19-28. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА СГС-40ПУ № 86415Ш ВЕРТОЛЕТА МИ-8МТ № 94846
Иванов В.В.,
доцент, кандидат технических наук;
Кравченко В.Р.;
Власов Е.О.,
кандидат технических наук;
Журинский А.А.,
кандидат технических наук
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА СГС-40ПУ № 86415Ш ВЕРТОЛЕТА МИ-8МТ № 94846
В апреле 2005 года, в одной из авиационных частей, при выполнении перелета на перевозку личного состава по маршруту, произошел серьезный инцидент. Экипаж вертолета Ми-8МТ на 26 минуте полета обнаружил загорание табло «ГЕНЕР. 2 ОТКАЗАЛ», РИ-65 выдал сигнал «Отказал второй генератор». Бортовой техник по команде командира выключил генератор № 2. Через 2 минуты после загорания табло в районе главного редуктора появились посторонние шумы. Температура и давление главного редуктора были в норме.
Шумы в районе главного редуктора усиливались. Командир экипажа принял решение о выполнении вынужденной посадки на выбранную с воздуха площадку. После посадки и выключения двигателей при осмотре вертолета обнаружено возгорание генератора СГС-40ПУ, которое было ликвидировано с помощью огнетушителя ОУ-2.
Анализ характера повреждения и разрушения элементов конструкции поступившего на исследование генератора СГС-40ПУ показал, что они соответствуют характеру повреждений и разрушений элементов конструкции генератора из-за недостаточной жесткости крепления подшипника на валу.
Недостаточная жесткость крепления подшипника на валу связана с недозатяжкой гайки крепления подшипника, которая не обеспечила жесткий контакт подшипника с валом вследствие образовавшегося зазора между гайкой и торцом внутреннего кольца подшипника. Об этом свидетельствует характер повреждения стопорной шайбы, гайки.
Гайка крепления подшипника со стороны привода свободно отворачивается, стопорная шайба приварена к гайке и имеет обрыв. Контровочный лепесток, фиксирующийся на полом валу ротора, выгнут на 270 град. относительно первоначального положения. Остальные контровочные лепестки шайбы отсутствуют (сорваны).
При определении характера разрушения стопорной шайбы гайки подшипника был проведен анализ методами оптической и электронной фотографии внешнего состояния и строения излома стопорной шайбы. Поверхности разрушения стопорной шайбы серого цвета и покрыты оксидной пленкой. Наличие плотной оксидной пленки на поверхности изломов свидетельствует об относительно сильном нагреве стопорной шайбы в процессе разрушения подшипника.
Проведенное физическое моделирование разрушения стопорной шайбы подтверждает характер разрушения стопорной шайбы генератора СГС-40ПУ в случае дозакручивания гайки при наличии зазора между торцом гайки и торцом внутреннего кольца подшипника.
Результаты физического моделирования повреждения стопорной шайбы показали идентичность повреждения шайбы при физическом моделировании и на отказавшем генераторе СГС-40ПУ в секторе действия сжимающих нагрузок.
Таким образом, повреждение стопорной шайбы на исследованном генераторе СГС-40ПУ произошло при полном закручивании гайки из-за ее касания фланца при разрушении подшипника. Причиной разрушения подшипника явилось неполное закручивание гайки, когда между торцами гайки (шайбы) и внутренним кольцом подшипника имеется зазор, т.е. в случае установки гайки на валу с недозатяжкой.
С целью оценки влияния жесткости крепления подшипника гайкой на валу на вибрационное состояние генератора были проведены специальные экспериментальные исследования по влиянию момента затяжки гайки крепления подшипника на валу ротора на его вибрационное состояние.
Анализ спектрограмм показывает, что изменение жесткости крепления ротора является следствием воздействия осевых колебаний вала на посадочную поверхность, ее повреждения и, соответственно, изменения вибрационного состояния.
Результаты вибрационных исследований генератора показали, что, при линейной связи между ростом уровня вибрации и недозатяжкой гайки, в начале эксплуатации уровень вибрации мог достигать 5,5 мм/с, что в 1,4 раза превосходит значения вибрации при затяжке гайки по ТУ, при плотном прилегании гайки к торцу внутреннего кольца подшипника.
С учетом зависимости между напряжениями в подшипнике и виброскоростью была проведена аналитическая оценка ресурса подшипника генератора СГС-40ПУ.
Расчеты показали, что в условиях недозатяжки подшипника генератора СГС-40ПУ, способствовавшей росту уровня вибрации генератора до 5,5 мм/с, ресурс подшипника составляет примерно 600 ч.
Характер разрушения генератора СГС-40ПУ показывает, что он работал длительное время при разрушенном подшипнике. Результаты исследований, полунатурного и математического моделирования позволяют сделать заключение о том, что разрушение подшипника происходило в интервале наработки 500…600 ч. При поступлении 2.06.04г. в ремонт СГС-40ПУ находился в предотказном состоянии, что подтверждается выработкой контактных колец, вызванных нутационными колебаниями вращающегося ротора генератора при частичных повреждениях подшипникового узла генератора со стороны привода.
При изучении поступившей на исследование с данным генератором документации установлено, что при выполнении капитального ремонта на АРЗ, генератор был отстранен от дальнейшей эксплуатации по причине выработки среднего контактного кольца якоря с наработкой с начала эксплуатации 2762 часа, после последнего ремонта – 531 час.
Однако в паспорте на генератор не было сделано записи об отстранении генератора от дальнейшей эксплуатации. В эксплуатирующей организации, согласно записям в паспорте, генератор СГС-40ПУ 02.06.04 г. демонтирован с вертолета Ми-8МТ при наработке с начала эксплуатации 2762 час., 16.07.04 г. установлен на этот же вертолет, 02.03.05 г. при наработке 2835 час. снят с него и после выполнения 12-месячных регламентных работ установлен на вертолет Ми-8МТ, на котором и произошел описанный выше отказ.
Характер повреждений контактных колец генератора и Акт браковки ротора генератора указывает на то, что при его дефектации в ремонте на АРЗ браковка его ротора осуществлена по результатам визуального контроля состояния контактных колец, имеющих явную локальную выработку.
Фактические значения диаметров контактных колец, их радиального биения в акте не приведены. При дефектации СГС-40ПУ не определена причина выработки контактных колец и генератор без ремонта возвращен в часть.
На рабочих поверхностях щеток можно выделить неповрежденные притертые области, сохранившие информацию о высоте щеток непосредственно перед разрушением генератора, и концентрические канавки, образовавшиеся при попадании под щетки фрагментов обмотки и других элементов конструкции при разрушении генератора. Согласно записям в паспорте на генератор СГС-40ПУ высота щеток при проведении дефектации в ремонте 05.07.04 г. составляла 25,0 мм. При поступлении на исследование высота щеток, получивших минимальные повреждения, составляет 21,0…21,5 мм. Максимальную высоту, равную 24 мм, имеет щетка, установленная на внешнем кольце. В результате расчета интенсивности износа щеток на момент отказа генератора установлено, что фактическая интенсивность, равная 0,033…0,038 мм/час, превышает максимально-допустимую интенсивность 0,03 мм/час.
В паспорте на генератор СГС-40ПУ отсутствуют записи о высоте щеток при выполнении 12-мес. регламентных работ. Следовательно, после выполнения 12-месячных регламентных работ, при которых осуществляется контроль щеточно-коллекторного узла, к эксплуатации был допущен неисправный генератор, имеющий локальную выработку контактного кольца и повышенную интенсивность износа щеток среднего и внутреннего контактных колец.
Таким образом, фактическое состояние поврежденных и разрушенных деталей генератора СГС-40ПУ, физическое моделирование повреждения и разрушения стопорной шайбы в случае недозатяжки гайки подшипника на валу, оценка ресурса подшипника при воздействии вибрационных нагрузок, соответствующих уровню вибрации 5,5 мм/с, а также фактические данные о характере повреждения подшипника, стопорной шайбы и элементов конструкции опоры ротора свидетельствуют о том, что причинами отказа генератора СГС-40ПУ явились разрушение подшипника со стороны привода из-за работы подшипникового узла в нерасчетных условиях, вызванных недозатяжкой гайки при его ремонте на АРЗ, нарушение технологии выполнения 12-месячных регламентных работ, выразившееся в допуске к эксплуатации генератора с локальной выработкой контактного кольца, нарушения в порядке ведения паспорта, выразившиеся в отсутствии записи в паспорте об отказе генератора по причине выработки среднего контактного кольца, обнаруженного при ремонте на АРЗ и в сфальсифицированной записи об установке генератора на вертолет Ми-8МТ.
Подобные отказы генераторов типа СГС-40ПУ из-за разрушения его подшипников могут быть предотвращены путем использования в ремонте и в эксплуатации методики оценки вибрационного состояния генератора, разработанной специалистами ФГУ «13ГНИИ МО РФ».
Доклад опубликован в сборнике Труды Общества независимых расследователей авиационных происшествий (выпуск № 19), 2007 г.
