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 узлоц, 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.). До­пуски 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.

ґ

Сохранение параметров в пределах заданных допу­ском с увеличением наработки непосредственно связано с обеспечением надежности работы авиационной техни­ки. Естественно, что отклонения геометрических разме­ром деталей и узлов авиационных конструкций за пре­делы допусков, указанных в чертеже, могут привести к снижению их прочности, нарушению кинематических свя — ігіі, 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 эксплуатацибн — иые 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, при 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 сум — млримй 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. Од­нако в этом случае для более точного контроля следует пользоваться приспособлением с индикатором или про­изводи гь микрометрические измерения болтов и отвер­стий вильчатых болтов с разборкой наиболее изношен — IIы сочленений.

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

Так, например, ііля 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 соеди­

нения двузвенников амортизационных стоек шасси — до 0,25 мм и между втулками и осями звеньев — до 0,15 мм и т. д. •

Необходимо отметить, что минимальная величина люфта 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 мм* 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

20Х(20Ио,’мо) 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 20Х3 (20 Іо. оІз), 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 ^акс, а также минималь­ные размеры перемычки детали соединения ашш и Ьмш 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 допу-

г

екать 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 лімин. В процессе экс­плуатации допускается снижение его производительно­сти до ЗО лімин. Следовательно, эксплуатационный до­пуск на производительность данного насоса составляет минус 4 лімин. 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 см2 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-изготовите-

ле не должны превышать 3 смг! минл 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 параметры устанавливаются экс­плуатационные допуски. Так» например, для вновь изго­товленных гидроусилителей типа БУ-10 внутренние утеч­ки при установке распределительного золотника в нейт­ральном положении допускаются не более 20 см8/мин, при крайнем положении золотника — 350 cm2Jmuh, а в процессе эксплуатации гидроусилителя допускается уве­личение внутренних утечек до 120 см?/мин и 1000 смн/мин соответствен по.

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, кото —

|!Ы1‘ чисто возникают irпроцессе эксплуатации. Так, на пПпишкс герметических кабин некоторых типов самоле — иж допускаются царапины и риски глубиной до 0,1 мм; |ш органических стеклах — также до ОД мм (с указани­ем длины и количества рисок для различных типов само­летов); на кронштейнах управления — до 0,2 мм; на ‘Ірубоироиодах — риски и потертость глубиной до ОД мму М имятмпы до 10% диаметра трубопровода; на тягах упрмилепия — продольные риски глубиной до ОД мм.

Следует отметить, что эксплуатационные допуски на рм; ілпчимс отклонения и повреждения, подобные приве­денным, устанавливаются в тех случаях, когда по усло­вии м 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 (рисок, царапин, коррозии и др.) целесообразно иметь ин­дикаторный глубиномер с иглой или эталонные об — ризпы.

Таким образом, установление эксплуатационного до­пуска не означает снижения требований к данному па­раметру, характеристике или состоянию детали, агрега­та, 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 а инструкциями.

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

В теории надежности устройства и системы различ­ного конструктивного исполнения (механические, элект­ронные и др.) рассматриваются с единых технических позиций. При исследованиях надежности и конструктор­
ских разработках непременно учитывается специфика устройств различного назначения.

Особое значение для авиационной 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.