2. Исследование причин разрушения подшипника передней опоры свободной турбины.

Определение причин возникновения неисправностей обычно представляет значительную трудность, так как для этого приходится прибегать к проведению специальных исследований (ме­таллографическому анализу, механическим испытаниям и т. д.), а также к выполнению прочностных и поверочных расчетов. При выполнении дипломного проекта предпочтение отдается поверочным расчетам конструкций с учетом реальных условий нагружения. Расчеты ведутся с использованием типовой или специальной методики, разработанной применительно к решению конкретной задачи.

В качестве объектов исследования обычно выбираются на­иболее характерные неисправности объекта. Предпочтение следует отдавать неисправностям, для которых выполнялся количественный анализ надежности. Необходимо учитывать также наличие готовых методик расчета, информации об особенностях конструкции и условиях ее работы, характере возникающих повреждений, технологии изготовления, свойствах материалов и т.д.

Объект исследования был выбран в период прохождения производственной практики, так как здесь имелась возможность составить подробное описание конструкции, изу­чить характер неисправности и обстоятельства ее появления, провести необходимые исследования поврежденных деталей и т. д.

1.3.1. Предварительное ознакомление с объектом исследования.

При работе двигателя НК-12СТ на ГПА произошло заклинивание ротора свободной турбины. В результате двигатель получил серьезные повреждения и пришел в негодное состояние. На основе анализа повреждений установлено, что первоначально разрушившейся деталью был передний роликоподшипник АВ32132Р6 опоры свободной турбины. Следовательно, причиной заклинивания ротора свободной турбины явилось разрушение роликов подшипника опоры свободной турбины.

По документации было установлено, что к моменту выхода из строя подшипника АВ32132Р6 двигатель наработал 1911 часов. Аналогичный дефект наблюдался и на других двигателях НК-12СТ.

На основании данных, полученных при предварительном ознакомлении с дефектным подшипником, можно сделать вывод, что причиной его разрушения может быть несовершенство процесса изготовления подшипникового узла (сочетание допусков на изготовление, при котором увеличен радиальный зазор в роликоподшипнике)

1.3.2. Анализ внешнего состояния.

В результате внешнего осмотра и анализа возможных причин появления дефекта подшипника АВ32132Р6 установлено, что разрушение произошло по образующей ролика, а на наружной обойме роликоподшипника заметны следы перегрева материала. Также замечены следы осповидного износа на наружной обойме.

1.3.3. Анализ условий эксплуатации.

При соответствующем сочетании допусков на изготовление вала, корпуса (с посадочным местом под подшипник), наружного и внутреннего колец, роликов возможно отклонение от радиального зазора в роликоподшипнике. В процессе работы центробежные силы превышают вес вала и еще больше увеличивают зазор, а также отжимают ролики от ведущего внутреннего кольца.

Момент вращения сепаратора обусловлен силами трения в контактах роликов с ведущим кольцом. В какой-то момент времени нарушился баланс моментов вращения и сопротивления приложенных к сепаратору. Момент сопротивления превысил момент вращения, при этом падает скорость вращения сепаратора. Сепаратор затормаживает ролики, которые начинают проскальзывать относительно ведущего кольца. Скорость скольжения возрастает, при этом возрастают силы трения в контактах роликов с ведущим кольцом. Баланс восстанавливается, но уже при меньшей скорости вращения сепаратора. Т.к. силы трения возросли, то увеличился и теплосъем масла, при котором уменьшился смазочный слой и вязкость масла, что может привести к прорыву масляной пленки, т.е. к увеличению температуры масла до температуры самовоспламенения, а также к заеданию.

Рисунок 11 – Схема постановки роликоподшипника АВ32132Р6 на вал.

Также подшипник АВ32132Р6 работает в условиях повышенного зазора, из-за чего происходит проскальзывание роликов, что при определенных условиях может привести к нагреву подшипника, уменьшению слоя смазки и, как следствие, заклиниванию подшипника и выкрашиванию роликов.