и задний лонжерон разнесены в вертикальной плоскости таким образом, что один из них оказывается вверху, а другой внизу, по отношению к собираемой конструкции ОЧК. Ложементы-фиксаторы фиксируют лонжероны по технологическим базовым отверстиям (ТБО), плиты стыка фиксируют корневую и концевые нервюры и торцы лонжеронов при установке.
Устройство для сборки ОЧК содержит опору, например - бетонную фундаментную плиту или ленточно установленные балки, на которой смонтированы, например, установлены и зафиксированы анкерными болтами основные колонны (9) и нижние стойки (11), верхнюю (12) и нижнюю (13) балки, жестко установленные на основных колоннах и нижних стойках, соответственно, откидные ложементы-фиксаторы (15), для базирования и фиксации в процессе сборки верхнего лонжерона (1), по отношению к собираемой конструкции ОЧК, шарнирно соединенные с верхней (12) балкой, стационарные ложементы-фиксаторы (19), для базирования и фиксации в процессе сборки нижнего лонжерона (2), по отношении к собираемой конструкции ОЧК, а также плиты стыка по корневой нервюре (14) и концу ОЧК, установленные, например, выполнены подвижными, снабженными тележкой с возможностью отката от зоны разъема с фиксацией на опоре в рабочем положении или поворотными, зафиксированными на опоре, при этом верхняя балка (12) смещена в горизонтальной плоскости на величину, достаточную для изъятия собранной ОЧК вверх, а нижняя (13) балка расположена прямо под агрегатом (задним лонжероном).
Также, устройство для сборки ОЧК содержит дополнительные колонны (10), смонтированные на опоре, с шарнирно установленным на каждой из них ложементом-фиксатором (16), для базирования и фиксации в процессе сборки верхнего лонжерона, при этом верхняя (12) и нижняя (13) балки расположены в пространстве между основными (9) и дополнительными (10) колоннами.
Выбор габаритных размеров и конструктивное выполнение элементов заявляемого устройства производится с учетом обеспечения сборки и фиксации кронштейнов навески пилона при наличии двигателей на крыле, а также элементов задней и передней части крыла, например, элеронов, инцепторов, воздушных тормозов, механизмов закрылков, хвостовой и шассийных балок, носков крыла и предкрылков, посредством съемных, откидных или стационарных ложементов-фиксаторов, устанавливаемых на нижней и верхней балках.
Основные колонны (9) могут быть выполнены с консолями, длина которых определяется из условия обеспечения осуществления технологического процесса сборки ОЧК в местах возле этой колонны.
Места установки ложементов-фиксаторов и их выполнение определяются в зависимости от индивидуальных особенностей элементов собираемой конструкции ОЧК.
Откидные ложементы-фиксаторы (16) на дополнительных (10) колоннах могут использоваться для фиксации собираемой конструкции ОЧК в процессе сборки в направлениях, идентичных направлениям его фиксации откидным ложементам-фиксаторам (15), расположенными на верхней балке (12).
Ложементы-фиксаторы ТБО нижнего, заднего лонжерона (19) могут быть установлены на нижней балке (13) стационарно на вилках (кронштейнах) (29), при этом ложемент (19) при сборке крепится к заднему лонжерону кронштейном (20), болтом (26), гайкой (27), шайбой (28).
На верхней балке 12 также могут быть расположены откидные фиксаторы, выполненные по аналогии с откидными ложементами (15) для предварительной установки кареток рельсов предкрылков. Кронштейны крепления кареток рельсов предкрылков, кронштейны навески подъемников предкрылков устанавливаются в приспособлении для сборки переднего лонжерона. Аналогично могут располагаться на верхней балке откидные фиксаторы для предварительной установки носков крыла, собранных в отдельном приспособлении. При этом носки устанавливаются поочередно; откидываются только те ложементы-фиксаторы (15, 16), которые попадают в зону устанавливаемого носка.
Дополнительные колонны устанавливаются в зоне нескольких ТБО верхнего (переднего) лонжерона, фиксируемого ложементами-фиксаторами (15), расположенными на верхней балке, или ложементами-фиксаторами (16), расположенными на дополнительных колоннах (10) в соответствии с выполнением собираемой ОЧК.
Макетные нервюры базируются на элементы ОЧК только при сборке и не составляют конструктивное единство с заявляемым устройством.
Подача элементов конструкции при сборке, а также изъятие собранной ОЧК из устройства и транспортирование ее для складирования может осуществляться кран-балкой.
Основание может содержать направляющие (36) для транспортных средств - тележек (35), расположенные между опорными стойками (11) и основными (9) и, или дополнительными (10) колоннами, для перемещения элементов конструкции ОЧК (1-7) или собранной ОЧК в процессе сборки.
Основные (9) и, или дополнительные колонны (10) могут содержать элементы (30) для крепления грузоподъемных механизмов (32, 34), для вертикального перемещения элементов конструкции ОЧК (1-7) в процессе сборки. Готовая ОЧК вынимается вверх цеховым (мостовым) краном.
Пример осуществления технологического процесса сборки ОЧК с использованием заявленного устройства приведен ниже.
В представленном примере, верхним лонжероном является передний лонжерон (1), который фиксируется по ТБО откидными ложементами-фиксаторами (15, 16), установленными на верхней балке (13) и, или на дополнительных опорах (10), а задний лонжерон является нижним лонжероном и фиксируется по ТБО стационарными ложементами-фиксаторами (19), установленными на нижней балке (12).
Технологический процесс сборки ОЧК осуществляется следующим образом.
В начале, откидные ложементы-фиксаторы (15), установленные на верхней балке, отводят в нерабочее положение. Например, под верхнюю балку (13). Устанавливают и фиксируют плиту стыка (12) - (фиг. 1) в сборочном положении.
Кран-балкой устанавливают задний лонжерон (2) на стационарные ложементы-фиксаторы (19), расположенные на нижней балке (13). При этом ложемент (19) крепится к заднему лонжерону кронштейном (20), болтом (26), гайкой (27), шайбой (28) - (фиг. 10).
Поворачивают ложементы (15) в рабочее положение и закрепляют их фиксатором (29). Ложементы (15) устанавливают в рабочее положение при помощи стационарных вилок (кронштейнов) (29) и поворотных вилок (8).
На поворотные ложементы (15), кран-балкой устанавливают передний лонжерон (2) и закрепляют его аналогично заднему лонжерону (фиг. 8).
Фиксируют макетные нервюры (21) через ТБО с ложементами-фиксаторами (15, 19) переднего и заднего лонжеронов через кронштейны (18, 20, 22) болтами, винтами, гайками (23, 24, 25) - (фиг. 8, фиг. 10).
Совмещение в единую плоскость ложементов-фиксаторов ТБО по переднему и заднему лонжеронам (15, 19) и по макетным нервюрам (21), а также расположение их между крыльевыми нервюрами (3) придает дополнительную жесткость как собираемому агрегату, так и стапелю, исключает процесс дополнительного съема и установки верхних и нижних панелей для установки крыльевых нервюр вместо макетных (повторную установку нижних панелей).
Макетные нервюры снимаются перед окончательной установкой нижних панелей на герметик; ложементы-фиксаторы ТБО (15, 16, 19) остаются в стапеле в рабочем положении до конца сборки.
Далее, согласно технологии сборки ОЧК, проводят соединение самолетных нервюр со стойками лонжеронов, предварительную установку с последующим съемом нижних панелей, предварительную установку с последующим съемом верхних панелей, снятие макетных нервюр, герметизацию верхних панелей и их соединение с каркасом, контроль обводов, нанесение нивелировочных точек HT.
При закладке панелей кран-балкой со стороны основных колонн (9) необходимо отводить все ложементы-фиксаторы ТБО по переднему лонжерону (15), что может вызвать деформацию как собираемой ОЧК, так и самого устройства для сборки, поскольку центр тяжести собираемой конструкции, по мере сборки будет смещаться и приведет к возникновению опрокидывающего момента. Чтобы этого не произошло, производят фиксацию собираемой ОЧК с откидными ложементами-фиксаторами ТБО (16), установленными на дополнительные колонны (10), с противоположной стороны от собираемой ОЧК. Это придает собираемой ОЧК и устройству для сборки ОЧК дополнительную жесткость, что обеспечивает достижение технического результата. Откидные ложементы-фиксаторы (16) на дополнительных колоннах (10) могут использоваться для фиксации собираемой конструкции ОЧК в процессе сборки в направлениях, идентичных направлениям его фиксации откидными фиксаторами, расположенными на верхней балке (12).
При установке нижних панелей кран-балкой ложементы-фиксаторы (16) откидываются в нерабочее положение аналогично ложементам-фиксаторам (15), которые в этот момент зафиксированы в рабочее положение. При установке верхних панелей происходит все наоборот. Таким образом, один из ложементов-фиксаторов переднего лонжерона (15) или (16) при очередной установке панелей с одной стороны всегда зафиксирован в рабочем положении (фиг. 12-17). Устройство для сборки ОЧК получают дополнительную жесткость, что приводит к уменьшению деформации и улучшению качества сборки.
При откидывании ложемента-фиксатора (15), ложемент-фиксатор (16) с обратной стороны крепится к кронштейну (18) через втулку (17), имеющей толщину, равную толщине ложемента-фиксатора (15) - (фиг. 9).
На некоторых ТБО по переднему лонжерону можно устанавливать ложементы-фиксаторы (16) без ложементов-фиксаторов (15), а можно ставить одновременно ложементы-фиксаторы (16 и 15), что также придает дополнительную жесткость устройству для сборки ОЧК.
После или совместно с окончательным закреплением нижних и верхних панелей может осуществляться позиционирование и фиксация узлов навески хвостовой части крыла, таких как элероны, инцепторы, воздушный тормоз, механизмов закрылков, хвостовых и шассийных балок, а также кронштейнов навески пилона при наличии двигателей на крыле или узлов носовой части -переднего и заднего лонжеронов, кронштейнов невески предкрылков, носков крыла. При этом при установке этих узлов со стороны верхней балки, откидываются не все, а только те ложементы-фиксаторы ТБО (15, 16), которые попадают в зону устанавливаемого элемента, например носка крыла.
После осуществления процесса сборки, собранную ОЧК снимают с устройства для сборки, для этого рассфиксируют все ложементы-фиксаторы на нижней балке, откидывают все ложементы-фиксаторы на верхней балке и на дополнительных опорах в нерабочее положение, отводят плиту стыка (14) в нерабочее положение, освобождают ОЧК от всех фиксирующих элементов, вынимают кран-балкой из сборочного устройства и устанавливают на внестапельный стенд.
Для придания дополнительной жесткости собираемому агрегату и стапелю необходимо исключить отвод ложементов-фиксаторов переднего лонжерона за исключением случая закладки лонжеронов и выема готового агрегата. Это достигается следующим образом:
На верхней балке (12) и на дополнительных колоннах устанавливаются грузоподъемные механизмы, например, поворотные, выдвижные, подъемные устройства (32), имеющие трос с крюком (33), и, или ручную или электрическую лебедку (34) для подъема и опускания панелей.
На верхней панели, имеющей сборочные отверстия, в зоне переднего лонжерона по всей длине на стрингерах устанавливаются кронштейны (30) с отверстиями для подвески панелей (6) к подъемному устройству (32). Сборочные отверстия для установки кронштейнов (30) в узлах крепления стрингеров с панелями оставляют непроклепанными. Подъем и опускание панелей, т.е. их установка и съем со стапеля (всего два раза - предварительная и окончательная установка) происходит без отвода ложементов-фиксаторов (15) в нерабочее положение, что ведет к улучшению качества, уменьшению трудоемкости сборки.
Подъем и снятие нижних панелей 7 возможен при постоянно установленных ложементах-фиксаторах ТБО переднего лонжерона (16); их отвод в нерабочее положение проводится один раз при выеме готового агрегата ОЧК из стапеля и на начальном этапе сборки агрегата, т.е. при закладке лонжеронов. Ложементы-фиксаторы ТБО переднего лонжерона (15, 16) отведены в нерабочее положение (остались в таком положении при съеме готового предыдущего агрегата).
Поскольку, на большинстве ОЧК, нижняя панель (7) имеет среднюю, съемную, лючковую панель, то устанавливать на панель кронштейны (30) для навески панелей к подъемному устройству нет необходимости, панель подвешивается за кронштейны 31, устанавливаемые за лючковые отверстия в панели.
Транспортировка элементов конструкции ОЧК, (как панелей, так и других узлов) к рабочим местам для установки, или перемещение вынутой собранной конструкции ОЧК может быть осуществлена с помощью тележек, как ручных, так и механизированных, например, тележек цепного конвейера. При этом основание содержит направляющие для транспортных средств - тележек, например, рельсы или путепроводы для цепей, расположенные между опорными стойками и основными и, или дополнительными колоннами, для перемещения элементов конструкции ОЧК или собранной ОЧК в процессе сборки.
Полезная модель позволяет производить сборку отъемной части крыла с сохранением жесткости стапеля и собираемого агрегата в течение всего цикла сборки, что позволяет улучшить качество собираемого агрегата, уменьшить трудоемкость сборки, создает улучшение условий работы.
Изменения и модификации раскрытого варианта осуществления могут быть очевидными для специалистов в данной области техники и находятся в пределах объема заявленной полезной модели.