CC BY
149
УДК 629.735.45.073
ИНЦИДЕНТЫ С ВЕРТОЛЁТАМИ МИ-2 ИЗ-ЗА РАЗРУШЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА 42.02.1370 ГЛАВНОГО РЕДУКТОРА ВР-2
Ю.А. ПОТАПЕНКО
Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.
В статье на основе исследования причин отказа главного редуктора ВР-2 из-за разрушения промежуточного вала 42.02.1370 и анализа статистических данных по аналогичным случаям отказов главных редукторов ВР-2 в эксплуатации даны рекомендации по поддержанию лётной годности вертолетов Ми-2.
Ключевые слова: вертолет, промежуточный вал главного редуктора, отказы, летная годность.
В процессе эксплуатации вертолетов Ми-2 неоднократно имели место случаи отказов главных редукторов ВР-2, сопровождавшихся возникновением постороннего шума, хлопков в районе левого двигателя с последующим его самовыключением. Один из таких случаев произошел 27.11.2006 при взлете вертолета Ми-2 ЯЛ-14260. Вертолет прекратил взлёт и благополучно совершил вынужденную посадку.
При осмотре вертолёта на земле было установлено, что у левого двигателя при вращении свободной турбины отсутствует вращение вала несущего винта (НВ), а также произошло срабатывание автомата защиты свободной турбины (АЗСТ) от раскрутки. У главного редуктора уровень масла находился в норме, магнитная пробка и фильтр маслосистемы были чистые, металлические частицы и стружка отсутствовали, однако при вращении главного вала левого двигателя и муфты свободного хода (МСХ) в рабочую сторону вращение вала НВ отсутствовало, вращается только вал тормоза НВ. Данные обстоятельства указывали на разрушение левого промежуточного вала главного редуктора ВР-2 вертолета.
Главный редуктор ВР-2 №684251033 был отстранен от эксплуатации и направлен для исследования и ремонта в ЗАО "МАРЗ-РОСТО". При разборке и исследовании было обнаружено разрушение левого промежуточного вала 42.02.1370. На момент отказа главный редуктор ВР-2 № 684251033 наработал с начала эксплуатации 2788 ч, в том числе 308 ч после последнего ремонта, выполненного 26.08.2005 в ЗАО "МАРЗ-РОСТО". Левый промежуточный вал 42.02.1370 при ремонтах редуктора не заменялся и имеет наработку с начала эксплуатации 2788 ч.
Промежуточный вал 42.02.1370 главного редуктора ВР-2 является сборочной единицей, в конструкцию которого входят вал 42.02.0633 и шестерня 42.02.0631. Внешний вид разрушенного левого промежуточного вала 42.02.1370 главного редуктора ВР-2 №684251033 показан на рис. 1.
Изучение технического состояния деталей
промежуточного вала 42.02.1370 после его
разборки показало, что шлицы фланцевого вала
42.02.0633 имеют фреттинг-коррозионный износ
более чем на половину сечения, а от зоны износа
берут свое начало усталостные выкрашивания
материала шлицев (рис. 2). Одно из таких
выкрашиваний привело к развитию магистральной
усталостной трещины, распространение которой
происходило от очаговой зоны вглубь материала Рис. 1 Вид разрушенного левого
вала, а после сквозного прорастания трещины - в промежуточного вала 42.°2.137° (в сборе)
главного редуктора ВР-2 №68425103
обе стороны по спирали (рис. 3). Такое распространение усталостной трещины характерно для развития разрушения под действием крутящего момента. После развития усталостной трещины по спирали примерно на 3 600 произошло окончательное разрушение вала с разделением его на две части в осевом направлении.
Посадочные цилиндрические поверхности 06О мм и 050,2 мм (рис. 2), а также упорный торец поверхности 060,0 мм, по которым происходит сопряжение вала 42.02.0633 с шестерней
42.02.0631, имеют износ материала. Аналогичные повреждения имеются на шестерне
42.02.0631. При этом зубья шестерни имеют удовлетворительное состояние, пятна контакта равномерно располагаются по ширине и высоте зубьев без разрывов и перекосов, что свидетельствует о нормальных условиях работы зубчатого колеса и отсутствии нерасчетных нагрузок на шлицевое соединение шестерни с валом в процессе эксплуатации.
Рис. 2. Вид износа и усталостного Рис. 3. Вид усталостного излома вала с
выкрашивания шлицев вала 42.02.0633 очагом зарождения разрушения
в зоне износа и выкрашивания шлицев
(стрелками показано направление развития усталостного разрушения)
Геометрические измерения вала 42.02.0633 и шестерни 42.02.0631 по сопрягаемым поверхностям показали, что детали имеют значительный износ. Единственный исходный размер, который возможно установить по сохранившемуся неповрежденным пояску на вале 42.02.063, отклонений в изготовлении не имеет.
Лабораторными исследованиями установлено, что вал изготовлен в соответствии с требованиями чертежа, структура материала удовлетворительная и представляет собой тростит, металлургические дефекты, и коррозионные повреждения не обнаружены. Твердости материала вала НЯС 38,5, что удовлетворяет требованиям ТУ чертежа (по ТУ - НЯС 31...41). Вал изготовлен из стали типа Х2Н4, предусмотренной чертежом (по ТУ 12Х2Н4А).
Анализ статистических данных показал, что известно не менее восьми случаев разрушений промежуточных валов 42.02.1370 главных редукторов ВР-2, сведения о которых представлены в табл. 1.
В шести случаях разрушение имело полностью идентичный характер: первоначально происходил значительный износ сопрягаемых поверхностей шлиц, от которого развивалась усталостная трещина, приводящая к разрушению вала в поперечном направлении. В одном случае разрушение вала было инициировано коррозионными повреждениями в зоне галтельного перехода, а в другом случае - сочетанием воздействия на вал повышенных (ударных) нагрузок из-за проскальзывания МСХ и грубых рисок в зоне галтельного перехода.
Таблица 1
№ п/п № редуктора Наработка СНЭ/ППР, ч Причина дефекта № заключения
1 264292003 849/366 Перегрузки при проскальзывании МСХ в сочетании с грубыми рисками по галтеле 3106-АВ/44 от 22.01.1980
2 474251032 2892/889 Износ шлицев из-за расшатывания и ослабления посадки сопряженных деталей 5729-ПАП/103 от 21.06.1988
3 484204073 2650/311 Коррозионное повреждение галтельного перехода вала 6570-ПАП/103 от 27.02.1989
4 484241053 1284/240 Износ шлицев из-за расшатывания и ослабления посадки сопряженных деталей 6993-ПАП/103 от 05.11.1990
5 684261074 1875/402 Усталостное разрушение вала Акт от 26.04.2002 КрМТУ
6 684251033 2788/308 Износ шлицев из-за расшатывания и ослабления посадки сопряженных деталей Исследуемый
7 484223015 2448/486 Износ шлицев из-за расшатывания и ослабления посадки сопряженных деталей Исследовался в 13 ГНИИ МО РФ
8 684274020 2664/741 Износ шлицев из-за расшатывания и ослабления посадки сопряженных деталей Исследовался в 13 ГНИИ МО РФ
Все случаи разрушений приходятся на левые промежуточные валы. Это обусловлено тем, что в левый промежуточный вал устанавливается тормозной вал. Поэтому шлицы промежуточного вала конструктивно воспринимают не только переменную рабочую нагрузку от передачи крутящего момента, но и противоположно направленную нагрузку при торможении НВ. Сочетание переменных по направлению и по величине нагрузок приводит к постепенному ослаблению посадки сопрягаемых деталей (шестерни и вала), их износу, что вызывает возникновение ударных нагрузок в шлицах и их усталостному разрушению.
В процессе ремонта редукторов ВР-2 не предусмотрена разборка узла соединения шестерни 42.02.0631 и вала 42.02.0633, то есть оценка технического состояния шлицев и сопрягаемых посадочных поверхностей указанных деталей не производится. Это не позволяет выявить развитие износа на ранних стадиях и не гарантирует отработку межремонтного ресурса деталям, прошедшим ремонт.
Также к конструктивным недостаткам узла, способствующим проявлению дефекта, можно отнести, во-первых, отсутствие у деталей химико-термической обработки посадочных поверхностей 060 мм и 050,2 мм, прилегающих упорных торцов и шлицев, которая позволила бы значительно повысить их износостойкость. Во-вторых, отсутствие циркуляции смазки шлицев в процессе работы редуктора также вызывает повышенный их износ, продукты износа не удаляются из зоны контакта, что в еще большей степени ускоряет процесс изнашивания. Из-за отсутствия циркуляции масла в шлицах продукты их износа хуже вымываются, что не позволяет своевременно выявить признаки повышенного износа на контрольных агрегатах (масляный фильтр, магнитная пробка) маслосистемы главного редуктора в эксплуатации.
В целях исключения случаев разрушений промежуточных валов 42.02.1370 главных редукторов ВР-2 ФГУП "Завод им. В.Я.Климова" рекомендовано разработать и внедрить:
• конструктивные мероприятия по повышению надежности соединения шестерни 42.02.0631 и вала 42.02.0633;
• мероприятия по разборке и дефектации узла шестерни 42.02.0631 и вала 42.02.0633 в процессе ремонта.
INCINDENTS WITH HELICOPTERS MI-2 BECAUSE OF DESTRUCTION OF MAIN SHAFT 42.02.1370 A REDUCER VR-2
Potapenko Yu.A.
The article based on research into the causes failure of the main gearbox VR-2 due to the destruction of the intermediate shaft 42.02.1370 and analysis of statistical data on similar cases of failures main gearboxes BP-2 in the operation of recommendations on the continuing airworthiness of the Mi-2.
Key words: the helicopter, intermediate shaft of the main reducer, failures, the airworthiness.
Сведения об авторе
Потапенко Юрий Александрович, 1971 г.р., окончил МАТИ (1994), старший научный сотрудник НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА, автор более 30 научных работ, область интересов - обеспечение безопасной эксплуатации и поддержание летной годности силовых установок ГВС.
