ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ДОПУСКИ И ИХ СВЯЗЬ С НАДЕЖНОСТЬЮ

В технике под словом «допуски» понимаются допустимые (разрешаемые) отклонения значений каких-либо параметров. В частности, по отношению к какому-либо геометрическому размеру детали допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами, заданными чертежом или техническими условиями. Допуски определяют не только точность изготовления деталей, но и характер их взаимного сопряжения (посадки), т. е. величину зазора или натяга.

В авиационной технике большую роль играют допуски на геометрические размеры не только отдельных деталей и их сочленений, но и узлол, элементов и систем конструкции, а также на самолет в целом. Примерами могут служить допуски на геометрические размеры профилей и обводов крыла, фюзеляжа, оперения; на предельные отклонения рулей, органов управления, органов механизации крыла и взлетно-посадочных устройств; на нивелировочные и регулировочные размеры. Все эти допуски имеют существенное значение для сохранения заданных аэродинамических характеристик, устойчивости, управляемости и других свойств самолетов.

Кроме допусков на геометрические размеры, существенное значение имеют допуски на параметры (величины), характеризующие работоспособность агрегатов, устройств и систем самолетов и двигателей. Так, например, допуски, заданные на величину производительности насосов, должны обеспечить работоспособность таких ответственных систем, как топливная, гидравлическая и др. Допуски на основные параметры гидроусилителей обеспечивают получение необходимых характеристик для органов управления самолетов (величина усилий, скорость хода исполнительных штоков и т. п.). До пуски на параметры приборов и устройств радиоэлектронного и авиационного оборудования имеют решающее значение для сохранения их заданных технических характеристик и выполнения заданных рабочих функций. Допуски на тягу авиадвигателя, расход топлива и другие характеристики двигателя в значительной мере определяют летно-технические данные самолета.

Сохранение параметров в пределах заданных допуском с увеличением наработки непосредственно связано с надежности работы авиационной техники. Естественно, что отклонения геометрических размером деталей и узлов авиационных конструкций за допусков, указанных в чертеже, могут привести к снижению их прочности, нарушению кинематических связей, потере герметичности и к другим последствиям, снижающим надежность самолета в целом.

Весьма велика также зависимость надежности устройств радиоэлектронной аппаратуры и авиационного оборудования от сохранения допусков.на параметры и характеристики всех элементов, входящих в эти устройства и приборы. Вместе с тем опыт эксплуатации авиационной техники показывает, что в процессе работы детали, агрегаты, приборы и системы, а также двигатели и самолет в целом подвергаются изменениям, приводящим к отклонениям от допусков, установленных чертежом или техническими условиями на их изготовление.

Для большого числа деталей, элементов конструкции, агрегатов и приборов такие отклонения недопустимы: требуется проведение регламентных работ, регулировок или ремонт. В некоторых случаях технический ресурс деталей агрегатов и приборов определяется сроком работы до момента сохранения параметров в пределах заданных допусков.

Однако для, многих деталей, агрегатов, приборов и устройств определенные отклонения от допусков, заданных чертежом и техническими условиями на изготовление, возникающие в процессе эксплуатации, не означают еще потерю необходимой работоспособности. Эти отклонения от допусков могут в пределах определенной наработки не приводить к существенному снижению эксплуатационной надежности и к изменению летно-технических характеристик самолета в целом. Такие разрешаемые отклонения значений каких-либо величин от требований чертежа и технических условий обычно называют эксплуатационными допусками.

Следует отметить, что эксплуатационные допуски должны устанавливаться только на те размеры и параметры, которые подвергаются контролю в процессе эксплуатации. На все остальные величины эксплуатационные допуски не должны задаваться в виду того, что в процессе выработки технического ресурса их значения не контролируются.

Если в период работы авиационной техники размеры, характеристики или параметры деталей, приборов, агрегатов или устройств отклонились за пределы установленного эксплуатационного допуска, то последние должны сниматься с эксплуатации для ремонта или списания.

При ремонте авиационной техники допуски на детали, узлы и агрегаты должны соответствовать чертежам и техническим условиям на их изготовление, однако в некоторых случаях разрешается отступление от этого правила, Так, например, прн ремонте шарнирно-болтовых соединений размеры деталей по местам сопряжений могут измениться. В данном случае производится развертка отверстия и ставится болт или втулка большего диаметра. Однако посадка и класс точности, указанные для номинальных размеров деталей, не должны изменяться, т. е. допуск на зазор или натяг должен сохраняться. Поэтому при ремонте могут быть использованы специально устанавливаемые ремонтные допуски, которые должны обеспечивать заданную надежность и работоспособность техники в пределах межремонтного технического ресурса. Это позволяет сохранить надежность и высокий межремонтный технический ресурс.

Эксплуатационные допуски в отличие от ремонтных являются предельными значениями, при которых разрешается эксплуатация авиационной техники. Устанавливаются они эксплуатационной технической документацией. Определение их значений проводится по данным опыта эксплуатации с помощью специальных расчетов и по результатам экспериментальных исследований.

Рассмотрим некоторые характерные эксплуатационные допуски.

Наиболее широко применяются эксплуатационные допуски на шарнирно-болтовые соединения в конструкциях летательных аппаратов, и особенно в системе управления. Шарнирно-болтовые соединения в процессе эксплуатации подвержены значительному износу. При осмотрах летательных аппаратов и проведении регламентных работ в шарнирно-болтовых соединениях проверяются люфты. Повышенные (против нормы) люфты не допускаются. Обычно для контроля люфтов в системе управления задается эксплуатационный допуск на свободный ход ручки при зажатых рулях. Так, и л пример, у вертолетов Ми-4 эксплуатационный допуск ил свободный ход ручки (при зажатой тарелке автомата перекоса) составляет 5 мм.

Кроме допусков на суммарные люфты, в системе управления могут устанавливаться эксплуатационные допуски на люфты отдельных шарнирных соединений. Од- и.тко в этом случае для более точного контроля следует полI,попяться приспособлением с индикатором или про- шподнгь микрометрические измерения болтов и отверстии вильчатых болтов с разборкой наиболее изношенных сочленений.

Для многих шарнирно-болтовых соединений величины эксплуатационных допусков указываются в регламентах технического обслуживания и технологиях выполнения регламентных работ.

Так, например, для некоторых гражданских самолетов конструкции О. К. Антонова установлены следующие эксплуатационные допуски:

— на люфт осей роликов в кронштейнах направляющих для тяг управления — до 0,3 мм\

— на люфт в деталях следящей системы управления передней ногой шасси по оси соединения звеньев шлиц- шарнира — до 3 мм;

— на зазор между болтом и втулкой среднего соединения двузвенников амортизационных стоек шасси — до 0,25 мм и между втулками и осями звеньев — до 0,15 мм н т. д.

Необходимо отметить, что минимальная величина нофта в шарнирных соединениях также имеет существенное значение, так как отсутствие люфта (зазора) может привести к увеличению усилий трения в системе управления или даже к заклиниванию управления. Так, например, в шаровом шарнире рычага поводка автомата перекоса вертолета Ми-4 установлен эксплуатационный люфт 0,12 л а минимальный люфт должен составлять 0,06 мм. Невыполнение требования сохранения минимальной величины люфта в этом соединении (затяжка шарового соединения без люфта) при обслуживании вертолета может привести к разрушению рычага поводка автомата перекоса в полете.

Эксплуатационные допуски на шарнирно-болтовые соединения, как правило, устанавливаются Альбомами основных сочленений и ремонтных допусков, выпускаемыми для каждого типа летательного аппарата.

В шарнирных соединениях, для которых нет специальных указаний о величине эксплуатационного допуска, эксплуатационный зазор в шарнирном сочленении не должен превышать наибольшего зазора между диаметром отверстия и диаметром вала (болта) следующего класса точности и той же, что и для номинального размера, посадки. Например, по серийному чертежу наибольший зазор для 2-го класса точности между отверстием диаметром 20А (20+0023) и диаметром болта равен: 20,023— 19,960 = 0,063 мм. Тогда максимально допустимый в эксплуатации зазор определяется как наибольший зазор для 3-го класса точности между диаметром отверстия 20As (20+0-045) и диаметром болта 20Х30, который равен: 20,045 — 19,915 — = 0,130 мм.

Следовательно, зная номинальный размер болта (отверстия), можно легко определить величину эксплуатационного зазора, пользуясь таблицей допусков и посадок, приведенной в ГОСТ, в Альбомах основных сочленений и ремонтных допусков. Как правило, все основные шарнирно-болтовые сочленения летательных аппаратов изготовляются по 2-му классу точности. В этом случае эксплуатационный допуск будет соответствовать посадке по 3-му классу точности.

В Альбомах основных сочленений и ремонтных допусков устанавливаются величины предельных значений диаметров болтов и отверстий макс, а также минимальные размеры перемычки детали соединения от края отверстия до кромки детали. Эти величины являются предельными и никакие отклонения от них в процессе эксплуатации, а также при ремонте не допускаются; они ограничены условиями прочности конструкции.

Для обеспечения надежной эксплуатации летательных аппаратов необходимо в процессе обслуживания, и особенно при выполнении регламентных работ, строго соблюдать требования сохранения установленных эксплуатационных допусков. С этой целью следует прежде всего пользоваться инструментальными методами контроля (измерением деталей с помощью микрометров, индикаторов и другого мерительного инструмента) и не допускать проверки посадок деталей «на глазок». Кроме того, необходимо иметь справочные данные (чертежи, таблицы, технологии и др.), позволяющие определить установленные и технически обоснованные эксплуатационные допуски.

Помимо допусков на шарнирно-болтовые соединения, очень часто приходится иметь дело с эксплуатационными допусками на различные параметры агрегатов летательных аппаратов. Эти параметры проверяются обычно па стендах или непосредственно на самолете с помощью контрольно-проверочной аппаратуры в случаях, предусмотренных регламентными работами, а также при выявлении неисправностей систем и агрегатов.

Следует иметь в виду, что значения некоторых параметров агрегатов в процессе эксплуатации могут соответствовать значениям, заданным не техническими условиями на их изготовление, а эксплуатационными допусками, указанными в инструкциях по эксплуатации и в другой технической документации. Так, например, гидронасос НШ-39 самолета Ил-14 имеет производительность при выпуске с завода не менее 34 л!мин. В процессе эксплуатации допускается снижение его производительности до 30 л/мин. Следовательно, эксплуатационный допуск на производительность данного насоса составляет минус 4 л/мин. Аналогично устанавливаются допуски и на другие типы насосов.

Весьма важным параметром, характеризующим работоспособность гидравлических агрегатов, является величина утечек рабочей жидкости через зазоры золотниковых пар и других сочленений агрегатов. Так, для автомата разгрузки насосов ГА-77В (вертолет Ми-4) и ГА-77Н (самолеты конструкции О. К- Антонова), применяемых в гидравлических системах, величины утечек через зазоры золотниковых пар при выпуске агрегата с завода-изготовителя не должны превышать 200 см3 и 400 см3 за 3 мин соответственно. С учетом установленного эксплуатационного допуска в процессе эксплуатации этих агрегатов величины утечек рабочей жидкости не должны превышать 400 см3 и 800 см3 за 3 мин. Следовательно, эксплуатационный допуск у обоих агрегатов вдвое шире допуска на утечку для нового агрегата.

Для гидроагрегата ГА-49/3 утечки рабочей жидкости при приемо-сдаточных испытаниях на заводе-изготовителе не должны превышать 3 см/мин, а в процессе эксплуатации (к концу срока службы) 8 см9/мин.

Весьма ответственными гидроагрегатами летательных аппаратов являются гидроусилители. При проверке гидроусилителей на стенде необходимо также учитывать, что на некоторые их пари метры устанавливаются эксплуатационные допуски. Тик» например, для вновь изготовленных гидроусилителей типа БУ-10 внутренние утечки при распределительного золотника в нейтральном положении допускаются не более 20 см2/мин, при крайнем положении золотника — 350 см2/мин, а в процессе эксплуатации гидроусилителя допускается увеличение внутренних утечек до 120 см/мин и 1000 см:Чмин соответствен но.

Эксплуатационные допуски устанавливаются также на некоторые параметры агрегатов авиационных двигателей и на отдельные выходные параметры авиационного двигателя в целом.

Для авиационных двигателей эксплуатационными допусками обычно считаются пределы регулировки их характеристик в эксплуатации. Так, в процессе эксплуатации двигателей допускается регулировка агрегатов топливной аппаратуры, в результате которой некоторые параметры агрегатов выходят из норм технических условий, установленных на новые агрегаты. Однако при этих отклонениях обеспечивается нормальная эксплуатация двигателя. Примерами таких регулировок агрегата КТА-5 для двигателя АИ-20 являются:

— регулировка расходов топлива на высотах ограничения мощности (может изменить часовой расход топлива до 7,5%);

— регулировка расходов топлива на высотах ограничения температуры газов перед турбиной (может изменить часовой расход топлива до 9%!).

Характерными являются также эксплуатационные допуски на сопротивления изоляции электрических машин, применяемых на самолетах и вертолетах. Для большинства машин этот допуск составляет 20 Мом, а для вновь изготовленной электрической машины — не менее 100 Мом.

Существенное значение для технического обслуживания авиационной техники имеют эксплуатационные допуски на различные отклонения и повреждения, которые чисто возникают в-процессе эксплуатации. Так, на герметических кабин некоторых типов самолетов допускаются царапины и риски глубиной до 0,1 мм; стеклах — также до ОД мм (с указанием длины и количества рисок для различных типов самолетов); на кронштейнах управления — до 0,2 мм; на трубопроводах — риски и потертость глубиной до 0,1 до 10% диаметра трубопровода; на тягах управления— продольные риски глубиной до 0,1 мм.

Следует отметить, что эксплуатационные допуски отклонения и повреждения, подобные приведенным, устанавливаются в тех случаях, когда по условиям работоспособности данных деталей (по прочности, Герметичности и т. д.) необходимо в процессе эксплуатации проводить их тщательную проверку с использованием инструментальных методов контроля. В частности, ДЛИ намерения глубины указанных повреждений целесообразно иметь индикаторный глубиномер с иглой или эталонные образцы.

Таким образом, установление эксплуатационного допуска не означает снижения требований к данному пари метру, характеристике или состоянию детали, агрегат ТП, устройства. Наоборот, этот допуск свидетельствует о необходимости его строгого контроля в процессе эксплуатации.

В заключение отметим, что для обеспечения высокого качества технической эксплуатации авиационной техники инженерно-технический состав должен твердо знать установленные эксплуатационные допуски и обеспечить их контроль в соответствии с регламентами, технологиями н инструкциями.

Тщательный контроль соответствия параметров установленным допускам обеспечивает своевременное обнаружение и устранение недопустимых изменений технического состояния деталей, узлов, блоков и устройств тпм обеспечивается выполнение заданных рабочих функций всеми системами самолета, а следовательно, и высокая его эксплуатационная надежность.

Особое значение для авиационном техники имеет надежность (сохранение по наработке требуемых значений прочностных параметров) узлов, деталей и элементов конструкции планера. В связи с этим вопросы исследований надежности и определения технического ресурса планера самолета более подробно рассматриваются в § 4 и 5 данной главы.

Техническая эксплуатация авиационной техники. М., Военное издательство, 1967.