утечек (b) и сжимаемости (а) жидкости зависят от величины ее дав­ ления.

ГИ ДРОПРИ ВОДЫ ПОСТОЯННОЙ СКОРОСТИ

Рассмотренный привод может быть также применен и в тех слу­ чаях, когда необходимо обеспечить постоянное число оборотов на его выходном валу при переменном числе оборотов на валу насоса. К по­ добным случаям относят приведение во вращение генераторов перемен­ ного тока самолетов, числа оборотов двигателей которых могут изме­ няться в широком диапазоне, примерно 4:1, в зависимости от условий

жидкость в ту или иную полость цилиндра 3 механизма регулирования производительности (угла наклона шайбы 4) насоса, восстанавливает рассогласование, поддерживая тем самым выходную скорость гидромо­ тора постоянной.

В более сложных схемах, в которых требуется синхронизировать параллельную работу нескольких электрогенераторов на сеть с возмож­ ными колебаниями чисел оборотов авиадвигателей, а также колебания­ ми нагрузки и других параметров, применяют электрогидравлические регуляторы, в которых распределительный золотник узла регулирования производительности насоса приводится в действие с помощью соленоида, реагирующего на изменение силы тока, возникающее вследствие изме­ нения скорости выходного вала гидромотора.

Гидромеханический привод (передача)

Как известно, к. п.д. гидропривода, состоящего из регулируемого насоса и нерегулируемого мотора, имеет максимальное значение лишь при определенном режиме работы (определенном расходе жидкости), при отклонении от которого к. п. д. уменьшается. Следовательно, целесо­ образной будет такая схема гидропривода, в которой передача мощ­ ности генератору происходила бы в основном по каналу механической передачи, а меньшая — по каналу гидропривода, который в этой схеме лишь добавляет или отнимает разницу в скоростях (числах оборотов) выхода, обусловленную колебаниями скорости входа (авиадвигателя).

Одна из распространенных схем привода подобного типа с плане­ тарным механизмом и регулируемым реверсивным насосом приведена на рис. 133. Гидропривод предназначен для подачи дифференциальной скорости, когда число оборотов приводного вала насоса выше или ниже заданного (требуемого) среднего числа его оборотов. В этом случае гидромотор, питаемый от насоса, находящегося на входном валу а пла­ нетарного механизма b, вращаясь в ту или иную сторону, ускоряет или

201

замедляет число оборотов выходного вала с планетарного механизма. Производительность насоса, а следовательно, и число оборотов гидро­ мотора, сообщающего дополнительную скорость выходному валу с планетарного механизма, регулируют центробежным или электрогидравлическим устройством.

На рис. 134 представлена передача с двумя дифференциалами (планетарными механизмами), преимуществом которой является то, что

она позволяет осуществить более рациональное распределение мощно­ сти между механической и гидравлической частями передачи. В такой схеме привода можно создать для насоса и гидромотора режимы ра­ боты, близкие к оптимальным, а следовательно, получить максимальный

к.п. д. привода, величина которого может быть доведена до 0,85. Гидромеханической передаче присуще большинство качеств объем­

ного гидропривода: она обладает бесступенчатым регулированием, легко поддается автоматизации и пр. Однако гидромеханическая передача лишена такого преимущества объемного гидропривода, как независи­ мость расположения узлов, имеет пониженный диапазон регулирования и более сложную конструкцию.

Гидродифференциальный привод

Дифференцирование в передаче мощности можно также осущест­ вить гидравлическим способом, не применяя планетарных или диффе­ ренциальных механизмов. Схема подобного привода представлена на рис. 135.

Насос 2 (регулируемая часть) и мотор 1 (нерегулируемая часть) либо вращаются как одно целое, либо мотор вращается с меньшей или большей скоростью, чем насос. При нулевом угле наклона шайбы 3 насоса 2 (нейтральное положение) гидромотор жестко связан с насо­ сом через жидкость, запертую в цилиндрах насоса, причем «проскаль­ зывание» валов насоса 4 и мотора 5 определится объемными утечками жидкости, запертой в их цилиндрах.

При наклоне шайбы насоса в какую-либо сторону гидромотор будет получать, помимо основного движения вместе с насосом, еще и относи­ тельное движение, которое в зависимости от направления подачи на­ соса будет ускоряющим, либо замедляющим основную скорость вала 5. В первом случае насос подает жидкость в рабочую полость гидромо­ тора, благодаря чему последний будет получать, помимо основного дви­ жения вместе с насосом, еще и относительное движение за счет подачи насосом жидкости в гидромотор. Во втором случае рабочая полость гидромотора соединяется с нерабочей (всасывающей) полостью насоса,

2 0 2

поэтому часть жидкости из рабочей полости гидромотора будет заби­ раться насосом, т. е. гидромотор в этом случае начнет работать в каче­ стве насоса. Вследствие этого вал гидромотора будет «проскальзывать» относительно вала насоса, который в данном случае действует как гид­ ромотор, возвращая двигателю часть забираемой от него мощности, в результате число оборотов вала гидромотора уменьшится. Величина и направление указанного дополнительного движения гидромотора за­ висит от величин положительного или отрицательного угла наклона дис­ ка насоса.

Гидравлическая схема подобного привода самолетного электроге­ нератора приведена на рис. 136. Цилиндровый блок 2 насоса приводится в действие от авиадвигателя через шестерни 1 и 7 с числом оборотов, пропорциональным числу оборотов приводного (входного) вала 6. Про­ изводительность насоса зависит от изменения угла наклона шайбы 4, которое осуществляется гид­

расхода основного насоса. В силовой линии передачи установлен пере­ ливной клапан 7 (давление 17 кГ/см2), благодаря которому в ней под­ держивается давление, необходимое для регулирования производитель­ ности насосной части и перемещения ее поршней.

Число оборотов выходного вала 9, связанного с приводимым элек­ трогенератором, равно 6000 об/мин; число оборотов входного вала 6,

агрегата. Для этого насосную часть снабжают шестеренной парой, по­ вышающей число оборотов до 18 000 об/мин. На выходном валу приме­ нена шестеренная передача, понижающая число оборотов до требуемого значения.

Опыт показал, что дифференциальная гидропередача с центробеж­ ным регулятором и жесткой обратной связью обеспечивает стабильность оборотов в пределах±5%.

Для повышения точности регулирования до 1%, требующейся для параллельной работы двух генераторов на общую сеть, применяют элек­ трический корректор. Практически в схеме с подобным корректором до­ стигается точность±0,25%.

Применение высоких чисел оборотов в сочетании с относительно высокими давлениями жидкости (300 кГ/см2) обеспечили малый вес передачи. В частности, привод мощностью 60 л. с., который имеет на выходном валу 6000 об/мин, при числах оборотов приводного вала авиа­ ционного двигателя в пределах от 1000 до 3000 об/мин и при работе на

203

давлении 300 кГ/см2, весит 22 кг, что составляет 0,37 кг на 1 л. с. Минн» мальное значение к. п. д. этой передачи равно 0,75 и максимальное зна­ чение 0,85.

На рис. 137, а показана схема гидропривода иной, чем на рис. 136, конструкции. Поршневой блок 2 насоса 7 связан с входным валом /, блок 3 гидромотора — с выходным валом 6. Величины ходов поршней насоса и гидромотора, т. е. их рабочие объемы, определяются величи­ нами эксцентриситета их блоков по отношению к осям направляющих колец 3 и 4.

Рис. 136. Схема гидравлической трансмиссии гидродифференциального типа

Величина эксцентриситета насоса не регулируется и определяете» положением кольца 3, являющегося продолжением цилиндрового блока гидромотора, относительно оси цилиндрового блока насоса. Величину эксцентриситета гидромотора можно изменять путем радиального сме­ щения кольца 4 с помощью какого-либо регулятора, воздействующего на толкатели 5. При нулевом эксцентриситете гидромотора входной и выходной валы будут только связаны жидкостью, заключенной в ци­ линдрах насоса, и весь узел будет вращаться как одно целое. Подобное положение кольца 4 будет соответствовать редукции передачи 1:1. При наличии же эксцентриситета выходной вал гидромотора будет получать через жидкость замедление или ускорение в зависимости от знака эксцентриситета: при эксцентриситете того же знака, что и эксцентри­ ситет насоса, скорость выходного вала будет больше скорости входного вала и наоборот.

Подобные приводы применяют с регулированием гидромотора и на­ соса, которое осуществляется перемещением общего направляющего кольца. На рис. 137, б схематически показаны различные положения на­ правляющего кольца, которые соответствуют: остановке гидромотора

204

ГЛАВА X

СИЛОВЫЕ ЦИЛИНДРЫ

Силовой цилиндр (гидроцилиндр) является объемным гидродвига­ телем с прямолинейным или поворотным возвратно-поступательным движением рабочего органа (поршня или плунжера) относительно кор­ пуса цилиндра.

На рис. 138 приведены схемы цилиндров прямолинейного движения двух основных типов: двухстороннего (а и б) и одностороннего (в) дей­ ствия; поршень (скалка) последнего цилиндра совершает обратный ход под действием пружины или внешних сил.

Рис. 138. Схемы силовых ци­

линдров

в)

Движущее усилие Р на штоке цилиндра и скорость v его перемеще­ ния без учета потерь на трение, противодавления и утечек жидкости определяют по формулам

где Q — расход жидкости.

/— рабочая площадь поршня:

,я£>2

/= —---- для цилиндра, представленного на рис. 138, а, при

4 подаче жидкости в полость, противоположную штоку;

206

, Я (£>2 — Й(2)

/ — ------— для цилиндра, представленного на рис. 138, а, при

4подаче жидкости в полость со стороны штока и для цилиндра, представленного на рис. 138, ^ ;

D и at—диаметры поршня и штока (рис. 138. а и б).

Для цилиндра одностороннего действия (рис. 138, в) рабочей площадью является площадь сечения штока (скалки) /== — . Эти цилинд­

ры просты в изготовлении, поскольку обработке подлежат лишь поверх­ ность d буксы под шток (скалку) и отпадает необходимость в обра­ ботке зеркала внутренней поверхности цилиндра.

Когда требуется развить большое усилие при рабочем ходе и высо­ кую скорость обратного хода, применяют цилиндры с тонким штоком, работающим при рабочем ходе на растяжение и обратном — на сжатие. Схема включения такого цилиндра в гидросистему представлена на

От насоса

г-

УХ. У//////////Л х/\

1 ,

-

-

/////////////////У Л

рис. 139, а. Для обеспечения движения поршня в правую сторону и обе

в левую полость вместе с жидкостью, подаваемой насосом. При этом движущее усилие Pi и скорость V\ движения поршня вправо определяет­ ся из выражений:

Для перемещения поршня влево жидкость подается лишь в правую полость цилиндра, а левая полость соединяется с баком. Движущее усилие и скорость перемещения поршня в этом случае определятся из выражений:

Цилиндр, конструкция которого приведена на рис. 139,6, обеспечи­ вая высокую жесткость штока, позволяет осуществить при условии

d > D /Y 2 большие скорости обратного хода и большие усилия прямого рабочего хода. Цилиндр включают в гидросистему так, что в правую его полость жидкость подается постоянно, в левую — при движении поршня вправо. При соединении левой полости с баком поршень под действием постоянно действующих сил давления жидкости в правой по­ лости будет перемещаться влево.

Из рис. 139, б видно, что при d —D/ ]/2~ площадь штока будет в два раза меньше площади цилиндра; рабочие площади при движении пор­ шня в обе стороны в этом случае будут равны и определяться из выра­ жения

х_лг/2

2 0 7

В соответствии с этим скорости и развиваемые поршнем усилия при ходе в обе стороны будут также равны.

При й ф Б \У 2 рабочая площадь

, Л (D2—rf2)

/ = —— -----— при движении поршня влево;

/ = —---- при движении поршня вправо.

Минимальная разница площадей подобного дифференциального поршня ограничена его силой трения.

>2Н L И .

п - “ £ 4 - 1*1 ■-:'тй

Рис. 140. К расчету габариРис. 141. Телескопические силовые цилиндры тов силовых цилиндров

В тех случаях, когда необходимо получить в обычной схеме вклю­ чения цилиндра одинаковые усилия при постоянном давлении или оди­ наковую скорость при постоянном расходе жидкости, цилиндр снабжают ложным штоком того же диаметра, что и силовой шток (см. рис. 138,6). Однако при применении подобных цилиндров увеличиваются габариты

ком.

Кроме того, цилиндры с двухсторонним штоком более сложны в изготовлении, так как необходимо выдержать строгую концентричность трех поверхностей — внутренних в цилиндре и внешних на поршне и штоках.

Для получения больших ходов применяют телескопические цилинд­ ры, состоящие из нескольких (до шести) цилиндров (рис. 141). Под телескопическим силовым гидроцилиндром в общем случае понимают силовой гидроцилиндр, общий ход штоков которого превышает длину корпуса цилиндра.

208

Габарит телескопического силового Цилиндра равен

где х — число подвижных частей; Я — ход.

На рис. 142 изображен цилиндр, поршень которого имеет фиксиро­ ванное промежуточное между крайними положение. В это положение он устанавливается при одновременной подаче жидкости в левую а и пра­ вую b полости цилиндра.

Ж\\\\\Жчччччт

Рис. 143. Схема силового цилиндра с неподвижным поршнем

Нередко представляется целесообразным соединять с движущейся (перемещаемой) частью машины не шток, а цилиндр. Жидкость в ци­ линдр в этом случае подводят через гибкие трубопроводы (шланги) либо через пустотелые штоки (рис. 143,а). На рис. 143,6 представлен разрез подобного штока, обеспечивающего питание движущегося ци­ линдра двухстороннего действия через односторонний шток. Шток вы­ полнен в виде обработанной по внутренней поверхности трубы 1, в кото­ рую запрессован стержень 2 с профрезерованными продольными паза­ ми а, образующими после сборки каналы для потока жидкости. Для обеспечения герметичности места контакта стержня с трубой пропаи­ вают оловом. Обычно для этого на стержне 2 выполняют допол­ нительные продольные пазы б,

^i = _40

и минимальное усилие

при подаче жидкости в канал 2 получим среднюю скорость

4Q

V,

Я ( 0 2 — d 2)

при подаче одновременно в каналы 1 и 2 — минимальную скорость

4Q

JTD2

и максимальное усилие

ztD* р.

Скорость обратного хода (при подаче жидкости в канал 3)

Vi я (Z)2—Dj)

Рис. 145. Тандемный силовой цилиндр

На рис. 145 приведена схема тандемного силового цилиндра, при­ мененного в гидросистеме сверхзвукового самолета, в котором для на­ дежной герметизации штока, выходящего наружу и связывающего поршни обоих цилиндров, применены двухступенчатые уплотнения (см. стр. 418) с дренажированием, изключающим как вытекание жидко­ сти наружу, так и перетекание ее из одного цилиндра в другой. Послед­ нее важно при работе одного из цилиндров на аварийном питании топ­ ливом двигателей.

Полости а, расположенные между уплотнительными кольцами каж­ дого уплотнительного угла, соединены с соответствующей сливной ли­ нией и полости Ь, расположенные между уплотнительными узлами, — с атмосферой.

к. п. Д. СИЛОВЫХ ЦИЛИНДРОВ

Рассмотренная выше величина движущего усилия [см. выражение (258)] — величина без учета потерь от трения движущихся частей.

С учетом этих потерь фактическое движущее усилие

рторого в зависимости от различных факторов колеблется от 0,97 до 0,85; среднее значение 'Пмех= 0>95.

210