Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей народного хозяйства страны на современном этапе является повышение качества выпускаемой продукции. Основным показателем качества авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) является их работоспособность, определяемая свойствами отдельных модулей, узлов, систем и агрегатов.
В современных авиационных двигателях системы трубопроводных коммуникаций (СТК), работающие все в более сложных условиях, часто определяют функционирование всего изделия в целом. В настоящее время при проектировании, доводке и даже вксплуата-ции изделий авиационной техники все еще не решен на требуемом уровне вопрос конструктивно-технологического обеспечения надежности их пневмогидравлическйх систем. Об втом свидетельствуют встречающиеся поломки СТК, каждая из которых может быть причиной аварии и даже катастроф» летательного аппарата.
В работах, посвященных проблемам прочности и герметичности указанных систем, на предприятиях изучены отдельные вопросы для некоторых конструкций трубопроводов, опор и соединений. Однако, комплексный подход к СТК о учетом особенностей их работы и совокупности конструктивно-технологических факторов практически отсутствует. Следует отметить, что о каждым новым-поколением двигателей авиационной техники условия работы СТК-резко усложняются из-за повышения давлений и температур, ресурса, агрессивности сред, радиации, количества включений,приемистости и т.д. Все ети факторы приводят к увеличению массы СТК.
Таким образом, проблема, повышения надежности и снижения массы СТК авиационных ГТД трьо"ует дальнейших разработок рассматриваемого комплекса системы "трубопровод - опора- соединение " с учетом факторов, определяющих массу и напряженно-деформированное состояние нагруженных элементов СТК.
Цель работы. Повышение надежности и снижение массы СТК авиационных двигателей путем одновременного обеспечения совокупности эксплуатационных свойств СТК на основе комплексной программы обеспечения надежности (КПОН) СТК, системного анализа конструктивных, технологических'.материаловедческих и эксплуатационных факторов, а такуе дефектов и отказов СТК.
Реализация данной цели предусматривает решение следующих задач: .
формирование КЛОН СТК;
определение влияния конструктивно-техндлогичеоких факторов на напряжена в СТК при сборке и в эксплуатации?
получение уточненного решения напряженно-деформированного состояния соединений СТК в условиях монтажа и обеспечения необходимой герметичности;
разработка конструкции семейотва цельнометаллических термостойких упруго-дешхрхруюших опор (УДО) с оценкой их влияния ва снижение вибронапряжений в СТК авиационных двигателей;
снижение массы СТК;
деформационное упрочнение законцовок соединений стальных в титановых СТК для повышения совокупности их експлуата-ционных характеристик: усталостной прочности,несущей способности и герметичности;
конотруктивно-технологическое обеспечение герметичности 'соединений СТК ті. прогнозирование их разгерметизации;
разработка мероприятий по промышленному применению результатов исследования.
Методы исследования. Теоретические и экспериментальные вооледования включали определение статического и динамического вагружения СТК для различных материалов, толщин и типоразмеров трубопроводов о учетом влияния специально спроектированных высокотемпературных УДО и поверхностно-пластического деформирования (ПОД) соединении трубопроводов, а также прогнозирование процесса разгерметизации соединений СТК на основе спектральной диагностики их функционирования. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных установках, стендах и были посвящены проверке теоретических расчетов, анализу влияния комплекса конструктивно-технологических факторов на повышение надежности СТК и снижение ее массы. Правомерность полученных результатов исследований и теоретических предпосылок подтверждалась анализом испытаний моделей и имитаторов, а главное, натурными испытаниями на объектах авиационной техники. Теоретические и экспериментальные данные обрабатывались о применением ЧВМ.
Научная овизна. Доказана эффективность применения системного анализа отказов и неисправностей СТК в составе авиационных двигателей и выявлены основные направления повышения надежности СТК расчетными и конструктивно-технологическими ме-
тод&ми. Рассчитаны нагрузки пространственно-ориентированных СТК с учетом воздействия УДО, что дало возможность снизить напряжения в СТК. Методом конечных влементов (МКЭ)" выявлено распределение деформаций и напряжении в сферических-соединениях трубопроводов (СН), что позволило регламентировать их усилие затяжки при сборке. В конструкции СТК введены УДО с материалом металлорезиной (MP), работающие при высоких Температурах, и позволяющие снизить вибронапряжения в СТК авиационных двигателей. Представлен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по выявлению возможностей применения различных материалов и толщин стенок труб при динамическом и статических нагружениях для минимизации массы СТК. Даны рекомендации по надекности СТК для различных изделий и их зон.Проведены теоретические и экспериментальные исследования по прогнозированию процессов герметизации и разгерметизации соединений СТК на основе спектральной диагностики их функционирования. Разработана структурная схема взаимодействия конструктивных и технологических факторов по управлению показателями надежности СТК.
Практическая ценность. Ре>ультаты работы были использованы при проектировании, доводке двигателей и подтверждены успешным проведением государственных испытаний на изделиях 65Ы, 15Б, 49. 59, 95 Авиамоторного научно-технического комплекса "Союз" (АМНТК "Союз") с внедрением в серийное производство на предприятиях МПО "Салют", ТМПО, ТКПБ и ЗПОМ, а также приняты к внедрению на изделии 79 с передачей в серию на КМПО.
Семейство разработанных высокотемпературных УДО прошло внедрение в отрасли через ОСТ 1.10975-73 - ОСТ 1.10987-73, ОСТ 1.00615-73 и успешно эксплуатируется на изделиях ряда предприятий.
Экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 1,28 млн.рублей (в цьйах 1990г.).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях (НТК) в КуАИ (1970-* 1972гг).: на 2-й и 3-й всесоюзных (ВНТК) по конструктивной прочности двигателей (Куйбышев, 1972 и 1974гг.),1-й ВНТК по демпфирующим материалам (Куйбышев,1973г.),в "Школе по обмену опытом работы в области технологии монтзяа, контроля и испытания трубопроводных систем"(Ростов-на-Дону, 1974г.); НТК по выбору направления и защите ОСТа по УДО (Москва, 1971, 1975гг.);НТС МНПО "Союз", ЦИАМ, МКБ "Гранит", ЛШО им.Климова, НИАТ, МАК, КуАИ, ЛЛИ; Международном симпозиуме по -.зерхтвердым материалам, (Ки-
ев, 1981г.); Республиканской НТК "Разработка и внедрение прогрессивных технологических процессов мехвно-сборочвого производства" .(Севастополь, 1982г.);1-й и 2-й ВНТК "Технологическое .управление триботехническиыи характеристиками узлов ыашин",(Севастополь, 198Эг.и Кшпинев, 1985г.), ВНТК "Теория и практика создания испытания и эксплуатации триботехничеоких систем".Андропов (1986г.), ВНТК "Методы и технические средства контроля герметичности", (Севастополь, 1989г.), на 8-х Плехановских чтениях (Москва, 1995г.).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 17 печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемой литературы в количестве 156 наименований, приложений и содержит 149 страниц машинописного текста, 29 таблиц и 121 рисунка.
