Разработка метода контроля заклепочных и болтовых соединений планера летательных аппаратов при эксплуатации по техническому состоянию тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат технических наук Абделькадр Махамат Сейд

• Абделькадр Махамат Сейд
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Абделькадр Махамат Сейд

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса по теме и постановка задачи исследования.,.

1.1. Анализ и изыскание путей развития системы эксплуатации авиационной техники по техническому состоянию.

1.2. Анализ разработок в области совершенствования системы обеспечения надежности болтовых и заклепочных соединений планера ЛА.

1.3. Определение задач, решаемых на этапах конструкторской и технологической разработок болтовых и заклепочных соединений.

1.4. Определение задач, решаемых в исследованиях физико-механических характеристик материалов конструкции заклепочных и болтовых соединений.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода контроля заклепочных и болтовых соединений планера летательных аппаратов при эксплуатации по техническому состоянию»

В процессе эксплуатации летательных аппаратов (ЛА) техническое состояние их деталей , узлов и агрегатов изменяется в результате необратимых процессов, связанных с воздействием повреждающих факторов. Следствием этого является возникновение отказов.

В основе процесса поддержания ЛА в исправном, а, в некоторых случаях, в работоспособном состоянии посредством ремонта, лежит один из показателей качества - ремонтопригодность.

В настоящее время прогрессивной тенденцией является переход на эксплуатацию и ремонт авиационной техники (АТ) по фактическому техническому состоянию, когда ремонт осуществляется при наработке, отвечающей некоторому предельному состоянию АТ, при котором требуется устранение неисправностей. Для этого создаются центры технического обслуживания и ремонта (ТО и Р).

Обеспечить равнопрочность наиболее массовых типовых конструктивных элементов планера ЛА не удается в силу стохастичности воздействующих на элементы конструкции повреждающих факторов. При ТО и Р по состоянию АТ фактическая неравнопрочность компенсируется путем развития методов и средств неразрушающего контроля, позволяющих достоверно оценивать безопасность использования АТ по назначению и прогнозировать изменение качества на период до следующего диагностирования.

Одной из нерешенных проблем сдерживающих переход АТ на экспуатацию по состоянию является отсутствие достоверных методов физического контроля массовых элементов конструкции, таких как заклепочные и болтовые соединения.

Опыт авиационного конструкторского проектирования, технологии и производства при планово-предупредительном ремонте позволял гарантировать исправность болтовых и заклепочных соединений со значительным запасом прочности на очередной ресурс. Направлявшаяся в капитальный ремонт АТ подвергалась полной разборке. Заклепки, являющиеся деталями обязательной замены, не требовали контроля состояния. Болты и другие элементы резьбового крепежа заменялись на детали первой категории по результатам органолептического контроля, то есть квалиметрически не обоснованно.

В настоящее время осуществлен научно-технический прорыв в области методов, средств и приборов контроля технической исправности изделий машиностроения. Но физические методы неразрушающего контроля, давая квалиметрически точные результаты, по трудоемкости процесса контроля значительно превышают органолептические методы дефектации.

Массовость и многономенклатурность болтовых и заклепочных соединений делает задачу их стопроцентного контроля физическими методами неразрушающего контроля не решаемой из-за необоснованно высокой суммарной трудоемкости работ.

Элементы конструкции планера ЛА в разной степени подвержены эксплуатационным повреждениям, но свыше чем в 80% случаев усталостные трещины возникают в местах соединений деталей заклепками и болтами, которые являются районами повышенных усталостных нагрузок и местами их сосредоточения. Для принятия решения о способе ремонта повреждений необходимо оценить степень ухудшения функциональных свойств элемента ЛА и планера в целом с учетом возможности развития повреждения. В настоящее время оценка производится, как правило, на качественном уровне, поскольку средств и методов количественной оценки до настоящего времени практически не разработано.

Предпосылкой перспективного технологического проектирования процессов ТО и Р является полное выявление утрачиваемых в процессе эксплуатации функциональных свойств изделия, как внешних, так и внутренних. Для повышения эффективности и оптимизации технологических процессов восстановления элементов конструкции планера их проектирование осуществляется в автоматизированном режиме, что позволяет осуществить постепенный переход от унифицированного технологического проектирования к индивидуальному проектированию оптимизированных технологических процессов. Но прогнозировать с достаточной степенью вероятности развитие дефектов можно лишь на основе их математического моделирования, аппарат которого предполагает, что на "вход" модели поступают данные в числовом выражении, то есть квалиметрические единичные показатели качества. В условиях планово-предупредительной системы ремонта АТ эти данные поступали из бюро анализа дефектов службы дефекгации авиаремонтных заводов гражданской авиации (ГА). При эксплуатации по состоянию эти данные должны поступать по результатам диагностики изделий при различных формах ТО и Р. Но для целей прогнозирования работы болтовых и заклепочных соединений не разработаны методы диагостического физического неразрушающего контроля, позволяющие получать числовые квалиметрические единичные показатели качества для расчетов в , автоматизированной системе проектирования процессов ТО и Р планера ЛА.

Поэтому основной целью данной диссертационной работы должна стать разработка метода/ позволяющего . при диагностировании болтовых и заклепочных соединений получать числовые квалиметрические характеристики качества соединения и входящих в него элементов, пригодных для использования в системах прогнозирования технического состояния изделий АТ и системах автоматизированного проектирования технологических процессов ТО и Р и восстановления их качества.

Одной из главных проблем "стареющего" парка АТ стала диагностика коррозии и усталости. Для планера и силовых элементов фюзеляжа это наиболее вероятные места возникновения усталостных разрушений, трещин и изломов - концентраторов напряжений в заклепочных и болтовых соединениях. Особую актуальность эта проблема приобрела в ГА России в связи с резким сокращением поступления в эксплуатацию новых воздушных судов (ВС) и широким привлечением на рынок авиаперевозок старой зарубежной лизинговой авиатехники. Общая картина усталостной повреждаемости в основном определяется не "старыми", а относительно новыми самолетами. Это является следствием особенностей организации и технологии авиаремонтного производства в условиях перехода к рыночной экономики: в настоящее время резко уменьшился объем авиаперевозок и большая часть парка воздушных судов, находящаяся в исправном состоянии, не используется и подвергается усиленному "износу от неупотребления". Та часть судов, которая обеспечивает авиаперевозки, наоборот, подвергается усиленному износу первого рода. Поступающие на восстановление посредством ремонта после интенсивной эксплуатации ВС имеют значительно худшее техническое состояние, чем при равномерной эксплуатации всего парка. Это вызывает необходимость оказания услуг по проведению диагностики и дефектации деталей и узлов без снятия с ВС.

Переход ЛА на эксплуатацию по состоянию, продление ресурсов АТ требует получения в процессе диагностических работ квалиметрических данных о фактической усталостной повреждаемости элементов планера в объеме, желательно, не меньшем, чем при дефектации в процессе капитального ремонта. По этим сведениям при различных формах ТО и Р требуется не только проводить работы по восстановлению поврежденных элементов конструкции, но и принимать меры по предупреждению и уменьшению усталостной повреждаемости на всех стадиях жизненного цикла изделия. Это требует четкого понимания основных причин происхождения усталостного разрушения авиационных деталей и соединений.

Таким образом, постановка темы исследований и ее актуальность обусловлены главным образом тем, что большинство причин повреждений носит случайный характер, то есть вызывает усталостное повреждение только отдельных деталей (соединений) из большого количества одновременно эксплуатирующихся как на данном ЛА, так и на разных бортовых номерах одного типа ЛА. В таких случаях очень трудно, а часто невозможно, установить истинную причину усталостного разрушения. Единственной гарантией отсутствия усталостных разрушений при эксплуатации по состоянию является их своевременное выявление физическими методами неразрушающего контроля во время проведения диагностических работ, получение числовых квалиметрических единичных показателей качества, выработка и внедрение рекомендаций по ужесточению требований технических условий на изготовление авиационных изделий, включая режимы технологических процессов изготовления, ТО, ремонта, монтажа систем ЛА, а так же правил эксплуатации, хранения и транспортировки АТ.

Задача усложняется тем, что количество заклепок в конструкции современного «аэробуса» исчисляется миллионами штук, а болтовых конструкций - сотнями тысяч. Принципиальное решение данной проблемы -статистическая минимизация опасных мест соединений и, в зависимости от их опасности, включение их в различные регламенты ТО и Р для осуществления физического неразрушающего контроля. Научная проработка данного вопроса не входит в задачу исследования по теме диссертации.

Результаты исследований по теме позволят, во-первых, получить для включения в базу данных САПР для уточнения проектировочных процедур сведения о накоплении и развитии усталостных повреждений конструкции, а во-вторых, учесть в условиях доступа в зону механических соединений не только слесарно-монтажный инструмент, но и средства неразрушающего инструментального контроля.

Элементы конструкции в местах потайных заклепочных соединений, и особенно, болтовых и болт-заклепочных швов подвержены усталостному разрушению из-за отсутствия или недостаточно эффективного упрочнения в зоне конического гнезда и переходной кромки конус-цилиндр в процессе выполнения соединений. Решением данной проблемы является эффективное упрочнение зоны потайных соединений. Реализация данного метода требует знания напряженно-деформированного состояния материала и характера распределения остаточных напряжений в зоне зенкованного под заклепку отверстия. В настоящее время эти данные получаются экспериментально-расчетными методами. Реализация данной диссертационной работы позволит получать данные о напряженно-деформированном состоянии материала и характере распределения остаточных напряжений непосредствеенно прямыми измерениями, что повысит достоверность исходных данных для расчета параметров технологического процесса упрочнения.

Методика расчета концентрации напряжений в самолетной обшивке, ослабленной отверстием под потайной крепеж, так же основана на косвенных методах и непрямых измерениях, а значит, может быть существенно уточнена путем введения в алгоритм решения задачи определения напряженно-деформированнго состояния данных прямых измерений. Полученные уточненные данные позволят усовершенствовать методику расчета влияния осевых и радиальных натягов на напряженно-деформированное состояние в соединении, технологию упрочнения отверстий под потайной крепеж пластическим деформированием и разработать практические рекомендации по структуре и режимах технологических процессов выполнения высокоресурсных потайных болтовых соединений.

Состояние работающих конструкционных материалов может быть оценено комплексом физико-механических характеристик, которые устойчиво связаны с их несущей способностью. Изменение этих характеристик обусловлено природной трансформацией структурных составляющих металлов. За областью действия закона Гука происходит изменение структуры материалов, а значит и их физико-механических характеристик. На уровне кристаллов в процессе работы изменяются размеры и число зерен материала, ширина межзеренных границ, появляются так называемые двойниковые полосы скольжения, влияющие на несущую способность конструкций. На уровне монокристаллов при работе металлов наблюдаются непрерывно идущие процессы выделения и растворения в монокристалле упрочняющих и разупрочняющих интерметаллидных фаз, также влияющих на способность материала выдерживать рабочие нагрузки более или менее длительное время. На атомном уровне рабочие нагрузки провоцируют движение дислокаций в кристаллических решетках, влияющее в наименьшей степени на физико-механические свойства металлов, чем состояние микроструктуры. В упругонапряженных элементах соединений непрерывно протекают процессы пластического деформирования, так как ресурс соединений, в которых болты (заклепки) установлены с упругопластическим натягом, в 1,5-3,5 раза выше ресурса соединений с болтами (заклепками), установленными с зазором. Поэтому необходима постановка крепежа с натягом. В заклепочных и болтовых соединениях критерии утраты работоспособности связаны с возникновением трещины и коррозии (фреттинг-коррозии). В зависимости от коэффициента интенсивности напряжений, действующих нагрузок, скорости роста трещины и коррозии можно определить допустимую длину трещин, остаточный ресурс этих соединений и периодичность проведения технического обслуживания и ремонта.

Проведенный сравнительный анализ физических методов неразрушающего контроля позволил принципиально остановить выбор на ультразвуковом методе.

Разработка методики, подбор необходимой аппаратуры и исследуемых элементов конструкций заклепочных и болтовых .соединении, . разработка моделей и их исследование ультразвуковыми методами неразрушающего контроля требуют проведения экспериментально-теоретических исследований и подбора аппаратуры для проведения экспериментальных исследований и осуществления контроля качества заклепочных и ботовых соединений в лабораторных условиях. Теоретические исследования позволяют определить параметры ультразвукового контроля и основные характеристики ультразвуковых дефектоскопов и преобразователей; произвести анализ особенностей распространения ультразвуковых волн в соединениях, с одной стороны, и влияние напряжений на параметры ультразвука - с другой.

Результаты теоретических исследований проверены экспериментально, на их основе разработаны модели для обнаружения усталостных трещин, развивающихся в резьбовой части болтов как представляющих наибольшую опасность из-за ослабления рабочего сечения болта. Также они позволяют определять глубину трещины при контроле наклонным искателем и оценивать величину натяга в заклепочных соединениях.

Найдены оптимальные параметры электроакустического тракта, который обеспечивает значительное увеличение полосы пропускания: преобразователя.

Анализ существующих ультразвуковых методов неразрушающего контроля позволил выбрать эхо-метод и разработать методики для проведения контроля. При этом можно рекомендовать эхо-метод для решения ряда подобных задач и наметить перспективы дальнейшего развития контроля качества в заклепочных и болтовых соединениях.

Актуальность темы

Актуальность темы обусловлена тем, что в настоящее время не решена проблема контроля болтовых и заклепочных соединений планера ЛА по фактическому техническому состоянию физическими методами и средствами неразрушающего контроля в процессе технического обслуживания и ремонта АТ, что не позволяет научно-обоснованно осуществлять следующее:

• проектировать оптимальную технологию ремонтно-восстановительных работ планера ЛА при различных формах ТО и Р, в том числе в автоматизированном режиме проектирования;

• продлевать ресурсы элементов планера ЛА;

• назначать сроки и объемы различных форм технического обслуживания и диагностического контроля.

Указанная проблема сдерживает прогрессивный переход к ТО и Р АТ по состоянию.

Тема диссертационной работы, посвященная разработке метода контроля заклепочных и болтовых соединений планера ЛА при эксплуатации по состоянию, не претендуя на полноту преодоления выявленной проблемы, в то же время направлена на ее решение, что обуславливает ее актуальность.

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка метода контроля заклепочных и болтовых соединений планера летательных аппаратов при эксплуатации по состоянию.

Задачи исследования

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

• анализ путей развития системы эксплуатации АТ по техническому состоянию, разработок в области совершенствования системы обеспечения надежности болтовых и заклепочных соединений планера ЛА;

• определение задач, решаемых на этапах конструкторской и технологической отработки болтовых и заклепочных соединений, при исследованиях физико-механических характеристик материалов конструкций заклепочных и болтовых соединений;

• проведение теоретических исследований напряжений и деформаций заклепочных и болтовых соединений планера ЛА как причины усталости конструкционного материала; определение деформаций и напряжений в заклепочных и болтовых соединениях самолетных конструкций и влияния величины натяга на напряжения заклепочного соединения; расчет напряжений и анализ влияния параметров болтового и заклепочного соединений;

• разработка методики контроля заклепочных и болтовых соединений; анализ методов оценки технического состояния авиационных деталей с целью выбора пригодного для контроля качества заклепочных и болтовых соединений; анализ параметров и характеристик неразрушающего контроля ультразвуковых дефектоскопов с целью выбора пригодного для контроля качества заклепочных и болтовых соединений; выбор аппаратуры и средств измерений;

• экспериментальная проверка адекватности методики проведения контроля качества заклепочных и болтовых соединений ультразвуковым методом (выявление трещин в резьбовой части болтовых соединений, определение величины натяга заклепочных соединений); исследование заклепочных и болтовых соединений на усталость.

Объект исследования

Объектом исследования является система физического неразрушающего контроля болтовых и заклепочных соединений планера ЛА.

Методы исследования

В работе использованы методы теоретической механики, сопротивления материалов, физики твердого тела, металлографии, акустической физики, математического моделирования и теории планирования эксперимента.

Научная новизна работы

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые:

1. Проведен анализ системы ТО и Р по состоянию болтовых и заклепочных соединений планера ЛА; выявлены факторы, препятствующие развитию данной прогрессивной системы; предложены инженерные методы решения данной проблемы.

2. Разработаны математические модели обнаружения усталостных трещин, развивающихся в резьбовой части болта, и алгоритм оценки глубины трещины при контроле ультразвуковым методом неразрушающего контроля, при этом:

• определены закономерности и предложена физическая модель прозвучивания болтов прямым и наклонным ультразвуковыми преобразователями при доступе со стороны головки и торца болта;

• разработаны физическая и аналитическая модели акустического тракта ультразвукового преобразователя при неразрушающем контроле;

• изучены принципы формирования эхо-сигнала от отражателя типа плоского диска, расположенного в дальней зоне совмещенного преобразователя;

• проведен расчет электроакустического тракта, при этом найдены оптимальные параметры электроакустического тракта, который обеспечивает значительное увеличение полосы пропускания преобразователя;

• установлено распределение амплитуд эхо-сигналов от усталостных трещин, развивающихся в резьбовой части болта, и произведена оценка их глубины.

3. Предложена модель оценки величины натяга в заклепочных соединениях, при этом:

• предложена схема нагружения пластины с отверстием, подверженной однородному растяжению, и получены формулы для определения радиальных, тангенциальных и касательных напряжений;

• дана оценка деформации пластины с отверстием, подверженной воздействию осевой силы;

• решена задача определения напряжений в пластине с отверстием, заполненным болтом или заклепкой, и получены зависимости для вычисления напряжений, возникающих в пластине от внешней нагрузки и постановки болта или заклепки с натягом;

• разработаны графические зависимости, показывающие характер распределения напряжений вокруг отверстия в пластине в зависимости от параметров р = г/К0, К0) 0 величины натяга;

• установлено, что радиальные и тангенциальные напряжения в значительной степени зависят от модуля упругости материала, величин натяга и прямо пропорциональны им, а с увеличением безразмерного параметра г/Я0 напряжения убывают и на расстоянии 1-/Я0=3 от отверстия они уже незначительны. 4. Разработана методика физического неразрушающего контроля заклепочных • и болтовых соединений планера ЛА.

На основании экспериментально-теоретических исследований установлено, что величина скорости АС/С имеет порядок 10"4 , т. е. составляет 0,001%. Это позволяет сделать вывод о том, что напряжение никак не влияет на ультразвук.

Найдены оптимальные параметры электроакустического тракта, который обеспечивает значительное увеличение полосы пропускания преобразователя.

Анализ существующих ультразвуковых методов неразрушающего контроля позволил выбрать эхо-метод и разработать методики для проведения контроля. При этом можно рекомендовать эхо-метод для решения ряда подобных задач и наметить перспективы дальнейшего развития контроля качества заклепочных и болтовых соединений

Практическая значимость работы

Разработанный метод контроля качества заклепочных и болтовых соединений планера ЛА при эксплуатации по состоянию позволяет:

• устанавливать в процессе диагностики физическим методом неразрушающего контроля (ультразвуковой эхо-метод) квалиметрические единичные показатели качества;

• на основании полученных данных проектировать оптимальную ремонтно-восстановительную технологию;

• на основании полученных данных прогнозировать состояние соединения до очередной диагностической проверки;

• на основании полученных данных принимать решения о совершенствовании конструкции на этапах проектирования, производства, эксплуатации и ремонта планера ЛА.

Реализация результатов работы

Результаты работы внедрены в технологический процесс Таганрогского авиационного научно-технического комплекса (ТАНТК) им. Г.М.Бериева, г.Таганрог. Утверждены актом от 10.06.2003.

Апробация и публикация работы

Основные результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на IV научной конференции по гидроавиации в г.Геленджик, сентябрь 5-7. 2002 г.; на Всероссийской молодежной научной конференции «VI Королевские чтения», г.Самара, 3-4 октября 2001 г.; на Третьем международном научно-практическом семинаре «Практика и перспективы развития институционного партнерства» и на научно технических конференциях, г. Таганрог, ТРТУ, 2000 - 2002гг.

По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них - 8 статей (5 Деп. В ВИНИТИ № 549 - в 2002 г. От 29.03.02 г.; 2 Деп. В ВИНИТИ № 775 - В 2002 от 16.05.02 г.), 3 тезиса - доклада на IV научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон - -2002», на Третьем Международном научно-практическом семинаре "Практика и перспективы развития институционного партнерства" и на Всероссийской Молодежной Научной конференции «VI Королевские Чтения».

На защиту выносятся следующие научные положения

• Результаты статистических и повторных переменных испытаний крыльев образцов.

• Образцы высокоресурсных заклепок.

• Схема нагружения пластины, подверженной однородному растяжению, для вывода формулы напряжений, возникающих в пластине с отверстием.

• Схема нагружения пластины с отверстием, в которое поставлена заклепка (болт) с натягом, для вывода формулы напряжения, возникающего в пластине с отверстием, в которое поставлена заклепка (болт) с натягом.

• Графики распределения напряжения вокруг отверстия; при различных натягах.

• Аппаратура для экспериментальных ультразвуковых исследований заклепочных и болтовых соединений.

• Результаты экспериментальных ультразвуковых исследований заклепочных и болтовых соединений.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех разделов с выводами,

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Абделькадр Махамат Сейд

Общие выводы и результаты работы ~

В диссертационной работе проведены исследования по повышению качества и ресурса заклепочных и болтовых соединений ультразвуковым эхо-методом, достижение которого реализовано путем метода оценки величины натяга, выявления усталостных трещин, развивающихся в резьбовой части крепежа, и исследования некоторых алгоритмов оценки их глубины. Для решения данной задачи:

- рассмотрены физические основы надежности металлических материалов;

- изучены особенности их применения и требования, предъявляемые к ним.

При выборе материалов конструкции заклепочных и болтовых соединений:

- учтены свойства, обеспечивающие заданную прочность, пластичность, усталостную прочность, статическую и циклическую трещиностойкость и коррозионную стойкость;

- дана оценка их состояния по физико-механическим характеристикам;

- с учетом схемы нагружений, а также критериев Периса, описывающих динамику роста трещины, можно рекомендовать метод определения допустимой длины трещины, остаточный ресурс и периодичность проведения ТО и Р.

Для создания высокоресурсных заклепочных и болтовых соединений:

- проанализирована и выбрана оптимальная технология установки высокоресурсных заклепок и болтов с учетом влияния осевого и радиального натягов;

- установлено, что ресурсные характеристики соединений в большей степени зависят от осевого и радиального натягов.

Для решения задач определения напряжений, возникающих в пластине с отверстием, в которое поставлены заклепка или болт с натягом:

- рассмотрена схема нагружений пластины с отверстием, подверженной однородному растяжению;

- получены деформации для определения радиальных, тангенциальных и касательных напряжений;

- полученные графические зависимости позволили оценить распределение напряжений вокруг отверстия от р=г/Яд, Яд, 0? и величины натяга;

- проанализированы все существующие акустические методы неразрушающего контроля и выбран ультразвуковой эхо-метод и измерительные средства к нему;

- разработана методика проведения контроля ультразвуковым эхо-методом.

Для выявления усталостных трещин, развивающихся в резьбовой части крепежа:

- разработаны физическая и аналитическая модели акустического тракта;

- описаны принципы формирования эхо-сигнала от отражателя типа плоского диска, расположенного в дальней зоне совмещенного преобразователя;

- выполнен расчет электроакустического тракта;

- найдены оптимальные параметры электроакустического тракта, который обеспечивает значительное увеличение полосы пропускания преобразователей.

По полученным результатам можно рекомендовать следующее:

- для выявления трещин, развивающихся в резьбовой части крепежа, применять ультразвуковой эхо-метод контроля прямым или наклонным преобразователем, а применение комбинации этих двух методов позволяет использовать ультразвуковой эхо-метод как один из основных методов для контроля болтов в различных конструкциях авиационной техники.

Для оценки величины натяга в заклепочных соединениях:

- разработаны модели;

- разработана методика проведения контроля качества;

- получены значения амплитуд эхо-сигналов вокруг отверстий с поставленными крепежными элементами с различными натягами (1,1%, 1,25%, 1,5%, 1,75%, 2,2%, 3,4%);

- построены диаграммы распределения амплитуд и натягов вокруг отверстий и дана оценка величины натягов.

При оценке величины натяга в заклепочных соединениях величины натягов должны выбираться в пределе установленного поля допуска от 2,2% до 3,4%. С учетом влияния на ресурсные характеристики можно предложить установку заклепок и проводить контроль качества заклепочных соединений только по установленному допустимому пороговому уровню натяжения 2,2%.

Заключение

Подробные выводы по отдельным разделам и главам диссертационной работы приведены в конце каждой главы, в конце работы сделаны общие выводы.

Подводя общие итоги диссертационной работы, можно сделать следующие заключения:

1. Проведены теоретические исследования по определению:

- параметров ультразвука;

- основных характеристик ультразвуковых дефектоскопов и преобразователей;

- напряженного деформирования состояния заклепочных соединений.

2. Проведен анализ особенностей распространения ультразвуковых волн в соединении и влияния напряжений на параметры ультразвука.

3. Разработаны модели, выбраны метод и аппаратура.

4. Разработана методика

5. Выполнены экспериментальные исследования по "повышению ресурса заклепочных и болтовых соединений. Показано, что для выявления трещин развивающихся в резьбовой части крепежа можно применять ультразвуковой эхо-метод контроля с прямыми или наклонными преобразователями. Но применение комбинации этих двух методов позволяет использовать ультразвуковой эхо-метод, как один из основных методов для контроля болтов в различных конструкциях авиационной техники.

При оценке величины натяга в заклепочных соединениях величины натягов должны выбираться в пределе установленного поля допуска от 2,2 до 3,4 %. Эти величины уже значительны и достаточны, чтобы считать заклепочное соединение надежным. С учетом влияния на ресурсные характеристики можно предложить установку заклепок и проводить контроль качества заклепочных соединений только по установленному допустимому пороговому уровню натяжения 2,2 % 6. Даны рекомендации по применению эхо-метода для решения ряда подобных задач, намечены перспективы дальнейшего развития контроля качества в заклепочных и болтовых соединениях.

По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них: 8 статей, 3 доклада на Всероссийских и международных научно-технических конференциях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Абделькадр Махамат Сейд, 2004 год

1. Алешин Н.П., Лупачев В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Высшая школа, 1987. -271 с.

2. Амменинкс С. Методы прямого наблюдения дислокаций. М.: Мир, 1968. -211с.

3. Андреев A.B. Исследования методов определения концентрации направлений в деталях машин. М.: Машиностроение, 1976. - 72с.

4. Авчинников Б.Е. Восстановление авиационных деталей и соединений. Части 1 и 2 / Учебное пособие. М.: МГТУ ГА, 1995,- 108с, 80 с.

5. Авчинников Б.Е. Основные виды и закономерности изнашивания авиационных деталей. М.: МИИ ГА, 1980. - 56 с.

6. Авчинников Б.Е., Горюнов Ю.Б., Карлов Г.И., Конончу^ Н.И., Космодемьянский В.В., Платонов Г.П., Фролов В.П. Ремонт самолетов и авиационных двигателей. М.: ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1961. -412 с.

7. Авчинников Б.Е., Смышляев А.Р. Оптимизация ремонтных вариантов заклепочных соединений при восстановлении поврежденных силовых элементов планера. М.: МИИ ГА, 1990. - 48 с.

8. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1971. - 284 с.

9. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М.: Радио и связь, 1983.-248 с.

10. Александров A.M. Прогнозирование износов и технического ресурса деталей судовых дизелей. Вестник машиностроения, 1969, № 12. 28-29 с.

11. Бородин H.A. О длительном статическом разрушении в . зоне концентрации. Изв. АН СССР, отд. Механика и машиностроение, т. VII-VIII, i960.

12. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

13. Богданофф Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений. Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 344 с.

14. Болдырев Ю.М. Графические методы оценки надежности. Рига, ЛАТИНТИ, 1968.- 30 с.

15. Барзилович Е.Ю., Савенков М.В. Статистические методы оценки состояния авиационной техники. М.: Транспорт, 1987. - 240 с.

16. Бейлин Л.А., Мейер A.A. Ремонт самолетов, вертолетов и авиационных двигателей. М.: Транспорт, 1966. - 526 с.

17. Бейлин Л.А., Назаров Ю.В., Железняк И.И. Ремонт самолетов, вертолетов и авиационных двигателей. М.: Транспорт, 1979. - 264 с.

18. Белякин O.K., Седых В.И., Тарасов В.В. Технология судоремонта. М.: Транспорт, 1992. - 254 с.

19. Бардышев O.A., Ратнер A.M., Тайц В.Г. Организация ремонта техники на • транспортном строительстве. М.: Транспорт, 1988. - 239 с.

20. Белянин П.Н. Производство широкофюзеляжных самолетов. М.: Машиностроение, 1979.-360 с.

21. Брагин В.А., Турьян В.А. Производство самолетов. М.: Машиностроение, 1967.-319 с.

22. Брондз Л.Д. Технология и обеспечение ресурса самолетов. М.: Машиностроение, 1986. - 184с.

23. Ботаки A.A., Ульянов В.Л., Шарко A.B. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1983. - 75 с.

24. Вигдорчик С.А. Технологические основы проектирования и конструирования самолетов. М.: МАИ, 1974. - 140 с.

25. Вигдорчик С.А. Конструктивно-технологические пути увеличения усталостного ресурса самолетов. М.: МАИ, 1980. - 64с.

26. Воробьев А.З., Олькин Б.И., Стебнев В.Н., Родченко Т.С. Сопротивление усталости элементов конструкций. М.: Машиностроение, 1990.

27. Вопросы математической теории надежности / Под ред. Б.В.Гнеденко. -М.: Радио и связь, 1983. 376 с.

28. Гурвич А.К., Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль сварных швов. -Киев: Техника, 1972. 460с.

29. Гиммельфарт А.Л. Основы конструирования в самолетостроении. М.: Машиностроение, 1980. - 367с.

30. ГОСТ 23207-78. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. М.: Государственный стандарт, 1981. - 48 с.

31. Гришин В.И. Исследование напряженно-деформированного состояния элементов конструкций, работающих в условиях контактного взаимодействия. Труды ЦАГИ, Вып. 2476,1991.

32. Гришин В.И., Медведев Б.М. Исследование несущей способности композитных элементов конструкций с концентратором напряжений. Труды ЦАГИ, вып. 2623,1996.

33. Галкина Н.С., Гришин В.И., Донченко В.Ю. Исследование напряженнодеформированного состояния элементов авиационных конструкций и их соединений. Труды ЦАГИ, вып. 2012, 1979.

34. Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модели отказов.- М.: Советское радио, 1966.- 166 с.

35. Гвинтовкин И.Ф., Стояненко О.М. Справочник по ремонту летательных аппаратов. М.: Транспорт, 1977. - 312 с.

36. Бехметьев В.И. Технология выполнения высокоресурсных потайных болтовых соединений в конструкциях самолетов, работающих при акустических нагрузках / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МАИ, 1988. - 19 с.

37. Горбунов М.Н. Основы технологии производства самолетов. М.: Машиностроение, 1968. - 260 с.

38. Громашев А.Г. Технологическая отработка конструкции зоны соединения на этапе проектирования / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МАИ, 1989. - 20 с.

39. Дианов В.Ф, Дюдин Б.В. Физические методы и технология неразрушающего контроля материалов, сварных соединений и изделий. Учебное пособие. 4/1. Таганрог: ТРТУ, 1995. - 132с.

40. Дефектоскопия металлов. Сб. статей /Под. ред. Д.Шрайбера. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1959.

41. Дианов Д.В. Исследование направленности призматических преобразователей. Дефектоскопия, 1965. № 2. стр. 8-22 .

42. Допуски и посадки, справочник. В 2-х ч. / В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский 6-е изд., перераб. И доп. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1982 - Ч. 1.

43. Допуски и Посадки. Справочник. В 2-х ч. / В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагински. 6-е издание, переработанное и дополненное. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983,4.2.

44. Дасковский И.И., Лыс В.Ф., Устинщикова Ю.И. Проблемы прочности 1987. №Ю.-26-34 с.

45. Ермолев И.Н. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля. М.: Машиностроение, 1986. - 280 с.

46. Крауткрамер И., Крауткрамер Г. Ультразвуковой контроль материалов. Справ, изд./ Пер. с нем. М.: Металлургия, 1991. - 752 с.

47. Конструкционная прочность материалов и деталей ГТД. Труды ЦИАМ. -М: 1979. № 835.-63 с.

48. Коллакот Р. Диагностика повреждений. М.: Мир, 1989. - 516 с.

49. Кишкина С.И. Требования к комплексу свойств материалов самолетных конструкций./ Сб. науч. тр. ВИАМ. М.: ВИАМ, 1982. - 11-20 с.

50. Кагонов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974. - 312 с.

51. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. - 423 с.

52. Кручинский Г.А. Ремонт авиационной техники (теория и практика). Книга 3. М.: Машиностроение, 1984. - 256 с.

53. Кручинский Г.А. Ремонт авиационной техники ( теория и практика). Книга 2,- М.: Машиностроение, 1980. 216 с.

54. Кручинский Г.А., Смышляев А.Р. Проектирование на МикроЭВМ параметров заклепочных соединений при ремонте ЛА. МИИГА, 1989. -40 с.

55. Кручинский Г.А., Засимов В.М., Ормоцадзе М.Р. Ремонт обшивки и стрингеров фюзеляжа самолетов Ту-154. М.: МГТУ ГА, 2000. - 28 с.

56. Когге Ю.К., Майский P.A. Основы надежности авиационной техники. М.: Машиностроение, 1993. - 176 с.

57. Кордонский Х.Б., Харач Г.М., Артамоновский В.П., Непомнящий Е.Ф. Вероятностный анализ процесса изнашивания. М.: Наука, 1968. - 56 с.

58. Кугель Р.В. Долговечность массовых машин. М.Машиностроение, 1985.244 с.

59. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении. М.:Изд. стандартов, 1980. -224 с.

60. Лейкин A.C. Напряженность и выносливость деталей сложных конфигураций. М.; Машиностроение, 1986. - 169 с.

61. Меркулова В.М. Расчет характеристики направленности поршневого излучателя в импульсном режиме. Дефектоскопия. 1967. №1, стр.7-11.

62. Методы и приборы ультразвуковых исследований. Физическая акустика. /Под ред. У. Мэзона. М.: Мир, 1967.

63. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. - 707с.

64. Макин Ю.Н. Основы общей теории авиаремонтного производства. М.: МГТУ ГА, 2004. - 85 с.

65. Макин Ю.Н. Теоретические основы проектирования технологических процессов ремонта авиатехники в условиях рыночной экономики /Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МГТУ ГА ГА, 2002. - 38 с.

66. Макин Ю.Н., Комиссарова O.B. Основы слесарного дела в авиаремонтном производстве. Методическая разработка по дисциплине "Основы производства ЛА и АД" М.: МГТУГА, 1997. - 116 с.

67. Макин Ю.Н. Ремонт летательных аппаратов и авиационных двигателей. Часть 1. Текст лекций. М.: МГТУГА, 1997.- 100 с.

68. Макин Ю.Н., Фролов В.П. Пособие по изучению дисциплины "Ремонт ЛА и АД. СД 09". М.: МГТУ ГА, 2000. - 48 с.

69. Михлин В.М. Прогнозирование технического состояния машин. М.: Колос, 1976.-288 с.

70. Малоземов H.A., Иунихин А.И., Каплунов М.П. Тепловозоремонтные предприятия. Организация, планирование и управление. М.: Транспорт, 1988.-295 с.

71. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн.2. Акустические методы контроля. Авторы: И.Н. Ермолов, Н.П. Алешин, А.И, Потапов. /Под ред. Сухорукова. -М.:выш.Шк., 1991.

72. Нотт Д.Ф. Основы механики разрушения. М.: Металлургия, 1987. - 217 с.

73. Надежность и долговечность машин. /Б.И. Костецкий, П.Г. Носовский, Л.И. Бершадскии и др. М.: Машиностроение, 1975. - 408 с.

74. Никифоров В.Г., Сумеркин Ю.В. Организация и технология судостроения и судоремонта. М.: Транспорт, 1989. - 239 с.

75. Наставление по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в гражданской авиации. НТЭРАТ ГА-93. М.: Воздушный транспорт, 1994.

76. Нормы летной годности гражданских самолетов. Авиационные правила АП-25. 1995.

77. Орлов К.Я., Пархимович В.А. Ремонт самолетов и вертолетов// Учебник для авиационных училищ. М.: Транспорт, 1986. -295 с.

78. Орлов П.И. Основы конструирования: справочно-методические пособия. В 2-х кн. Кн.2. Под ред. П.Н. Учаева. 3-е изд., исправл. М.: Машиностроение, 1988. - 544 с.

79. Перевалов С.П., Апахов М.И. Выявление трещин резьбовой части крепежа ультразвуковым методом. Дефектоскопия, 1986, №4, с.25-31.

80. Применение жестких поддержек при ударной клепке. ТР-1.4. 850-80 . НИАТ, 1980.-с.4

81. Пивоваров В.А. Повреждаемость и диагностирование авиационных конструкций: Учеб. для ВУЗов М.: Транспорт, 1994. - 207 с.

82. Партон В.З. Механика разрушения. От теории к практике. М.: Наука, 1990.-239 с.

83. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упруго-пластического разрушения. -М.: Наука, 1971.-416 с.

84. Рыжова Т.Б. Оценка величины радиального натяга в заклепочных соединениях авиаконструкции с помощью ультразвука. Дефектоскопия, 1994, №6.

85. Рыжова Т.Б. Оценка достоверности ультразвукового контроля качества заклепочных соединении с натягом. Дефектоскопия, 1994, №6.

86. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.

87. Ремонт летательных аппаратов //Учебник для ВУЗов гражданской авиации/ А.Я.Алябьев, Ю.М.Болдырев, В.В.Запорожец и др./Под ред. Н.Л.Голего,-М.: Транспорт, 1984. 422 с.

88. Ремонт авиационной техники (теория и практика). Книга l./Под ред. Г.А.Кручинского. М.: Машиностроение, 1980. - 222 с.

89. Ремонт авиационной техники (теория и практика). Книга 4./Под ред. Г.А.Кручинского. -М.: Машиностроение, 1981. 136 с.

90. Ремонт летательных аппаратов. /Н.Л.Голего, В.В.Запорожец, Х.Б.Кордонский и др.; Под. ред. Н.Л.Голего. М.: Транспорт, 1977. - 424 с.

91. Ремонт речных судов: Справочник. /Ю.К.Аристов, Ф.Ф.Бенуа, А.А.Вышеславцев и др./Под ред. А.Ф.Видецкого. М.: Транспорт, 1988.431 с.

92. Рыков В.Н. Организация капитального ремонта машин. М.: Машиностроение, 1988. - 112 с.

93. Ремонт летательных аппаратов //Учебник для ВУЗов гражданской авиации. /А.Я.Алябьев, Ю.М.Болдырев, В .В. Запорожец и др./ Под ред. Н.Л.Голего.

94. М.: Транспорт, 1984.- 422 с.

95. Руководство по сохранению летной годности. DOS. 9642, ИКАО, 1995.

96. Справочник по авиационным материалам. /В.Г. Александров. М.: Транспорт, 1972. - 328 с.

97. Справочник авиационного инженера. /В.Г. Александров, В.В. Мырцымов, С.П. Ивлев и др. М.: Транспорт, 1974. - 400 с.

98. Справочник по текущему и среднему ремонту авиационной техники. /В.Г. Александров, Б.В. Выржиковокий, A.M. Мещеряков и др. М.: Воениздат, 1975.-386 с.

99. Смирнов H.H., Ицкович A.A. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию. М.: Транспорт, 1980. - 229 с.

100. Солохин Э.Л., Овсянников В.А. Планирование эксперимента. М.: МАИ, 1977.-73 с.

101. Справочник технолога ремонтного предприятия ГА. Часть 1. Иркутск: Завод № 403 ГА, 1976. - 342 с.

102. Современные технологии авиастроения. /Коллектив авторов /Под. ред. А.Г. Братухина, Ю.Л. Иванова. М.: Машиностроение, 1999. - 832 с.

103. Смышляев А.Р. Оптимизация технологических процессов ремонта силовых элементов конструкции планера летательного аппарата. /Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МИИ ГА, 1989. - 22 с.

104. Стадниченко Н.Г. Определение характеристик изнашивания пар трения методом акустической эмиссии. /Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. К.: КИИ ГА, 1985. - 19 с.

105. Симеиз Р.Ф., Стейнберг М.А. Требование к сплавам и конструирование планера самолета. /Проблемы разработки конструкционных сплавов. /Подред. Р. Джаффи, Б. Вилкокса. Нью-Йорк, 1977: Перевод с англ. - М.: Металлургия, 1980. - 336 с.

106. Сварка высокопрочных титановых сплавов. /С.М. Гуревич, Ф.Р. Куликов, В.Н., Замков и др. М.: Машиностроение, 1975. 150 с.

107. Стригунов В.М. Расчет самолета на упругость. М.: Машиностроение, 1984. - 376 с.

108. Соломонов П.А. Надежность планера самолета. М.: Машиностроение, 1974.- 320 с.

109. Сопротивление материалов. Феодосьев В.И. М.: Наука, 1970. - 544 с.

110. Сироткин О.С., Литвинов В.Б. Технология и механика соединений.

111. Савин Г.Н. Распределение напряжений около отверстий. Киев: Наукова Думка, 1968.-630 с.

112. Технология сборки самолетов и вертолетов: Учебник. В 2 т./Под ред. В.И.Ершова. Т.1: Павлов В.В., Медведев Б.А., Хухорев B.C. Теоретические основы сборки. М.: Изд-во МАИ, 1993. - 288 с.

113. Технологическая эксплуатация летательных аппаратов. /Под ред. Н.Н. Смирнова. М.: Транспорт, 1990. - 423 с.

114. Теория упругости. Перевод с англ. Тимошенко С.П., Гудъер-Дж. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука». 1975. - 576 с.

115. Технологические процессы и оборудование для выполнения соединений в конструкциях самолетов (В.П. Григорьев, А.И. Яркоовец, Б.А. Догматырский и др. Ташкент: ФАН, 1974. - 96 е.).

116. Технология производства титановых самолетных конструкций. /А.Г. Брахутин, Б.А. Калачев, В.В. Садков и др. М.: Машиностроение, 1995 . -448 с.

117. Технология выполнения высокоресурсных заклепочных и болтовых соединений в конструкциях самолетов. Авторы: А.И. Ярковец, О.С. Сироткин.

118. Теория и практика ультразвукового контроля. Ермолов И.Н. М.: Машиностроение, 1981. - 240 с.

119. Ультразвуковые методы в физике твердого тела Р. Труеля. Ч. Эльбаум, Б. Чик. М.: Мир, 1972.

120. Ультразвуковая Дефектоскопия Д.С. Шрайбер. М.: Металлургия, 1965.

121. Ультразвуковой контроль материалов. /Справочник. Под ред. д.т.н. В.Н. Волченко. Перевод с немецкого Е.К. Бухмана и JI.C. Зенковой.

122. Ушаков А.Е., Гришин В.И. Методы расчета местной прочности авиационной конструкции. -М., 1999. 254 с.

123. Учебник механика военно-воздушных сил. М.: Военное издательство министерства обороны, 1972. - 350 с.

124. Улич Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику: Пер. с англ./Под. ред. A.M. Сухотина. Л.: Химия, 1989.456 с.

125. Фролов В.П., Макин Ю.Н. Расчеты при обработке статистической информации при ремонте авиационной техники. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине "Ремонт летательных аппаратов и авиационных двигателей". М.: МГТУГА, 1998.- 31 с.

126. Хаймзон М.Е., Крылов К.А., Кораблев А.И. Надежность" авиационных разъемных соединений. М.: Транспорт, 1979. - 191 с.

127. Эксплуатация воздушных судов. Приложение 6 к Конвенции о гражданской авиации. Части 1, 2, 3. ИКАО, 1995.

128. Электронные системы контроля и диагностика силовых установок. Автор: M.JI. Тойбер. М.: Воздушный транспорт.

129. Ultrasonic methods in solid state physics Rohn Truell, Charles Elbaum, Bruce B. Chick. Academic press. New-York and London, 1969.

130. Physical Accoustics Principles and Methods edited by Warren P. Mason Murray Hill, New-Jersey volume 1 Methods and devices Part B. Academic Press. New-York and London, 1964.

131. Sokolov S. Ja. Uses of Ultrasound in technology and physics. Industrial Lab. 14. No 11 (1949) 13281335.