ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Картеры редукторов из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " Картеры редукторов изготавливают из литейного магниевого сплава МЛ5 с пределом прочности не менее 220 МПа. Этот сплав склонен к межкристаллитной коррозии, поэтому все картеры имеют антикоррозионные покрытия. [c.666] При выполнении одного из полетов вертолетом Ми-8Т через 5 мин после взлета в горизонтальном полете со скоростью 210 км/ч возникла интенсивная тряска. В процессе вынужденной посадки тряска не прекратилась, началось неуправляемое левое вращение, и вертолет грубо приземлился на основные опоры шасси. [c.666] Выполненные расчеты по закономерности формирования усталостных линий, представленной выше, показали, что трещина распространялась в картере в течение = 400 полетов. При средней продолжительности полета вертолетов Ми-8 около 30 мин развитие трещины от дефекта происходило в течение приблизительно 200 последних часов эксплуатации. [c.669] Однако необходимо было оценить нагружен-ность картера из условия наличия в нем дефекта материала. Вертолет мог быть перегружен, и поэтому возникновение усталостной трещины могло иметь место не только потому, что в детали бы.л дефект материала, но нагруженность вертолета могла быть также высокой и дополнительно повлиять на возникновение трещины. [c.670] Применительно к дефектам материала, расположенным под поверхностью, как это имеет место применительно к литейным дефектам в магниевых сплавах, ситуация становится еще более сложной в оценке предельного состояния и уровня напряжения для страгивания усталостной трещины. Необходимо рассматривать не один размер дефекта в направлении предполагаемого страгивания трещины. Дефект расположен как некоторая поверхность с развитой криволинейной границей. Для таких трещин имеет место соотношение полуосей, от которых зависит уровень КИН. [c.670] В соотношения (13.4) и (13.5) входит коэффициент ааг, величина которого зависит от размеров ветвей дендритов и находится в интервале 0,267-0,443. Для дефектов в сталях величина коэффициента пропорциональности почти в 2 раза выше и составляет в среднем около 0,72. [c.671] Очевидно, что из соотношения (13.5) легко оценить величину уровня напряжения, при котором произошло страгивание трещины, если предварительно дана оценка площади дефекта, от которого зародилась трещина. В таком подходе дается приблизительная оценка напряжения. Связано это с тем, что глубина залегания поры, по-прежнему, не рассматривается. Однако ясно, что с возрастанием глубины залегания поры под поверхностью будет иметь место снижение концентрации напряжений и зарождение трещины будет происходить при возрастающем уровне напряжения. При этом будет иметь место критическое расстояние между порой и поверхностью детали, при прочих равных условиях (при неизменном размере поры), когда зарождение усталостной трещины от поверхности и от поры может быть равновероятным. [c.671] Выполненная оценка убеждает в том, что зарождение трещины в картере имело место при уровне напряжения в области сверхмногоцикло-вой усталости, что соответствует представлениям о его нагружении в обычных условиях эксплуатации. Даже если увеличить коэффициент пропорциональности в 2 раза, то это не изменит принципиально низкого уровня напряжения, действовавшего в картере. В эксплуатации картер не испытывал повышенных вибрационных нагрузок и зарождение в нем трещины произошло от дефекта материала, величина которого оказалась достаточной для инициирования трещины при нормальном уровне эксплуатационных нагрузок, которые в несколько раз ниже предела усталости гладкого образца из магниевого сплава, оцениваемого на базе 107 циклов нафужения. [c.671] В картере промежуточного редуктора ПР-2 вертолета Ми-2 была выявлена усталостная трещина по ребру жесткости, которая распространилась от участка межкристаллитной коррозии (рис. 13.5). Распространение трещины происходило с формированием в изломе характерных линий усталостного разрушения, отражающих процесс однотипного нагружения картера от полета к полету. Линии сгруппированы в блоки, которые рег -лярно повторяются в направлении роста трещины (рис. 13.6). Шаг или ширина блока линий не меняется в направлении роста трещины и составляет величину от 10 мкм в начале роста трещины до 15 мкм перед выходом на внутреннюю поверхность стенки. [c.671] Представленные выше результаты количественного фрактографического исследования, а именно установление периода роста усталостной трещины после последнего ремонта около 200 ч эксплуатации, не вписывались в историю эксплуатации по представленному на исследование паспорту. Возникала в результате этого следующая альтернатива или оценка продолжительности роста трещины была выполнена неверно, или изделие поступило на исследование с чужим паспортом. [c.673] На самом деле оказалось, что в эксплуатационном предприятии с интервалом в один месяц были обнаружены аналогичные трещины в картерах двух промежуточных редукторов. Причем, после обнаружения трещины в картере на одном вертолете, на него был установлен ПР-2 с другого вертолета, а через месяц и на вновь установленном ПР-2 была выявлена аналогичная трещина. При формировании сопроводительной документации паспорта ПР-2 были перепутаны. Истинная история эксплуатации исследовавшегося картера была следующей. [c.673] Наработка с начала эксплуатации составила 1718 ч, в том числе 223 ч после последнего ремонта. В эксплуатации исследованный редуктор ПР-2 не переставлялся с вертолета на вертолет после ремонта. [c.673] при сопоставлении количественной фрактографической оценки длительности роста усталостной трещины в 200 ч с реализованной наработкой 223 ч показано, что после ремонта корпус картера поступил в эксплуатацию с усталостной трещиной глубиной около 11 мм. Ее быстрое прорастание насквозь после наработки всего 223 ч происходило при нормальных условиях эксплуатации в пределах оставшегося неразрушенным сечения всего на 4 мм глубины. [c.673] В корпусе редуктора ВР-8Т вертолета Ми-8Т в процессе эксплуатации по замасливанию корпуса была выявлена сквозная трещина. Она располагалась по галтельному переходу у основания правой передней бобышки узла крепления редуктора и выходила на фланец для соединения с корпусом вала несущего винта. Длина трещины составила около 160 мм по поверхности детали. [c.673] Исследование излома показало, что трещина распространяется от галтельного перехода у основания правой (по полету) передней бобышки крепления редуктора (рис. 13.7). В очаге излома выявлена коррозионная язва диаметром около 0,3 мм, которая послужила концентратором напряжения, снизившим усталостную прочность материала при реализуемом нормальном эксплуатационном нагружении картера. [c.673] Строение излома в направлении роста трещины характеризовалось регулярными усталостными макролиниями, аналогично тому, как это представлено на рис. 13.5. Наиболее характерные линии были выявлены в срединной части излома, и их шаг составил 0,030-0,05 мм. Поскольку ука- занные параметры были выявлены в срединной части излома, они были использованы в качестве характеристики средней скорости роста трещины в картере за полет. При протяженности излома около 68 мм и среднем продвижении за полет вертолета около 0,04 мм длительность роста трещины составила не менее 1700 полетов. [c.673] С начала эксплуатации вертолет имел налет 9829 ч, в том числе 940 ч после последнего ремонта. Из условия средней продолжительности полета около 30 мин длительность наработки вертолета (соответствующей наработке корпуса редуктора) составляет около 19658 полетов, в том числе 1880 после последнего ремонта. [c.673] Для исследования были отобраны три редуктора ПР-2 с разной наработкой в эксплуатации, у которых трещины были расположены по заднему фланцу, к которому на 10-ти болтах крепится первый шпангоут концевой балки. Порядок расположения болтов в редукторе представлен на рис. 13.5, а сведения о наработке вертолетов на момент обнаружения трещин в рассматриваемых далее редукторах представлены в табл. 13.1. [c.674] В результате геометрических измерений установлено, что размеры фланцевых участков картеров в зонах образования трещин в основном соответствуют требованиям конструкторской документации. Расстояния от поверхности отверстий под стыковочные болты до внешней цилиндрической поверхности картеров 1 и 2, определяющие размеры перемычек, соответственно составляют 8,0 мм и 6,9 мм при допустимом минимальном расстоянии 6,25 мм. На картерах 1 и 3 кромки у отверстий притуплены, а на картере 2 притупление острых кромок не произведено. [c.676] Вернуться к основной статье