Дозатор расположен в гидросистеме аварийного торможения колес шасси, которая используется при отказе основной системы торможения или неэффективной ее работе. Он предназначен для отключения разрушенного участка магистрали, расположенного за ним, чем предотвращается потеря жидкости АМГ-10 и обеспечивается торможение колес с исправной магистралью. Предлагаемое конструктивное усовершенствование дозатора направлено на повышение уровня безопасности полетов за счет повышения надежности работы дозатора путем исключения ложных срабатываний при кратковременных изменениях параметров рабочей среды.

Усовершенствованный дозатор (лист 4) состоит из корпуса (5), в котором выполнена полость, сообщающаяся с входным и выходным патрубками, между которыми установлено седло (1). В полости корпуса со стороны входного патрубка размещен перекрывающий седло плунжер (3), нагруженный пружиной (6) в сторону, противоположную от седла. С плунжером жестко соединен поршень (9), расположенный в цилиндре (10), установленном в выходном патрубке. В полости корпуса со стороны входного патрубка установлены взаимодействующие своим днищем с торцом плунжера (3) стакан (7) с проходными отверстиями в стенках и втулка (4), охватывающая стакан (7) и плунжер (3). Стакан (7) нагружен пружиной (6) в сторону плунжера и обращен к нему своим торцом, а втулка (4) закреплена в корпусе (5) и на ней выполнен упор (8), ограничивающий перемещение стакана в сторону седла (1). В торце плунжера (3), взаимодействующего со стаканом (7), выполнены расточки и осевой канал (2), а в поршне (9) выполнены сообщенные дроссельные радиальные отверстия, сообщающие осевой канал (2) с выходным патрубком. Причем, выполнены эти отверстия таким образом, что расстояние от одного отверстия до цилиндра (10) меньше хода плунжера (3), а от другого отверстия - больше. Во втулке (4) также выполнены радиальные каналы» причем, часть из них расположена напротив стакана.

Дозатор работает следующим образом. Когда расход АМГ-10 больше расчетного через него расхода срабатывания, усилие от пружины превышает силу, образующуюся от действия перепада давления на плунжере (3), и он находится в открытом положении. При медленном увеличении расхода сверх допустимого увеличивается перепад давления на плунжере (3) и возникающее от него усилие, превышая усилие пружины (12), закрывает плунжер. Гидравлическое сопротивление отверстий и зазора между плунжером (3) и втулкой (4) должны быть рассчитаны так, чтобы давление в канале (2) было незначительно меньше, чем давление во входном патрубке. Это позволит применить пружину с меньшим усилием, чем усилие, образующееся от действия полного перепада давления, а, следовательно, уменьшить массовые характеристики изделия. При закрытом положении плунжера (3) отверстия перекрываются цилиндром (10), а наличие отверстия обеспечивает выравнивание давления во входном и выходном патрубках и, таким образом, автоматический возврат плунжера (3) в исходное положение после устранения причин появления расхода срабатывания дозатора.

При быстром изменении параметров, например, мгновенно повышении давления во входном патрубке, давление в канале (2) изменяется с некоторым запаздыванием, определяемым гидравлическим сопротивлением зазора между плунжером (3) и втулкой (4), в то время, как повышение давления во входном патрубке действует на кольцевую поверхность плунжера, ограниченную седлом (1) и втулкой (4), и создает результирующую силу, направленную в сторону открытия отключающегося устройства. Причем, это перепад давления действует временно, до момента уравновешивания давления в канале (2) и входном патрубке» после чего плунжер (3) дозатора извращается в положение, которое он занимал до действия мгновенного повышения расхода АМГ-10. Подвижной стакан (7), нагруженный пружиной (11), служит для компенсации изменений температуры рабочей среды. При обратном ходе жидкости АМГ-10 плунжер (3), перемещаясь, увлекает за собой стакан (7), освобождая тем самым отверстия во втулке (4), и жидкость АМГ-10, проходя через эти отверстия, промывает отверстия плунжера.

1.9.1 Определение параметров работы дозатора

Дозатор будет обеспечивать проход жидкости АМГ-10 беспрепятственно, если будет выполнено условие равновесия

F * ΔP = Pпр

Где: F - площадь плунжера;

ΔР - перепад давления;

Рпр - усилие пружины.

Определяем расход жидкости

Где: μ = 0,3 - коэффициент расхода дозатора;

х = 0,01м - ход плунжера;

ΔР = 5 кг/см2 - перепад давления;

d = 3*10-2 - диаметр плунжера;

с = 4 - константа упругости пружины;

γ = 0,85 кг/см3;

Определяем диаметр трубопровода подвода жидкости

Где: Vж = 3 м/с - скорость движения жидкости.

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Основные требования, предъявляемые к машинам и механизмам, используемым при техническом обслуживании летательных аппаратов

В соответствии с Нормами летной годности самолетов гражданской авиации (НЛГС ГА) к машинам и механизмам, используемым при ТО JIA, предъявляются следующие требования:

· обеспечение минимально возможного времени ТО летательного аппарата;

· возможно большая простота конструкции и удобство в эксплуатации;

· большой срок службы и экономичность;

· надежность работы и возможность эффективного использования в широких диапазонах климатических и метеорологических условий;

· минимальное количество обслуживающего персонала;

· безопасные и безвредные условия труда.

Кроме общих требований каждый вид средств механизации должен удовлетворять также ряду специальных требований, вытекающих из его функционального назначения.

Средства механизации также должны быть комбинированными и универсальными, т.е. такими, чтобы их можно было использовать при выполнении ТО ЛА различных типов.

2.2 Краткая характеристика средств механизации, применяемых при техническом обслуживании самолета Ту-154

При техническом обслуживании (ТО) самолета Ту-154 применяются различные средства механизации и автоматизации, которые по характеру выполняемых работ можно разделить на следующие группы:

§ подогрев силовых установок;

§ заправка ЛА горюче-смазочными материалами (ГСМ) и специальными жидкостями;

§ электропневмогидропитание систем ЛА;

§ зарядка ЛА сжатыми и сжиженными газами;

§ вывешивание ЛА и подъем отдельных элементов;

§ подъем и опускание груза;

§ ТО высокорасположенных частей ЛА;

§ ТО бытового оборудования;

§ транспортирование тяжеловесных грузов;

§ мойка, удаление обледенения и обработка туалетных отсеков ЛА;

§ техническое диагностирование.

Для электропитания самолета применяются как стационарные источники электроэнергии, так и аэродромные передвижные агрегаты типа АПА-50, АЛА-100, которые обеспечивают питание систем самолета постоянным током 28,5 в переменным трехфазным током V=36 в, f=400 Гц, V=208 в, f=400 Гц.

Для заправки самолета ГСМ и спецжидкостями применяются топливозаправщики типа ТЗ-22, ТЗ-16, ТЗ-500, маслозаправщики типа М3-51М; МЗ-150, водоспиртозаправщики ЗСЖ-66.

Для обслуживания высокорасположенных частей самолета применяются телескопические стремянки ТС-8, самоходные площадки обслуживания СПО-1.5М и др.

Уборка кабин и салонов самолетов производится специальной машиной для комплексного обслуживания пассажирского и бытового оборудования самолетов МУС-1.

Для обслуживания гидравлической системы самолета, а также зарядки пневматических элементов сжатым азотом и питания электрических потребителей постоянным током применяются универсальный передвижной гидроагрегат УПГ-300. Сжатый воздух используется для зарядки пневматиков колес, проверки герметичности кабины, продувки и очистки деталей агрегатов при техническом обслуживании. Для обеспечения самолета сжатым воздухом используются аэродромные компрессорные станции высокого давления (АКС-8, УКС-400В) и низкого давления (КНД-4), воздухозаправщик (ВЗ-20-50), транспортные баллоны, приборы для контроля кондиционности воздуха, редукторы и манометры.

Для подогрева двигателей перед запуском при отрицательных температурах наружного воздуха используются подогреватели воздуха типа ПП-120-169, МП-85М.

Для вывешивания самолета при проверке работы системы уборки и выпуска шасси, замене стоек и тележек шасси используются гидравлические подъемники. При замене колес только на одной из стоек шасси нет необходимости вывешивать на подъемниках весь самолет. В этом случае применяется гидродомкрат с ручным насосом НР-1-01.

Для монтажа и демонтажа пневматиков колес применяются установки типа УМК-2, УМК-3, имеющие насосную станцию с электроприводом, исполнительный механизм и пульт управления.

Для диагностирования технического состояния функциональных систем самолета применяются различные методы диагностики приборы, бортовые самописцы.

Как показывает краткий анализ средств механизации применяемых при ТО самолетов, техническое обслуживание гидравлической системы самолета Ту-154 имеет наименьшее обеспечение средствами механизации.

2.3 Аэродромная установка для технического обслуживания гидравлической системы ЛА

В специальной части дипломного проекта разработана установка для технического обслуживания гидросистемы самолетов Ту-154, а также других типов летательных аппаратов. Предлагаемая установка удовлетворяет требованиям НЛГС-ГА и позволяет выполнять следующие функции:

§ создавать в гидравлической системе самолета рабочее давление 210 кгс/см2 (21 МПа);

§ проверять работоспособность подсистем и агрегатов;

§ заправлять самолетные гидросистемы;

§ производить очистку жидкости АМГ-10 в гидросистемах самолета;

§ проверять работоспособность шасси;

§ заряжать амортизационные стойки и гидроаккумуляторы азотом;

В процессе эксплуатации гидрооборудования самолета Ту-154 возникает необходимость в очистке или замене гидравлической жидкости АМГ-10, которая засоряется всевозможными механическими включениями, не поддающимися фильтрации на штатных фильтрах самолетного гидрооборудования. Наличие в рабочей гидрожидкости АМГ-10 загрязнений снижает надежность и срок службы гидравлических агрегатов, повышая износ деталей высокоточных золотниковых и уплотнительных пар.

Фильтрацию считают удовлетворительной, если размер капиллярных каналов фильтрующего элемента не превышает половины величины зазора в скользящих парах агрегата, для которого предназначен фильтр. Однако, эти требования трудновыполнимы.

Одной из функциональных задач спроектированной установки является очистка рабочей жидкости АМГ-10, что позволит увеличить срок службы жидкости АМГ-10 и снизить затраты на техническое обслуживание гидравлической системы.

Общее конструктивное исполнение установки представлено на листе 6 графической части проекта. Установка передвижная, выполнена на четырехколесном шасси. Передняя ось установки поворотная и соединена с водилом, что повышает маневренность установки.

Перемещение установки может осуществляться за водило любым транспортным средством (электрокаром, автомобилем и т.п.). Для предотвращения самооткатывания установки в ее комплект входят противокатные колодки.

Основным силовым элементом установки является рама, выполненная из профилей "швеллер", сваренных друг с другом. В нижней части рамы стяжными хомутами крепится стандартный баллон с азотом. Азот используется для зарядки газовых полостей гидроаккумуляторов, а также может быть использован для зарядки газовых полостей амортстоек или техническом обслуживании шасси.

Кроме того, к раме болтами крепятся электродвигатель, редуктор, гидронасос с гибкими рукавами. На валу промежуточной ступени редуктора установлен вентилятор, прокачивающий воздух, забираемый из атмосферы, через теплообменник.

Каркас установки выполнен из стали уголкового профиля. Снаружи каркас облицован тонкими металлическими листами, которые крепятся к каркасу винтами.

Для удобства обслуживания установки все агрегаты вынесены на отдельные панели и имеют свободный доступ за счет быстрооткрываюпщхся панелей и створок. В средней части каркаса расположен отсек для хранения расходных материалов, специального инструмента и приспособлений, используемых при техническом обслуживании гидросистемы.

В верхней части установки расположен гидравлический бак емкостью 100 л, который крепится к каркасу стяжными хомутами. Бак снабжен заливной горловиной, сливным краном, указателем уровня масла.

В гидроотсеке установлены 2 гидроаккумулятора емкостью 1,5 л каждый. Гидроаккумуляторы предназначены для создания запаса энергии в гидросистеме, а также для гашения пульсации давления при возникновении пиковых значений.

Кроме того, в гидроотсеке смонтированы фильтры тонкой очистки, оборудованные датчиками перепада давления и предназначенные для очистки гидрожидкости АМГ-10. Датчики перепада давления индуктивного типа срабатывают при перепаде давления от 0,5 до 0,58 МПа. При этом загорается красная лампочка "фильтр засорен", установленная на пульте управления, а также обесточивается электродвигатель, приводящий в работу нагнетающий насос. Фильтры тонкой очистки устанавливаются параллельно (в сливной и нагнетающей магистралях), что позволяет улучшить качество фильтрации за счет снижения скорости потока, а также повысить напорные характеристики установки.

Для создания давления подпора на входе в нагнетающий насос в гидросистеме установки установлен лопастной подкачивающий насос, приводимый во вращение от электродвигателя. Это позволяет обеспечить нормальный режим работы установки.

Для контроля расхода жидкости АМГ-10, поступающей из установки в гидросистему самолета при ее дозаправке, в гидроотсеке установлен расходомер.

Для оценки вязкости жидкости АМГ-10, сливаемой из гидросистемы самолета, во всасывающей магистрали установки установлен расходомер-вискозиметр. Управление и контроль за работой установки осуществляется с пульта управления, расположенного на боковой панели установки.

2.4 Проверочный расчет элементов установки.

Подбор гидравлического бака

Гидравлический бак предназначен для хранения запаса рабочей жидкости АМГ-10, которая должна обеспечивать работу гидросистемы установки, зарядку гидроаккумуляторов, заправку гидросистемы самолета, а также наполнение гидросистемы самолета при проверке ее работоспособности. Объем жидкости АМГ-10 в гидросистеме подбирается с учетом коэффициента запаса жидкости. Принимаем объем жидкости равным 80 * 10-3 м3.

Vопрт. = Vж * Кз

Где: Кз - коэффициент запаса жидкости, равный 1,25.

Тогда:

Vпорт. = 80 * 10-3 * 1,25 = 100 * 10-3 (м3).

Выбираем бак цилиндрической формы с длиной 1=0,6 м Определяем диаметр гидробака

2.5 Расходомер-вискозиметр

Вязкость рабочей жидкости гидросистемы определяет ее смазывающую способность и тем самым влияет на условия работы сопряженных пар гидроагрегатов, а также на работу реле времени, синхронизаторов и прочих устройств, в которых применяется дросселирование потока.

В процессе эксплуатации жидкость АМГ-10 подвергается температурным воздействиям, действию звуковых колебаний различной частоты, продавливанию через зазоры в гидроагрегатах. Все это приводит к ее деструкции и снижению вязкости. Снижение вязкости ниже предельно допустимой величины является основанием для замены рабочей жидкости в системе.

Снижение вязкости АМГ-10 с наработкой может привести также к возрастанию систематических погрешностей определения расхода термоанемометричееким методом.

Для оперативного определения вязкости жидкости в сливной магистрали разрабатываемой установки установлен расходомер-вискозиметр, позволяющий определять качество масла, а также вносить поправки в показания термоанемометрических приборов для исключения погрешности.

2.6 Расчет нагнетающего насоса

Нагнетающий насос - шестеренного типа, обеспечивает повышение давления до величины штатного давления в гидросистеме Ту-154 кг/см2 при подаче 110 л/мин, что соответствует суммарной подаче двух насосов НП-89Д при их одновременной работе.

Производительность шестеренного насоса определяется по формуле:

Где: Dнач. - диаметр начальной окружности ведущей шестерни, см

m - модуль зацепления, см

b - ширина шестерни, см

n - частота вращения ведущей шестерни, об/ мин

ηоб = 0,9 - объемный КПД насоса.

Частоту вращения ведущей шестерни примем n=1000 об/мин. Диаметр начальной окружности ведущей шестерни примем Dнач = 6 см (0,06 м). Модуль зацепления выбираем из стандартного ряда, m =1,6 см (0,016 м).

Зная требуемую величину расхода (Q=110 л/мин), решая уравнение относительно ширины шестерни, получим:

Мощность на валу насоса определяется из выражения

Где: Р=210 кг/см - давление за насосом (20,58 МПа);

b = 1,85 см - толщина шестерни. Значение ее увеличено по сравнению с расчетным для обеспечения некоторого запаса по подаче (0,0185 м);

ω - угловая скорость, рад/с;

rгол - радиус головок шестерни, см;

rнач - радиус начальной окружности, см;

u =1,4 см половина длины линии зацепления, см.

Угловая скорость определяется по формуле:

w = pn/3

w = 3,14*1000/30=104,7 рад/с

Радиус начальной окружности:

r =D /2

r =6/2=3 см (0,03 м)

Радиус головок шестерни:

r = r + h

Где: h = 1,5 см - высота головки зуба.

r = 3+1,5 = 4,5 см (0,045 м)

Подставляя полученные значения, получим

N=210*1,85*104,7(4,52-32-1,42)/1,35*100*75=37,32 (кВт)

Мощность на ведущем валу привода насоса определяется по формуле:

Nв=N/h

Где: ηпр. - КПД привода

h=h 1h 2h

Где: η1 = 0, 98 - КПД первой ступени редуктора;

η 2 = 0,98 - КПД второй ступени редуктора;

ηк - КПД подшипников валов, с учетом потерь на вентиляторе;

h=0,99

Где: n = 3 - количество валов в редукторе.

ηк = 0,993 = 0,97

ηпр = 0,98*0,98*0,97=0,93

NB= 37,32/0,93 = 40,0 кВт

Согласно рассчитанной мощности выбираем электродвигатель А2-72-2 мощностью 40 кВт и частотой вращения якоря 2900 об/мин.

2.7 Кинематический расчет редуктора

Общее передаточное число редуктора определяется по формуле:

i = ωм / ωн

Где: ωм - угловая скорость вращения якоря электродвигателя;

ωн - угловая скорость вращения ротора насоса.

Заменяя угловую скорость частотой вращения, получим:

i = 2900/1000 = 2,9

Редуктор двухступенчатый с цилиндрическими косозубыми колесами.

Передаточное число первой ступени редуктора:

i = z/z

Где: Z2 = 20 - число зубьев ведомого колеса;

Z1 =12 - число зубьев ведущего колеса.

i1-2 =20/12=1,67

Передаточное число второй ступени редуктора:

i = i/ i

i = 2,9/,67=1,74

Выбирая количество зубьев ведущего колеса второй ступени редуктора =12, определяем количество зубьев ведомого колеса передачи:

Z3 = *i2-3

Z3 =12*l,74=21

Для снижения возможных ударных нагрузок передача крутящего момента от электродвигателя к редуктору и от редуктора к насосу осуществляется через муфту.

2.8 Расчет муфты

Основные данные:

§ номинальная передаваемая мощность N=40 кВт;

§ коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации, Кр=2,5;

§ диаметр посадочного участка вала d = 0,04 м.

Определяем диаметр, на котором находятся центры тяжести пружин:

Do = 4,5*d = 4,5*0,04 = 0,18 (м)

Пружины располагаются в два ряда, количество пружин т=16.

Сила, приходящаяся на каждую пружину, определяется по формуле:

F = T/0,5*Do*m

Где: Т - крутящий момент

Т = Рном / ω

Где: Рном = 40 кВт - номинальная мощность;

ω - угловая скорость;

ω = π.n / 30 = 3,14*2900/30 = 684,4 (с-1)

Тогда:

Тном = 40*103/415 = 96,4 (Н*м)

Тmах = Кр*Тном = 2,5*96,4 = 241 (Н*м) Fном = 96,4/0,5*0,18*16 = 66,94 (Н)

Fmax = 241/0,5*0,18*16 = 167,36 (Н) Материал для пружины - сталь 75 2 класса

[τ] = 0,4σ = 0,4*1400 = 560 (МПа)

2.9 Расчет пружины на прочность

Расчет пружины на прочность производится по формуле:

τ = K.8.F.Do/ 7.π.d3 [τ]

Где: τ - расчетное напряжение в поперечном сечении витков;

Do - средний диаметр пружины, Do = 0,012 м;

d - диаметр проволоки, d = 0,0025 м;

К - коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков и поперечной силы;

К = (4С+2)/(4С-3)

Где: C = Do/d - индекс пружины

С = 0,012/0,0025 = 4,8

Тогда:

К = (4*4,8+2)/(4*4,8-3) = 1,2

Таким образом

τ = 1,2*8*167,36*0,012/3,14*0,00253 = 392,97 (МПа)

Условие τ < [τ] выполняется, поэтому пружина выбрана правильно.

При расчете пружины на жесткость определяется величина усадки λ, от воздействия силы F.

Для пружины круглого сечения

λ = 8.F.Do3Z/σ.d4

Где: Z - число витков пружины, Z = 6;

σ - модуль сдвига, σ = 8*104 МПа; F = 66,94.

Тогда:

λ = 8*66,94*0,01.23*6/8*104*0,00254 = 1,77*10 -4 (м)

Под действием силы

λ = 8*167,36*0,0123*6/8*104*0,00254 = 4,44*10 -4 (м)

График зависимости λ от F представляет собой прямую линию (рис. 2.1).

2.10 Гидравлический расчет установки

Явление кавитации заключается в образовании в жидкости местных областей, в которых происходит выделение (вскипание) парогазовых пузырьков с последующим их разрушением в результате конденсации паров и смыкания пузырьков, сопровождающимися высокочастотными гидравлическими микроударами и высокими забросами давления.

Кавитация может возникнуть в трубопроводах, в насосах, а также во всех устройствах, где поток жидкости подвергается поворотам, сужениям с последующим расширением (в кранах, клапанах, вентилях, диафрагмах) и прочим деформациям.

Кавитация нарушает нормальный режим работы гидросистемы, а в отдельных случаях оказывает разрушающее действие на ее агрегаты.

Особенно отрицательное действие оказывает кавитация на насосы. Она наступает, если давление на входе во всасывающую камеру насоса окажется недостаточным для того, чтобы обеспечить неразрывность потока жидкости в процессе изменения скорости ее движения, задаваемой изменением скорости движения всасывающего элемента насоса.

С появлением кавитации производительность насоса понижается, возникает характерный шум, происходит эмульсирование жидкости, а также наблюдаются резкие частотные колебания давления в нагнетаемой линии и ударные нагрузки на детали насоса, которые могут вызвать выход его из строя. Основным в борьбе с кавитацией применительно к насосам является создание на всасывании (на входе в насос) такого давления, которое было бы способно преодолеть без разрыва потока жидкости как гидравлические потери в линии всасывания, так и инерцию массы столба гидрожидкости.

В общем случае бескавитационную работу насоса можно описать следующим уравнением:

Рб + Рн = hγ - ΣPn - (И2Bxγ/2g) Рк (*)

Где: Рб=2,3 кг/см —225400 Па - давление в гидробаке самолета Ту-154;

Рн - повышение давления подкачивающим насосом;

h =2,5 м - разность между уровнем жидкости в баке и входным штуцером насоса;

γ = 834 кг/м3 = 8173,2 Н/м3 - удельный вес жидкости АМГ-10 при t=20°C;

ΣPn - сумма потерь давления во всасывающей магистрали;

Ивх = 3 м/с - скорость течения гидрожидкости во всасывающей магистрали. Выбрана согласно рекомендациям, приведенным в литературе;

g =9,8 м/с2 - ускорение свободного падения;

Рк - критическое давление, при котором поступает активное выделение воздуха из жидкости. Практически значение Рк может быть принято равным 400 мм рт.ст или Рк=53000 Па.

Потери давления во всасывающей магистрали складываются из потерь давления в:

§ шланге и трубопроводах;

§ закруглениях трубопроводов;

§ холодильнике;

§ самозапирающейся муфте;

§ расходомере-вискозиметре;

§ тройниках;

§ фильтрующем устройстве;

§ присоединительной арматуре.

Для расчета потерь в трубопроводах установки необходимо помимо длины знать их диаметр и характер течения жидкости. Расход жидкости через сечение трубопровода:

Q=(p d /4)* Ивх

Где: d - диаметр трубопровода

(**)

За расчетную величину расхода жидкости Q примем его максимальное значение Q=110 л/мин, или в системе СИ: Q=0,0018 м3/с

Для определения характера течения жидкости в трубопроводе воспользуемся критерием Рейнольдса. Число Рейнольдса

Re=И d/n

Где: v = 3,04°Е при температуре t=20°C - кипнематическая вязкость жидкости АМГ-10;

3,04 градуса Энглера соответствуют 21,2 сст или 0,212 см2/с.

Выражая входные величины формулы в сантиметрах и секундах, получим:

Re = 300*31,2/0,212 = 44151

Поскольку полученное число Re больше критического значения 2300, то можно заключить, что поток в трубопроводах и шлангах установки будет носить турбулентный характер.

Значение числа Re попадает в интервал от 2300 до 80000, следовательно потери на трение в трубопроводах зависят от числа Re.

По формуле Блазиуса коэффициент сопротивления при турбулентном течении:

λ = 0,3164*

λ = 0,3164*44151-0,25 = 0,0218

Потери давления на трение в шланге и трубопроводах определяются из выражения

DРтр= l g(L/d)*(И/2g)

Где: L - суммарная длина коммуникаций во всасывающей линии. Примем L=8,8 м (складывается из 5 м длины шланга, соединяющего самолет с установкой и 3,3 м трубопроводов внутри установки и самолета).

DР=0,0218*8173,2(8,8/0,0312)*(9*2*9,8) = 23076 (Па)

Потери на преодоление местных сопротивлений:

DР = x*(И g /2g)

Где: ξ - коэффициент местного сопротивления, зависящий от вида последнего. Значение ξ определяется из справочной литературы.

Потери на закруглениях трубопровода на 90° при относительном радиусе изгиба r/d=2, ξ =0,15, количество закруглений во всасывающей магистрали - 5 шт.

DР = 5-0,15*(3 *8173,2)/(2*9,8) = 2814,8 (Па)

Потери давления в холодильнике, ξ = 3,5:

DР = 3,5*(3 *8173,2)/(2*9,8) = 13135,5 (Па)

Потери давления в самозапирающейся муфте, ξ =1,2:

DР = 1,2*(3 *8173,2)/(2*9,8) = 4503,6 (Па)

Потери давления в расходомере-вискозиметре, ξ =0,4:

DР = 0,4*(3 *8173,2)/(2*9,8) = 1501,2 (Па)

Потери давления в тройниках (2 штуки), ξ =0,25:

DР = 0,5*(3 *8173,2)/(2*9,8) = 1876,5 (Па)

Максимальные потери давления в фильтрующем устройстве составляют 4 кг/см2 или 392000 Па - при указанном перепаде открывается клапан перепуска. Таким образом ΔРф = 392000 Па.

Потери давления в присоединительной арматуре, ξ = 0,1:

DР= 10*0,1*(3 *8173,2)/(2*9,8) = 3753 (Па)

Таким образом, суммарные потери давления во всасывающей магистрали составляются из:

åР =

И равны:

åРп = 2814,8+13135,5+23076+4503,6+1501,2+

+1876,5+392000+3753 = 44660,4 (Па)

Введем обозначение:

А = Р + hg - åP - (И2вхg /2g)

А = 225400+2,5*8173,2-442660,4-(32*8173,2)/(2*9,8) = 200584,4 (Па)

Из условия (*) определяем, требую степень повышения давления насосом подкачки:

Рн ³ Рк-А

Откуда

Рн ³ 2535844 Па

Произведенный выше расчет всасывающей линии насоса учитывал работу установки в основном режиме и в режиме проверки, т.е. когда гидрожидкость поступала к качающему узлу из гидробака самолета Ту-154, имеющего наддув сжатым воздухом. При работе установки в режиме заправки, забор жидкости осуществляется из бака стенда. Давление в нем равно атмосферному. Вследствие этого возникает необходимость расчета всасывающей линии при работе установки в режиме заправки. Условие бескавитационной работы нагнетающего насоса остается тем же, но величины, входящие в него изменяются.

Поскольку базовый аэродром может находиться на различной высоте над уровнем моря, то примем давление внутри бака Рб =70121 Па, что соответствует высоте 3000 м по таблице международной стандартной атмосферы.

Изменится также разность между уровнем жидкости в баке и входным штуцером насоса h. Она станет h' = 0,6 м.

Суммарная длина трубопроводов сократится и станет L'=l,9 м. Вследствие этого изменится и величина потерь на трение в коммуникациях, определяемая по формуле:

DР'=0,0218*8173,2*(1,9/0,0312)*(3/2*9,8)=4982 Па

Количество изгибов трубопровода сократится до 3-х, и величина потерь давления на них составит:

DР = 3*0,15*(3 *8173,2)/(2*9,8) = 1688,9 Па

К суммарным добавятся потери давления на гидравлическом кране

x=0,5

DР = 0,5*(32*8173,2)/(2*9,8) = 1876,5 Па

Потери давления на присоединительной арматуре ΔРпа останутся такими же.

Суммарные потери давления в линии всасывания при работе установки в режиме заправки:

åР' = DР'тр +D Р'изг+D Рх +D Ррв +D Рт +D Рф+D Рпа+D Ркр

И равны:

åР' = 4982+1688,9+13135,5+1501,2+1876,5+392000+3753+1876,5 = 420813,8 Па

Введем обозначение:

А'= Р'б + h'g - åP' - (И вхg /2g)

А' = 70121+0,6*8173,2-420813,8-(3 *8173,2)/(2*9,8) = -349541,9 (Па)

Pн³ 402541,9 (Па

Таким образом, потребное повышение давления подкачивающим насосом при работе установки в режиме заправки значительно превышает этот же показатель при работе в режиме очистки или проверки.

В качестве подкачивающего насоса можно использовать лопастной, приводимый от индивидуального электродвигателя. Режим работы электродвигателя предлагается, изменять вместе с режимом работы установки. Таким образом достигается экономия электроэнергии и отпадает необходимость в системе наддува гидробака установки, что существенно снижает ее стоимость и упрощает обслуживание.

Диаметр трубопровода линии нагнетания определяется из выражения (**). Изменяется значение скорости потока жидкости. Оно становится И =8 м/с.

Расчет производится по методике, изложенной в источнике [5].

3 ОХРАНА ТРУДА.

3.1 Экспертиза безопасности рабочей зоны при техническом обслуживании гидрооборудования самолета Ту-154 (в соответствии с ОСТ 54 71001-82)

При выполнении технического обслуживания гидрооборудования самолета Ту-154 согласно „правил безопасности труда при техническом обслуживании и ремонте авиационной техники" на технический персонал АТБ возможно воздействие следующих опасных и вредных производственных факторов:

§ движущиеся самолеты, спецавтотранспорт, самоходные механизмы;

§ незащищенные подвижные элементы самолетов (элероны, интерцепторы, закрылки, рули, стойки шасси и т.д.), спецавтотранспорта, а также механизмов и производственного оборудования;

§ разлетающиеся осколки, элементы, детали производственного оборудования;

§ падающие изделия авиационной техники, инструмент и материалы при работе на значительной высоте над землей при обслуживании агрегатов, установленных на стабилизаторе, в киле, двигателях);

§ ударная волна (взрыв сосудов, работающих под давлением, паров горючей жидкости);

§ струи отработавших газов авиадвигателей и предметы, попавшие в них;

§ истекающие струи газов и жидкостей из сосудов и трубопроводов, работающих под давлением;

§ обрушивающийся самолет (с подъемников или при ошибочной уборке шасси);

§ разрушающиеся конструкции (бортовые лестницы, стремянки и другое производственное оборудование);

§ высоко расположенные части самолета;

§ повышенное скольжение (вследствие обледенения, увлажнения и замасливания поверхностей самолетов, трапов, стремянок, покрытий мест стоянок и т.д.);

§ повышенная запыленность и загазованность воздуха в зоне технического обслуживания;

§ пониженная температура поверхностей AT, оборудования и материалов;

§ повышенный уровень шума, вибрации;

§ повышенный уровень статического электричества;

§ расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли;

§ острые кромки, заусеницы и шероховатости на поверхностях самолетов, оборудования и инструментов;

§ отсутствие или недостаток естественного света;

§ химические вещества, входящие в состав применяемых материалов, горюче-смазочные материалы, проникающие в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

Жидкость АМГ-10 на 92 % состоит из нефтяной фракции. Концентрация паров углеводородов до 9 мг/м3 в воздухе при длительном воздействии на организм человека может вызвать ряд отклонений, таких как изменение светочувствительности сетчатки глаз, изменение электромагнитной активности головного мозга.

3.2 Технические и организационные меры по уменьшению уровня воздействия опасных и вредных факторов

К наиболее опасным и вредным производственным факторам 154 согласно „правил безопасности труда при техническом обслуживании и ремонте авиационной техники" воздействующим на персонал АТБ в процессе ТО гидросистемы самолета Ту-154 молено отнести следующие:

§ воздействие паров жидкости АМГ-10;

§ разлетающиеся осколки и элементы производственного оборудования;

§ истекающие струи жидкостей и газов из трубопроводов и сосудов, работающих под высоким давлением;

§ незащищенные подвижные элементы производственных механизмов;

§ повышенный уровень шума;

§ повышенное значение напряжения в электрической сети применяемых стендов, замыкание которой может произойти через тело человека;

§ движущиеся механизмы.

Снижение уровня воздействия вышеперечисленных факторов на работающих может быть достигнуто путем внедрения предлагаемых настоящем дипломном проекте разработок.

Повышение уровня контролепригодности гидравлического оборудования самолета Ту-154 за счет постановки датчиков перепада давления на гидравлических фильтрах, а также установки приборов контроля внутренней негерметичности в сливных линиях отдельных распределительных агрегатов, на гидронасосах НП-89Д и насосных станциях НС-46 (лист 2 графической части проекта) позволит осуществлять контроль технического состояния указанных агрегатов без их демонтажа с борта самолета, что исключит контакт работающих с жидкостью АМГ-10, а также сократит время пребывания работника в рабочей зоне.

Использование стенда для очистки гидрожидкости (лист 6 графический части проекта) увеличивает периодичность ее замены, что уменьшает вероятность ее пролива и снижает воздействие паров АМГ-10 на исполнителей.

Использование на предлагаемом стенде (лист графической части проекта) подкачивающего насоса в линии всасывания снимает наддува, в оборудовании гидробака установки системой наддува, что упрощает процесс ее обслуживания и исключает возможность поражения работающих разлетающимися осколками сосудов, работающих под высоким давлением.

Все вращающиеся и подвижные части гидравлической установки закрыты металлическим кожухом.

С целью обеспечения электробезопасности предусматривается заземление стенда, что снижает вероятность поражения оператора электрическим током.

Для предотвращения самооткатывания установки, она укомплектована противооткатными колодками (рис.3.1).

Для уменьшения воздействия шума от работающего электродвигателя, редуктора и насоса установки, рабочее место оператора окружено звукоизоляцией (рис.3.1).

Применение в системах подачи гидрожидкости ("стенд-самолет" и самолет-стенд") устройства для изолирования поврежденного участка трубопровода (рис. 6.2) исключает воздействие на работающих истекающей струи жидкости под высоким (до 210 кг/см2) давлением.

Основным элементом устройства является клапан, перекрывающий выходную магистраль в случае резкого падения давления в ней. При плавном падении давления магистраль останется открытой. В закрытом положении тарелка клапана удерживается давлением во входной магистрали.

3.3 Пожарная и нарывная безопасность при техническом обслуживании передвижной наземной гидроустановки для очистки жидкости АМГ-10

Согласно „правил безопасности труда при техническом обслуживании и ремонте авиационной техники" вся работа по пожарной и взрывной безопасности авиапредприятий гражданской авиации строится в соответствии с Наставлением по пожарной охране предприятий, организаций и учреждений гражданской авиации (НПО ГА). Оно определяет основные положения организации и проведения пожарно-профилактической работы, службы и боевой подготовки пожарных частей на предприятиях ГА, а также обязанности должностных лиц по обеспечению пожарной безопасности на объектах предприятий ГА.

Основной задачей пожарной безопасности является устранение причин, могущих вызвать возникновение пожара: осуществление мероприятий, ограничивающих распространение пожара в случае его возникновения; создание условий для успешной эвакуации людей и имущества; проведение мероприятий, обеспечивающих успешную ликвидацию пожара подразделениями пожарной охраны или добровольными пожарными дружинами.

Причины, которые могут вызвать пожар на предлагаемой установке:

§ короткое замыкание или неисправность электросети установки;

§ наличие открытого огня в зоне обслуживания;

§ сильный нагрев частей установки, контактирующих с жидкостью АМГ-10;

§ наличие различных ГСМ в зоне обслуживания.

Для устранения вышеуказанных причин возникновения пожара предполагается оборудовать установку автоматами защиты сети (АЭС), отключающими питание стенда при превышении силы тока выше допустимого значения.

Открытый огонь в зоне обслуживания и сварные работы при раличии в установке АМГ-Ш не допускаются.

При проливе жидкости АМГ-10 и других ГСМ работы по обслуживанию приостанавливаются до устранения источника опасности.

Во избежание проявления статического электричества, установка оборудуется заземлением.

Установка и место обслуживания оборудуются средствами пожаротушения, расположенными в легкодоступных местах.

Техническое обслуживание установки предполагается производить, а безопасном удалении от авиационной техники, стоянки машин спецтранспорта, склада ГСМ, прочих зданий и сооружений авиапредприятия. Данное мероприятие позволит предотвратить распространение огня при возникновении пожара, а также обеспечит быструю эвакуацию людей из опасной зоны.

В случае возгорания установки необходимо отключить электропитание и, в зависимости от места возгорания, применить средства пожаротушения, имеющиеся на стоянке (углекислотные баллоны, песок и т.д.) для ликвидации пожара.

3.4 Инструкция по технике безопасности при работе с наземной передвижной установкой для очистки гидрожидкости

Перед началом работы необходимо:

3.4.1. исключить возможность самооткатывания установки путем постановки противооткатных колодок;

3.4.2. надежно заземлить установку;

3.4.3. раскатку рукавов и электрического кабеля с барабанов производить в рукавицах;

3.4.4. проверить надежность крепления электрического кабеля в разъемах;

3.4.5. раскатку рукавов производить при условии отсутствия дефектов покрытия, которые могут нанести механические повреждения шлангам;

3.4.6. в первую очередь подсоединять рукава к штуцерам установки, затем только к бортовым клапанам гидросистемы Ту-154;

3.4.7. проверить надежность крепления и отсутствие течи на рукавах,

К работе на установке можно приступать при отсутствии запаха и пролитых на месте стоянки ГСМ; при отсутствии грозовой деятельности и неблагоприятных метеоусловий.

Во время работы установки:

3.4.8. не допускается открывать щиток распределительной коробки электросистемы;

3.4.9. не допускается нахождение в рабочей зоне лиц, не ознакомленных с инструкцией по эксплуатации установки;

3.4.10. не допускается проведение на самолете других работ по техническому обслуживанию;

3.4.11. при проливе ГСМ или АМГ-10 работы приостановить до полного удаления жидкости из рабочей зоны.

По окончании работ:

3.4.12. отсоединение электрокабеля производить только при обесточенной установке;

3.4.13. противооткатные колодки убрать только по прибытии буксировщика.

4 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Настоящий раздел содержит анализ воздействия проектируемого стенда на состояние окружающей среды, мероприятия по снижению вредных выбросов и расчет эколого-экономической эффективности предлагаемых разработок.

4.1 Экологическая опасность эксплуатации воздушного судов и их двигателей

В процессе эксплуатации и ТО гидравлического оборудования самолета Ту-154 происходит загрязнение окружающей среды в результате испарения углеводородов, составляющих более 90 % жидкости АМГ-10. Опасность загрязнения воздуха усиливается тем, что в результате окисления углеводородов могут образовываться высокотоксичные продукты органические перекиси и т.д.

При загрязнении нефтепродуктами окружающей среды природе наносится значительный ущерб. Наибольшую опасность представляет собой загрязнение сточных и грунтовых вод, объясняющееся следующими причинами:

§ случайный пролив жидкости АМГ-10 в результате неосторожности или нарушения правил технического обслуживания;

§ проливание жидкости в результате внешней негерметичности агрегатов гидравлического оборудования самолета или средств механизации процесса ТО (в частности» проектируемого стенда).

Пары углеводородов, в частности нефтепродуктов и продуктов их сгорания, могут вызвать серьезные заболевания органов дыхания, зрения, сердечно-сосудистой системы человека.

В связи с большой загрязненностью сточных и грунтовых вод, почвы, атмосферы необходимы решительные меры на резкое сокращение выбросов вредных веществ.

Для предотвращения появления в атмосфере и грунтовых водах тяжелых углеводородных фракций, сернистого водорода, двуокиси азота предлагается строго соблюдать правила хранения, транспортировки и использования авиатоплив, смазочных материалов, спецжидкостей.

Отработанные ГСМ собирать в специальные емкости с крышками для последующей переработки, что позволит рационально использовать ГСМ.

Улучшение оснащенности процессов ТО техническими средствами механизации и автоматизации позволит снизить количество ГСМ и спецжидкостей, попадающих в почву и атмосферу.

Комплекс мероприятий по совершенствованию процессов ТО гидрооборудования самолета Ту-154, предлагаемый в настоящем проекте, а именно: повышение уровня контролепригодности гидросистемы; разработка стенда для ТО гидросистемы и очистки гидрожидкости без ее замены, позволит снизить количество проливаемой при ТО жидкости АМГ-10.

Оснащение фильтров 11ГФ12СИ, 11ГФ9СИ, а также сливных фильтров датчиками перепада давления, постановка приборов контроля внутренней негерметичности на отдельные агрегаты гидросистемы Ту-154 ( лист 2

графической части проекта) позволит производить контроль технического состояния вышеуказанных изделий AT без их демонтажа.

Использование предлагаемой установки позволит увеличить
периодичность замены АМГ-10, что, в конечном итоге, уменьшает
вероятность ее пролива.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте произведен анализ статистических данных об отказах и неисправностях элементов гидросистемы самолета Ту-154» имевших место в процессе его эксплуатации. На основе анализа разработаны мероприятия, направленные на совершенствование процесса технического обслуживания гидросистемы самолета, которые предусматривали:

§ конструктивное усовершенствование агрегатов гидросистемы, обеспечивающее их высокую надежность;

§ доработку агрегатов гидросистемы путем постановки датчиков контроля, обеспечивающих получение информации об изменении технического состояния изделия;

§ разработку средств механизации технического обслуживания гидросистемы, позволяющих снизить трудоемкость ТО и повысить эффективность работы по обслуживанию гидросистемы.

В настоящем дипломном проекте совершенствование процесса ТО гидрооборудования самолета Ту-154 предлагается осуществить за счет доработки отдельных агрегатов для повышения уровня контролепригодности указанной функциональной системы. Предлагаемые изменения предусматривают установку датчиков контроля состояний агрегатов (НП-89, НС-46, ГА-165, 11ГФ9СИ, УГ-149, РГ-16А, КЭ-47, ГА-142, ГА-158) позволяют повысить уровень их контролепригодности, обеспечить процесс диагностирования состояния системы, что дает возможность отказаться от фиксированных периодичности и объема работ на ТО, а регламент формировать по фактическому состоянию изделий.

Разработанная в специальной части установка для технического обслуживания создает условия для повышения надежности самолетного гидрооборудования, т.к. позволяет обеспечить высокую степень чистоты жидкости АМГ-10 при ее очистке. В то же время использование данной установки позволяет повысить культуру производства, снижает время, затрачиваемое на техническое обслуживание гидравлической системы, дает экономию ГСМ.

В целом, представленные в настоящем дипломном проекте доработки и конструктивные усовершенствования обеспечивают снижение трудоемкости ТО, что позволит увеличить общее время коммерческой эксплуатации самолета Ту-154.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Волошин Ф.А. Самолет Ту-154, ч.1,2. - М.: Транспорт, 1975.

2. Регламент ТО самолетов Ту-154, Ту-154А, Ту-154Б, Ту-154В-1, Ту-154Б-2, ч.2 Планер и силовая установка. Периодические формы. -М.: Воздушный транспорт, 1981.

3. Технологические указания по выполнению регламентных работ на самолетах Ту-154, Ту-154А, Ту-154В, Ту-154Б-1, Ту-154Б-2, выпуск 9 Гидросистема, - М.: Воздушный транспорт, 1982.

4. Ямпольский В.И., Белоконь Н.И., Пилипосян Б.Н. Контроль и диагностирование гражданской авиационной техники. - М.: Транспорт, 1990, 182 с.

5. Апполонов Ю.С., Сафронов В.И., Машков С.Г., Черкашин А.С. Авторское свидетельство СССР № 1519135, кл B64F 1/36, 1987. Аэродромная установка для обслуживания летательных аппаратов.

6. Черкашин А.С., Сафронов В.И. Авторское свидетельство СССР № 1667344, кл B64F 1/36, 1938. Аэродромная установка для обслуживания летательных аппаратов.

7. 11. Минин И.И., Петриков В.В. Авторское свидетельство СССР № 1420374, кл G01F 1/68, 1985. Парциальный термоанемометрический преобразователь.

8. Минин И.И., Загребельный В.И., Дячков А.А., Степанов В.В. Авторское свидетельство СССР № 892305, Кл G01Р5/12. 1981 Термоанемометрический преобразователь.

9. Единые нормы летной годности самолетов ГА (ЕНЛГС). СЭВ, 1985.

10. Сопротивление материалов. Под ред. Писаренко Г.С. - К.: Вища школа, 1979, 696 с.

11. Гузенков Д.В. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1982.

12. Алешин А.И., Ермилов Ю.С. Состояние и перспективы развития современных гидравлических систем шасси самолетов гражданской авиации. Воздушный транспорт. Обзорная информация. -М.: 1986, 40 с.

Страницы: 1, 2