Трибологические аспекты диагностирования технического состояния деталей авиационных приводов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011

УДК 519.246.539.3/4

ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ АВИАЦИОННЫХ ПРИВОДОВ

1 12 2 © 2011 Л.А. Шабалинская , Л.А. Милинис , С.И. Дробот , И.М. Лазутина

Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова, г. Москва,

2ОАО «Аэрофлот», г. Москва

Поступила в редакцию 10.11.2011

1. Введение

Исследование возможности раннего диагностирования по параметрам продуктов износа в масле, проведенное ранее для диагностики подшипников, установленных в опорах приводов перспективных двигателей, показало целесообразность применения комплекса методов анализа, включающего в себя атомно-эмиссионную спектроскопию, аналитическую феррографию, рентгенофлуоресцентную спектроскопию и морфологический анализа и дисперсный состав частиц износа в масле.

Настоящая работа направлена на обеспечение раннего диагностирования технического состояния коробок приводов агрегатов авиационных двигателей путем разработки метода их трибодиагностики.

2. Экспериментальная часть

В процессе работы были применены следующие средства измерения: атомно-эмиссионный спектрометр Spectroil-M ( Spectro 1пс.), аналитический феррограф T2F ( Spectro Inc, USA), прямопоказывающий феррограф Predict DR-5 (Predict/DLI, USA), а также новое средство измерения - классификатор формы и счетчик частиц износа - LaserNet Fines- C (Spectro Inc., USA). Были использованы пробы масла, отобранные при стендовых испытаниях коробки приводов КСА-33М №1. Систематизированы необходимые сведения по трибологическим аспектам и результатам дефектации объекта исследования.

3. Результаты и обсуждение

Разработка метода трибодиагностики осуществлялась посредством трибологического исследования процесса эксплуатации выбранного объекта и накопления статистических данных по результатам применения вышеуказанного ряда методов анализа продуктов изнашивания в масле в процессе длительных стендовых испытаний того же объекта, элементы маслосистемы которого представлены на рис. 1.

К трибологическим аспектам относятся характеристики процессов трения и изнашивания. Основным аспектом, или критерием оценки, технического состояния смазываемых узлов трении машины, интенсивность изнашивания поверхностей трения отдельных деталей узла трения. Интенсивность изнашивания, или скорость изнашивания, отдельных деталей и всего узла трудно контролировать в процессе экс-

плуатации реальной машины, однако, в процессе стендовых испытаний с узла можно производить отбор проб масла и оценивать состояние поверхностей трения по параметрам частиц износа, содержащихся в пробе масла, которые несут подробную информацию о процессах износа в узле

Рис. 1. Коробка приводов самолетных агрегатов.1 - блок редукторов;

2, 3 - маслобаки (правый и левый).

К параметрам, несущим эту информацию, относятся концентрации металлов и частиц в масле, распределение размеров частиц износа, их форма, состояние их поверхностей, скорости изнашивания и виде изнашивания, реализуемого в зоне контакта узла трения. При этом учитывается, что в смазываемых узлах трения авиационных агрегатов в зонах контакта в основном реализуются гидродинамический и упругогидродинамический режимы трения, или режим со смазочным материалом [1].

В узлах трения машин можно выделить следующие виды изнашивания рабочих поверхностей, контактирующих деталей, или пар трения: отслаивание (нормальное изнашивание поверхностей при трении), абразивное изнашивание, или микрорезание (изнашивание, обусловленное взаимным проникновением микронеровностей скользящих поверхностей друг в друга, или изнашивание под действием абразивных частиц), изнашивание при скольжении (характеризующееся возможностью создавать задир), усталостное изнашивание (может происходить, как при трении качения, так и трении качения с проскальзыванием), коррозионномеханическое изнашивание.

1256

Механика и машиностроение

Микрорезание Задир

Cutting Wear Sliding Wear |

<

Рис. 2. Идентификация частиц по видам изнашивания с помощью лазерного классификатора формы и счетчика частиц износа LaserNet Fines-C.

Дифракционная картина дает распределение размеров и форм частиц. На основе формы частиц производится их сортировка по категориям: усталостное изнашивание, абразивное изнашивании (или микрорезание), изнашивание скольжения (или задир), неметаллы, волокна, капли воды, воздушные пузыри

Совокупность вышеуказанных параметров, несущих информацию, позволяет идентифицировать вид износа, определить место возможного отказа и оценить степень опасности возникающего дефекта.

Для соотнесения получаемой информации о процессах изнашивания с состоянием поверхностей изнашиваемых деталей использовалась, в качестве стартовой, информация о парах трения этих деталей: назначении, материалах пар трения, реализуемых в них видах изнашивания.

Выявление трибологических аспектов осуществлялось путем накопления

данных по кинетике процессов изнашивания и разработки метода систематизации и анализа результатов исследования.

В основу метода легла идентификация процессов изнашивания по форме и количеству частиц изнашивания, осуществляемая с помощью базы данных, заложенных в классификаторе частиц LaserNet Fines - C (рис.2), и Атласа частиц износа [2], используемого в процессе аналитической феррографии (рис.

3).

На феррограмме видны сферические частицы усталостного изнашивания размером 1 мкм (1) и 2 мкм (2) в цепочке с частицами нормального изнашивания отслаиванием. Увеличение х1000.

*

Рис. 3. Микрофотография феррограммы пробы масла, отобранной из маслосистемы правого редуктора коробки приводов самолетных агрегатов после 100 часов наработки в процессе длительных стендовых испытаний.

Выводы

Полученные результаты исследования позволяют провести разработку методических рекомендаций по трибодиагностике технического состояния деталей коробок приводов авиационных двигателей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.А.Степанов. Диагностика технического состояния узлов

трансмиссий газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле. - Рыбинск. «НПО САТУРН» -2002 г., 232 с.

2. D.P. Anderson. Wear Particle Atlas. Report Naval Air Engi-

neering Center -92-163. Reprinted 1995. PREDICI/DLI. Cleveland. Ohio. USA, 192 p

TRIBOLOGICAL ASPECTS OF DIAGNOSIS OF THE AIRCRAFT DRIVES PARTS TECHNICAL STATE

© 2011 L.A. Shabalinskaya1 , L.V. Milinis1, S.I. Drobot2, I.M. Lazutina2 1 Central Institute of Aviation Motors named after P.I. Baranov, Moscow, Russia, 2 JSC “Aeroflot”, Moscow,Russia

1257