- •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
вения разности напряжений пластического сдвига, характерного для твердого вещества-
Указанные высокие давления применяются в основном в лабора торных условиях и реже в инженерной практике. Так, например, для
химических |
реакций применяются |
давления порядка |
12 000 |
кГ/см2, |
а |
|
в некоторых |
отраслях химического |
производства |
даже в |
несколько |
||
десятков тысяч атмосфер. |
|
не |
применяются, |
за |
||
В авиационной технике подобные давления |
исключением отдельных случаев (в жидкостных амортизаторах шасси самолетов и в гидравлических пружинах, где давление жидкости дости гает значений порядка 5000 кГ/см2). В гидросистемах же летательных аппаратов, как правило, применяются давления 220 кГ/см2 и реже 280—350 кГ[см2.
Из формулы (7) следует, что путем повышения давления жидкости можно повысить мощность привода при том же расходе жидкости и не значительном увеличении габаритов гидроагрегатов, а следовательно, можно уменьшить вес привода.
В авиационной технике обычно применяются насосы мощностью до 100 л. с однако в некоторых зарубежных самолетах мощность насоса доведена до 250 л. с., что соответствует расходу при давлении 280 кГ[см2, равному —^160 л/мин.
Следует отметить, что мощность авиационных насосов лимитиро вана не техническими возможностями, а соображениями надежности гидросистемы, в интересах повышения которой потребную мощность гидросистемы целесообразно обеспечивать не одним насосом, а не сколькими, размещенными на различных двигателях самолета. В прак тике же общего и, в частности, тяжелого машиностроения применяются насосы с расходом (производительностью) в 8600 л/мин с приводной мощностью до 3000 кет и выше.
Единицы измерения и определения различных параметров
Ниже приведены основные применяющиеся единицы измерения раз личных параметров гидросистем.
Д а в л е н и е . Давлением называется величина отношения нормаль ной составляющей силы к площади, на которую действуе1 сила.
Единицами измерения давления являются килограмм-сила на квад ратный метр (кГ/м2), бар, дина на квадратный сантиметр (дин[см2)у техническая атмосфера или килограмм-сила на квадратный сантиметр
(am или кГ/см2).
За единицу силы в международной системе СИ принят ньютон (я), представляющий собой силу, сообщающую телу массой в 1 кг в состоя нии покоя ускорение, равное 1 м/сек2.
1 н= 105 дин = 09101972 /сГ~0,102 кГ;
1 кГ= 9,80665 н = 9,81 н\
1 дина = 105 н.
В соответствии с этим единицей измерения давления в системе СИ является ньютон на квадратный метр (н\м2).
1 н/м2 = 0,101972 кГ[м2\
1 бар= 1 • 105 н[м2= 10197,2 кГ[м2= 1,01972 кГ[см\
1 ат = 1 кГ[см2 = 1 • 104 кГ[м2\
1 дин/см2 = 1• 10-6 бар = 1 • 10-1 н/м2 = 0,0101972 кГ\м2.
14
Если при определении давления принимается во внимание также и атмосферное давление, действующее на свободную поверхность жид кости, то подобное давление называют абсолютным (давление, отсчиты ваемое от нуля). В том случае, когда величина абсолютного давления измеряется в технических атмосферах, она обозначается ата.
Давление часто измеряют высотой Н столба жидкости (вода, ртуть):
И = — см,
У
где р — давление в кГ/см2; у — объемный вес жидкости в кГ/см3\
1 мм вод. ст. = 1 кГ/м2 = 1 • 10~4 кГ\см2\
1 мм рт. ст.= 13,595 кГ/м2.
В технической практике атмосферное давление обычно во внимание не принимают, пользуясь так называемым избыточным или манометри ческим давлением рати (давлением, отсчитываемым от атмосферного):
Рати— Рата Рат•
В международной системе единиц измерения применяют также укрупненные единицы: килоньютон на квадратный метр (кн/м2) и меганьютон на квадратный метр (Мн/м2), и дольные единицы миллибар
(мбар) и микробар (мкбар).
Для пересчетов из единиц метрической системы в единицы СИ можно пользоваться данными, приведенными ниже:
|
к Г \с м 2 |
a m |
|
|
|
|
|
|
|
Система |
(техни |
(физиче |
|
м м вод. |
м м р т . |
|
|
|
|
ческая |
ская ат |
к Г \м 2 |
б а р |
м б а р |
ди н/с м% |
||||
СИ |
ст. |
ст. |
|||||||
атмосфе- |
мосфе- |
|
|
|
|
||||
|
ра) |
ра) |
|
|
|
|
|
|
|
я/^2 |
98066,5 |
101325 |
9,80665 |
9,80665 |
133,332 |
105 |
100 |
0,1 |
В ряде стран (США, Англия и др.) за техническую единицу изме рения давления принят английский фунт на квадратный дюйм (psi).
Ниже приведены данные для перевода одних единиц измерения давления в другие:
ф н \д м 2 ф н \ф ут 2 к Г /с м 2 к Г \м 2
1 |
144 |
0,0703 |
703 |
0,00694 |
1 |
0,000488 |
4,88 |
14,223 |
2048 |
1 |
10000 |
0,001422 |
0,2048 |
0,0001 |
1 |
Распространены случаи, когда гидростатическое давление в жидко сти оказывается меньше атмосферного. Подобное состояние с отрица тельным избыточным давлением называют вакуумом (разряжением). Значение вакуума определяется разностью между давлением атмосферы и абсолютным давлением в данной точке жидкости и изменяется в пре делах от нуля до величины атмосферного давления. Величину вакуума
15
можно также характеризовать величиной абсолютного давления. Так, например, абсолютное давление рабс = 0,4 ата соответствует вакууму Рвак = 1—0,4 = 0,6 ат. Вакуум часто выражают в процентах, причем атмосферу считают за 100%.
Т е м п е р а т у р а . Для измерения температуры в СССР принята шкала Цельсия, за условный нуль которой принимается температура таяния льда; температуры ниже нуля обозначаются как отрицательные. Температура, лежащая по шкале Цельсия ниже нуля на 273,2°, назы вается абсолютным нулем, а температура, отсчитываемая от этого нуля по шкале, градус которой равен градусу Цельсия, называется темпера турой в градусах Кельвина (обозначаются °К). Соотношение между шкалой Цельсия (t) и абсолютной шкалой (К) имеет вид
°К = 273,2 + L
В системе единиц СИ принята абсолютная шкала температур Кель вина (°К), не имеющая отрицательных значений температур, причем
1°С = 1°К.
Распространена также шкала Фаренгейта (F), применяемая глав ным образом в США и Англии, в которой температура таяния льда со ответствует 32° F, а точка кипения воды 212° F. Для перевода значений градусов Цельсия в градусы Фаренгейта и обратно применяются формулы
° F = (° C + 17,8) 1,8 или °F = |
— °С + 32; |
|
|
5 |
|
°C=(°F —32)0,56 или °С = |
5(°F~ 32) . |
|
|
9 |
|
М е т р и ч е с к а я г р а в и т а ц и о н н а я |
с и с т е м а . Единицей |
|
силы в этой системе является килограмм |
(кГ). |
По определению один |
килограмм-сила равен силе, которая сообщает одному килограммумассе ускорение 9,80665 м/сек2, или, другими словами, один килограммсила равен весу одного килограмма-массы на уровне моря на широте 45°. Численные значения килограмм-силы и килограмм-массы для этих усло вий совпадают.
Единица массы в метрической гравитационной системе специаль ного наименования не имеет.
Сила, которая сообщает ускорение в 1 см/сек2 массе в 1 г, имеет название дина.
Единицей длины является см и м; в технической документации на гидроагрегаты применяются единицы измерения мм.
Энергия выражается в килограммометрах и мощность — в лошади ных силах (метрических) или киловаттах
1л. с. = 75 кГм/сек;
1кет = 1,362 л. с.
Всистеме СГС, используемой преимущественно в физике и электро технике, единицей работы является эрг
1 дан • см = 1 эрг;
107 эрг = 1 дж.
Мощность выражается в ваттах
107 эрг/сек = 1 вт;
1 кет = 1000 вт.
16
В системе единиц СИ универсальной единицей мощности является ватт, представляющий собой мощность, соответствующую работе в 1 дж,
совершенную в |
1 сек |
(1 вт = 1 |
дж/сек). Применяются также |
кратные |
|||||||
и дольные единицы |
ватта: |
киловатт {кет), мегаватт (Мет), |
гигаватт |
||||||||
(.Гвт), тераватт (Твт) и микроватт (мкет). |
|
|
|
||||||||
Для перевода единиц измерения мощности из метрической системы |
|||||||||||
в систему СИ можно пользоваться данными, приведенными ниже: |
|||||||||||
Система |
к Г м / с е к |
Л . с. |
d p z j сек |
к к а л / ч |
к к а л ) сек |
Г в т |
к е т |
М е т |
|||
СИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вт |
9,80665 |
735,499 |
10-7 |
1,163 |
4,1868 |
100 |
1000 |
106 |
|||
М е х а н и ч е с к и й |
э к в и в а л е н т |
т е п л о в о й |
э н е р г и и. Коли |
||||||||
чество |
тепла, |
необходимое для |
|
того, |
чтобы |
повысить температуру |
|||||
одного килограмма воды на один |
градус Цельсия, |
называется кило |
|||||||||
калорией |
|
|
1 |
ккал = |
427 кГ • м; |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
л. |
с. = 10,534 ккал/мин. |
|
|
|
2 |
3 3 8 0 |