Влияние износа на работоспособность авиационных деталей, агрегатов и систем летательных аппаратов
Разные участки поверхности авиационной детали изнашиваются на разную величину. Объясняется это разными условиями трения. Чаще всего неравномерное изнашивание является следствием неравномерного распределения давления и скорости относительного перемещения, а так же различными условиями смазки на поверхностях трения контактирующих деталей. Чем выше давление Р в месте контакта, тем интенсивнее процесс изнашивания и величина износа u =кр l. Изменение скорости проскальзывания поверхностей трения изменяет или условия изнашивания (рис. 2.1), или величину пути трения l за рассматриваемый период.
Примеры часто встречающегося неравномерного изнашивания авиационных деталей представлены на рис. 2.18. Изношенные участки выделены двойной штриховкой.
Рис. 2.18.
На рис. 2.18 а представлена схема одностороннего изнашивания тел вращения, вызванного направленным нагружением пары трения. Типовыми примерами пар трения с таким характером изнашивания могут быть: шатунная шейка - подшипник скольжения коленчатого вала, а так же малоподвижные болтовые соединения со строго направленной передачей внешней нагрузки.
Схема изнашивания пары вал-подшипник при уравновешенном роторе изделия показана на рис. 2.18 б. В этом случае вал, вращающийся в подшипнике, смещен от вертикали, проходящей через ось подшипника. За счет наличия неуравновешенности вал, в процессе вращения, колеблется около этого положения. Вся поверхность вала работает в одинаковых условиях трения и изнашивается равномерно. Подшипник же изнашивается только в месте контакта с валом.
|
|
|
Неравномерному изнашиванию подвержены детали кулачковых механизмов (рис. 2.18 в). Неравномерные износы кулачка и сопряженного с ним толкателя нарушают регулировочные параметры механизма. Так изнашиваются детали клапанного механизма двигателей внутреннего сгорания, что изменяет моменты открытия и закрытия клапанов. В результате нарушается процесс образования горючей смеси, горения и выхлопа отработанных газов. Мощность двигателя падает, а выхлоп вредных газов в атмосферу увеличивается.
На рис. 2.18 г представлена схема изнашивания пары трения в условиях возвратно-поступательного движения. На более протяженной детали образуются два максимума износа, в тех местах, где скорость скольжения близка к нулю. Здесь создаются условия молекулярно-механического изнашивания, обладающего большой скоростью и интенсивностью. Такое изнашивание наблюдается на зеркалах цилиндров поршневых двигателей (рис. 2.19). Большая величина выработки у верхней мертвой точки вызвана недостаточной смазкой этого участка, повышенным давлением газов, передаваемых поршневыми кольцами на зеркало цилиндра, усиленным нагарообразованием и повышенной температурой головки цилиндра. За счет такого нагрева изменяются свойства смазки, попадающей на зеркало цилиндра вблизи верхней мертвой точки. Падение коэффициента вязкости масла сопровождается увеличением коэффициентов трения и скорости изнашивания.
|
|
|
Рис. 2.19.
На рис. 2.20 показана схема местного газоабразивного изнашивания лопаток компрессора. В зависимости от особенностей конструкции компрессора, зоны изнашивания лопаток располагаются в разных местах ее поверхности. Наиболее часто эти зоны расположены у задней кромки лопатки. Местное изнашивание изменяет демпфирующие свойства и частоту собственных колебаний лопаток. Особенно опасно в этом отношении изнашивания участка 1, расположенного вблизи корневой части у задней кромки. Демпфирующие свойства лопатки ухудшаются, а частота собственных колебаний уменьшается. В результате у лопаток возникают незатухающие колебания. Создаются условия возникновения помпажа. Уменьшение частоты собственных колебаний может привести к резонансу и разрушению лопаток.
Рис. 2.20.
Вследствие изнашивания изменяются: размеры, жесткость и взаимное положение деталей. Изменение каждого из этих параметров может нарушить условия нормальной работы деталей и изменить основные показатели работы систем и изделия в целом. Например, изнашивание металлических уплотнительных колец уменьшает их жесткость. В результате упругая сила в месте контакта с уплотняемой поверхностью уменьшается, что ведет к потере герметичности.
|
|
|
В процессе изнашивания изменяются линейные и угловые положения деталей и кинематика механизмов. Закон движения замыкающих звеньев механизмов нарушается. Износ рычагов различных механизмов изменяет передаточные числа. Это вызывает изменение выходных параметров регулировочных агрегатов и функциональные показатели изделия в целом. Для предупреждения таких отклонений требуются частые регулировки указанных агрегатов и ремонты с заменой износившихся деталей. Это увеличивает простои летательных аппаратов, т.е. ухудшают их эффективность.
Износ отдельных звеньев механизмов или деталей агрегатов может привести к резкому изменению характера и величины нагрузки на отдельных участках деталей, в результате чего возникают новые виды изнашивания, увеличиваются ударные и вибрационные нагрузки, нарушаются условия работы деталей, связанных с изнашиваемыми жестко или через рабочую среду. Например, изнашивание деталей качающегося узла плунжерного насоса и уплотнений системы вызывают внутреннюю ее негерметичность. Частота включения в работу и изнашивание насоса увеличиваются. Увеличение пульсации жидкости в системе отрицательно сказывается на трубопроводах за счет образования условий усталостного повреждения.
|
|
|
Износ подвижных соединений шасси приводит к возрастанию динамических нагрузок и к усталостному разрушению деталей. Трещины усталостного характера зарождаются на амортизационных стойках в местах концентрации напряжений.
В результате изнашивания деталей кривошипно-шатутнной группы увеличиваются нагрузки поршневых двигателей и ухудшаются показатели их работоспособности. Опасность усталостных разрушений увеличивается.
При переносе продуктов износа и коррозии рабочей жидкостью создаются условия для абразивного и коррозионно-механического видов изнашивания элементов систем, расположенных по потоку рабочей жидкости. В результате начинается общее ускоренное изнашивание всех деталей системы.
Особенно опасно наличие в рабочей жидкости твердых частиц для золотниковых и плунжерных пар распределительных и регулировочных устройств масляных, гидравлических и топливных систем. Попадание твердых частиц в зазор вызывает увеличение трения между золотником и гильзой. Чувствительность регулирующего устройства снижается, а выходные параметры отклоняются от установленной нормы. Возможно заедание и заклинивание золотников.
В процессе эксплуатации зафиксированы случаи разрушения приводов топливных насосов. Причиной разрушения явилось заклинивание плунжера, вызванное повреждением поверхности вследствие попадания посторонних частиц и последующего схватывания материалов плунжера и гнезда.
Таким образом, изнашивание авиационных деталей является одной из причин снижения работоспособности систем ЛА и АД. Для предупреждения возникновения аварийных ситуаций на каждом ЛА необходимо периодически выполнять регулировочные и ремонтные работы с целью устранения повреждений, вызванных изнашиванием, или их предупреждения.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 697; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!