автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Диагностирование узлов трения авиационных ГТД по критериям оптических свойств масел

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВШШ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ УЗЛОВ ТРЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ ГТД ПО КРИТЕРИЯМ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАСЕЛ

Специальность 05.22.14 "Эксплуатация воздушного транспорта"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

МАШОШИН Олег Федорович

Москва 1993

Работа выполнена на кафедре технической эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей Московского Государственного технического университета гражданской авиации (МГТУ ГА).

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент

Пивоваров В.А.

Официальные оппонента: доктор технических наук, профессор

Коняов Е.А.,

кандидат технических наук Блохин C.B.

Будущая организация — Центральное управление меадународных

воздушных сообщений (ЦУМВС).

Защита диссертации состоится *-/Зщ Я/е^воурЯ, 1994 г. в 15 — на заседании специализированного совета К.072.05.01 в Московском Государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125838, г. Москва, Кронштадтский бульвар, д.20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА.

ЗаверетшЯ отзыв в двух экземплярах прошу высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н., доцент

Л.Г.Романов

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исолевованш. Важнейшим направлением в области повышения безоппспости и регулярности полетов является разработка и внедрение ноши эффективных методов и средств раннего обнаружения неисправностей элементов летательных аппаратов (ЛА).

Создание методов и средств раннего обнаружения (прогнозирования) отказов и неисправностей функциональных систем ЛА является необходимым при реализации прогрессивных стрьтегий технического обслуживания авиационной техники (АТ). В частности, возрастающую роль в деле снижения затрат на эксплуатацию ЛА и авиационных двигателей (АД) прообретает в последнее время обслуживание АТ по фактическому техническому состоянию.

Современный АД, являясь наиболее ответственной частью ЛА, при техническом обслуживании (ТО) по фактическому состоянию требует тщательного контроля и анализа параметров его функционирования.

Современные технологии контроля ГТД позволяют обнаруживать ряд предоткозных состояний на ранних стадиях развития путем проведения анализа состояния масла, уровня вибраций, значений термогазодинамических параметров, оптико-визуального контроля и т.д. При этом важное значение, с точки зрения обеспечения безопасности перевозок, имеет диагностирование АД на земле и, в частности, при периодическом обслуживании АТ.

В последнее время все актуальнее становятся вопросы, касающиеся диагностирования внутренних повреждений элементов ГТД, способных вызвать опасный отказ. Разработка и использование в практике эксплуатации углубленных методов диагностирования,

способных предупредить развитие предотказных состояний в механических системах 1*ГД, закрытых для непосредственного наблюдения, имеет важное практическое значение. Между тем, применяемые в настоящее время метода и средства обнаружения повровдений деталей и узлов трения ГТД на ранних стадиях их развития не всегда эффективны и объективны.

Известные методы контроля работавшего масла на содержание продуктов износа обнаруживают внутренние повреждения двигателей с некоторым запаздыванием информации, что в ряде случаев не обеспечивает полной безопасности полетов.

В ряду диагностических параметров, позволяющих заблаговременно и объективно фиксировать развивающиеся отказы АД, особого внимания заслуживают параметры функционирования масляных систем двигателя. Известно, что масло омывает наиболее ответственные узлы ЛД (подшитгики, шлицевые, зубчатые соединения и т.д.), ' а поэтому может нести ценную диагностическую информацию об их техническом состоянии. Эта информация условно складывается из "внешних" и "внутренних" факторов. К внешним относятся такие, как насыщение продуктами износа, потеря характеристик термостабильности от воздействия повышенных температур и прочие. К внутренним факторам могут быть отнесены постепенная утрата вязкостных, окислительных и других характеристик, обусловленные продолжительностью работы масел. Есть и такие характеристики, которые являются общими как для аварийных, так и для закономерных процессов исчерпания ресурса узлов трения АД. '■

Например, из практики эксплуатации авиационных ГТД замечена нестабильность оптической плотности ( Д ) масел не двигателях, отработавших разные -срок» в эксплуатации, о тшшэ имощио

различные дефекты узлов трения . Между тем, до настоящего времени оптическая плотность работавших масел не отнормирована.

В связи с изложенным, работа посвящена исследованию возможного использования оптико-цветовых характеристик масел для диагностирования узло^ трения ГТД и выявления воз?юкных повреждений на ранних стадиях развития, а также для оценки эксплуатационных свойств самих масел.

Состояние проблехи. Влияние наработки на эксплуатациошше свойства масел изучалось рядом авторов. При этом разными исследователями получены некоторые результата влияния работавшего масла на износ трущихся деталей. Так, ряд зарубежных специалистов высказывались за возможно частую закону масла в двигателях, исходя главным образом пз факта накопления в нем мехагагоеских примесей. Отечественные исследователи Н.П.Вогаюв, Н.А.Куняев, М.П.Дубинин, Г.В.Веденяшга и другие считали постепенное изменена' цвета и накопление в процессе работы механических примесей решающими факторами ухудшения смазочного действия масел. В то же время, исследования Е.Г.Семенвдо, М.П.Новикова, Г.П.Лашко и других показал!:, что в ряде случаев работавшее в двигателях масло может млеть более высокие противоизносныо свойства, чем свежее.

Во Внуковском ПО собран статистический материал по связи между накоплением продуктов износа в маслах ГТД НК-86, НК 8-2У п их относительного потемнения. Там ке делались попытют нормирования оптической плотности масел по примесям на основании результатов дефектацпи ГТД. Однако, по ряду причин стабильных результатов получить не удалось. В частности, параметр "стружка в масле" являясь интегральны;* по отношению к целому ряду неисправно-

стбй, в ограниченной мере позволяет установить "адрес" дефекта. Тем не менее, в ряде случаев недопустимое потемнение масла в двигателе рассматривается как признак развития неисправности (например, снижение прозрачности масла Б-ЗВ в редукторах вертолетов МИ-8). Опыт подтверждает правильность таких подх^ов.

В Государственном научно-исследовательском институте гражданской авиации (ГосНИИ ГА) проблема повреадаемости узлов трения ГТД рассматривалась во взаимосвязи потемнения масла о содержанием в нем металлических примесей. По результатам этих исследований была разработана методика оценки технического состояния узлов трения двигателей НК-86, ПК 8-2У, Д-ЗОКУ, Д-36, ТВ 2-II7A, в которой параметром потемнения масла МС-8П, ИПМ-10, Б-ЗВ является коэффициент пропускания i = 50Ж. К сожалению, обоснование выбора этого предела в методике отсутствует.

Надо отметить, что величина частиц износа, поступающих в масло колеблется, образуя однородную и стабильную во времени суспензию. Но не только примеси влияют на потемнение масел. На первом этапе работы изменения эксплуатационных свойств масел обуславливаются разрушением циклических связей углеводородных бензольных колец, попаданием в масло продуктов окислительного изнашивания трущихся пар, а также графито-углеродных частиц. На последующих этапах работы в маслах начинают превалировать такие факторы, как термическая нестабильность н накопление металлических примесей.

Практичеаси все перечислешше изменения можно фиксировать и использовать в качестве диагностической информации.

Таким образом, авиационное масло является носителем обширной информации о техническом состоянии узлов трения ГТД. В связи

с необходимостью рвшего обнаружения всьмокшх повреждений осфбцй интерес представляют оптико-цветовые характеристики масел. К ни* относятся: оптическая плотность, степень прозрачности (коэффициент пропускания), цвет масла.

Научно обоснованное нормирование упомянутих характеристик позволит использовать их при диагностирова/пгл состояния узлов трения ГТД на более рашшх стадиях развития повреждений, чем применяющиеся в настоящее время средства и методики, что делает про-ведешю исследований в этом направлении весьма актуальными.

Данная диссертационная рг-Сота базируется на материалах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором в Московском институте инженеров гражданской авиации (МШГА). Часть экспериментов выполнялась в ГосНИИ ГА. В настоящее время исследования в данном направлении осуществляются в рамках НИР № 905, выполняемой по заказу Департамента воздушного транспорта Минтранса России (ДВТ РФ). Автор является ответственным исполнителем данной НИР.

Ниже приводится 1сраткая характеристика целей, задач, содержания и основных результатов диссертационной работы.

Цель работ и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключается в реализации возможности использования оптичесютх характеристик масла для диагностирования технического состояния узлов трения ГТД, а также эксплуатационных свойств самих масел.

Главными задача™ исследований являлось: выявление процессов изменения и характеристик оптических свойств масел на различных этапах эксплуатационной наработки;

экспериментальная оценка эксплуатационных свойств работпважх

масел с различными оптико-цветовыми характеристиками;

выявление количественных связей оптико-цветоБых характеристик масел с конкретными дефектами, развивающимися э узлах трения Г'ТД в процессе эксплуатации;

нормировании эксплуатационных свойств масел ио количественным значениям их оптико-цветовых характеристик;

нормирование коэффициента пропускания (степени прозрачности), а также скорости потемнения масел в связи с развитием опасных повреждений в узлах трения ГТД.

методика оценки состояния авиационных масел с целью обеспечения безотказной работы двигателей Д-36, ПС-90А. Ыетоды исследования. В работе использован комплексный подход, включающий известные метода теории вероятностей, математической статистики, а также функционального и регрессионного анализа. . Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Получены новые данные о том, что на начальной стадии развития повреждений узлов трения 1ТД оптические характеристики ашамасол меняются независимо от наличия в них металлических примесей.

2. Выявлены устойчивые взаимосвязи между процессами изменения оптических свойств масла ИГШ-10 с наработкой.

3. Получеки пакономерности изменения эксплуатационных свойств, масла ИШ-10, имевшего различные оптические характеристики.

4. Разработан методический подход к нормировании порогового анвчония оптических свойств масла ИПМ-10.

б. Разработана метлдака выявления предотказянх состояний узлов трения. ГТД на ранних стадиях развития от повреждений.

6. Предложен механизм принятия диагностических решения о возможности дальнейшей эксплуатации двигателя Д-36 по результатом изменения скорости потемнения масла. Этот механизм может бить использован и ко отношению к двигателю ПС-90А.

■ Практическая ценность работ заключается в том, что разработанный подход к диагностированию узлов трения ГТД с использованием оптико-цветсг.ых характеристик масел позволяет:

распознавать и предупреждать отказы в узлах трения ГТД Д-36, ПС-90А на ранних стадиях их развития;

существенно повысить безопасность полетов и ряд других показателей 1ГГЭ;

снизить досрочные съемы двигателей с эксплуатации по причинам, связанным с предполагаемым разрушением узлов третя;

снизить трудоемкость и продолжительность технического обслуживания двигательного парка в предприятиях ГА.

Реализация и вневрение результатов работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, частично используются в ряде предприятий ГА и реализованы в "Методике оценки технического состояния узлов трения ГТД Д-36, ИС-ГЮл по потемнению масла ИПМ-10", которая подготовлена для внедрения в эксплуатационные предприятия ГА, как результат НИР № 905. Положения, виносижые на защиту.

1. Теоретическое обоснование необходимости использования в качестве диагностических критериев оптико-цветовые характеристики масел для оценки состояния узлов трения ГТД.

2. Результаты экспериментальных исследований эксплуатационных свойств масел с различными оптико-цветовыми характеристиками.

3. Научно обоснованные допустимые нормы оптико-цветовых характэ-

ристик масла ИПМ-10, в связи с развитием опасных повревдений узлов трения ГТД.

4. Методика диашостировяния узлов трения агяациотшх ГТД, работающих на масле ИПМ-10.

Апробацьил работы.

Основные положения работы и результаты выполненных исследований прошли эксплуатационную проверку и были доложены на Всесоюзной научно-технической конференции по эффективности технической эксплуатации ЛА и АД ( МИИГА, 1991г.), внутри-вузовских конференциях (1990, 1962 гг.) и научно-техническом семинаре кафедры ТЭЛА и АД МГТУ ГА.

По материалам работы опубликовано 2 научно-технических статьи. Полученные результаты отражены в ряда отчетов по научно-исследовательской теме * 905 (УДК 629.735.03:681.518.54).

Структура и объел Оиссерпациотой работ.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, приложений.

Основная часть работы изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 36 иллюстраций, 9 таблиц и 39 библиографических названий. Общий объем работы 171 страница.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель диссертации. Приведен критический обзор основных научных трудов по теме исследования. Сделан вывод о необходимости использования параметра "оптическая плотность масла" для диагностирования и прогнозирования состояний ГТД.

В порЯой главе дано обоснование выбора диагностических критериев оценки состояния масла. Представлены теоретические аспекты поврокдаемости узлов трения ГТД, анализ эксплуатационных свойств работавших авиационных масел, ошвающих узлы трения ГТД. Рассмотрена метода диагностирования ЛД по анализу работавшего масла, су~ щоствущие в настоящее время.

Опыт показывает, что при увеличешга наработки уменьшается вязкость масла, изменяются ого физико-химические свойства. Обеспечение функционирования узлов трош!я ГТД в разных условиях работы достигается за счет применения термостабилышх нефтяных и синтетических масел, обладающих хорошими смазывающими свойствами.

Проводен анализ повревдаемости трущихся элементов ГТД при изнашивании в условиях наличия масла с различной наработкой.

При трении всо вида процесса изнашивания делятся на нормальный и аварийные. Каддому виду изнашивания соответствует определенный вид и состав продуктов, в зависимости от физичосюго состояния трущихся деталей и характера га взаимодействия в узлах трет«« ГТД шовг место разные вида износа.

Подробно изложено особенности изнашивания при трении сколь-кончя и качония. Прпводвш! статистические сведония о дефектах, связанных с разрушением узлов ГТД, отливаемых маслом (дв. НК-86, Д-36, Д-ПШУ).

М» нрпдстввлошого онзлязо следует, что повреждаемость при пзнштпиппт га яшиатся структурно-чувствитэлышм процессом, а сгяппна с условиями яагружония, а таетд с наличием, качеством и достаточность» смазки.

Дяяео в рассматриваний гяппо прягадатся обзор существующих ыотодо» дилгноетироваггая ГТЛ по анализ? работавших масел.

Анализируются достоинства и недостатки представленных методов контроля состояния авиационных масел.

Существующие в настоящее время метода диагностирования технического состояния АД не позволяют в полной мере проследить тенденцию развития неисправностей и накопления повреждений в узлах трения ГТД на ранних стадиях их зарождения.

Статистика показывает (рис. I), что информация о наличии примесей в маслах по используемым в настоящее время методам анализа (спектральный, магнитный и др.) запаздывает, в в некоторых случаях является не совсем достоверной. Это связано о относительно большими скоростями развития повреждений, приводящих в последствии к отказам.

Схематическая оценка информативности различных методов анализа масел

А - зона нечувствительности спектрашш методов; В - зона информативности спектральных катодов; I - время запаздывания информации о состояния узлев трепля АД; 4г- развитие отказа;

я"Б коэффициент пропускания масла (прозрачность). Установлено, что диагностическими порамптр&ми, отраяавдшп полный комплекс эксплуатационных сзойств шсая в процессе раооты

.ГГД являются "оптическая плотность" (Л), коэффициент пропускания (т) и скорость изменения потемнения масел (У^) за «¡нксированный промежуток наработки.

0птическа1 плотность масла (4) и его прозрачность (а) связаны между собой зависимостью:

Здесь Р. - световой поток, прошедший через исследуемую л среду (мйсло); Ро, - полный световой поток.

Скорость изменения прозрачности масел 7 определяется как:

Исследованию этих характеристик посвящены материалы второй главы диссертации.

Вторая глава работ посвящена серии экспериментальных исследования эксплуатпциошшх свойств работавших ариамапел с различными оптическими характеристиками. Была разработана и осуществлена программа исследований эксплуатационных свойств масел.

Первоначально была создана коллекция проб работавших в эксп-луатащго масел с различной степенью потемнения (масла МП-бП. Ш-8, КПМ-10). Далее проводился эксперимент по влиянию металлических пршеоей на отопень потемнения указанных авиамасел, и рассматривалось влияние периодичности доливов масла на скорость котшнтрзшп) металлических частиц. Эксперимент по определению плияння моталлпчоскпх нргаюгап на степень пото мнения масол проподилсп на многоканальном фотоэлектрическом спектрографе М7С 7 о послидупоим НСПОЛЬЗОПШШРМ прибора КФК 2 (фотоэлоктроко-

А я ~ г8 Ро^ '

- г? ттаг = 2 - т .

где т - коэффициент пропускания масла, % I - наработка масла, ч.

лориметр) для определения оптической плотности (коэффициента пропускания) масла.

Обоснован вывод о невозможности точного или частичного определения концентрации элементов (примесей) о помощью параметра "оптическая плотность масла". На ранних этапах изнашивания наличие струкки в масле в прямую ие отражается на его потемнении. Такой показатель, как концентрация металлических частиц в масле не является достоверным, так как увеличение наработки двигателя в период мевду отборами проб масла даот повышение абсолютного значения концентращш металлов. Сказывается еще и тот фпкт, что при доливе разных сортов взаимозаменяемых масел невозможно проследить тенденцию увеличения скорости концентращш частиц. Отношение приращения концентрации этих частиц к наработке двигателя также не характеризует в достаточной мере износа материала деталей; узлов трения ГТД.

Подтверждено, что величина оптической плотности моняется в масле независимо от концентрации металлических примесей. Как установлено, это связано с падением експлуатациошшх свойств масел (в основном вязкостных и противоизносшх), 8 тсккэ с изменением их физико-химических свойств. Влияние оказывает и попадание частичек углерода от мвталло-ке^ашческих уплотнений масляных полостей подшипников.

Слодует отмотать, что акспорнмопталышэ исследования проводились по типам масел ЫС-8П, МК-8, ИПМ-10. В дальнейшем, Сало принято решение о исследовании только синтетического масла ШТМ-Ю. Этому предшествовал таккэ комплекс экспериментальных проворок масел М0-8П, МК-8, не давших устойчивых результатов.

Дллео в рассматриваемой главе изложены методика п результата

исследования противоизносных свойств коллекционных проб насел. . .

ч

В условиях граничного трения, когда контактирующие поверхности разделены тонким молекулярным слоем смазочного материала, антифрикциогашо свойства масел зависят от ориентации молекул данного масла на данном материале и прочности связи между молекулами масла и материала. Нарушение этих связей ведет к местному нарушению сплошности ориентированного слоя, потере им способности выдерживать высокие удельные давления к эффективно разделять трущиеся поверхности. Описашшо процессы выражаются в увеличешш значений коэффициента трения или силы тршшя, возтпшовешш прерывистого скольжегат и скачков трения и, как следствие, в увеличешш износа материалов, то есть по фрикционным и износным характеристикам различных проб масла можно судить об их эксплуатационных'свойствах, степени утори ими смазывающей способности. Таким образом, за критерий эксплуатациошшх свойств масел была принято величина Ртр, которая изменяется и непосродс-твош?о влияет на скорость изнашивания. Для оцошси фрикционных характеристик масел использовалась машина МАСТ-1, предназначенная для испытаний материалов при третш скольжония в условиях граничной смазки.

В результате оценки противоизносных свойств масел выявлена закономерность изменения силы трения (Ртр) с наработкой (П, имеющая экспоненциальную функцию, возрастающую со временем.

¿тр - 2,98 • <7 ,0_4

где t - наработка мэсла (ч).

Исследованы пязкостногтешератур1ше характеристики масла ШМ-Ю с целью выявления закономерности изменения критерия силы

трения от вязкости масла. Экспериментально обосновано, что критерий силы трения Ftp является основным показателем качества маоел при работе. Для моделирования функции Ftp ■ f(v) применялся графоаналитический метод (рис.2).

Графическое построение функции Ftp = f(v)

Рис.5

С помощью прибора КФК-2 провалены измерения оптической плотности (коэффициента пропускания) коллекционных проб масел. 13 результате выяглена функциональная взаимосвязь между коэффициентом пропускания масла (х) и его наработкой. Эта зависимость отбывается экспоненциальной функцией.

г = 92 • е"1-™0"^. где I - наработка масла (ч).

В результате хфоведешшх исследований доказано, что для всех возможных состояний ГГД, чем ниже степень потемнения масла, тем вышэ вероятность проявления повреждений.

В третьей ¿лаве обобщены результаты экспериментальных исследования. Получены норлы предельных значений эксплуатационных свойств ОЕиацпогашх масел ШП-Ю по параметрам "оптическая плотность", коэффициент пропускания", "скорость потемнения" ( Л. 1, VI). Предложен механизм распознавания опасных дефектов в узлах трения ГГД Д-Зв, ПС-90А на ранней стадии их развития.

Предложено нормирование минимально-допустимого коэффициента пропускался (1) масла на безо паспортных данных ТУ к допуску масла в аксплу станет. В частности, наиболее значимой характеристикой являотся вязкость иасла. Эта характеристика впрямую связана с , протшитаноспимз свойствам! масла. Следует отметить, что каждый тпп, карпа авиационного кзола Оудот иметь свои предельные норма ' ш> позфГшсяда продускгпш в силу индивидуальности эксплуатационная характеристик.

Пз япогргкиэ, пзоергшшгоЗ па ряс. 3, зависимость фуподш Ргр о /(1) получепа грзфо-анаштпоскпм методом. В связи с гаооходадаетъю учвтз всох возмозянх флуктуация от апроксими-

мирущей кривой использовались границы верхнего доверительного интервала для функции /(t) = Ftp и нижнего доверительного интервала для функции fit) = т , так как чем выше Ртр и ниже г, тем. ниже достоверность прогноза.

Построение зависимости Ftp » /(т) графо-аналитическим методом

Таким образом, исходя из требований ТУ на масло Ш1М-10 для значения вязкости ч»3 сст (см.рис.2), определяем Ртр = 6,1 кгс и далее коэффициент пропускания масла х = 70,0 %. Эта величина соответствует предельно-допустимому ¿начению коэффициента пропускания (прозрачности) масла ИПМ-Ю. Погашение величины коэффициента х с наработкой говорит о том, что в двигателе происходит процесс нарушения исправности узлов тремя. Здесь решающую роль будет играть скорость снижения (динамика) степени потемнения масла, в зависимое™ от того какой дефект развивается. Для этого в диссертации был разработан механизм распознавать дефектов в узлах трения ГТД, основанный на оценке скорости изменения степени потемнения масла в определенном промежутке времени между взятием проб масел с двигателя, а теюке определены нормы для отнесения объектов ГТД к определенному классу состояний. В основе разработки норм для диагностирования ГТД положены априорные статистические данные о дефектах, возникающих в процессб эксплуатации, добываемые в эксплуатационных предприятиях ГА путем отслеживания степени потемнения масла ИПМ-Ю на двигателях Д-36, эксплуатирующихся под особым контролем (по параметрам вибрации и содержанию примесей в масле).

: Доказательством правомерности предлагаемых норм послужили результата разборки двигателей па ремонтных предприятиях, в процессе которых фшеировалпеь истинные причшш изменения степени потештгатл масла V,,..

В частности,- для диагностирования разрушений подшипниковых узлов осроднегаш нормы 7Т назначались исходя из результатов исследований ПОДШИПНИКОВ 6-46208 ., 5-272822 Р1, 5-2002822 Р2У, 6-46208Б1Т двигателей Д-36 эксплуатировавшихся в различных

климатических условиях.

Для дефектов зубчатых соединений У^ назначалась исходя из результатов исследований зубьев шестерен 36.56.02.004, 36.06.01.009-02 узла центрального привода ГТД Д-36.

Для дефекта шлицевых соединений нормы назначались исходя из результатов исследований причин выхода . демпфера 36.06.01.036-01 из ведомой шестерни, имеющего массовый характер.

Аналогичннй подход использовался для диагностирования других видоп дефектов. Обобщенно нор™, полученные экспериментальным путем в интервале наработки = 100 часов между взятиями проб, представлены в табл. I.

Таблица 'I

Уровни распознавания дефектов по результатам изменения Ут

Скорость „ изменения ¡| Возможные дефекты

< 0,05 Дефекты отсутствуют

> 0,05...0,07 Зубчатые соединения, подпятники, плунжерные пары

> 0,07...0,09 Шлицовне соединения

> 0,09...0,1 Подшипники

> 0,1 Графитовые уплотнительные кольца

Данные табл. I наглядно интерпретировании в графическом виде на рис. 4.

Четверг,юя глава диссертации, представлена в виде рекомендаций по практической реализации методики диагностирования в эксплуатационных предприятиях ГА, включающая:

методику оценки технического состояния узлов трения ГТД Д-36

Интенсивность изнашивания в зависимости от видов развиваюпихся дефектов в узлах трония ГТД Д-Зб

О, / С,с? С,С7

I/г=0,с$-

Т&З --Збт5--3&5-5&Г

ТГч

гас. 4

проект бюллетеня по использованию рекомендуемой методики в практике эксплуатационных предприятий ГЛ;

расчет ожидаемого годового экономического эффекта от внедрения разработагаюй методики раннего обнаружения опасных дефектов в узлах трения ГТД Д-36.

Методика распространяется на авиадвигатели Д-36, ПС-90А. В методике подробно изложен порядок ' отбора проб масла из маслосистемы двигателя, общие указания по эксплуатации прибора КФК-2, подготовка проб работавшего масла к анализу, анализ масла на степень его потемпошм, распознавание дефектов по результатам изменения скорости «гонения а, оценка технического состояния двигателя по уровням распознавания (рис.5), формирование решений о дальнейшей эксплуатацпи двигателя.

Данная методика может быть дополнена и уточнена по мере на-

- 22 -

Уровни распознавания дефектов в узлах трения ГТД

0.11 0.1 -

0.09 0.0&-О .ОТ 0.0&0.0&-

v % "<[ • Ч

50 ~КЮ 150 200 300 400 500 600 700 t,Ч РИС. б

коплония опыта ее применения в эксплуатационных предприятиях ГА.

В основу критериальной оценки ожидаемого годового экономического эффекта разработанного подхода к диагностированию узлов трения ГТД была положена суммарная годоввя прибыль, рассматриваемая по всему парку самолетов ЯК-42, эксплуатирующихся в России в настоящее время. Эта прибыль потенциально складывается за счет:

- повышения регулярности полетов и сокращения количества вынули: иных посадок;

- уменьшения трудоемкости поиска места дефекта в узлах трения ГТД;

- повышения глубины и достоверности контроля;

- сокращешш времеш! технического обслуживания;

- сокращения количества существующего диагностического

оборудования.

- 23 -

Основные результат исследования.

1. В результате статистического анализа внутренних повреждений ГТД (НК-86, Д-36.Д-30КУ) выявлено, что наиболее опасными являются отказы узлов трения, обусловлешше износом и разрушением тел качения и скольжения.

2. Выявлено, что потемнение масла на ранних стадиях развития дефекта не связано с величиной концентрации металлических примесей (в пределах чувствительности МФС-7). Изменению оптической плотности масел предшествует повышение концентраций примесей в маслах. Проведенный статистический анализ по влиянию металлических примесей па потемнение масел ИИМ-10, МК-8П, МС-8 установил, что величина оптической плотности масел на ранней стадии развития повреждений меняется независимо от наличия в них металлических примесей.

3. Доказано, что наилучшими эксплуатационными свойствами обладают синтетические масла, имеющие в состоянии поставки стабильные оптико-цветовые характеристики.

4. Разработана и осуществлена программа исследований эксплуатационных свойств коллекции авиамасел.

Б. Исследования эксплуатационных характеристик созданной коллекции проб масел ИШ-Ю позволили выявить взаимосвязь между процессами изменения оптических свойств этого типа масла с наработкой. В частности, Ьыявлена функциональная зависимость 1 о f(t), описываемая экспонентой.

Провэдошшо экспериментальные исследопшшя по оценке износостойкости образцов, имитирующих узлы трепня ГТД в условиях присутствия коллекционных проб масел, позволили выявить взаимосвязь силы трепля Ртр с эксплуатационной наработкой t, опита-

ваемую экспоненциальной функцией.

Исследованы вязкостно-темпоратурные характеристики масел. Графо-аналитическим методом построена зависимость силы трения Ртр от вязкости масла (V).

В результате проведенных исследований доказано, что для всех возможных состояний ГТД, чем ниже коэффициент пропускания масла, тем выше вероятность проявления повреждений.

6. Теоретически обоснованы диагностические критерии, отражающие полный комплекс эксплуатационных свойств масел в процессе работы ГТД. Ими являются оптическая плотность (Л) или коэфЕициент пропускания масла (а), а также скорость изменения потемнения масел (Ух).

7. На основе установленных взаимосвязей, описывающих процессы изменения цветовых характеристик масел с наработкой, разработан методический подход к нормированию предельных значений эксплуатационных свойств масел по критерию их оптической плотности.

8. Установлено, что предельная величина коэф!ициента пропускания масел ИПМ-10, удовлетворяющих требованиям эксплуатации не должна быть нижо 70 % по отношению к исходной,

9. Разработан методический подход к нормированию цветовых характеристик масел по отношению к группе дефектов узлов трения двигателей Д-36.

10. Установлен ряд критериальных оценок скорости изменения степени потемнения масла ИПМ-10, связанных с аварийными состояниями подшипников, шлицевцх и зубчатых соединений двигателя Д-36.

11. Разработанный подход к диагностированию воплощен в мото-дпку, которая позволяет выявлять ряд предотказных состоягшй узлов

- 25 -

трения ГТД ла ранней стадии их развития.

12. Ожидаемый економический эффект при Бнадрешш разработанного подхода к диагностированию узлов трения ГТД Д-36 по всему парку самолетов ЯК-42, эксплуатирующихся в России, составит более I млрд. рублей в год.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЩК РАБОТАХ

1. Пивоваров В.А., Машошип О.Ф. Диагностирование состояния узлов трения ГТД по степени оптической плотпости работавших масел. Сборник научных трудов "Проблемы развития технической эксплуатации магистральных самолетов" М.: РИО МИИГЛ, 1992, с.55-68.

2. Пивоваров В.А.', Машошин О.Ф. Раннее диагностирование отказавших узлов трения ГТД по критерию "оптическая плотность масел". Сборник научных трудов ВНТК "Обеспечение безопасности полетов и эксплуатация воздушного транспорта в условиях становления рыночных отношений" М.: РИО МИИГЛ, 1992, о.75-79.

3. Обоснование выбора диагностических критериев оценки состояния масла. Отчет по НИР й 905, научный руководитель Пивоваров В.Л., М.: 1993, 19 с.

4. Экспериментальная оценка эксплуатационных свойств масел, .отработавших различные сроки в эксплуатации. Отчет по НИР $ 905, научный руководитель Пивоваров В.Л., М.: 1993, 40 с.

5. Разработка порм, определяющих эксплуатационные свойства мосол по параметру "оптическая плотность" и ранняя диагностика о помощьп диагностического признака. Отчет по НИР й 905, научный рузссоодатэль Пивоваров В.А., М.: 1993, 16 с.

- 26 -

6. Пивоваров В.Д., Машошш О.ф., Панин A.A. Диагностика авиационной техники с помощью вероятностно-статистических методов (МУ к выполнению курсовой работа). М.: РИО НШГА, 1992 , 40 0.