CC BY
74
УДК 629.735.015
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРОМЫВКИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
В.А. ЧЕП, Ф.Е. ШАРЫКИН, С.И. ВОЛКОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Коняевым Е.А.
В статье рассматриваются вопросы совершенствования методической базы по оценке качества промывки гидравлических систем за счет повышения точности подсчета и снижения неопределенности измерения размеров частиц загрязнений.
Ключевые слова: гидравлические системы, подсчет частиц, техническая эксплуатация, снижение неопределенности, загрязнение жидкости.
Одним из основных направлений повышения надежности образцов авиационной техники является совершенствование системы их технической эксплуатации, важной составной частью которой являются стратегии технического обслуживания.
Как показала практика эксплуатации воздушных судов, надёжность гидравлической системы в существенной степени определяется постоянством параметров рабочей жидкости (вязкостью, кислотностью, диэлектрической проницаемостью и др.), в том числе и чистотой жидкости [1, 2]. Анализ отказов и нарушений работы гидравлических систем показывает, что до 40 % из них связано с недопустимым загрязнением рабочей жидкости. Согласно отечественному и зарубежному опыту [3], повышенная загрязнённость рабочей жидкости приводит к снижению долговечности агрегатов в 1,5-3 раза и более.
Исследования показали, что проблема обеспечения надёжности и долговечности гидравлических систем в настоящее время существенно связана с проблемой оперативного контроля чистоты жидкости в условиях эксплуатации воздушных судов, которая может быть решена посредством реализации упреждающих технологий обслуживания гидравлических систем. Установлено, что средние показатели производственной экономии, достигнутые благодаря применению упреждающего подхода, составляют:
- сокращение расходов на обслуживание: 25-30 %,
- уменьшение времени простоя: 35-45%,
- увеличение производительности: 20-25 %.
Известно [3, 4], что наиболее информативным и удобно обрабатываемым параметром, характеризующим состояние элементов гидравлической системы, является загрязнённость рабочей жидкости в виде количества частиц загрязнения N
N = N + + ывн, (1)
где ЫО - первоначальное количество частиц загрязнения в жидкости; - количество частиц
загрязнений, вносимых в систему в результате приработки, нормального и абразивного износа gi - компонента системы; Ывн - количество частиц загрязнений, поступающих через уплотнения штоков силовых цилиндров системы управления и шасси воздушных судов.
Собранные гидравлические системы воздушных судов перед началом эксплуатации, а также работавшие после ремонта и обслуживания, подвергаются промывке с целью удаления частиц загрязнений, как правило, той жидкостью, на которой в дальнейшем планируется их эксплуатация. Объем расходуемой для промывки жидкости устанавливается в размере двух-трех полных объемов обслуживаемой гидросистемы [3]. В ходе промывки, периодически на входе в
систему и на ее выходе, а при необходимости, и в промежуточных точках отбираются пробы для изменения загрязненности жидкости с целью определения готовности системы к эксплуатации.
Система считается промытой и готовой к эксплуатации, когда количество загрязнений в жидкости на входе в систему, в промежуточных точках и на выходе будет одинаковым. Для определения загрязненности в потоке жидкости допускается в некоторых случаях применение автоматизированных счетчиков частиц [5]. Главным недостатком такого метода является то, что в настоящее время отсутствуют приборы, позволяющие определять волокна в потоке жидкости. В соответствии с ГОСТ 17216-2001 для соответствующих классов чистоты жидкости устанавливаются предельные значения содержания в ней частиц по определенным типоразмерам и факультативно по содержанию механических примесей по массе (табл. 1).
Для определения количества частиц загрязнений обычно применяется метод по ГОСТ ИСО 4407-2006, согласно которому проводится подсчет и определение размера частиц с использованием части поверхности мембранного фильтра, где подсчитывают не менее 150 частиц, не менее чем в 10 единичных зонах. При подсчете по этой технологии неопределенность измерений составляет 8%. При увеличении числа подсчитываемых частиц неопределенность измерений снижается.
Таблица 1
Зависимость класса чистоты жидкости от числа частиц загрязнителя
Класс чистоты Число частиц загрязнителя в (100 ± 0,5) см3 жидкости при размере частиц, мкм не более Масса загряз-
жид- костей от 0,5 до 1 св. 1 до 2 св. 2 до 5 св. 5 до 10 св. 10 до 25 св. 25 до 50 св. 50 до 100 св. 100 до 200 волокна нителей, не более
00 800 400 32 8 4 1 Отсут- ствие АО АО
0 1600 800 63 16 8 2
1 1600 125 32 16 3 Отсут- ствие Не нор-
2 250 63 32 4 1 Отсут- ми-
3 125 63 8 2 руется
4 250 125 12 3
5 500 250 25 4 1
6 1000 500 50 6 2 1 0,000032
7 Не нормируется 2000 1000 100 12 4 2 0,00064
8 4000 2000 200 25 6 3 0,000125
9 8000 4000 400 50 12 4 0,00025
10 16000 8000 800 100 25 5 0,0005
11 31500 16000 1600 200 50 10 0,001
12 63000 31500 3150 400 100 20 0,002
13 63000 6300 800 200 40 0,004
14 125000 12500 1600 400 80 0,008
15 25000 3150 800 160 0,016
16 50000 6300 1600 315 0,032
17 12500 3150 630 0,064
Примечания:
1. «Отсутствие» означает, что при взятии одной пробы жидкости частицы заданного размера не обнаружены или при взятии нескольких проб общее число обнаруженных частиц меньше числа взятых проб.
2. «АО» - абсолютное отсутствие частиц загрязнителя.
3. Зависимость класса чистоты жидкостей от массы содержащегося в ней загрязнителя с учетом числа частиц загрязнителя в жидкости является справочной. Массы приведены для частиц загрязнителя со
средней плотностью 4х103 кг/м3 и плотностью жидкости 1х103 кг/м3.
Исходя из нормального распределения частиц по размерам, учитывая рекомендуемые увеличения микроскопа для определения размеров частиц (табл. 2) и распределение размеров частиц, получаем закономерность увеличения неопределенности измерений при увеличении минимального размера исследуемых частиц. Так как площадь единичной зоны при этом также значительно уменьшается, а соотношение исследуемой площади рабочей зоны фильтрации мембранного фильтра к общей площади рабочей зоны фильтрации увеличивается, соответственно и коэффициент пересчета резко возрастает.
При увеличении в 100 крат с применением цифрового анализатора изображений коэффициент пересчета может варьироваться от 21 до 29, а уже с применением 200-кратного увеличения коэффициент варьируется от 80 до 120. Соответственно попадание каждой частицы в одно из десяти полей будет увеличивать суммарный результат при 100-кратном увеличении на 21-29 частиц, а при 200-кратном увеличении уже на 80-120 частиц.
Таблица 2
Номинальное увеличение микроскопа и комбинации оптических элементов
Увеличение (номинальное) Окуляр Объектив Предполагаемый минимальный размер частиц, мкм
х50 х10 х5 20
х100 х10 х10 10
х200 х10 х20 5
х500 х10 х50 2
Таким образом, неравномерность распределения всего лишь в одну частицу размером от 50 до 100 мкм при 100-кратном увеличении может повлечь изменение класса чистоты на три единицы, а при 200-кратном - до пяти единиц. Следовательно, при качественно промытой гидравлической системе может возникнуть значительная погрешность определения, влекущая за собой принятие ошибочного решения о необходимости повторной промывки системы.
Такого несовершенства определения качества промывки в значительной мере можно избежать, используя раздельный способ измерений и подсчета частиц. Крупные частицы и волокна необходимо считать при малом увеличении, что позволит охватить значительно большую часть рабочей зоны фильтрации, а частицы малых размеров необходимо считать при большом увеличении, что позволит значительно снизить погрешность измерений. Таким образом, проведя измерения в 10 единичных зонах при 40-80-кратном увеличении, можно добиться значительного снижения неопределенности определения частиц размером более 50 мкм, и в 10 единичных зонах при увеличении 400-600 крат - повышения точности измерения частиц размером менее 10 мкм.
Технология разделительного по размерным фракциям измерения и подсчета частиц загрязнения апробирована в ФАУ «25 Г осНИИ химмотологии Минобороны России» и принята в качестве основного метода оценки качества промывки систем с применением цифрового анализатора изображения и программного обеспечения «ДИАМОРФ 1,6 УЛЬТРА». По принятой технологии содержание волокон определяется путем просмотра всей поверхности рабочей зоны фильтрации при меньшем увеличении (х10), а подсчет частиц других размерных фракций по программе соответственно ГОСТ ИСО 4407-2006.
Указанная технология может быть использована при оценке качества промывки как гидравлических систем воздушных судов, так и трубопроводных коммуникаций систем централизованной заправки топливом аэропортов.
ЛИТЕРАТУРА
1. РТМ 1727.89. Системы гидравлические летательных аппаратов. Методы обеспечения чистоты жидкостей при гидродинамической промывке. Введ. 1990.01.01. - М.: НИИСУ, 1989.
2. Захаров А.С., Сабельников В.И. Авиационное гидравлическое оборудование: учеб. пособие. - Новосибирск, НГТУ, 2006.
3. Тимиркеев Р.Г. Промышленная чистота и тонкая фильтрация рабочих жидкостей летательных аппаратов / Р.Г. Тимиркеев, В.М. Сапожников. - М.: Машиностроение, 1986.
4. Рожков Н.Н. Контроль качества при производстве летательных аппаратов: учеб. пособие. - М: Машиностроение, 2007.
5. Никитин Г.А. Влияние загрязнения жидкости на надежность работы гидросистем летательных аппаратов / Г.А. Никитин, С.В. Чирков. - М.: Транспорт, 1969.
ESTIMATION OF THE QUALITY WASHING OF THE HYDRAULIC SYSTEM OF THE AIRCRAFTS
Chep V.A., Sharykin F.E., Volkov S.I.
In clause the questions of perfection of methodical base are considered, according to quality washing of hydraulic systems due to increase of accuracy of calculation and decrease of uncertainty of measurement of the sizes of particles pollution.
Key words: hydrolic systems, calculation of particles, technical operation, decrease of uncertainty, pollution of a liquid.
Сведения об авторах
Чеп Владимир Александрович, 1967 г.р., окончил Ульяновское ВВТУ им. Б. Хмельницкого (1989), ВАТТ им. А.В. Хрулева (2007), начальник лаборатории ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», автор 7 научных работ, область научных интересов - авиатопливообеспечение аэропортов, безопасность системы заправки ВС горюче-смазочными материалами.
Шарыкин Федор Евгеньевич, 1983 г.р., окончил Ульяновское ВВТУ(ВИ) (2006), научный сотрудник ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», автор 10 научных работ, область научных интересов - нефтепродуктообеспечение, фильтрация рабочих сред систем авиационной техники.
Волков Сергей Иванович, 1985 г.р., окончил МГТУ ГА (2007), аспирант кафедры авиатопливо-обеспечения и ремонта ЛА МГТУ ГА, ведущий инженер группы контроля качества топлива аэропорта Домодедово, автор 3 научных работ, область научных интересов - авиатопливообеспечение аэропортов и воздушных судов, мониторинг и обеспечение чистоты авиатоплив.
