Файл: Крылов К.А. Повышение износостойкости деталей самолетов.pdf

Было выявлено, что величина биения указанных поверхностей коловратных насосов достигала 0,38 мм. Износ шлицев у этих на­ сосов за 4000 ч работы достигал 0,42 мм. У шестеренчатых насо­ сов было зафиксировано биение до 0,55 мм при износе шлицев 0,4 мм. Количество шестеренчатых насосов, у которых биение пре­ вышало 0,1 мм, составило около 20% всей проверенной партии. При биении менее 0,1 мм износа шлицев у рессор шестеренчатых насосов практически не отмечалось.

По результатам обработки данных измерений были построены графики зависимости величины износа шлицев рессор от несоос­ ности в шлицевом соединении, т. е. биения указанных выше цент­ рирующих поверхностей относительно базовых.

На рис. 45 показана эта зависимость для коловратных насосов

сукороченной длиной шлицевого соединения. Для тех же насосов

сувеличенной длиной шлицевого соединения и для шестеренчатых насосов характер зависимости износа от несоосности соединяемых деталей был аналогичным.

Увеличение длины шлицевого соединения и числа шлицев ка- ловратного насоса приводило к снижению средней величины их износа на 50—60% от наблюдаемого в укороченном соедине­ нии при той же величине несоосности.

Из рис. 45 видно, что между износом шлицев и величиной не­ соосности в шлицевом соединении существует ясно выраженная корреляционная связь. С увеличением несоосности изнашивание шлицев шло более интенсивно.

Имея данные по износу шлицев и несо-

должна'быть не более 0,12 мм.

В практике эксплуатации приходилось наблюдать отдельные единичные случаи, когда биение центрирующей и базовой поверх-

77

ностеіі насосов относительно друг друга значительно превышало выявленные измерениями величины специально проведенными на группе насосов. Нами исследовались также досрочно снятые с экс­ плуатации насосы, у которых биение указанных поверхностей до­ стигало 0,7—0,8 мм. При такой несоосностн происходило быстрое изнашивание металла вплоть до полного износа шлицев, что вы­ зывало прекращение передачи крутящего момента к качающему узлу.

На рис. 46 показаны темплеты шлицевой части приводных рес­ сор четырех шестеренчатых насосов, работавших при различной несоосностн в шлицевом соединении и имеющих вследствие этого различный по величине износ шлицев.

Рис. 4Ѳ. Характер износа шлицев рессор при различном величине биения поверх­ ностей

Рессора / отработала в приводе 2000 ч, износ шлицев измере­ ниями не обнаружен, величина биения поверхностей составила 0,06 мм, т. е. находилась в заданных для ремонтировавшегося на­ соса пределах. Рессора 2 также отработала 2000 ч, шлицы изно­ шены по толщине примерно на 40%. Такой же износ был у внут­ ренних шлицев ведущей шестерни данной пары. Биение поверх­ ностей этого насоса составляло 0,45 мм. У рессоры 3 шлицы полностью изношены. Внутренние шлицы ведущей шестерни были также изношены полностью. Соединение наработало после сборки при ремонте 506 ч. Величина биения составляла 0,73 мм. Рессора 4 до полного износа шлицев наработала после сборки при ремон­ те 374 ч. Величина биения была 0,78 мм.

Эти данные указывают на несомненную связь износа шлицев приводных рессор с несоосностыо в шлицевом соединении.

В турбогенераторной установке, как уже указывалось выше, валы ротора турбины и вентилятора установлены на подшипниках качения, ■расположенных в разных корпусах (см. рис. 37). При малейшем несовпадении осей посадочных мест в корпусах под подшипники возникает неизбежная несоосность в шлицевом сое­ динении. Значение несоосности определяется величиной биения по­ садочной поверхности В относительно поверхностей А и Б в кор­ пусе вала турбины.

78

В технических условиях на сборку узла при ремонте указано, что биение указанных выше посадочных поверхностей не должно превышать 0,07 мм.

Однако в действительности этот параметр при ремонте не кон­ тролируют, и биение на отремонтированных установках' кожет быть существенно больше 0,07 мм.

Если принять в качестве предельного значения несоосности ва­ лов угол, при котором еще возможна сборка шлицевого соединения без заклинивания шлицев, то при имеющихся геометрических раз­ мерах валов и заданных ооковых зазорах между шлицами он бу­ дет достигать 0,6—1,2°. При таком перекосе осей и скорости вра­ щения валов 33 500 об/мин скорость скольжения шлицев в сопря­ жении достигнет 37 см/сек, при относительном перемещении шли­ цев относительно друг друга 0,2і1 мм за один оборот.

Такая величина перемещения соответствует имеющимся в ли­ тературе значениям амплитуды 'Колебаний контактирующих по­ верхностен, разрушение которых происходит от фреттинг-корро-

зии [79].

Был взят предельно возможный случай несовпадения осей. В практике величина несовпадения будет, видимо, несколько мень­ ше и амплитуда перемещения шлицев будет ниже 0,21 мм.

Для.выявления фактической величины биения посадочных по­ верхностей под подшипники были проведены соответствующие из­ мерения на 40 турбогенераторных установках, поступивших в пер­ вый ремонт. Биение проверялось с помощью специального индика­ торного приспособления. Одновременно измерялся износ шлицев вала турбины этих установок. Величина биения посадочных по­ верхностей под подшипники составляла от 0,03 до 0,38 мм. Износ шлицев вала достигал при этом 0,55 мм. Между биением и вели­ чиной износа шлицев наблюдалась ясно выраженная корреляцион­ ная связь, что свидетельствовало о возможности повышения изно­

79

ко учитываться в определении допустимой при сборке величины би­ ения посадочных поверхностей, определяющей несоосность шлице­ вых деталей.

Для обеспечения надежной работы шлицевого соединения и

превышает указанное значение, необходимо соответствующими ре­ монтными методами добиться ее снижения до допустимой вели­ чины.

5. ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ШЛИЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ

Приведенные выше примеры свидетельствуют о том, что на поверхностях контакта шлицевых деталей различных авиационных конструкций достаточно часто возникают условия, приводящие к проявлению процессов изнашивания. Последние характеризуют­ ся обычно разрушением трущихся поверхностей шлицев при фрет- тинг-коррозии с доминирующим влиянием схватывания металлов или окисления, что зависит от условий нагружения, характера контакта в шлицевом соединении, состояния и вида смазки и т. д.

Повысить в той или иной степени износостойкость шлицевых деталей возможно, следовательно, обычными методами, применяе­ мыми для борьбы с Изнашиванием деталей машин и, в частности, для предупреждения фреттинг-коррозип. В определенной степени полезным может быть увеличение диаметра шлицевого соединения и применение более крупных шлицев, повышение твердости по­ верхностного слоя шлицев способами химико-термической обра­ ботки, применение специальных гальванических покрытии, улуч­ шение смазки поверхностей контакта шлицев и т. д.

Применение более крупных шлицев при прочих равных усло­ виях приводит к снижению удельного давления в контакте, за счет

80

увеличения фактической площади соприкосновения, что уменьшает скорость изнашивания. Увеличение длины шлицевого соединения не дает эффекта в случае сборки его с перекосом осей. При нали­ чии радиального смещения осей увеличение длины соединения ве­ дет к увеличению площади соприкосновения шлицев, снижению удельного давления и уменьшению износа. .

В табл. 5 приведены результаты испытаний шлицевых образ­ цов с различной длиной шлицев. Образцы были изготовлены из алюминиевых сплавов, испытания велись на установке, схема ко­ торой показана на рис. 40. Методика испытаний, режимы, а также методика измерения величины износа шлицев были такими же, как и при оценке влияния соосности в шлицевой паре на интенсив­ ность изнашивания. Длительность испытаний каждой шлицевой пары составляла 15 ч.

Т а б л и ц а 5

Износ шлицев вала при различной длине шлицевого соединения

Упрочнение шлицев химико-термической обработкой, т. е. по­ вышение поверхностной твердости их материала, способствует сни­ жению абразивного воздействия накапливающихся в зоне трения твердых частицокислов, уменьшает возможность возникновения явления схватывания и изнашивания шлицеа вследствие глубин­ ного вырывания объемов металла и переноса его с одной поверх­ ности трения на другую. Выбор способа упрочнения должен ба­ зироваться на результатах изучения характера изнашивания шли­ цев данного конкретного соединения, а также выявления ведущего процесса разрушения поверхностей.

При назначении метода химико-термической обработки шли­ цевых деталей, у которых доминирующими являются процессы схватывания материалов, следует учитывать, что азотированные стали обладают в этих условиях более высокими противоизнос­ ными свойствами, чем цементованные той же твердости. Наиболее перспективными для борьбы с изнашиванием шлицев могут ока­ заться, по-видимому, способы упрочнения,, при которых поверх­ ностные слои материала насыщаются несколькими элементами одновременно.

Важным является рациональный выбор типа гальванического покрытия шлицев. При этом покрцітия латунью, серебром оказы­