
- •Предисловие
- •Введение
- •Место, занимаемое гидравлическими системами в оборудовании летательных аппаратов
- •Преимущества гидравлических приводов
- •Особенности технических требований к гидравлическим системам современных летательных аппаратов
- •Принцип действия самолетных гидравлических приводов объемного типа
- •Применяемые давления и расходы жидкости (мощность)
- •Единицы измерения и определения различных параметров
- •Весомость жидкости
- •Зависимость объемного веса от давления
- •Зависимость объемного веса от температуры
- •Сжимаемость капельных жидкостей
- •Вязкость жидкостей
- •Кинематическая вязкость
- •Размерность единиц вязкости в системе СИ
- •Перевод условных единиц вязкости в абсолютные
- •Зависимость вязкости жидкости от температуры
- •Вязкость смеси минеральных масел
- •Вязкостные присадки
- •Теплоемкость и теплопроводность жидкостей
- •Окисление масел
- •Мятие масел
- •Поверхностное натяжение и капиллярность
- •Растворение газов в жидкостях
- •Механическая смесь воздуха с жидкостью
- •Давление насыщенных паров жидкости
- •Разрывная прочность жидкостей
- •Кавитация жидкости
- •Способы борьбы с кавитацией и ее последствиями
- •Способы повышения кавитационной стойкости гидроагрегатов
- •Требования к жидкостям
- •Применяемые жидкости
- •Высокотемпературные жидкости
- •Особенности применения полисилоксановых жидкостей
- •Жидкие металлы
- •Газообразные (сжимающиеся) жидкости
- •Расчет потерь напора при движении жидкости в трубе
- •Ламинарный режим течения
- •Турбулентный режим течения
- •Вращение трубопровода (сосуда) с жидкостью
- •Местные гидравлические потери
- •Вход в трубу
- •Внезапное сужение трубопровода
- •Внезапное расширение трубопровода
- •Коэффициент расхода при полном сжатии струи
- •Истечение под уровень
- •Коэффициент расхода при неполном сжатии струи
- •Течение жидкости в узких (капиллярных) щелях
- •Ламинарное течение через кольцевую щель
- •Влияние эксцентричности плунжера относительно цилиндра
- •Облитерация капиллярных щелей
- •Гидростатический подшипник
- •Тепловой баланс системы
- •Охлаждающие устройства
- •Гидравлический удар в отводах
- •Гидродинамическое давление струи жидкости
- •Требования, предъявляемые к гидронасосам летательных аппаратов
- •Основные вопросы теории объемных насосов (гидромоторов)
- •Фактическая производительность насоса
- •Влияние вредного пространства
- •Влияние жесткости камеры насоса
- •Объемные потери и объемный к. п. д. гидромотора
- •Радиально-поршневые насосы и гидромоторы
- •Производительность насоса
- •Число оборотов гидромотора
- •Равномерность подачи (потока) жидкости
- •Теоретический крутящий момент
- •Нагрузка на поршни
- •Контактное напряжение
- •Насосы с клапанным распределением
- •Радиально-поршневой гидромотор многократного действия
- •Производительность насоса
- •Силы, действующие в распределительном узле
- •Разгрузка контактной поверхности
- •Насосы с торцовым сферическим распределением
- •Конструктивные мероприятия по уменьшению износа скользящей пары
- •Связь цилиндрового блока с наклонной шайбой
- •Насосы бескарданной схемы
- •Насосы без соединительного шатуна
- •Насосы с неподвижным цилиндровым блоком
- •Насосы с клапанным распределением
- •Основные вопросы изготовления деталей насосов
- •Расчетная производительность (подача) насоса
- •Пластинчатые насосы двухкратного действия
- •Расчет производительности
- •Выбор рабочих параметров насоса
- •Применяемые материалы
- •Пластинчатый насос трехкратного действия
- •Разгрузка пластин
- •Пульсация потока жидкости
- •Выбор и расчет опорных цапф (подшипников)
- •Методы улучшения питания насоса
- •Компрессия жидкости во впадинах шестерен
- •Многоступенчатые и многошестеренные насосы
- •Шестеренные гидромоторы
- •Насосы с шестернями внутреннего зацепления
- •Винтовые насосы
- •Компенсация осевых сил винтового насоса
- •Винтовой гидромотор
- •Двухвинтовой насос
- •Распространенные конструкции регуляторов по давлению
- •Системы разгрузки насосов
- •Гидромеханический привод (передача)
- •Гидродифференциальный привод
- •Механические замки для фиксирования поршня
- •Моментный гидроцилиндр (двигатель)
- •Особенности применения силовых цилиндров в высокотемпературных гидросистемах
- •Золотниковые распределители
- •Выбор основных параметров золотника
- •Сила трения плунжеров
- •Влияние жесткости корпуса
- •Влияние загрязнения масла
- •Облитерация щели
- •Способы снижения сил трения
- •Разгрузка золотников гидростатическим центрированием
- •Вибрационные движения плунжера золотника
- •Происхождение аксиальной силы
- •Способы компенсации реактивных сил
- •Золотники с электроприводом
- •Плоские золотники
- •Крановые распределители
- •Клапанные распределители
- •Силы, действующие в клапанном распределителе
- •Способы разгрузки клапана от сил давления жидкости
- •Особенности применения распределительных устройств в условиях высоких температур
- •Расчет предохранительного клапана
- •Действие на клапан гидродинамической силы потока жидкости
- •Способы компенсации нестабильности давления
- •Предохранительный клапан с индикаторным стержнем
- •Предохранительные сервоклапаны с индикаторным стержнем
- •Место установки клапанов
- •Особенности конструирования и применения клапанов в условиях высоких температур
- •Типовые схемы дросселей
- •Расчет дросселя
- •Облитерация каналов дросселей
- •Дроссельное регулирование скорости гидродвигателя
- •Дроссельные регуляторы с постоянным перепадом давления
- •Распространенные схемы регулирования
- •Регулирование при отрицательной нагрузке
- •Объемное регулирование скорости
- •Синхронизаторы движения узлов
- •Устройства для изолирования поврежденного трубопровода
- •Ограничитель расхода жидкости
- •Клапаны последовательного включения
- •Реле давления
- •Гидравлические реле выдержки времени
- •Запорные (обратные) клапаны
- •Гидравлические замки
- •Мембранные (диафрагменные) гидрогазовые аккумуляторы
- •Выбор рабочих параметров аккумулятора
- •Преобразователи давления
- •Жидкостная «пружина»
- •Работа сжатия пружины
- •Влияние на характеристику пружины различных факторов
- •Распространенные схемы жидкостных пружин
- •Общие вопросы применения гидроусилителей
- •Обратимые (реверсивные) схемы
- •Устройство для имитации «ощущения» руля на ручке управления
- •Распределительные устройства гидроусилителей
- •Золотниковые распределители
- •Золотники с несимметричным расположением плунжера
- •Профиль рабочих поясков плунжера и расходные характеристики золотника
- •Гидроусилители с многокаскадным усилением
- •Выбор рабочих параметров струйного распределителя
- •Силовое воздействие струи
- •Золотники с регулированием по давлению
- •Гидроусилители с жидкостной обратной связью
- •Следящие системы с объемным регулированием
- •Чувствительность и точность
- •Зона нечувствительности
- •Влияние на чувствительность различных факторов
- •Трение в узлах системы
- •Люфты и упругости соединений
- •Устойчивость гидравлического усилителя
- •Факторы, влияющие на устойчивость гидроусилителей
- •Упругость механических звеньев системы
- •Сжимаемость жидкости и деформация трубопроводов
- •Способы повышения устойчивости гидроусилителей
- •Стабилизация утечкой жидкости
- •Влияние сопротивления трубопровода
- •Золотники со ступенчатыми проходными окнами
- •Демпфирование энергии колебаний
- •Расчет гидравлического демпфера
- •Стабилизация введением дополнительной обратной связи
- •Аварийные устройства
- •Дублирующее силовое управление
- •Способы дублирования управления
- •Жесткие металлические трубопроводы
- •Расчет труб на статическую прочность
- •Усталостная прочность трубопроводов и их соединений
- •Влияние на прочность трубопровода овальности его сечения
- •Влияние на прочность радиуса гиба трубы
- •Влияние монтажных напряжений
- •Влияние на усталостную прочность трубы качества ее поверхности и механических дефектов
- •Расчет усталостной прочности труб
- •Способы повышения стойкости трубопроводов против разрушения
- •Соединение труб и соединительная арматура
- •Неразборные соединения
- •Разборные соединения
- •Уплотнения штуцеров и применяемые резьбы
- •Подвижные соединения труб
- •Поворотные (шарнирные) соединения труб
- •Пружинные соединения труб
- •Гибка трубопроводов
- •Гибка труб с жидким заполнителем
- •Гибка труб с местным индуктивным нагревом
- •Гибкие резино-тканевые шланги
- •Способы заделки шлангов в арматуре
- •Гибкие металлические рукава
- •Резервуары (баки) для жидкости
- •Закрытые баки
- •Влияние загрязнения жидкостей на работу гидросистемы
- •Требования к фильтрам
- •Методы фильтрации
- •Пластинчатые (щелевые) фильтры
- •Металлические проволочные сетки
- •Проволочные фильтры
- •Фильтры тонкой очистки
- •Фильтры с бумажным фильтроэлементом
- •Комбинированные фильтры
- •Сетчатые фильтры сложного плетения
- •Глубинные фильтры
- •Наполнители из металлокерамических порошков
- •Фильтры с комбинированными наполнителями
- •Расчет фильтра
- •Определение пористости фильтровальных материалов
- •Схемы фильтрации
- •Срок службы фильтра
- •Миграция загрязнителя
- •Магнитные очистители жидкости
- •Центробежные очистители жидкости
- •Критическая скорость потока
- •Тонкослойное центрифугирование
- •Привод ротора (центрифуги) очистителя
- •Электроочистка жидкостей
- •Комбинированные силовые очистители
- •Металлические кольца
- •Неметаллические кольца
- •Манжетные уплотнения
- •U-образные манжеты
- •Шевронные манжеты
- •Чашечные манжеты
- •Кожаные уплотнения
- •Уплотнения резиновыми кольцами круглого сечения
- •Выдавливание кольца в зазор
- •Защитные кольца
- •Трение и срок службы колец
- •Эксцентричность кольцевой канавки
- •Растяжение кольца
- •Влияние низких температур и жидкости
- •Расчеты и выбор параметров колец и канавок
- •Кольца крестообразного сечения
- •Качество обработки деталей уплотнительного узла
- •Уплотнения вращающихся валов
- •Уплотнение радиального типа
- •Выбор параметров уплотнения
- •Размерная прочность и качество рабочих поверхностей
- •Несоосность и биение вала
- •Ширина уплотняющей кромки резиновой манжеты
- •Твердость контактирующей поверхности вала
- •Окружная скорость и температура на поверхности вала
- •Влияние угла наклона
- •Окружные скорости
- •Уплотнения торцового типа
- •Контактное давление колец
- •Ширина контактного пояска
- •Число оборотов уплотняемого вала
- •Чистота и точность обработки рабочих поверхностей
- •Жесткость уплотнительных колец
- •Материалы для изготовления деталей торцового уплотнения
- •Уплотнения гибкими разделителями
- •Уплотнения с помощью сильфонов
- •Уплотнения, пригодные для работы в условиях высоких температур
- •Полые металлические кольца круглого сечения
- •Прочие типы прокладок для неподвижных соединений
- •Металлические конусные кольца
- •Резиновые материалы
- •Трение в уплотнительном узле
- •Уплотнения из кожи
- •Полиэтилен
- •Фторопласт
- •Текстолит
- •Материалы на основе графита
- •Композиционный материал
- •Замеченные опечатки
с обычным (кривая а) и наклонным под углом 3° (кривая Ь) ее распо ложением.
Кольца круглого сечения допускают более высокие, чем манжетные уплотнения, давления жидкости, а также допускают возможность при менения одного кольца при действии жидкости в двух направлениях; кроме того, они отличаются высокой надежностью. Опыт показывает, что эти кольца пригодны при некоторых условиях для работы при пере паде давления до 100 кГ/см2.
Влияние угла наклона
Трение и соответственно температура рабочей кромки кольца умень шаются с увеличением угла его наклона. Указанные зависимости харак теризуются кривыми перепада температуры между зоной контакта коль ца с валом и масла в корпусе уплотнения в зависимости от окружной скорости вала и угла а наклона кольца, приведенными на рис. 380.
Одновременно при увеличении угла а снижаются механические по
|
|
|
|
|
|
тери энергии, что обусловлено улучше |
||||||
чи |
Кольцо из В-Щ |
\У |
|
нием условий смазки. Однако при по |
||||||||
|
вышении угла а наклона ухудшается |
|||||||||||
35 • Размер 3,6*23мм |
^OL=0° |
герметичность |
уплотнения. |
|
Утечка |
|||||||
|
Радиальное сжатие 13%у |
|
в этом случае появляется, когда линей |
|||||||||
30 |
|
|
|
|
|
ная |
величина |
наклона |
становится |
|||
^ 25 |
|
|
|
/гзо' |
больше ширины полоски / контакта |
|||||||
|
|
|
згУ |
кольца с валом: |
|
|
|
|
||||
I |
|
|
|
|
|
dBtg a > /, |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
%20 |
|
|
|
4°30'У\ |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
где dB— диаметр вала. |
|
|
|
||||||
е is |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
> 9°^ |
Эта |
утечка |
обусловлена |
|
перено |
||||
! |
|
|
|
сом |
уплотняемой поверхностью вала |
|||||||
|
|
|
|
|
жидкости в виде тонкой пленки, кото |
|||||||
<110 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
рая, |
снимаясь |
(сгребаясь) |
уплотни |
|||
|
|
|
|
|
|
тельным кольцом на стороне низкого |
||||||
|
|
|
|
|
|
давления, образует с течением времени |
||||||
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
«утечку». |
Для |
кольца |
|
размером |
||
Окружная скорость бала 6 м/сек |
|
50,8X3,2 |
мм, |
наклоненного |
|
под уг |
||||||
|
|
|
|
|
|
лом |
a |
3,5° |
(окружная |
скорость |
||
Рис. 380. Зависимость перепада тем |
6,3 м/сек и давление уплотняемой |
|||||||||||
пературы между |
зоной |
контакта |
среды 6,2 кГ/см2), эта утечка соста |
|||||||||
кольца |
с валом |
и масла |
в уплотни |
вила |
при испытаниях 0,2 |
см^/час. По |
||||||
тельной камере |
от окружной скорос |
этому значение угла а для распростра |
||||||||||
|
ти вала |
|
|
|||||||||
(14—25 мм) |
|
|
|
|
ненных в насосах размеров вала |
|||||||
рекомендуется выбирать равным а = 3,5-=-4°. Перепад тем |
||||||||||||
ператур на кромке уплотнительного кольца с жидкостью можно |
прини |
|||||||||||
мать при расчетах колец, установленных под углом a = 3,5-f-4°, |
равным |
|||||||||||
25° С |
(см. рис. 380). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окружные скорости
Рассматриваемые кольца рекомендуется применять при окружных скоростях вала до 2,5 м/сек и давлении жидкости до 5 кГ/см2. При этом радиальное сжатие колец должно быть в пределах 9—11%. При умень шении окружной скорости до 1,5 м/сек радиальное сжатие при сохра нении той же температуры может быть повышено до 13% и давление до 15 кГ/см2. При окружной скорости 0,5 м/сек давление может быть по вышено до 50 кГ/см2.
Допустимая величина окружной скорости зависит также от диамет ра вала, повышаясь с увеличением последнего. Это обусловлено улуч-
452
шением теплоотвода с увеличением диаметра, а также уменьшением частоты деформаций уплотнительного кольца, вызываемых радиальны ми биениями вала.
Зависимость допустимой окружной скорости вала от его диаметра
приведена ниже: |
дан |
|
|
|
Согласно иностранным |
Диаметр вала в м м |
3—7 9—17 19—32 |
||
ным, |
рассматриваемые кольца |
|||
применяются в насосах при |
чис |
|
|
|
лах |
оборотов уплотняемого |
вала |
Окружная скорость |
2,5 |
до 9000 об/мин. |
|
|
|
В ы б о р п р о ч и х р а б о ч и х п а р а м е т р о в к о л е ц
Размеры уплотнительного кольца и канавки для его размещения должны быть подобраны такими, чтобы устранить возможность прово рачивания кольца в канавке относительно оси вала, для чего момент силы трения кольца в канавке должен превышать момент силы трения его по вращающемуся валу, для этого монтажное натяжение кольца
вканавке должно превышать натяжение по валу.
Впрактике размеры кольца и вала подбираются так, чтобы кольцо надевалось на вал без растяжения, т. е. внутренний диаметр кольца
должен быть равен или несколько больше диаметра dB вала. Наружный же диаметр кольца в свободном состоянии должен быть на 5—8% боль ше диаметра dK донышка канавки.
При установке кольца на вал с растяжением наблюдаются случаи его разрушения. Последнее обусловлено так называемым «эффектом Джоуля», согласно которому повышение температуры резинового коль ца в растянутом состоянии увеличивает нагрузку на уплотняемую по верхность (силу обжатия этой поверхности), что, в свою очередь, сопро вождается увеличением потерь на трение и дальнейшим повышением температуры.
Радиальное сжатие колец в канавке [см. выражение (359)] в общем случае выбирается равным до = 9-г-,13% диаметра поперечного сечения кольца в свободном его состоянии. Однако часто для уменьшения тре ния и нагревания уплотнительного узла применяют радиальные сжатия в пределах 5-5-6% поперечного сечения кольца. Очевидно, что размер ные допуски на изготовление деталей уплотнительного узла должны быть в этом случае такими, чтобы при наихудших с этой точки зрения, их сочетаниях было гарантировано обжатие колы а.
При выборе максимальной Дотах и минимальной доmin величин сжа тия учитывают также окружную скорость вала. Последняя зависимость приведена ниже:
Окружная скорость |
Радиальное сжатие |
|
|
|||
|
96 от d |
|
||||
|
вала |
|
м м |
|
|
|
|
м / с е к |
|
®min |
^шах |
||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
До |
1,5 |
От 0,1 |
до 0,13 |
10 |
13 |
|
До 3 |
От 0,09 |
до 0,11 |
9 |
и |
|
|
10. |
Чистота обработки поверхности вала должна быть не ниже |
V ^— |
||||
Овальность |
вала — не более 0,01 мм, |
радиальное |
биение |
вала — |
||
не более 0,05 и осевое биение — не более 0,3—0,5 мм. |
|
|
Для изготовления колец рекомендуется резина средней твердости (до 80 единиц по Шору).
Рекомендуемые размеры колец приведены ниже:
453