Монтаж и испытания систем самолета. Учебное пособие для СПО

При соединении трубопроводов по наружному конусу внутренняя поверхность развальцованного конца трубы плотно прилегает к наружной конусной поверхности штуцера, обеспечивая герметизацию, которая зависит от качества обработки прилегающих поверхностей и соответствующей затяжки накидной гайки.

Соединения этого типа обеспечивают достаточную герметичность при давлениях 20…30 МПа. К недостаткам этого вида соединений относится возникновение концевых трещин в зоне перехода цилиндрической части в конусную.

Соединение трубопроводов по внутреннему конусу имеет ряд преимуществ:

малую чувствительность к перекосам;

малое влияние температурного расширения элементов соединения;

малое влияние вибрации на герметичность соединения;

сохранение герметичности соединения при большом количестве переборок.

Недостаток соединения по внутреннему конусу – большие габариты, наличие пайки или сварки ниппеля.

8.2. Требования к монтажу трубопроводных систем

Монтаж оборудования и коммуникаций трубопроводных систем выполняется в агрегатах планера по окончании всех сверлильнозенковочных, подготовительно-опиловочных и клепальных работ, а также после тщательной очистки от стружки и пыли, чтобы они не попали в монтируемую систему.

Гидро- и пневмопанели устанавливаются после продувки (промывки) трубопроводов. Трубопроводы, стыкуемые с агрегатами панелей, необходимо устанавливать по специальным приспособлениям и макетным агрегатам.

Запрещается оставлять открытыми каналы трубопроводов, рукавов, агрегатов и т.п. Заглушки, колпачки с каналов трубопроводов, агрегатов снимать только перед их непосредственным подсоединением, а также перед промывкой или продувкой.

Смонтированные трубопроводы и патрубки, противопожарную, противообледенительную, маслосиcтемы, системы дренажа и наддува, а также системы питания двигателей необходимо продуть сжатым воздухом согласно требованиям технической документации с указанием схем продувки и кольцевания. Кислородная система продувается чистым азотом, имеющим паспорт с указанием его сорта. Продувание кислородной системы воздухом запрещается. При монтаже кислородных систем не допускать контакта с жировыми загрязнениями и маслом.

81

Металлизацию (соединение элементов в единую электрическую цепь) выполнять в соответствии с требованиями отраслевого стандарта.

Монтаж систем необходимо производить строго в соответствии требованиями технической документации: ТУ, производственных инструкций (ПИ), руководящих технических материалов (РТМ).

При монтаже гидросистем использовать хромированный инструмент. При монтаже трубопроводов топливной системы применять омедненный инструмент. При монтаже элементов кислородной системы использовать хромированный или никелированный инструмент.

Запрещается применять при монтаже неисправный (с забоинами, отколотыми частями) инструмент.

8.3. Монтаж трубопроводных систем

Монтаж гидрогазовых и топливных систем самолетов включает в себя установку агрегатов и крепление их к каркасу, монтаж трубопроводов и соединение их между собой и с агрегатами, предварительный контроль наружной герметичности соединений трубопроводов, монтаж емкостей, регулирование различных систем и механизмов.

Подготовка к монтажу элементов трубопроводных систем. Все гидропневмотопливные агрегаты перед их установкой должны быть расконсервированы по требованию паспорта на готовое изделие, затем укомплектованы арматурой на специализированном участке цеха.

При установке арматуры (штуцеров, проходников, угольников и др.) особое внимание обращать на обеспечение чистоты устанавливаемой арматуры и рабочего места, а при установке штуцеров на агрегаты должен быть строго выдержан установочный размер.

Перед установкой агрегатов, емкостей и готового оборудования проверяется:

отсутствие внешних дефектов;

отсутствие консервирующей смазки на наружных поверхностях;

наличие клейм отдела технического контроля (ОТК) и паспорта;

наличие заглушек и пломб;

совпадение номера агрегата с номером в паспорте.

При установке кислородных баллонов обязательно проверяется срок их очередного испытания инспекцией Котлонадзора.

Трубопроводы должны поступать с закрытыми концами. При этом следует проверить:

наличие клейма и целостность защитной пленки или наличие колпачков на концах трубопровода;

наличие чертежного номера или цветовой маркировки. Поступающие со склада шланги также подвергаются проверке.

82

Все элементы крепления должны подаваться на монтаж полностью смонтированными и проверенными на отсутствие забоин, наличие нумерации принадлежности, бирки цеха-изготовителя.

Перед началом работы удаляют все посторонние предметы из зоны прокладки трубопроводов и монтажа агрегатов.

Монтаж гидроагрегатов выполняют в следующей последовательности:

1)установить гидроагрегат на каркас планера самолета или кронштейны;

2)совместить отверстия на агрегате отверстиям на кронштейне или каркасе, временно зафиксировать с помощью технологических болтов;

3)закрепить установленный гидроагрегат болтами;

4)зашплинтовать болтовые соединения;

5)выполнить проверку монтажа.

Металлизация трубопроводных систем в основном выполняется прямым взаимодействием поверхностей устанавливаемых элементов и каркаса планера самолета. Места контакта зачищают до металлического блеска. При выполнении металлизации применяют также перемычки и зачищенные хомуты.

Монтаж трубопроводных коммуникаций с разъемными соединения-

ми выполняется в следующей последовательности:

1)закрепить концы трубопровода на штуцерах готовых изделий, навертывая от руки накидные гайки до упора;

2)закрепить предварительно от руки одной из средних промежуточных колодок;

3)отвернуть на 0,5…1 оборот накидные гайки;

4)окончательно закрепить (последовательно) промежуточные колодки, замеряя неточности на каждом монтируемом участке;

5)отвернуть полностью накидные гайки и проверить неточности по величинам отхода труб от штуцеров;

6)если неточности лежат в допустимых пределах, окончательно затянуть гайки.

При монтаже элементов с резьбовыми соединениями на резьбу необходимо нанести смазку. Чтобы избежать попадания смазки во внутренние полости, смазку наносить на резьбу строго с рекомендациями технологической документации.

При монтаже трубопроводов не подсоединять трубы к тем рабочим агрегатам, которые в процессе выполнения последующих технологических операций не будут задействованы. Открытые концы труб закрыть заглушками.

После окончания закрепления агрегатов, емкостей, соединений трубопроводов выполнить их контровку и пломбирование.

83

После окончания монтажа и контроля сделать отметку в технологическом паспорте.

Технологии монтажа патрубков, гибких шлангов и трубопроводных коммуникаций с неразъемными соединениями представлены в [4].

8.4. Дефекты трубопроводных систем самолета

При эксплуатации самолета на долю гидрогазовых и топливных систем приходится около 30 % отказов, возникающих из-за дефектов, которые можно разделить на три группы.

Первая группа дефектов – разрушение элементов систем:

полный или частичный обрыв трубопровода;

поперечные трещины в местах перехода в развальцованную часть;

трещины в ниппеле и дефекты развальцовки концов труб;

продольные трещины трубопроводов, вызываемые дефектами материала;

разрушения элементов устройств и др.

Вторая группа дефектов – негерметичность, которая появляется изза износа уплотнений и низкого качества соединений.

Третья группа дефектов – заклинивание золотниковых распределителей и клапанов из-за попадания в прецизионные пары механических частиц и других загрязнений.

Причинами возникновения дефектов могут быть конструктивные, производственные и эксплуатационные факторы.

Кконструктивным факторам можно отнести правильность выбора схемных решений, конструкции отдельных элементов и типов соединений, числа и протяженности трубопроводов, рабочих давлений и т.д.

Кпроизводственным факторам относятся недостаточно высокий уровень качества технологических процессов изготовления элементов, монтажа, испытаний и контроля трубопроводных систем, нарушения при выполнении техпроцессов, низкая степень оснащенности серийного производства средствами механизации и автоматизации.

Кэксплуатационным факторам можно отнести уровень воздействия эксплуатационных нагрузок и внешних факторов, недостатки технического обслуживания и ремонта трубопроводных систем.

Анализ разрушения трубопроводов показывает, что они в основном носят усталостный характер и происходят при небольших вибрационных напряжениях, которые значительно ниже временного сопротивления разрыву и предела текучести материала. Циклическая прочность трубопроводов в значительной мере зависит от уровня напряжений трубопроводов, смонтированных на самолете. При одной и той же величине эксплуатаци-

84

онной нагрузки в зависимости от конфигурации трубопровода и искажения поперечного сечения возникают различные величины напряжений.

На циклическую прочность трубопроводов влияет напряженнодеформированное состояние, возникающее при их изготовлении и выполнении монтажных работ.

Монтажные напряжения возникают в результате трех дефектов выполнения соединений трубопроводов: недотяга 1, несоосности 2 и перекоса 3 (рис. 8.2), которые называются монтажными неточностями.

Рис. 8.2. Виды монтажных неточностей:1 – недотяг; 2 – несоосность; 3 – перекос

Монтажные неточности могут возникать в различных плоскостях, и их величины существенно влияют на уровень монтажных напряжений. Поэтому при монтаже трубопроводов необходимо выдерживать нормы монтажных неточностей.

Значения монтажных неточностей зависят от диаметра и длины трубопровода и представлены в таблицах [4].

8.5. Контроль качества монтажа трубопроводных систем самолета

Контроль качества выполненного монтажа трубопроводных систем должен быть 100%-ный.

Контроль качества монтажа в цехах агрегатной и окончательной сборки выполняют многократно на различных этапах монтажных работ в соответствии с технологией и техническими требованиями.

При контроле визуально проверяют состояние наружной поверхности трубопроводов систем, арматуры и мест подсоединения: не должно быть механических повреждений, нарушения антикоррозионных покры-

85

тий, смятия стенок трубопровода торцом хвостовика ниппеля и элементами крепления.

Выполняют визуальный контроль правильности и четкости нанесения маркировочных и опознавательных знаков на поверхностях трубопроводов.

Производят визуальный контроль на отсутствие загрязнений и посторонних предметов по зонам монтажа.

Контроль металлизации элементов монтажа трубопроводных систем проводят в строгом соответствии с чертежами, технологией и отраслевыми стандартами.

Переходные сопротивления между агрегатами и корпусом самолета, подлежащие обязательному 100%-ному контролю, должны быть замерены специальными приборами, результаты внесены в протокол замеров.

В трубопроводных коммуникациях проверяют:

наличие и положение крепежных точек;

правильность положения трубопроводов в крепежных элементах;

крепление узлов и контровка крепежных элементов;

наличие зазоров между трубопроводами и элементами планера са-

молета;

монтажные неточности в соединениях трубопроводов и в местах крепления.

В трубопроводных системах проверяют:

отсутствие эллипсности в изогнутых трубопроводах;

наличие контровки и пломб на соединениях трубопроводов;

чистоту продуваемых трубопроводов.

При контроле трубопроводных систем с неразъемными (паяными) соединениями проверяют также качество пайки соединений визуальным осмотром, ультразвуковым или рентгеновским методами.

Контроль режимов пайки осуществляется с помощью образцовсвидетелей.

Одним из главных параметров, характеризующих качество монтажных работ, являются величины монтажных напряжений, возникающих в соединениях и местах крепления трубопроводов из-за монтажных неточностей.

Контроль монтажных напряжений в соединениях трубопроводов производится на наиболее нагруженных участках гидросистемы, а также на участках, в которых по данным службы надежности зафиксированы случаи разрушения трубопроводов на одном из 50 самолетов.

Существующие методы определения монтажных напряжений можно разделить на два вида: косвенные и прямые.

86

К косвенным методам относятся:

определение по замеренным величинам монтажных неточностей с помощью номограмм относительных монтажных деформаций, а затем с использованием диаграмм растяжения образцов тех материалов, из которых изготовлены трубопроводы, определение величин действующих напряжений;

метод хрупких лаковых покрытий, наносимых на контролируемый трубопровод до монтажа, позволяющий по характеру появившихся при затяжке в лаковом покрытии трещин судить о величине монтажных напряжений. Предварительно тензочувствительность лакового покрытия определяется при тарировке.

К прямым методам относятся:

оптический метод, основанный на том, что на трубопровод непосредственно за хвостовиком ниппеля наносится сетка при помощи специальных матриц. После окончательной затяжки накидных гаек при наличии монтажных неточностей в соединениях трубопроводов возникшие деформации изменяют форму сетки. После совмещения с эталонной сеткой на экране наблюдается расхождение линий искаженной и эталонной сеток. По величине расхождения определяются монтажные напряжения в контролируемом сечении трубопровода;

метод тензометрирования, который заключается в измерении деформации в трубопроводе с помощью проволочных тензодатчиков, наклееных на трубопровод. При исследовании линейного напряженного состояния датчики наклеиваются вдоль оси действующих напряжений в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Фактически монтажные напряжения в требуемом сечении по этому методу определяются экстраполяцией величин напряжений, полученных в местах наклейки нескольких датчиков

взависимости от вида соединения.

8.6. Промывка и контроль чистоты трубопроводных систем самолета

Промывка трубопроводных систем самолета является ответственной и трудоемкой операцией (15…25 % от общей трудоемкости изготовления элементов и монтажа системы).

Промывка осуществляется в два этапа: на первом этапе промывают

трубопроводные коммуникации, а на втором – окончательно собранную и

работающую систему.

Промывка представляет собой совокупность двух одновременно протекающих процессов:

1) циркуляции потока моющей жидкости при определенных режимах через промываемую систему или ее элементы;

87

2)многократного фильтрования моющей жидкости с помощью технологических фильтров (очистителей) промывочного стенда.

Процесс промывки состоит из трех элементарных этапов: отрыва частиц от поверхности, выноса (транспортировки) их из зоны очистки и удаления частиц из жидкости фильтрами или очистителем.

Эффективность очистки промываемых систем зависит от выбора способа и технологических режимов промывки.

Способы промывки характеризуются принципами и устройствами, обеспечивающими определенный вид и режим движения моющей жидкости относительно очищаемой поверхности (ламинарный или турбулентный, непрерывный или импульсный, стационарный или неустановившийся).

Под технологическим режимом понимают время промывки, величину скорости и давления моющей жидкости, ее температуру и т.д.

В настоящее время при промывке трубопроводных систем самолета используют три способа:

1)промывку турбулентным потоком жидкости;

2)промывку двухфазным газожидкостным потоком;

3)промывку неустановившимся потоком жидкости (импульсный

способ).

Первый способ предусматривает создание в трубопроводах промываемой системы турбулентного потока жидкости, давление и скорость которого обеспечивают эффективную промывку.

Второй способ характеризуется образованием двухфазного газожидкостного потока при непрерывном введении в моющую жидкость воздуха или нейтрального газа – азота под некоторым избыточным давлением по отношению к давлению жидкости. При совместном попутном течении жидкости и газа происходит значительная турбулизация и образуются завихрения вокруг упругой газовой фазы, а следовательно, большие градиенты скорости, способствующие быстрому отрыву частиц загрязнений от стенок трубопроводов. В данном способе также появляется эффект флотации, заключающийся в хорошей прилипаемости загрязнений к газовым пузырькам, что улучшает как транспортирующую способность потока, так и эффективность удаления частиц из жидкости фильтрами.

При одинаковых расходах жидкости время промывки газожидкостным потоком примерно вдвое меньше, чем при промывке турбулентным потоком жидкости.

Третий способ промывки характеризуется применением неустановившегося потока моющей жидкости, создаваемого специальным гидромеханическим устройством – генератором колебаний (пульсатором).

Сокращение продолжительности и повышение качества промывки при использовании этого способа происходит за счет:

импульсного (противоположных знаков) силового воздействия жидкости на частицы загрязнений вследствие колебаний;

88

сдвигового отслаивания загрязнений вследствие колебаний поперечного сечения трубопроводов;

возникновения в потоке жидкости возвратных импульсных течений, разрушающих пограничный слой на стенках трубопроводов.

Обеспечение эффективной промывки гидросистем осуществляется при следующих параметрах технологических режимов.

Для удаления наиболее опасных крупных частиц размерами до 500…1000 мкм, скорости осаждения которых в жидкостях равны 0,15…0,25 м/с, необходимы соответствующие расходные скорости:

10…20 м/с (кратковременно) – для отрыва;

4…8 м/с (длительно) – для выноса.

При установке в линии слива промывочного стенда последовательно фильтров грубой и тонкой очистки рекомендуемые длины трубопроводных колец и расчетное время промывки в зависимости от расходной скорости жидкости определяются в соответствии с нижеприведенными данными:

Расчетное время промывки дано с учетом присоединительных рукавов, длина которых выбирается до 30 м (от изделия до фильтров линий нагнетания и слива стенда).

Для повышения эффективности промывки скорость движения моющей жидкости по трубопроводам должна превышать рабочую скорость

в 1,5…2 раза. С этой целью рекомендуется оборудовать промывочный стенд насосами повышенной производительности. Рекомендуемые значения объемной подачи жидкости и соответствующие им скорости потока жидкости приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1 Рекомендуемые значения объемной подачи моющей жидкости

89

Давление моющей жидкости при промывке должно определяться суммой гидравлических сопротивлений промываемого трубопровода и стенда, но не должно превышать допустимых величин, оговоренных в ТУ.

Температура рабочей жидкости во время промывки не должна превышать +80 ºС.

Промывка осуществляется прокачкой рабочей жидкости через все трубопроводы собранной гидросистемы или участок трубопровода согласно схеме закольцовки, разработанной в основном конструкторском бюро (ОКБ) или конструкторском бюро серийного завода.

Трубопроводы не подсоединяются к гидроагрегатам, отличающимся повышенной чувствительностью к загрязнениям рабочей жидкости.

Перечень неподсоединяемых агрегатов (силовые цилиндры, рулевые машинки автопилота, гидроусилители и т.д.) составляется конструкторами ОКБ или конструкторско-технологического отдела завода и указывается в чертежах или ТУ.

Все детали и агрегаты трубопроводных систем после их изготовления промываются в соответствии с требованиями, предъявляемыми к чистоте наиболее чувствительного к загрязнениям агрегата данной системы.

Участки трубопроводов соединяются специальными, предварительно промытыми технологическими трубопроводами и рукавами.

Заглушки и колпачки с трубопроводов снимаются только непосредственно перед установкой технологической арматуры.

Для присоединения стенда к самолету рекомендуется применять трубопроводы из нержавеющей стали или фторопластовые рукава с металлической оплеткой. Применять для этой цели резиновые шланги не рекомендуется.

При промывке трубопроводов гидросистем применяются специальные переходники, снабженные кранами перекрытия.

При кольцевании агрегатов соединяются трубопроводы с разницей внутренних диаметров не более 4…6 мм.

Перед промывкой гидравлических систем после их закольцовки производится контроль герметичности с целью выявления грубых течей.

Рабочая жидкость перед заправкой её в гидростенд проверяется в заводской лаборатории на соответствие ТУ или стандарту по наличию воды и механических примесей. Заправка жидкости должна выполняться закрытым способом.

Чистоту моющей жидкости обеспечивает применение в промывочных стендах технологических фильтров или очистителей. Используются фильтры грубой очистки (тонкость фильтрации 12…16 мкм) и фильтры тонкой очистки (тонкость фильтрации 5…8 мкм).

90