Основные факторы, определяющие ресурс соединений

ВЫПОЛНЕНИЕ ВЫСОКОРЕСУРСНЫХ ЗАКЛЕПОЧНЫХ И БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Условия работы заклепочных и болтовых соединений определяются действующими на самолет или вертолет внешними нагрузками. К ним относятся нагрузки на поверхностях агрегатов от набегающего потока воздуха (аэродинамические нагрузки), нагрузки от действия сил тяжести конструкции и нагрузки от работающего двигателя.

На конструкцию в полете и на стоянке действуют климатические условия. Под ними понимаются суточные и годовые колебания температуры, влажности воздуха и величины атмосферного давления. Полет в неспокойной атмосфере, осуществление всякого рода маневров с помощью рулей и средств механизации приводит к изменению величины и знака аэродинамических нагрузок.

Таким образом, конструкция планера работает в условиях изменяющихся во времени по величине и знаку внешних аэродинамических нагрузок. Отсюда возникает проблема обеспечения сопротивления усталости авиационных конструкций, которая является определяющей, т.к. переменные нагрузки могут привести к возникновению и развитию усталостной трещины, которая со временем может стать причиной разрушения всей конструкции агрегата планера.

Под ресурсом понимается наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после среднего иди капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Ресурс конструкции закладывается при ее проектировании, реализуется в конструкции в виде конкретных технологических решений при ее изготовлении и поддерживается при ее эксплуатации.

В соответствии с этим все факторы, определяющие ресурс заклепочных и болтовых соединений, можно разделить на три группы: конструктивные, технологические и эксплуатационные (Рис.1.).

Рис.1. Классификация факторов, определяющих ресурс заклепочных и болтовых соединений

Конструктивные факторы проявляются на этапе проектирования и расчета на прочность конструкции соединений. Они в значительной степени предопределяют ресурс, который будет достигнут при эксплуатации конструкции.

К конструктивным факторам относится:

- сопротивление усталости материала;

- геометрические характеристики шва;

- величина осевого и радиального натягов;

- степень точности расчетов на прочность.

Выбор материала конструкции и крепежа в значительной мере определяет ресурс планера летательного аппарата. Важнейшей характеристикой материала является его способность противостоять усталостным разрушениям. В некоторых материалах усталостные трещины развиваются до критических размеров очень быстро, в других, наоборот, очень медленно. Конструкции их материала, в котором трещины развиваются медленнее, лучше противостоят усталостным разрушениям, а, значит, имеют больший ресурс, более надежны.

Расчетные параметры соединений, такие, как шаг между заклепками и болтами, расстояние от края листа, толщина соединяемого пакета и диаметр крепежа, влияют на статическую прочность и сопротивление усталости конструкции.

Ресурсные характеристики соединений в большой степени зависят от осевого и радиального натягов, назначаемых конструктором при проектировании заклепочных и болтовых соединений. Увеличение натягов оказывает положительное влияние на ресурс соединений.

Степень точности расчетов на прочность, прежде всего, зависит от правильного определения номенклатуры и величины действующих на соединение внешних нагрузок. При этом следует иметь в виду, что после изготовления конструкция уже нагружена внутренними технологическими напряжениями, возникающими при изготовлении деталей и сборки узлов и агрегатов. Иногда эти напряжения соизмеримы с напряжениями от внешних нагрузок.

Технологическими называются факторы, номенклатура и значение которых определяются технологом, они часто являются определяющими в обеспечении высокого ресурса соединений и конструкции.

К технологическим факторам относится:

- точность выполнения отверстий;

- качество поверхностного слоя отверстий;

- степень точности выполнения заданных осевых и радиальных натягов;

- состояние контактных поверхностей.

Под точностью выполнения отверстий понимают степень соответствия геометрической формы отверстия правильному цилиндру. При этом ось отверстия должна быть направлена перпендикулярно поверхности собираемых элементов, направлению действия внешних нагрузок.

Качество поверхностного слоя отверстий характеризуется направлением с величиной рисок от следов обработки относительно действия внешних нагрузок, классом шероховатости R_а, микротвердостью поверхностного слоя отверстия Н_д, величиной и знаком технологических напряжений _ост, глубиной наклепанного слоя и залегания остаточных технологических напряжений _ост. Значения перечисленных параметров зависят от способа и режимов обработки отверстий, от материала конструкции.

Реализовать в конструкции заданные значения осевого и радиального натяга – задача очень сложная, а отклонение посадок от заданных значений приводит к изменению или просто уменьшению их благоприятного влияния на ресурс соединения. Отсюда появляется проблема установки болтов и заклепок с заданными значениями радиального натяга.

Состояние контактных поверхностей соединяемых элементов конструкции может замедлить или ускорить возникновение фреттинг-коррозии (коррозии трения). Под действием механических перемещений и внешней среды происходит развитие коррозии до образования очага усталостного разрушения. Требуется принятие специальных технологических мер, чтобы предупредить возникновение фреттинг-коррозии.

Эксплуатационные факторы проявляются в условиях эксплуатации.

К эксплуатационным факторам относится:

- величина и интенсивность действия внешних нагрузок;

- условия эксплуатации;

- качество обслуживания.

Часть эксплуатационных факторов зависит от обслуживающего персонала (например, качество обслуживания), а часть определяется объективными условиями эксплуатации.

Таким образом, обеспечение высокого ресурса соединений, а, следовательно, и всего изделия в целом, должно достигаться совместным трудом конструктора, технолога и эксплуатационника.

Дата добавления: 2014-01-15