zaharov

агрегатах, поскольку при различных методиках можно получить отличающиеся в несколько раз результаты.

Сжимаемость рабочей жидкости может влиять на динамические свойства гидроприводов, приводя в ряде случаев к их неустойчивой работе. При наличии в рабочей жидкости нерастворенного воздуха влияние сжимаемости может стать еще более опасным.

Плотность рабочей жидкости влияет на утечки золотниковой пары и на скорость выходного звена гидропривода, которые уменьшаются при увеличении плотности жидкости. Это имеет большое значение для обеспечения работы гидроприводов на различных режимах.

При уменьшении вязкости утечки в насосах через золотниковые пары и в гидроцилиндрах увеличиваются. В процессе работы гидросистемы происходит «мятие» рабочей жидкости, приводящее к уменьшению ее вязкости из-за разрушения вязкостных присадок. В системе гидропитания с насосом постоянной производительности и переливным клапаном происходит более интенсивное «мятие» масла, чем в системе гидропитания с насосом переменной производительности.

Чувствительность гидропривода к изменению температуры рабочей жидкости. Наиболее распространенным параметрическим возмущением гидропривода является изменение температуры рабочей жидкости. Величина температуры рабочей жидкости определяется условиями эксплуатации гидропривода. Вследствие изменения темпера-

туры рабочей жидкости могут значительно ухудшаться динамические характеристики гидропривода. Значительно увеличиваются в этих условиях скоростная и другие составляющие динамической ошибки. Известны случаи, когда при понижении температуры рабочей жидкости гидроприводы теряли устойчивость. Ухудшение характеристик устойчивости гидропривода (повышение колебательности) наблюдается обычно и при повышении температуры рабочей жидкости.

Критичность гидропривода к изменению температуры рабочей жидкости объясняется температурной зависимостью свойств рабочей жидкости. Известно, что указанная зависимость в основном обусловлена изменениями в функции вязкости и сжимаемости рабочей жидкости от температуры. Зависимость вязкости от температуры значительна.

4.4. Загрязнение рабочей жидкости

Рабочая жидкость гидросистем в процессе эксплуатации непрерывно загрязняется продуктами износа деталей гидроагрегатов, продуктами окисления и прочих физико-химических процессов в самой жидкости, внесением загрязнений извне.

Загрязнения могут быть технологическими (производственными) и эксплуатационными. Технологические загрязнения возникают при изготовлении деталей, агрегатов, узлов, эксплуатационные – в процессе эксплуатации гидравлических систем на летательных аппаратах.

Источниками загрязнений изделий при их производстве являются:

остатки формовочных смесей в литейных заготовках деталей;

заусенцы;

продукты износа режущих инструментов;

шлифовочные материалы;

абразивные материалы, которые остаются после шлифовки;

продукты защитных уплотняющих покрытий (анодирование, азотирование);

продукты коррозии;

загрязненность моющей жидкости;

загрязненность сжатого воздуха, которым продувают отверстия в деталях;

загрязненность испытательного оборудования.

Примеси в жидкости состоят в основном из частиц, попадающих в нее извне, и частиц, образовавшихся в результате износа деталей гидроагрегатов, а также вязких включений (продуктов окисления масла). Из твердых частиц наиболее разрушительными для гидроагрегатов являются частицы, входящие в состав пыли. Все то, что принято называть пылью, обычно состоит на 70 % из кварцевого песка; кроме того, в состав пыли входят мельчайшие частицы окиси железа (3...5 %), окиси алюминия (15...17 %), окиси кальция (2...4 %), окиси магния (0,5...1,5 %) и др. Анализ отложений на фильтрах показывает, что, кроме указанных выше компонентов, входящих в состав пыли, в этих отложениях содержатся также продукты окисления рабочей жидкости и металлов, применяющихся для изготовления агрегатов, и продукты износа последних, а также частицы органического происхождения (волокна, частицы резины и пр.).

Последствия загрязненности рабочей жидкости в гидросистемах могут быть очень опасны, так как загрязняющие вещества, попадающие в зазоры, вызывают задиры на поверхности сопряженных пар, усиливают сопротивление, а следовательно, возрастают усилия для их перемещения. В результате этого происходят отказы гидроагрегатов, вызванные заклиниванием трущихся пар. Загрязняющие вещества могут также являться причиной абразивного износа деталей.

Загрязнение жидкостей различными примесями снижает надежность и срок службы гидравлических агрегатов, поэтому в зависимости от качества очистки срок службы гидроагрегатов может быть увеличен или понижен в несколько раз, т.е. загрязненность рабочей жидкости оказывает значительное влияние на ресурс всей гидросистемы.

Источники загрязненности рабочих жидкостей бортовых сис-

тем. Дополнительная загрязненность при нормальном режиме ведения монтажно-сборочных работ обычно составляет небольшую, порядка 10...20 %, долю загрязнений от указанных причин. Наибольшее влияние на чистоту собранной системы при производстве оказывают элементы, имеющие развитую внутреннюю поверхность (трубопроводы, теплообменники), или конструктивно сложные, с застойными, плохо промываемыми зонами (гидроцилиндры, гидроаккумуляторы, гидробаки). Поэтому при производстве промывка гидросистем ведется в два этапа: на первом этапе промывают закольцованные трубопроводы с отключением от них агрегатов, а на втором этапе – обязательно при

срабатывании агрегатов. Причем промывку и отработку желательно начинать с подсистем большого объема и меньшей загрязненности. После отработки рабочую жидкость систем заменяют на чистую. Требования к чистоте систем при производстве обычно на 1-2 класса выше, чем при эксплуатации. В начальный период эксплуатации остаточная производственная загрязненность систем достигает 30 ... 50 % от общей.

Опыт эксплуатации ЛА показал, что высокий уровень надежности, например гидросистем управления и их агрегатов, достижим при уровне загрязненности, соответствующем 7-8 классам чистоты по ГОСТ 17216-71.

Как показывают приведенные ниже данные, уровень загрязненности рабочих жидкостей при эксплуатации в разных точках систем ЛА также различен.

Классы чистоты рабочей жидкости в различных точках гидросистемы

Отсюда видно, что после фильтра высокого давления в линии нагнетания чистота жидкости достаточно стабильна. Контроль чистоты вблизи фильтра больше характеризует техническое состояние самого фильтра, а не системы. В то же время чистота жидкости после потребителей в линии слива быстрее изменяется в зависимости от различных причин и поэтому она более информативна для контроля работоспособности гидрооборудования.

Поэтому класс чистоты обычно регламентируется в двух точках: после фильтра в линии нагнетания или в сливной магистрали перед фильтром (если он есть) или гидробаком.

Контроль качественного состава загрязнений может проводиться спектральным методом. Исследования жидкости таким методом показали, что в осадке присутствуют более 50 элементов, однако преобладают алюминий (20 %), кремний (15 %), железо (15 %), марганец, хром, никель (по 1...2 %), магний, свинец, олово, кальций, натрий (по 1 %). Эти элементы входят в состав производственных загрязнений (атмосферная пыль, продукты обработки, сварки и т.п.).

Анализ эксплуатационных загрязнений показывает наличие практически тех же элементов, но при этом процентное содержание алюминия, кремния и железа примерно в 2–3 раза превосходит содержание других элементов, а доля органических соединений возрастает в 4–5 раз, так как в работающих системах растут тепловые нагрузки.

Способы очистки и методы предотвращения загрязнения рабо-

чей жидкости. Чтобы исключить загрязнение самолетных гидросистем при заправке в полевых условиях, заправку осуществляют закрытым способом, при котором жидкость вытесняется сжатым газом из заправочной емкости непосредственно в гидросистему.

Для обеспечения чистоты рабочей жидкости следует начинать с тщательной промывки гидросистемы перед заправкой ее рабочей жидкостью, а также с контроля и очистки заправляемой жидкости. При промывке гидросистемы удаляется грязь, попадающая в трубы и агрегаты в процессе монтажа, а также продукты износа трущихся деталей, прирабатывающихся в первые часы работы агрегатов. При общей промывке гидросистемы от нее должны быть отключены агрегаты, особенно чувствительные к загрязнениям рабочей жидкости. Промывать системы большой сложности (разветвленности) рекомендуется по частям. Скорость движения жидкости при промывке системы должна в 1,5–2 раза превышать ее рабочую скорость.

Для улучшения очистки агрегатов и их деталей при промывке рекомендуется сообщать жидкости частотные механические колебания, благодаря которым облегчается вымывание частиц загрязнителя из карманов и отрывов их от поверхностей агрегатов. Для создания этих колебаний применяют акустические методы.

Рабочая жидкость на выходе из заправочных средств считается чистой и пригодной для заправки гидросистемы самолетов, если допустимое количество частиц в 100 см3 пробы соответствует значениям, приведенным в табл. 4.3.

В эксплуатации рабочие жидкости гидросистем самолетов должны проверяться периодически (через 50 часов наработки). Отбор проб производится после пятиминутной прокачки системы с приведением в действие ее гидроагрегатов.

Особые требования предъявляются к чистоте жидкостей для гидросистем управляемых снарядов и ракет. Так, например, по данным иностранной литературы, жидкость для этих систем считается пригодной с точки зрения загрязнений, если в объеме 50 см3 количество твердых частиц не превышает 40 000 частиц величиной 0,04...0,6 мкм по наибольшему измерению. Из этого числа допускается не более 100 металлических частиц величиной 0,25...0,6 мкм, 5000 частиц крупнее 0,6 мкм по наибольшему измерению; кроме того, допускается 5 волосообразных частиц длиной 12,5 мкм.

Особенно высокие требования в части тонкости очистки (0,5 мкм) и допустимой концентрации загрязнителя предъявляют к фильтрам гидросистем ракетной техники, автоматические системы которых требуют особой надежности в работе.

Для обеспечения высоких технических характеристик гидросистем ряд сопрягаемых пар в агрегатах выполняется с высокой точностью: диаметральные зазоры – до 2…4 мкм, отклонение от плоскостности сопрягаемых поверхностей – не более 0,3 мкм, шероховатость сопрягаемых поверхностей Ra = 0,02…0,16 мкм.

Степень загрязненности рабочих тел может быть оценена по их массе (ГОСТ 6370-59). При этом среда считается абсолютно чистой, если относительная масса примесей меньше 0,005 %.

Одной из основных характеристик рабочей жидкости является ее чистота. ГОСТ 17216-71 устанавливает 19 классов чистоты рабочих жидкостей (табл. 4.4), каждый из которых ограничивает допустимое для данного класса число n частиц загрязнения в 100 см3 пробы для каждого из диапазонов d размеров частиц. В соответствии с указанным ГОСТом при эксплуатации ЛА чистота рабочей жидкости их гидросистем должна соответствовать 5–9 классу. Необходимая чистота рабочей жидкости в процессе эксплуатации воздушных судов поддер-

живается с помощью гидравлических фильтров, устанавливаемых в гидросистеме, а также с помощью наземных средств фильтрации.

На рис. 4.7 приведены методы очистки рабочей жидкости от загрязнения.

на поверхности фильтроэлементов, для изготовления которых используются всевозможные пластины, сетки, ткани и специальная бумага. Глубинные фильтры с фильтрующим элементом значительной толщины удерживают частицы загрязнений как на поверхности, так и в глубине фильтроматериала. В качестве фильтрующего материала в глубинных фильтрах используются специальный картон, металлокерамика и т.д. Используются также фильтрующие пакеты, набранные из нескольких слоев поверхностных фильтроматериалов (например, из нескольких слоев сеток). Большое распространение в качестве материала для фильтроэлементов отечественных воздушных судов получили металлические сетки саржевого плетения. Так, никелевая сетка саржевого плетения 80/720 имеет номинальную тонкость очистки 12…16 мкм, высокую проницаемость по сравнению с аналогичными сетками квадратного плетения и объемную структуру, что позволяет ей задерживать частицы загрязнений в глубине материала. Преимуществом фильтроэлементов из металлических сеток являются их механическая прочность, отсутствие миграции в жидкость материала фильтрующего элемента и высокая технологичность при изготовлении как самих сеток, так и фильтроэлементов из них.

В системах современных воздушных судов все чаще стали применять металлокерамические фильтроэлементы, спеченные из сферических и несферических порошков. Наряду с этими материалами применяются фильтры из порошков нержавеющей стали, материал которых изготавливается при помощи прокатывания. Такие фильтроэлементы имеют номинальную тонкость очистки 3…5 мкм и устанавливаются на входе в гидроагрегаты, особенно чувствительные к загрязненности рабочей жидкости (например, рулевые агрегаты системы управления).

Подбор фильтров с учетом обеспечения требуемых классов чистоты жидкости может быть произведен по соотношению между тонкостью фильтрования данного фильтроэлемента и классом чистоты жидкости (табл. 4.5).

Исходя из возможностей современной техники фильтрации практически считают, что для обеспечения удаления большинства частиц, которые могут привести к заеданию сервозолотников, гидросистему следует снабжать фильтрами с тонкостью очистки 3 мкм, устанавливая их непосредственно перед сервозолотником. Фильтры же высокотемпературных самолетных гидросистем должны отфильтровывать частицы в 2 мкм.

Т а б л и ц а 4.5