Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

zaharov

.pdf
Скачиваний:
382
Добавлен:
27.03.2015
Размер:
11.66 Mб
Скачать

2.1. Гидроаппараты

 

 

 

 

 

 

53

Плоский распределительный

эле-

 

 

От насоса

мент 2 скользит по плоскому основа-

4

 

1

нию (зеркалу) корпуса 3, будучи при-

 

3

 

2

жат к нему через втулку 1 пружиной 4

 

 

 

D

и усилием давления P жидкости.

 

 

 

d

 

 

 

 

Усилие, с которым элемент 2

 

 

 

прижимается к зеркалу:

 

 

 

 

 

 

(D2

d 2 )

 

 

 

 

В бак

F Pпр

P ,

(2.3)

К двигателю

От двигателя

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Рпр – усилие пружины; D и d

Рис. 2.6. Плоский гидрораспре-

 

делитель

внешний диаметр втулки и отверстия в ней, по которому жидкость поступает к гидродвигателю.

Диаметр D втулки подбирается так, чтобы устранить возможность ее отжима (раскрытия уплотнения) усилием давления жидкости в зазоре между скользящими деталями. Усилие пружины должно быть таким, чтобы обеспечивался плотный контакт при нулевом и малом давлении в системе с учетом трения уплотнительных колец.

Плоские золотники изготовляют также и с серводействием (рис. 2.7). Распределитель его состоит из шариковых клапановдатчиков 12 и 3 с электромагнитным приводом 1 и 2, управляемого этим датчиком плоского золотника 9, осуществляющего подачу к двигателю основного потока жидкости.

1

2

14

12

3

 

11

13

 

10

4

 

 

 

 

 

5

9

 

6

 

 

 

8

7

 

 

Рис. 2.7. Плоский золотник с серводействием

54

Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ

Когда электромагниты 1 и 2 не возбуждены, шариковые клапаны 12 и 3 прижаты к верхним седлам и жидкость под давлением проходит через эти клапаны, оказывая одинаковое действие на внутренние 5 и 10 и наружные 4 и 11 кольцевые поршни. Наружные поршни 11 и 4 прижаты к упорам на внутренних концах цилиндров, поэтому плоский золотник 9 центрируется, блокируя рабочие выходные окна 8 и 7. При включении электромагнита 1 соответствующий клапан 12 опустится в нижнее положение, отключив линию давления от поршней 11 и 10 и соединив их со сливным трубопроводом, идущим к гидравлическому резервуару, так что давление на поршнях уменьшится. При этом давление жидкости, действующей на внутренний поршень 5, переведет золотник 9 в положение, при котором жидкость под давлением будет проходить через центральное окно 13 золотника 9 и далее через рабочее окно 8 к цилиндру.

Жидкость, вытесняемая из нерабочей полости цилиндра, поступает в распределитель через второй канал 7, который в этом случае соединяется через камеру (канал) 6 со сливной линией. Это продолжается до тех пор, пока соленоид будет выключен. После включения клапан 12 возвращается в свое верхнее седло, в результате чего равновесие сил давления восстанавливается и золотник возвращается в нейтральное положение.

При включении электромагнита 2 система действует в обратном направлении. В этом случае жидкость направляется к каналу 7, а окно 8 соединяется со сливной линией. Золотник перемещается от нейтрального в любое крайнее положение за 0.1 с и возвращается в нейтральное положение за 0.03 с.

Описанный распределитель применяют при рабочих давлениях до 30 МПа. Распределитель отличается малым весом, который при расходе жидкости 75 л/мин не превышает 1 кг, а также высоким быстродействием – золотник перемещается от нейтрального в любое крайнее по-

ложение за 0.02...0.03 с.

При обработке плоскостей золотника 9 и контактирующих с ними поверхностей втулки 14 и корпуса должны быть обеспечены их плоскостность и высокая чистота ( 10 – 12).

Трехлинейный двухпозиционный гидрораспределитель с плоским элементом (рис. 2.8) предназначен для соединения основной и аварийной гидросистем и подачи жидкости из одной ГС в другую. Агрегат управляется тумблером из кабины экипажа и состоит из следующих

2.1. Гидроаппараты

55

основных частей: корпуса, плоского распределительного золотника, управляемого с помощью двух поршней (большого и малого), пружины золотника и шарикового обратного клапана, управляемого с помощью электромагнита.

 

 

 

 

«Бак»

 

1

«Бак»

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

Электромагнит выключен,

Электромагнит выключен,

штуцера 1 и 2 перекрыты,

штуцера 1 и 2 соединены

штуцер «Бак» соединен со

между собой, штуцер «Бак»

сливом

соединен со сливом

Рис. 2.8. Схема трехлинейного гидрораспределителя типа КЭ36

При обесточенном электромагните шариковый клапан отходит от гнезда линии нагнетания, закрывает гнездо сливной линии и открывает доступ жидкости из полости нагнетания к большому поршню, который удерживает золотник гидравлическим давлением и пружиной в закрытом положении. Если давление в линии нагнетания отсутствует, золотник удерживается в закрытом положении только пружиной. При подаче тока на электромагнит шариковый клапан закрывает гнездо линии высокого давления, а полость большого поршня соединяет со сливом. Жидкость под давлением поступает только в полость малого поршня. Если усилие давления больше усилия пружины, то золотник перемещается в открытое положение.

Преимуществом плоских распределителей является возможность получения в ГС высокой герметичности, а также отсутствие опасности заклинивания подвижных элементов и высокий срок службы. Увеличение утечек жидкости с повышением температуры происходит в плоских распределителях менее интенсивно (в 5–6 раз), чем в цилиндрических золотниках, что объясняется автоматической компенсацией зазора в этих распределителях. Поскольку зазор между перемещаю-

56

Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ

щимися деталями плоского распределителя мал (величина его определяется толщиной несущей масляной пленки), проникновение в зазор абразивных частиц затруднено, поэтому плоские распределители имеют относительно высокий срок службы. Кроме того, благодаря свободной ориентации подвижного элемента относительно неподвижного полностью устраняется возможность заклинивания его даже при попадании в зазор твердых загрязнений.

Крановые гидрораспределители. Крановый распределитель – устройство, в котором распределение жидкости осуществляется поворотом пробки крана.

Крановые гидрораспределители работают в основном от внешнего механического воздействия. Подвижным элементом (запорнорегулирующим органом) является цилиндрическая или коническая пробка, совершающая вращательное (поворотное) движение. Зазор между пробкой и корпусом выбирается таким, чтобы при требуемой герметичности обеспечивалась легкость хода рукоятки при повороте. Для цилиндрических пробок зазор обычно составляет 0.01...0.08 мм. Чтобы уменьшить трение, цилиндрические пробки крановых распределителей монтируют на подшипниках качения для замены трения скольжения трением качения. В таких распределителях при давлении до 20 МПа момент трения не превышает 0.01 Н м, а утечки составляют не более 300 мм3/с.

На рис. 2.9 показана схема четырехлинейного трехп озиционного гидрораспределителя, корпус 1 которого снабжен игольчатыми подшипниками 2. Недостатком крановых распределителей является необходимость разгрузить пробку от статических сил давления, которые прижимают пробку 3 к одной стороне, увеличивая силу трения и затрудняя поворот пробки вокруг оси. По этой причине

1

 

 

 

А

Б

2

3

 

 

 

Рис. 2.9. Гидрораспределитель крановый

2.1. Гидроаппараты

57

гидрораспределители кранового типа применяют в системах с рабочим давлением до 10 МПа.

Пробки и корпусы кранов обычно изготовляют из одного металла, в частности из латуни. При разных металлах может произойти заклинивание пробки вследствие теплового расширения.

В более ответственных случаях при требовании малых размеров распределителя, но при высоких давлениях и необходимости высококачественной герметичности используют плоские поворотные краны (рис. 2.10). Герметичность обеспечивается обработкой плоскостей 5, 6, 8 и 9 по высшим классам точности, а легкая управляемость – хорошей гидростатической уравновешенностью крана. Устройство крана такого типа близко по конструкции описанному выше плоскому золотниковому распределителю. На поверхностях 6 и 8 крана выполнены дуговые пазы 1 и 2, соединенные отверстиями 7. Отверстия 1 и 2 соединены соответственно с питающей установкой и областью слива, а отверстия 3 и 4 – с управляемым объектом (гидродвигателем). Благодаря идентичности торцов 8 и 6 кран полностью гидростатически уравновешен и легко вращается при высоких давлениях.

 

 

 

3

2

1

 

7

2

9

2

1

 

8

 

7

2

 

 

6

 

 

 

7

 

5

 

 

 

4

2

3,4

 

 

 

Рис. 2.10. Крановый торцовый, гидростатически уравновешенный распределитель

Поворот крана на 90° позволяет осуществлять реверс гидродвигателя, а поворот на 45° – его блокировку.

Подобные распределители отличаются высокой герметичностью при давлениях 25…30 МПа, малой вероятностью «заклинивания», относительно малой массой.

Клапанные гидрораспределители. В гидросистемах летатель-

ных аппаратов, в особенности в следящих гидросистемах, широко распространены клапанные распределители, обеспечивающие высокую чувствительность и герметичность, достигаемую благодаря нулевому

58

Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ

перекрытию проходных окон. Эти распределители также просты в изготовлении, надежны в эксплуатации.

Принцип действия клапанного распределителя показан на рис. 2.11. Клапаны приводятся в действие непосредственно вручную и с помощью различных механических и электротехнических устройств.

 

 

R

 

 

m

 

d

 

P

D

2

 

 

 

2

 

 

P

 

1

 

 

1

 

 

 

P

 

P

 

2

 

2

 

 

п

 

 

D2

е

 

P

к

P

1

D1

 

1

 

 

 

 

P

 

Pкр

 

кр

 

 

 

 

Рис. 2.11. Расчетные схемы конусных клапанных

 

 

 

 

распределителей

 

 

Недостатком клапанных распределителей являются большие уси-

лия, необходимые для преодоления давления жидкости на поверхность

клапана и преодоления усилия пружин. Поэтому разгрузка распреде-

лителей от сил давления жидкости на их рабочие элементы имеет

большое практическое значение, так как высокие давления на ручке

управления затрудняют работу оператора, а также ограничивают при-

 

 

 

 

менение клапанов в гидросистемах автоматики,

 

 

 

1

особенно при высоких перепадах давления и

 

 

 

 

 

 

 

2

при больших проходных сечениях.

 

 

 

Для разгрузки

клапана от силы давления

P2

 

 

 

 

P1

 

жидкости применяют различные средства, од-

 

 

 

a

D

 

3

ним из которых

является уравновешивание

 

 

 

P1

 

 

 

этой силы (рис. 2.12). Клапан 3 в нижней своей

 

 

P

 

 

 

 

 

 

b

 

1

4

части снабжен уравновешивающим поршнем 4;

 

 

 

D4

 

 

если диаметр D4

этого поршня будет равен

 

 

5

диаметру D седла клапана, последний будет

 

 

 

 

разгружен от статических сил давления P1

Рис. 2.12. Схема раз-

жидкости в камере b. Для разгрузки клапана 3

груженного

 

клапан-

от давления P2 жидкости в камере a применен

ного распределителя

второй поршень 2 диаметром D2. Из схемы

2.1. Гидроаппараты

59

видно, что при условии D = D4 D2 клапан будет полностью статически уравновешен от сил действия давления жидкости. К седлу он в этом случае будет прижат лишь усилием пружины 5. В случае D4 > D к усилию пружины добавится усилие давления жидкости на неуравновешенную площадь, прижимающее клапан к седлу.

P P

(D2

D2 )

 

 

 

4

.

(2.4)

 

 

1

 

4

 

 

 

 

 

 

Большинство клапанных гидрораспределителей – двухпозиционные и отличаются друг от друга конструкцией узла управления агрегатом. В клапанном распределителе (рис. 2.13) золотник 8, соединен с якорем 5 электромагнита. При включенной задней катушке 6 якорь 5 притягивается электромагнитом и перемещает золотник 8 в правое крайнее положение. При этом задняя катушка 6 при помощи быстродействующего выключателя 7 автоматически обесточивается раньше, чем золотник 8 дойдет до седла корпуса. После выключения катушки 6 под действием механизмов фиксации и сил инерции золотник 8 перемещается до седла корпуса и опирается острой кромкой на коническую поверхность седла. При этом нагнетающая магистраль соединяется со штуцером «Агрегат». Штуцер «Бак» перекрыт.

1

2

3

4

5

6

7

Агрегат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рвх

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В бак

Рис. 2.13. Схема клапанного распределителя с двухсторонним электромагнитным управлением

При включении передней катушки 4 якорь перемещает золотник в левое крайнее положение и нагнетающая магистраль перекрывается, а штуцер «Агрегат» соединяется со штуцером «Бак». Таким образом, в обоих крайних положениях золотника 8 электромагнит обесточен и поэтому может находиться в этих положениях неопределенно долгое время.

60

Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ

В агрегате ГА165 предусмотрено аварийное механическое (ручное) управление, осуществляемое с помощью рычага 3, при перемещении которого в левое или правое крайнее положение золотник 8 занимает одно из рабочих положений.

В системе торможения самолета используется двухпозиционный гидрораспределитель с односторонним управлением (рис. 2.14). При обесточенном электромагните пружина 5 прижимает золотник 4 отсечной кромкой к фаске втулки 2. Штуцер «Слив» заперт, а штуцер «Давление» сообщен со штуцером «К тормозам». При включении электромагнита якорь перемещает золотник 4 до упора его отсечной кромкой в фаску гильзы 1. При этом штуцер « Давление» запирается, а штуцер «К тормозам» через внутренний канал золотника 4 соединяется со штуцером «Слив».

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К тормозам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Давление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Слив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электромагнит

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электромагнит

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

включен

 

 

 

 

выключен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.14. Клапанный гидрораспределитель с односторонним электромагнитным управлением:

1 – гильза; 2 – втулка; 3 – электромагнит; 4 – золотник; 5 – пружина; 6 – корпус

2.1. Гидроаппараты

61

Гидроклапаны. Гидроклапаном называется гидроаппарат, в котором степень открытия проходного сечения (положение запорнорегулирующего органа) изменяется под действием напора рабочей жидкости, проходящей через него.

Клапаны гидросистем в отличие от насосных клапанов соприкасаются с седлом по достаточно острой кромке. При таком контакте и в случае ограниченного числа рабочих циклов (у насосных клапанов многие миллионы циклов) легче обеспечивается хорошая герметичность закрытого канала. Основные типы кромочных запорнорегулирующих элементов «Конус на кромке», «Кромка на конусе» и золотникового показаны на рис. 2.15.

 

 

Fn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

Sщ

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

d

Q,Vщ

 

 

 

 

 

 

б

Z

 

 

 

 

 

 

2

b

c

 

 

 

 

 

dx

1 2

 

 

 

1

 

 

 

Vс

P1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

ко

-P

 

 

 

 

 

1

 

 

II

 

 

P

=P

в

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

а

 

 

 

Рис. 2.15. Запорно-регулирующие элементы кромочных

 

 

 

 

клапанов:

 

а – конус на кромке, б – кромка на конусе, в – золотникового

 

 

 

 

типа

 

Важной характеристикой клапана является стабильность поддерживаемого им давления, которая нарушается в переходных режимах изза меняющихся сил давления жидкости на клапан, а также неудовлетворительной жесткости пружины и трения деталей клапана (чем жестче пружина и больше трение, тем больше нестабильность давления).

Типовая характеристика клапана по расходу и давлению показана на рис. 2.16. Давление P0 , соответствующее наименьшему расходу при

закрывании клапана, ниже давления Pн , которое соответствует давле-

62

Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ

 

Снижение

 

 

 

 

расхода

 

 

 

жидкостиРасход

Зонагисте-

 

 

 

 

 

 

Повышениерасхода

 

резиса

 

 

 

 

трения

Точность

 

 

регулирования

Р Р

Давлениежидкости

0 н

Рис. 2.16. Кривые расхода предохранительного клапана в функции давления жидкости

нию в начале открывания клапана при цикле повышения давления. Эта разница в давлениях Pн и P0 обусловлена меха-

ническим трением в клапане и при определенных условиях может быть значительной.

Степень неравномерности давления, поддерживаемого предохранительным клапаном, в зависимости от расхода обычно оценивают отношением:

 

Pmax P0

0, 2 ,

(2.5)

Pmax

 

 

 

где Pmax – давление при максимальном расходе жидкости;

P0 – давле-

ние при наименьшем расходе (при закрывании).

Для повышения стабильности давления применяют клапаны с пружинами большой длины (с малым обжатием, приходящимся на один виток) и минимальным трением.

Пропускная способность щели клапана, поднятого на высоту открытия Z (см. рис. 2.15),

Q

щ

S

щ

 

2Pк

 

,

(2.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где щ – экспериментальный коэффициент расхода для кромочных клапанов, зависящий от числа Рейнольдса

Re

2Z

 

 

2Pк

 

.

2.7)

 

 

 

 

 

 

 

Площадь щели для кромочных клапанов:

 

Sщ dк Z sin .

(2.8)

Равновесие клапана перед началом открытия определяется уравнением

Fпо =PкоSк ,

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]