Rupture Commande Profondeur

[Stéphane]

Friedel Weber publie un commentaire supplémentaire (en ce moment uniquement en allemand) au sujet des causes possibles de rupture du boulon. En gros, il estime que si l'écrou était correctement serré, une telle rupture n'aurait pas dû se produire. Par contre, si cet écrou était trop peu serré, il envisage la séquence suivante:

• le guignol peut bouger axialement sur le boulon, qui est alors sollicité en flexion (ce qui n'est pas le cas lorsque l'écrou est serré à fond, dixit Weber)
  
• cette situation échappe au responsable de l'entretien lors des révisions annuelles
  
• une figure de voltige ratée ou un autre événement anormal sollicite le boulon de façon excessive, ce qui provoque un dommage au boulon
  
• après des années, le boulon finit par céder entièrement
  

Weber estime qu'un tel enchaînement est assez peu probable, mais ne voit pas d'autre explication pour le moment. Il n'a toutefois pas encore pu examiner les pièces en cause, il n'a vu que les photos du boulon cassé. Des tests ont été effectués sur des boulons identiques pour voir si un serrage excessif pourrait faire casser le boulon. Résultat: le filet est rasé, le boulon ne casse pas.

Modifié le 20 juin 2007 par Stéphane

[Monsieur bobote]

Vu la taille de la piece je parie plutot sur une rupture fragile (brittle) due à un défaut de traitement thermique ou de métalurgie

j'ai eu le cas sur une série de boulons pour nautisme soit disant inox qui se cisaillaient au serrage.

A part ça en cas d'effort excessif sur les gouvernes c'est bien le dernier endroit qui devrait casser

[Stéphane]

Le commentaire de Weber a disparu, il a été remplacé par une version provisoire d'une TM(consigne de navigabilité).

 

Celle-ci prévoit la vérification du couple de serrage (12 Nm nominaux). Si le couple actuel est inférieur à 3 Nm, le boulon est à remplacer. Il est aussi à remplacer toutes les 1000 h de vol, sauf modification de sa fixation par ajout d'un support.

 

Pour ceux qui désirent le texte du commentaire original, le voici (moins l'illustration du système de commande, mais c'est celle qui figure ci-dessus, sauf qu'une flèche indiquait l'endroit de la rupture).

 

Versuch der Ursachenerforschung:

 

Wenn wir vor ein paar Tagen gefragt worden wären, hätten wir absolut überzeugt geantwortet, dass es solch ein Versagen nicht geben kann. Nun aber hat die Praxis die Theorie überholt und ein ziemlich ratloser Wilhelm Dirks zermartert sich den Kopf, was hier wohl passiert sein kann.

 

Um aufkommende Diskussionen nicht in die falsche Richtung zu leiten, hier in paar "Basisinfos" - bewusst geschrieben von einem Nicht-Ingenieur und wieder alles vorläufig und ohne Verbindlichkeit:

 

Abgebrochen ist der Umlenkhebel lt. Zeichnung:

 

Er sitzt mit seinem Kugellager auf dem oben fotografierten Bolzen M6 und wird mit einer Stoppmutter gehalten.

Uns ist im Moment nur folgende Kausalkette vorstellbar:

 

Wenn die Stoppmutter nur locker angezogen ist, so dass der Bolzen etwas axiales Spiel hat, so wird jede Höhenruderbetätigung ein Biegemoment auf den Bolzen bringen. Normalerweise sind das nur geringe Kräfte und der Bolzen hält so etwas locker aus. Die höchste Belastung tritt nämlich nicht beim Flug in Turbulenzen auf sondern bei der täglichen Ruderprobe, wenn ein Mann das Ruder festhält und der andere mehr oder weniger kräftig den Knüppel bewegt. Auch das muss solch eine Befestigung halten. Wenn allerdings Kunstflug gemacht wird und das Flugzeug fällt z. Bsp. bei einem verunglückten Turn rückwärts, so kann das Höhenruder umschlagen und dabei entstehen erhebliche Überlastungen der Konstruktion.

 

Bei irgendeiner Gelegenheit hat es nun eine solche hohe Überlastung gegeben, wodurch der Bolzen krumm wurde. Und vielleicht wollte der Pilot das nicht melden und hat schnell den krummen Umlenkhebel (und damit den Bolzen) wieder gerade gebogen - alles nur Spekulation, ich weiß! Niemand wird das je belegen oder widerlegen können, denn der Fall kann vor 15 Jahren passiert sein. Auf jeden Fall hätte der Bolzen jetzt eine Vorschädigung.

 

Und damit wurde bei weiteren Flügen und Biegebeanspruchungen das Material immer mürber bis zum Bruch.

 

Das klingt alles so, als sei ein solcher Fall gar nicht so unwahrscheinlich. Und das ist er auch nicht, denn in der Beschreibung ist genau ein "Doppelfehler" enthalten:

 

Der erste Satz des Absatzes enthält ihn, denn die Stoppmutter ist von Haus aus nicht locker angezogen sondern mit den üblichen etwa 12 Nm. Das entspricht etwa der maximalen Kraft, die Sie mit einem normalen M10 Schraubenschlüssel ohne Gewaltanwendung noch so eben aufbringen können. Wenn die Mutter aber so fest angezogen ist, drückt sie den inneren Ring des Kugellagers fest auf das Fundament aus GFK (mit der Messinghülse und Unterlegscheibe darunter) und durch die dadurch entstehende Vorspannung verbiegt sich überhaupt nichts mehr. Jetzt ist der Bolzen ausschließlich auf Zug belastet und alle Schermomente gehen direkt ins Fundament. Eine solche Verbindung hält ein Vielfaches der nachzuweisenden Lasten und kann nur bei einem Unfall durch völlige Zerstörung des GFK abreißen. Das aber ist genau nicht passiert, sondern es ist der Bolzen schlicht gebrochen.

 

Bleibt die Frage, ob die Mutter auf dem Bolzen zu fest angezogen sein konnte und ihn dadurch beschädigt hätte.

Auch das ist auszuschließen: Wir haben sofort einen Test gemacht und ein Teil bewusst zerstört:

Wenn die Mutter auf dem Bolzen mit einem großen Schlüssel mit "brutaler Kraft" angezogen wird, reißt nicht der Bolzen ab sondern das Gewinde der Mutter wird überdreht. Der Bolzen bleibt unbeschädigt. In Form einer Zugbelastung hält ein solcher Bolzen mehrere Tonnen Zug aus - auf dauernde Biegung reagiert er dagegen empfindlicher.

 

Wir hätten es also - wenn uns nicht noch neuer Erkenntnisse kommen - mit der folgenden Kette von Kausalitäten zu tun:

 

Irgendwer oder -was lockert die Verschraubung des Umlenkhebels auf dem Bolzen

(Wollte da vielleicht jemand die Höhensteuerung leicht gängiger machen????)

 

Das wird - vermutlich jahrelang - bei keiner Jahresnachprüfung festgestellt und behoben

(obwohl die Kontrolle der Schraubverbindungen zum Programm gehört!)

 

Dann wird das Flugzeug irgendwann in seiner Steuerung massiv überlastet und der krumm gewordene Bolzen wieder zurück gebogen

 

Der so vorgeschädigte Bolzen wird durch Dauerbiegung mürbe bis zum Bruch

 

Tja - das klingt alles nicht sehr wahrscheinlich, aber mehr können wir auch nicht sagen.

 

Die Konsequenz könnte eine TM sein, den festen Sitz dieser Mutter zu prüfen - aber lassen Sie jetzt bitte den Schraubenschlüssel im Werkzeugkoffer, bis etwas "offizielles" erscheint!

 

Sollten Sie allerdings an den Umlenkhebel fassen und feststellen, dass er sich auf dem Bolzen axial bewegen, also hin und herschieben lässt - dann sollten Sie uns sofort informieren und den Flieger vorläufig nicht mehr benutzen!

 

Im Übrigen haben wir darum gebeten, Einsicht in die Lebenslaufakte zu erhalten wegen evt. Unfälle und die heraus getrennte GFK-Platte sowie den Bolzen nach der offiziellen Untersuchung zu bekommen. Vielleicht gibt das dann noch andere Erkenntnisse.

 

- friedel weber

Modifié le 21 juin 2007 par Stéphane

[AFox]

Friedel Weber publie un commentaire supplémentaire (en ce moment uniquement en allemand) au sujet des causes possibles de rupture du boulon. En gros, il estime que si l'écrou était correctement serré, une telle rupture n'aurait pas dû se produire. Par contre, si cet écrou était trop peu serré, il envisage la séquence suivante:

• le guignol peut bouger axialement sur le boulon, qui est alors sollicité en flexion (ce qui n'est pas le cas lorsque l'écrou est serré à fond, dixit Weber)
  
• cette situation échappe au responsable de l'entretien lors des révisions annuelles
  
• une figure de voltige ratée ou un autre événement anormal sollicite le boulon de façon excessive, ce qui provoque un dommage au boulon
  
• après des années, le boulon finit par céder entièrement
  

Weber estime qu'un tel enchaînement est assez peu probable, mais ne voit pas d'autre explication pour le moment. Il n'a toutefois pas encore pu examiner les pièces en cause, il n'a vu que les photos du boulon cassé. Des tests ont été effectués sur des boulons identiques pour voir si un serrage excessif pourrait faire casser le boulon. Résultat: le filet est rasé, le boulon ne casse pas.

 

Je reviens sur mon commentaire précédent sur le constat récurent de la légèreté de la conception de pièces mécaniques en Aviation générale: Ce que dit Weber dans la réponse soulignée ci-dessus est certes vrai, mais cela saute aux yeux dès le dessin de l'axe et du guignol sur la planche qu'on ne peu écarter une faiblesse du montage, s'il est fait comme je l'ai compris:

 

L'axe de 6mm est destiné à travailler uniquement en cisaillement, vu sa faible section, et on peut même ajouter que la marge sur la résistance est importante: 500 daN capables environ.

Ceci dit, le jeu inévitable entre l'axe et le palier du guignol (si palier au sens propre du terme, il y a) fait qu'une composante incontournable de flexion apparait qqsoit le montage, au droit de surcroît d'une soudure! Si l'on suppose que l'appui 'moyen' du palier du guignol se fait à 5mm de la face de la 'rondelle d'encastrement dans le fuselage', la composante de flexion pour un effort de 25 daN (faible) du guignol sur l'axe de 6mm 'épuise' déjà à elle seule le tiers de la capacité statique du 'boulon'! Lorsqu'on sait que "l'entaille" créée par la soudure peut réduire de 80% cette résistance lorsque les sollicitations sont en nombre élevé (2 millions de cycles) et qu'il est peu recommandé de souder sur un acier dur 'dit de boulonnerie' pour cette même raison, on reste pantois!

 

Certes cette composante de flexion est réduite si un serrage adéquat recommandé (ni trop, ni trop peu) du palier sur l'axe existe!

Mais est-il raisonnable de fonder la sécurité de fonctionnement d'un organe aussi vital qu'est la gouverne de profondeur sur quelquechose d'aussi sensible! Un axe ad hoc de 10 à 12mm de diamètre, capable d'encaisser la flexion additionnelle sans dommages eut-il alourdi le planeur à ce point ?

Sous réserve de conformité de la pièce avec ce que j'en ai imaginé, je militerais plutôt vers une bourde du BE, que l'ingénieur n'a pas vue, et qui risque à présent de conduire à des modifications coûteuses (remplacement de l'axe et du guignol), ou d'être l'objet d'examens peu crédibles sur l'état d'un organe dont la conception est semble-t-il défaillante depuis l'origine!

[Bravo Papa]

Bonjours,

Les notices de reparations 1 ICI et 2 et la sont disponnible sur le site DG. Si approuvée en france cela vous permettra de remetre en vol vos 500 rapidement.

Bonne chance,

 

Bart

[JVJF]

Bonjours,

Les notices de reparations 1 ICI et 2 et la sont disponnible sur le site DG. Si approuvée en france cela vous permettra de remetre en vol vos 500 rapidement.

Bonne chance,

 

Bart

 

Ouf, le montage semble plus sérieux que ce que l'on supposait, on peut voir sur "la working instruction n°2" un plan précis du montage actuel, et remarquer qu'il n'y aucune soudure sur la vis servant d'axe et insérée dans un manchon métallique avec épaulement coté renvoi.

La rondelle médiane 6.4 DIN reporte la charge et l'appui des cages internes de roulements comme le ferait un épaulement avec un axe de plus grand diamétre.

Cette rondelle médiane a un grand role, était elle en place ?

Celà semble expliquer l'importance d'un bon serrage pour plaquer les roulements sans jeu contre le support. et justifier le controle imposé par DG.

 

à suivre...

[JVJF]

Derniére:

 

l'EASA a sorti une EAD reprenant les derniéres TN de DG et ainsi les "réserves" faites par la DGAC France doivent sauter!

 

voir:

 

http://ad.easa.europa.eu/login/?sid=%B3%DE...ETp%07%FC%85%15

[AFox]

Ouf, le montage semble plus sérieux que ce que l'on supposait, on peut voir sur "la working instruction n°2" un plan précis du montage actuel, et remarquer qu'il n'y aucune soudure sur la vis servant d'axe et insérée dans un manchon métallique avec épaulement coté renvoi.

La rondelle médiane 6.4 DIN reporte la charge et l'appui des cages internes de roulements comme le ferait un épaulement avec un axe de plus grand diamétre.

 

Effectivement le croquis montre que le montage est bien plus élaboré que ce qui a été rapporté, et surtout qu'il n'y a pas de soudure fragilisante à proximité de la section critique. Il serait intéressant de préciser la position de la section de rupture du boulon? A priori au droit du washer 6,4mm coté intérieur au montage?

 

Les efforts exercés sur le guignol étant loin d'être dans son plan, au vu du croquis, on comprend mieux pourquoi l'axe (la tige du boulon) est fléchi lorsque l'écrou est monté 'lâche' sans appliquer le flanc du guignol sur son appui. C'est grace à ce serrage que 'le moyeu' fixe du guignol reste parallèle à son support et que l'axe n'est plus soumis qu'à un seul cisaillement! Avec 12 Nm de serrage, l'effort exercé sur le flanc est de l'ordre de 1000 daN!

 

MAIS ce serrage s'exerce au travers de parties qui semblent pour partie en stratifié (5RU61), matériau à faible module transversal et qui flue. Le serrage va donc finir par diminuer... d'où la recommandation de vérifier le serrage tous les 12 mois selon le BS! Ce n'est pas ce que j'appelerai un montage mécanique sans reproches, la preuve! Le souci d'économie du constructeur est louable (encore que le montage comporte beaucoup de pièces onéreuses), mais avec un axe un peu plus gros le montage serait plus permissible et bénéficierait ainsi d'une sécurité passive...

[1bnd]

..... Ce n'est pas ce que j'appelerai un montage mécanique sans reproches, la preuve! Le souci d'économie du constructeur est louable (encore que le montage comporte beaucoup de pièces onéreuses), mais avec un axe un peu plus gros le montage serait plus permissible et bénéficierait ainsi d'une sécurité passive...

 

Ne connaissant pas la mécanique DG, je me pose la question suivante : n'y-a-t'il pas des montages du même type sur les autres chaines de gouverne du DG 500 et des autres modèles ?

 

Cette consigne de navigabilité urgente ne va/doit-elle pas être étendue ????

 

Quant à l'analyse des pièces incriminées par le labo métalurgie du BEA, on peut faire confiance aux souris du labo

[Denis Hartmann]

La consigne de navigabilité est applicable à présent à tous les planeurs DG500 en F- ou autre.

 

2007-0176-E : Flight Controls - Bellcrank Bearing Attachment Bolt – Inspection / Re-Torque / Replacement [Life Limitation]

 

Elle est téléchargeable sur le site de l'EASA :

http://ad.easa.europa.eu/ad/2007-0176-E

 

A+Denis

[Denis Hartmann]

Pour information j'ai appliqué la TN348/19 sur les 2 DG500 de Compiègne :

1) DG500 Elan Trainer n° 5E 49 T19 (3300 heures).

Couple initial 6 Nm.

Augmentation du couple de serrage à 12Nm et remise en service.

 

2) DG505/20 Elan n°5E 171 W9 (1100 heures)

Couple de serrage inférieur à 3Nm. J'ai commandé ce jour chez DG le boulon, le nylstop et l'autocollant :

-1 bolt M6x44<LN9037

-1 self locking nut M6 DIN985-8zn

- 1 sticker diameter 32 mm.

J'ai prévu d'appliquer la working instruction 2 for TN348/19 dès réception des pièces de rechange, puis de faire expertiser le boulon déposé au CEPr.

 

A+ Denis

[PRZ]

Denis, A quelle endroit , il est confirmé que cette AD est applicable pour les DG francais?

Peut on le faire réaliser sans atelier UEA ? important pour l'APRS.

merci

 

Laurent

LFAS

[JVJF]

Denis, A quelle endroit , il est confirmé que cette AD est applicable pour les DG francais?

Peut on le faire réaliser sans atelier UEA ? important pour l'APRS.

merci

 

Laurent

LFAS

 

Je crois bien que la France est dans l'Europe et soumise à l'EASA , donc ... mais parfois on se distingue...

Les TN de DG corespondantes en référence à cette EAD/EASA précisent que la vérification du couple de serrage et son augmentation à 12Nm dans la mesure il était de plus de 3Nm au départ, peuvent être réalisés par le propriétaire.

L'APRS appartient à celui qui signe habituellement.

Par contre,si le couple était inférieur à 3 Nm: changement obligatoire de l'axe par une personne "agréée"

[PRZ]

Bonjour,

 

J'ai une interrogation concernant la mesure de couple de serrage du fameux écrou. L'écrou actuel est auto freiné et vu l'age de certains DG il se peut qu'avec les années , le milieu ambiant ( humidité, température ) il y est peut être un petit grippage qui va s'additionner au freinage de l'écrou et dans ce cas la mesure de couple est faussée ( ou plutot la vrai de serrage axial).

Quand pensez vous ?

 

A propos du support supplémentaire , on sait à quoi il ressemble ?

 

Laurent

LFAS

[Denis Hartmann]

La working instructions n°3 est disponible sur le site DG

 

http://www.weberdata.de/~techdg/TN-DG/dg-5...%20TN348-19.pdf

 

Pour infos, il y a sur les 2 DG basés à Compiègne, 2 rondelles entre les pièces 5ST19 et 5RU61 et non une seule comme indiqué sur la working instructions n°2.

 

A+Denis

[PRZ]

c'est quand même plus sérieux comme conception . L'avantage est le couple de serrage n'est plus prépondérant pour la tenue en flexion . Malgré tout, après avoir vérifié le couple de serrage sur notre DG, j'arrive pas à comprendre comme l'axe a put se sectionner. Les butées de débattement ne se font pas autour de ce renvoi. Les efforts entrainant une flexion de l'axe proviendrait d'où ?

[Etienne]

Salut

un axe, par définition, permet de renvoyer de l'énergie de déplacement d'un sens vers un autre. Si une pièce mécanique fait transiter de l'énergie elle est soumise à contrainte. Si cette contrainte est bien répartie et travaille la matière dans le bon sens : tout va bien et la durée de vie est très longue, sinon... deux parachutes!

Le mauvais couple de serrage entrainait un très léger désaxage, origine d'efforts parasites qui répètés sur un nombre conséquent de cycle ont fait une rupture par fatigue du fameux axe.

 

Bons vols, avec des vis/écrous correctement serrées!

Etienne

[Thierry]

la durée de vie est très longue, sinon... deux parachutes!

Il lui a fallu un certain temps quand même à l'axe pour casser....

[Denis Hartmann]

ATTENTION LES DG 500 immatriculés en F- sont toujours arrêtés de vol en attendant le résultat des investigations menées par le BEA et la DGAC .

 

En application de l'article 10.1 du règlement 1592/2002, la DGAC maintient donc l'arrêt de vol des DG 500. L'EAD 2007-176 est donc uniquement appliquable aux planeurs DG500 étrangers.

 

CN F2007-006 du 04 juillet 2007 http://regles.gsac.fr/Gsac/ad_cns.nsf/VCon...125730800278C3A

 

 

A+Denis

[Denis Hartmann]

Voila c'est officiel, les DG500 immatriculé en F- peuvent revoler à compter de ce jour sous réserve d'avoir appliqué au minimum la Working instructions 2 de la TN348/19 voir la CNU UF-2007-006R1 du 06 juillet.

http://regles.gsac.fr/Gsac/ad_cns.nsf/VCon...12573100046A3D3

 

A+Denis