Кому стоять у станка - Борис Федорович Данилов
Другая немаловажная задача была решена также токарем-лекальщиком при освоении нового вида подшипников для некоторых типов самолетов. Так называемые сферические подшипники скольжения имеют целый ряд преимуществ перед известными шариковыми и роликовыми. Они раз в пять легче и имеют необычайно плавный ход при вращении. Поэтому они сразу привлекли внимание самолетостроителей. Однако осваивать первые партии этих подшипников опять поручили токарю-лекальщику. Малые допуски на кривизну наружных и внутренних сферических сопрягаемых поверхностей, очень малая допустимая шероховатость — все это требовало специальных знаний, технологической выдумки и высокой культуры работы. Токарь-лекальщик разработал технологический процесс, изготовил первые партии новых подшипников, обучил других токарей и только тогда было практически налажено производство необходимых заводу подшипников.
В пятидесятых годах мне пришлось решить еще одну задачу, которая, видимо, в какой-то мере облегчила работу самолетостроителей-сборщиков. Однажды меня пригласил к себе начальник Центральной измерительной лаборатории завода Виктор Николаевич Фалеев и сказал:
— Есть одна серьезная проблема, может быть тебе удастся что-нибудь придумать!
А заключалась она в следующем: все плоскости самолета (крылья, хвостовое оперение и т. д.) проверяют по нивелирам. По существовавшим нормативам одна плоскость, скажем хвостового оперения самолета, может быть выше другой плоскости на 40 миллиметров. Таков допуск на изготовление. С точки зрения токаря это была огромная величина, так как я уже привык к допускам в 2—3 микрометра. Однако при изготовлении самолета «поймать» эти 40 миллиметров тогда было нелегко.
Для того чтобы увидеть в нивелир отклонение в 40 миллиметров, надо его уровень устанавливать с точностью до 10 секунд, а нивелиры имели уровни с точностью всего лишь 40 секунд. Она была вполне достаточна для землемерных работ и при строительстве зданий. Но на заводе ведь делали самолеты! Задача была ясна. Надо сделать нивелиры, пригодные для проверки плоскостей самолета. Я был несколько удивлен, когда Виктор Николаевич Фалеев обратился ко мне с таким вопросом, ведь я токарь и в оптике не силен.
Но Виктор Николаевич настойчиво и терпеливо разъяснял мне принцип работы нивелира. В конце концов я понял, что точность его зависит от стабильности показаний уровня. При повороте оптической трубы нивелира воздушный пузырек уровня должен стоять на месте. Малейшее отклонение этого пузырька от горизонта хорошо видно через оптические призмы, увеличивающие изображение в несколько раз.
При работе с нивелиром складывалась картина, схематически изображенная на рис. 16. Установив нивелир 1 по уровню правильно (в поз. 2 виден пузырек уровня через оптические призмы), сборщик нацеливает оптический крест нивелира на правую плоскость самолета. Потом он поворачивает трубу нивелира на левую плоскость и смотрит, насколько она не совпадает с оптическим крестом. Казалось бы, все просто. Но не тут-то было. При незначительном повороте трубы уровень обязательно смещался на величину а (поз. 3). Величина а и есть те 40 секунд, на которые наклонилась или поднялась оптическая труба при повороте. Отклонение в 40 секунд для трубы длиной 300 миллиметров величина, конечно, очень маленькая. Однако если оптическую ось трубы продолжить на 50—60 метров, т. е. на то расстояние, с которого ведется проверка плоскостей самолета, то ошибка уже будет 100 миллиметров. Получается, что сборщик должен поймать нивелиром допуск в разнице между плоскостями 40 миллиметров, а сам нивелир у него ошибается на 100 мм. Никакой проверки не получалось. Отчего же происходит такая нестабильность положения оптической оси при повороте трубы?
Рис. 16. Установка нивелира для проверки плоскостей самолета
После долгих поисков и размышлений мы установили, что дело тут не в оптике, а в механическом соединении вертикальной оси, на которой вращается труба, и основания (так называемой баксы), на котором покоится эта ось. На рис. 17 показана схема основания нивелира. Как бы ни был идеально притерт конус оси 2 с баксой 3, при повороте он неизбежно наклонит или поднимет трубу 1 на микроскопическую величину 40 секунд. А этого уже достаточно, чтобы ошибиться при проверке плоскостей на 100 миллиметров.
Мое предложение заключалось в следующем. Ось и баксу нивелира делать не конусными, а цилиндрическими. То и другое изготовлять из стали и закаливать до большой твердости, как калибры. Наружную поверхность оси и внутреннюю поверхность баксы доводить до 12-го класса чистоты, и ось вставлять в баксу с зазором 1,5 микрометра. Такое соединение возможно только при использовании тонкого костяного масла.
Схема нового соединения показана на рис. 18. Из нее ясно, что самое большое отклонение, которое может получить оптическая труба при повороте, можно определить, узнав угол а: tg a=0,00075/100, откуда а=4″.
Практически, при хорошем исполнении, эта величина оказывалась еще меньше и не ощущалась даже самым чувствительным уровнем.
Рис. 17. Основание нивелира старой конструкции
Рис. 18. Основание нивелира новой конструкции
Когда я выступил с таким предложением, не все с ним были согласны. Но я уже не обращал внимания на это и был уверен в правильности своей идеи.
В создание первого такого нивелира мне пришлось вложить все свое искусство токаря-лекальщика, «отточенное» за годы предыдущей работы. В итоге все получилось так, как я и предполагал. Чудес в технике не бывает. Нивелир был хорошо принят сборщиками. Вскоре я получил заказ на переделку 40 нивелиров по новым чертежам. Таким образом мое предложение было принято и отмечено руководством завода. Я был очень рад, что помог сборщикам. Они очень хорошо отзывались о новых нивелирах.
Я не задавался вопросом: «Почему?» А ведь это вопрос не праздный. Только спустя два года, после долгих раздумий и сомнений вместе с В. Н. Фалеевым мы нашли разгадку. Вот в чем она заключалась. Притирка конусов баксы и оси нивелира, даже самая тщательная, не могла дать идеального результата потому, что окружные скорости на поверхности конуса были разные. У основания конуса с большим диаметром окружная скорость была в 2,5 раза больше, чем у основания с меньшим диаметром. Поэтому во время притирки (т. е. вращения) наружного конуса относительно внутреннего конуса баксы частички абразива всегда снимали больше металла к основанию конуса с большим диаметром. В результате соединение после промывки всегда имело опору только на поверхность с меньшим диаметром сечения конуса. Конечно, это была ничтожно малая величина, зазор у верхнего основания конуса достигал всего 0,002—0,003 миллиметра на каждую сторону. Однако этого было достаточно для того, чтобы при повороте оптической трубы чувствительный уровень оптической оси смещался
