Диссертация (Разработка методов и совершенствование технических средств оценки работоспособности эластомерных клеевых соединений конструкций летательных аппаратов), страница 24

После проведения расчета оптимального режима конструкция ЛАустанавливается в лабораторную испытательную установку, в которойдемонтируемыйузелподвергаетсяпродолжительномутеплосиловомувоздействию согласно рассчитанному режиму до разрушения ЭКС.4. После разрушения ЭКС его детали освобождаются из испытательнойустановки для проведения необходимых контрольных операций, на основаниикоторых принимается решение о возможности их дальнейшего использования.Ниже приведен пример практической реализации вышеизложеннойметодики демонтажа ЭКС конструкций головного обтекателя методомпродолжительного теплосилового воздействия:1. Демонтируемый узел ЭКС конструкции ЛА имеет следующиепараметры:-вкачествеадгезиваиспользованэластомерныйгерметикВИКСИНТ У-2-28;- площадь склейки составляет 320 см2, толщина клеевого слоя 0,5 мм,189конусность 1°;- предельно допустимое значение температуры шпангоута при нагреверавна 320 °С.2. Расчет оптимального режима теплосилового воздействия проводится сиспользованием критериальных соотношений для определения долговечностиЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28, полученных в данной работе (см.п.

4.3). Расчет проводился для температуры нагрева узла ЭКС равной 300 °С,при этом оптимальным временем разрушения ЭКС установлено значение неболее 120 минут (то есть t* = 7200 с), в этом случае величина сдвиговогонапряжения τсд достаточного для разрушения клеевого слоя, исходя из (4.17)рассчитывается согласно формуле:lg  сд lg aT  lg t*  0, 61,6, 61(5.1)где коэффициент температурно-временной редукции aT, который согласно(4.15) для температуры Т = 300°С имеет значениеlg aT  42,4(300  280) 2,02.400  (300  280)(5.2)Тогда из (5.1) и (5.2) для t* = 7200 с получим:lg  сд 2, 02  3,875  0, 61  сд  0,16 МПа.6, 613. На основании проведенного расчета демонтируемый узел ЭКСконструкции ЛА на лабораторной испытательной установке подвергнутьпродолжительному статическому теплосиловому воздействию с параметрами:Т = 300 °С, τсд = 0,16 МПа.4. В результате фактическое время разрушения ЭКС составило 129 минут(7740 с).Необходимо отметить, что демонтаж узла ЭКС также может бытьосуществлен методом продолжительного термовибрационного воздействия,190однако для реализации и отработки данного метода необходимо полноценноесистемноеисследованиеработоспособностиЭКСприкомплексномтермовибрационном воздействии.

Данное исследование может быть вдальнейшем проведено на созданном испытательном комплексе, однако этазадача выходит за рамки настоящей работы и может являться предметомсамостоятельного исследования.5.3.2.Способразборкиузлаэластомерногоклеемеханическогобайонетного соединенияЭластомерноеклеемеханическоесоединениебайонетноготипа(выполняемое посредством осевого перемещения и поворота) широкоиспользуется при сборке деталей переходных металлических шпангоутовразличныхконструкцийЛАдляобеспечениянеобходимойнесущейспособности и требуемого уровня герметичности внутреннего объема.В настоящее время на практике при необходимости доработки или заменыодной из деталей байонетного клеемеханического соединения, утилизируетсявесь узел, а дорогостоящие детали изготавливаются заново.

Это происходит попричине отсутствия способа разборки данного узла соединения, позволяющегоисключить повреждения, остаточные деформации или локальный перегревдеталей соединения в процессе разборки.Для решения данной проблемы использована, предложенная в настоящейработе, методика демонтажа ЭКС методом продолжительного теплосиловоговоздействия, в результате чего разработан новый способ разборки узлаэластомерного клеемеханического байонетного соединения металлическихдеталей [181].Техническая сущность разработанного способа заключается в том, чтоодна деталь клеемеханического байонетного соединения жестко крепится кустойчивой опоре и помещается внутрь индукционного нагревателя. В191процессе воздействия переменного магнитного поля происходит нагревметаллических деталей узла соединения и, как следствие, эластомерногоадгезива.

Данный нагрев продолжается до достижения температуры переходаадгезива в вязкотекучее состояние, после чего незакрепленную к опоре детальсоединения проворачивают относительно закреплённой и снимают.Зачастуюдеталиузлаклеемеханическогобайонетногосоединенияконструкций ЛА имеют разные ферромагнитные свойств, определяющиеинтенсивность тепловыделения в процессе индукционного нагрева, например,титан (парамагнетик) и никель (ферромагнетик, с точкой Кюри около 400 °С).

Вэтом случае, как правило, более дорогостоящая неферромагнитная детальподвергается существенно меньшему тепловому воздействию, а разогревадгезива до температуры перехода в вязкотекучее состояние происходит восновном за счет ферромагнитной детали, что позволяет избегать образованияокислов на поверхности дорогостоящих деталей при проведении разборки ватмосферной среде.Описанный способ иллюстрирует схема на Рис 5.11. Узел эластомерногоклеемеханического байонетного соединения металлических деталей 1 и 2,соединенных с помощью эластомерного адгезива 4, жестко крепиться к опоре 6с помощью переходного кольца 3.

Равномерный нагрев соединенных деталей 1и 2 осуществляется в зоне адгезива 4. После достижения в нагреваемой зонезаданного уровня температуры к детали 1 прикладывают вращательное усилиеи совершают ее проворот относительно детали 2 на необходимый для разборкибайонетного соединения угол и разбирают соединение.Для апробации и экспериментальной отработки предложенного способасозданная лабораторная испытательная установка дооснащена индукционнымнагревателем (Рис.

5.12), расчет и изготовление которого осуществлялсясогласноразработаннойметодике(см.п.приспособлениями для разборки узла соединения.3.1),атакжедругими192Рис. 5.11. Схема разборки узла эластомерного клеемеханическогосоединения байонетного типа: 1 и 2 – соединяемые детали; 3 – переходноекольцо; 4 – эластомерный адгезив; 5 – индукционный нагерватель; 6 – опораРис. 5.12. Специальный индукционный нагреватель для разборкиэластомерного клеемеханического соединения байонетного типаВнешний вид испытательной установки после доработки и дооснащенияпредставлен на Рис 5.13.В процессе апробации и экспериментальной отработки предложенногоспособа на доработанной испытательной установке проведена успешнаяразборка более 20 узлов эластомерных клеемеханических соединенийбайонетного типа реальных конструкций ЛА, большинство из которых в193дальнейшем были повторно использованы в производстве.Рис.

5.13. Лабораторная испытательная установка после доработки дляосуществления разборки узла эластомерного клеемеханического соединениябайонетного типа: 1 - опора; 2 - конденсаторная батарея индукционногонагревателя; 3 - индуктор; 4 - узел клеемеханического байонетного соединения;5 - держатели; 6 - термопараНа Рис. 5.14 приведен внешний вид деталей разобранного узла соединенияпосле проведения разборки согласно предложенного способу.Таким образом, предложенный способ разборки узла эластомерногоклеемеханического соединения байонетного типа позволяет исключить впроцессе разборке механические повреждения, деформации и локальный194перегревдеталейузласоединения.Предлагаемыйспособявляетсяэкономически обоснованным, поскольку позволяет сохранять дорогостоящиедетали и использовать их после проведения разборки.Рис. 5.14.

Детали узла эластомерного клеемеханического байонетногосоединения после разборки5.4. Выводы по главе 51. На созданной лабораторной испытательной установке проведенаапробация и экспериментальная отработка предложенного в работе методапрогнозированиядолговечностиЭКСвусловияхпродолжительноготеплосилового воздействия на реальных конструкциях летательных аппаратов.Результаты экспериментальных исследований показали, что предложенныйметодпрогнозированиякритериальныедолговечностисоотношенияЭКС,позволяютатакжеосуществлятьполученныеоценкуработоспособности ЭКС как малогабаритных, так и крупногабаритныхконструкций обтекателей летательных аппаратов.2.

В результате экспериментальных исследований работоспособности истойкости ЭКС конструкций ЛА к комплексному термовибрационному195воздействию апробирован созданный испытательный комплекс, а такжепроведена отработка предложенной методики испытания на стойкость вусловияхданноговидавоздействия.Продемонстрированонаучно-методическое обеспечение проведения ресурсных испытаний ЭКС конструкцийЛА в условиях комплексного термовибрационного воздействия и определениявлияния параметров узла ЭКС на динамические характеристики конструкцииЛА.3. Предложены и экспериментально опробованы способы демонтажа ЭКСметодомпродолжительноготеплосиловоговоздействия,позволяющиеосуществлять демонтаж и разборку узла соединения без повреждений инарушения целостности дорогостоящих элементов и деталей, что в своюочередь дает возможность их повторного использования и исключение затратна изготовление новых.196ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕРабота посвящена решению важной и актуальной научно-техническойзадачиразработкиметодовоценкиработоспособностиЭКСвысоконагруженных конструкций и созданию технических испытательныхсредств наземной лабораторно-стендовой отработки элементов конструкцийЛА, в частности:1.

Получен критерий оценки долговечности ЭКС, основанный на принципетемпературно-временной суперпозиции релаксационных свойств эластомеров,позволяющий прогнозировать разрушение ЭКС в условиях теплосиловоговоздействия. Разработана методика определения параметров критерия методомминимизации невязки расчетных и экспериментальных данных.2. Разработана методика определения долговечности ЭКС в условияхстатическоготеплосиловоговоздействия,позволяющаяпорезультатамиспытаний образцов получать обобщенную зависимость долговечности ЭКС отсдвигового напряжения и температуры для реальных конструкций ЛА.Результатыапробациипоказали,чтоотклонениярасчетныхзначенийдолговечности ЭКС, полученных согласно разработанной методике, от среднихэкспериментальных значений долговечности не превышают 28,5 % длямалогабаритныхконструкцийЛАи34,3%длякрупногабаритныхсоответственно.3.

Созданы оригинальные технические средства и разработано их научнометодическое обеспечение, позволяющие обеспечить в наземных условияхкомплексное исследование работоспособности и экспериментальную отработкуЭКС как на образцах, так и на реальных конструкциях высокоскоростных ЛА.Испытательные средства позволяют проводить оценку работоспособности ЭКСв условиях комплексных теплосиловых и термовибрационных воздействий.4. Установлена возможность использования соотношений нелинейнойтеории упругости с применением упругих потенциалов Трелоара и Муни-197Ривлина для описания механического поведения клеевого соединения на основеэластомерного адгезива типа ВИКСИНТ при сдвиге. Впервые предложенаметодика прогнозирования деформирования адгезива при сдвиге в клеевомсоединении по результатам испытания плоских образцов адгезива нарастяжение.5.