Расход через торцовую щель может быть вычислен по уравнению

Приравнивая полученное значение расходу через осевое сверление в поршне, получим уравнение для определения его диаметра d

j o ^ i — P i)04 __

Перепад pi—p2 целесообразно выбирать минимальным, поэтому диаметр сверления d в поршне должен быть достаточно большого раз­ мера.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС СИСТЕМЫ

Мощность Мпот, теряемая в гидросистеме, превращается в тепло. Ве­ личина этой мощности определяется из выражения

где МПОд— подводимая мощность (мощность на валу насоса); г] — полный к. п. д. установки (системы).

Мощности Мпот соответствует количество тепла А, определяемое по выражению

где С — коэффициент эквивалентности; для мощности в 1 кет он равен

860 ккал/ч и для мощности в 1 i. с.— 630 ккал/ч.

Во многих случаях (при дроссельном регулировании) энергия, пере­ даваемая потребителю, практически близка к нулевой, а следовательно, вся мощность гидравлической установки (МПОд) превращается в тепло, вызывая нагрев жидкости и различных агрегатов гидравлической системы.

Точный расчет установившейся температуры в гидросистеме пред­ ставляет известную трудность, ввиду чего в практике пользуются опыт­ ными данными.

Охлаждающие устройства

Очевидно, что при известных условиях и режимах работы гидросис­ темы для обеспечения требуемых температурных условий потребуется применить охлаждающие устройства (теплообменники), которые прак­ тически применяются при длительной работе гидроустановок, начиная примерно с мощности 20—30 л. с., хотя в ряде установок применяются и при меньших мощностях. Через охладитель обычно пропускают 20% расхода жидкости в гидросистеме.

Теплообменники в основном можно разделить на три типа; жид­ кость— жидкость, жидкость — газ (воздух) и испаритель.

Наиболее распространенными охлаждающими средами является вода и воздух, хотя применяются и другие жидкости. Например, в само­ летах в качестве охлаждающей среды зачастую используют горючие жидкости (топливо).

При равных условиях (одинаковом отводе тепла) охладители типа жидкость — жидкость и испарители более компактны, чем охладители

типа жидкость — газ, благодаря более высоким коэффициентам тепло­ передачи на холодной стороне. Коэффициент теплопередачи жидкости выше такого же коэффициента для газов в 1000 раз.

На рис. 30 показан типовой водяной радиатор для охлаждения масла.

Особую трудность представляет охлаждение масла гидросистем са­ молетов со сверхзвуковыми скоростями. Для этой цели применяют раз­

риалом может служить парафин, находящийся в твердом состоянии при окружающей пусковой температуре и плавящийся в пределах рабочих температур.

При разработке системы охлаждения гидросмеси топливом следует иметь в виду, что на ее отдельных участках жидкость может длительное время не циркулировать, а следовательно, она не будет охлаждаться. Очевидно, что в этом случае должна быть применена жидкость, пригод­ ная для работы при требуемых температурах.

Взаключение следует отметить, что если бы представилась возмож­ ность создать гидравлические агрегаты и жидкости, пригодные для дли­ тельной работы при температуре 350—450° С, то была бы сведена к ми­ нимуму потребность в средствах их охлаждения, что привело бы к по­ вышению надежности, упрощению обслуживания и снижению веса всей гидросистемы.

Всамолетных гидросистемах применяются преимущественно воз­

8 2

душные и реже водяные охлаждающие устройства, причем в гидросис­ темах летательных аппаратов дозвуковых скоростей—преимуществен­ но воздушные охладители. При применении их следует иметь в виду, что минимально достижимая температура масла всегда будет выше (на 6— 9° С) температуры охлаждающего воздуха. Опыт показывает, что при температуре воды на входе в охладитель 15° С и на выходе ~60° С, каж­ дый литр воды уносит 50 ккал тепла. Следовательно, расход воды на каждую лошадиную силу потерянной мощности составляет примерно 10 л/час.

Для экономии воды масло должно поступать в радиатор при мак­ симальной температуре и не охлаждаться ниже 50,ЭС.

Для повышения перепада температур между охлаждаемым маслом и водой теплообменник целесообразно размещать в небольшом встроен­ ном в основной бак герметичном баке. Масло из сливной магистрали по­ ступает в этот бак и, пройдя через него,— в основной бак. Поскольку температура масла в сливной магистрали выше температуры в основном баке, интенсивность отдачи тепла в этом случае повышается.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР

В связи с применением на современных летательных аппаратах бы­ стродействующих распределительных устройств (время переключения доведено до тысячных долей секунды) и высокими скоростями (30 м/сек) течения жидкостей в трубопроводах гидросистем важное значение при­ обретает явление гидравлического удара, сопровождающееся резким за­ бросом давления, при котором снижается ресурс гидроагрегатов и тру­ бопроводов, а в отдельных случаях происходит их разрушение. В част­ ности, при гидроударах наблюдаются случаи разрушения охлаждающих радиаторов, корпусов фильтров и прочих агрегатов, а также нарушения их герметичности. Кроме того, считается, что забросы давления могут служить ложными сигналами, вызывающими нежелательные срабаты­ вания датчиков и реле различных автоматических гидравлических при­ боров.

Гидравлическим ударом в общем случае называют резкие колеба­ ния давления в трубопроводе, возникающие в переходных режимах, обусловленных, к примеру, пуском и остановкой гидравлического меха­ низма или резким изменением режима его работы.

Из всего многообразия возможных форм задающих возмущений, вызывающих гидравлический удар, наибольший практический интерес представляют частные случаи возмущения путем скачкообразных изме­ нений скорости и давления жидкости, при которых гидравлический удар достигает максимального эффекта.

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ГИ ДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА

Для вычисления величин ударного повышения (заброса) давления пользуются уравнением живых сил, согласно которому кинематическая энергия движущейся жидкости преобразуется в работу деформации сте­ нок трубы и сжатия жидкости. Для случая мгновенного полного пере­ крытия прямолинейного отрезка простого трубопровода, заполненного движущейся жидкостью, ударное повышение давления (см. [23]).

где Q — плотность жидкости;

а— скорость ударной волны (скорость распространения импульса давления) в жидкости, заключенной в трубе;

и0— начальная скорость движения жидкости в трубе (до перекры­ тия трубопровода).

Приведенное выражение (96) будет справедливо для случая, когда время t перекрытия трубопровода меньше значения так называемого пе­ риода трубопровода (или фазы удара) т, под которым понимается вре­ мя пробега ударной волной двухкратной длины рассматриваемого участ­ ка трубопровода (от задвижки до источника расхода и обратно), т. е.

где L — длина рассматриваемого участка трубопровода.

При этом условии перекрытие трубопровода закончится до того, как обратная ударная волна, отраженная от источника расхода (насоса, ак­ кумулятора и др.), вернется к задвижке (крану).

Гидравлический удар для этого случая определится полной потерей жидкостью скорости и, следовательно, кинетической энергии, в соответ­ ствии с чем повышение (заброс) давления будет максимальным. Гидрав­ лический удар в этом случае принято называть полным или прямым.

При условии t > т= —, заброс давления определится лишь той

а

частью начальной скорости жидкости Аи, которая будет потеряна за вре­ мя, равное периоду трубопровода т. Подобный удар принято называть непрямым или неполным.

Ударное повышение (заброс) давления в этом случае определится из выражения

где Аи = и0 — и — уменьшение (потеря) скорости жидкости в трубе, вы­ званное неполным перекрытием ее краном за время, равное периоду трубопровода т;

#0— начальная скорость жидкости (скорость до момента начала перекрытия трубы краном);

и— измененная скорость жидкости (скорость к моменту прихода к задвижке обратной ударной волны, отра­ женной от источника расхода).

Допустив, что изменение скорости потока в трубе протекает равно­ мерно, можно потерю скорости Аи за время т приближенно вычислить по выражению:

в жидкости, заключенной в упругий трубопровод, определяется по урав­ нению [24]:

8 4