- •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
Основная трудность при создании таких двигателей |
заключается |
||
в обеспечении герметичности. Уплотнение пластины |
(см. рис. |
150) осу |
|
ществляется как по торцу, так и по радиальному |
зазору |
с |
помощью |
приклеенных к ней резиновых манжет. С помощью манжет |
осущест |
вляют также уплотнение вала, несущего пластину.
В некоторых конструкциях пластина помещается в пазу вала сво бодно и прижимается к поверхности цилиндра давлением жидкости.
Рис. 152. Схема поворотного гидродвигателя с гидравлическим поджимом пластаны
подводимым в камеру под пластину (рис. 152,а). Для предварительно го прижатия пластины к цилиндру под нее помещают небольшие пру жины.
Для снижения трения пластину зачастую выполняют по схемам, представленным на рис. 152, б.
В первой схеме прижатие пластины зачастую выполняется за счет утечек жидкости. Для этого на пластине по площади контакта с цилинд ром выполняют канавку а, которую соединяют с помощью канала Ь с камерой с. Нетрудно видеть, что в камере с будет действовать в этой схеме давление рс, равное средней величине перепада давления рс =
_ £ р аб _ /^ где рраб и рсл — рабочее давление и давление сливной линии.
Разгрузка во второй схеме достигается тем, что рабочее давление под водится через жиклерное отверстие в продольный прорез (канавку), выполненный на торце пластины, контактирующем с цилиндром.
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИЛОВЫХ ЦИЛИНДРОВ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГИДРОСИСТЕМАХ
Если силовые цилиндры работают в условиях высоких температур, то применяют цилиндры с охлаждением. Для этого внутренние полости штока и узлы уплотнения охлаждаются жидкостью, которая омывает внутреннюю полость штока и узлы уплотнения, циркулируя по спе циально выполненным каналам и камерам.
На рис. 153 показана схема сдвоенного (тандемного) силового ци линдра гидроусилителя дублированного управления.
Система имеет автономные источники питания (нагнетания) и баки. Для охлаждения используется сливной поток рабочей жидкости, выте кающей из распределителя. Для этого цилиндр снабжен охлаждающей рубашкой с, в которую поступает жидкость из отводных (сливных) ка налов распределителя.
2 1 6
Из рубашки с жидкость поступает в кольцевые камеры для охлаж дения уплотнений поршневого штока, две крайние из которых (каме ры а и Ь) предназначены для охлаждения внешних уплотнений полого поршневого штока и две средних—для охлаждения узла внутреннего уплотнения штока. Жидкость, выходящая из камеры bf находящейся в передней части сервопривода, направляется в кольцевой канал, обра зованный двумя тонкостенными трубками, пройдя который она через полый шток удаляется в бак.
Распределитель
Рис. 153. Силовой цилиндр с охлаждающим устройством
Поскольку цилиндр совершает в работе небольшие поворотные дви жения, жидкость подводится к нему через поворотное соединение (см. рис. 307, б) и отводится через гибкий металлический рукав. Узел заделки штока охлаждается жидкостью, поступающей в камеру, в которой он находится.
Термоизоляция выполнена при помощи кварцевого волокнистого ма териала. Генерируемое внутри гидросистемы тепло, а также тепло, по ступающее в нее от поверхности обшивки, отбирается с помощью водно-гликолевого охладителя (радиатора).
Следует отметить, что в самолетных гидросистемах в качестве ох лаждающей жидкости в основном используется горючее (топливо) дви гателя.
В силовых цилиндрах (равно как и в прочих гидроагрегатах), снаб женных гидравлическими замками, должны быть предусмотрены тепло вые предохранительные клапаны, ограничивающие величину давления, обусловленную температурным расширением рабочей жидкости.
Следует отметить, что при работе в условиях высоких температур в особенно тяжелых условиях находятся уплотнения штоков силовых цилиндров. Последнее обусловлено тем, что при выдвижении штока из цилиндра выносится пленка жидкости и при высокой температуре окру жающей среды эта пленка испаряется с поверхности штока, в результате чего на последней образуется твердая корка, разрушительно действую щая на уплотнение.
ГЛАВА XI
АГРЕГАТЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ
Распределитель жидкости (распределительное устройство) пред назначен для распределения рабочей жидкости между участками и уст ройствами гидросети и для ее отвода.
По конструктивному выполнению распределители жидкости делятся на три основные типа:
1. Золотниковый распределитель—устройство, в котором распреде ление жидкости осуществляется с помощью осевого смещения цилинд рического или плоского распределительного элемента.
2.Крановый распределитель—устройство, в котором распределение жидкости осуществляется путем поворота пробки крана.
3.Клапанный распределитель—устройство, в котором распределе ние жидкости осуществляется путем последовательного открытия и за крытия расходных окон с помощью клапанов различных конструкций (тарельчатых, шариковых и пр.).
ЗОЛОТНИКОВЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ
Рабочим элементом распределителей этого типа является цилинд рический плунжер с кольцевыми проточками и поясками, который пере мещается в осевом направлении во втулке, имеющей окна для подвода
1
и отвода жидкости. В распределителях более сложной конструкции, помимо осевых, использованы также и пово ротные движения плунжера вокруг
оси, что повышает их позиционность. |
|||||
Принцип |
действия |
золотникового |
|||
распределителя показан на рис. 154. |
|||||
Жидкость от насоса подводится к ка |
|||||
налу 3, |
из которого в зависимости от |
||||
положения плунжера 2 поступает в со |
|||||
ответствующие |
полости |
гидравличе |
|||
ского |
двигателя 1. |
Одновременно |
|||
с этим нерабочая полость двигателя |
|||||
соединяется |
с |
каналом |
4, ведущим |
||
в резервуар. |
|
|
|
|
Рис. 154. Принципиальная схема |
Распределительные золотники по |
золотникового распределения |
выполняемым функциям разделяют по |
|
числу входных и выходных каналов |
в корпусе на три основные группы: двухходовые, трехходовые и четырех ходовые.
218
Наиболее распространенными являются так называемые четырех ходовые золотники (рис. 155,а), основной функцией которых является подача жидкости под давлением в одну из двух полостей гидродвигате ля при одновременном отводе ее из противоположной полости в резер-
в в)
Рис. 155. Четырехходовой золотник
вуар. Менее распространены трехходовые золотники (рис. 156), которые применяют в том случае, когда окна питания гидродвигателя необходи мо соединить с окном источника давления, либо с окном, ведущим в ре зервуар с жидкостью, т. е. в гидродвигателях одностороннего действия. Еще меньше распространен двухходовой золотник, являющийся по су-
Ц и л и н д р
Рис. 156. Трехходовой золотник
ществу запорным вентилем — он должен запирать поток жидкости или свободно пропускать его от одного проходного окна к другому.
Для уравновешивания плунжера от сил давления жидкости в слив ной линии плунжер золотника, представленного на рис. 155,6, снабжен с левой стороны ложным хвостовиком; с этой же целью плунжер золот ника, представленного на рис. 155, в, снабжен дополнительными пояска
ми. Полости С и D этого золотника соединены непосредственно |
(минуя |
|||||||||
сливную линию) с баком или, |
|
|
||||||||
в случае |
гидравлического |
ди |
|
|
||||||
станционного |
|
управления, |
к |
|
|
|||||
ним |
подается |
жидкость |
от |
м |
1Хк\ |
|||||
управляющего золотника. |
|
|||||||||
С точки |
зрения |
изготовле |
|
|
||||||
ния и |
обеспечения |
требуемой |
|
|
||||||
точности |
представляет |
интерес |
|
|
||||||
золотник, |
в |
котором |
пояски |
|
|
|||||
плунжера выполнены отдельно |
|
|
||||||||
от штока |
(рис. |
157). |
|
|
|
Рис. 157. Золотник с плунжером состав |
||||
Во многих |
случаях тре |
|||||||||
ного типа |
|
|||||||||
буется |
расположить золотники |
|
|
в такой последовательности, чтобы один любой приведенный в действие золотник перекрывал поток жидкости во все остальные золотники, рас положенные после него, т. е. чтобы исключить одновременную работу нескольких золотников. Схема подобного золотника приведена на рис.
2 1 9
158. В среднем положении плунжера входной канал b соединяется с выходным каналом d и не соединяется с каналами а и с питания гидродви гателя. В таких системах выходной канал первого золотника соединяется с выходным каналом второго и так далее.
Управление золотником осуществляется как вручную, так и с по мощью различных механических средств и электромагнитов (см.
стр. 236). Ручное управление обычно осуществляется с помощью рычага с отношением плеч, для уменьшения требуемого усилия, равным 8/1— 10/1. На рис. 159 показаны два распространенных способа установки рычагов.
Фиксация золотника в заданных положениях осуществляется с по мощью устройств, показанных на рис. 160, а.
Если необходимо возвратить золотник в нейтральное положение после того, как оператор отпустит ручку, обычно применяют центрирую щие пружины (рис. 160, б и в).
Ш777ШШШШ77:^ Ь *----------VAш
^ ______ J
У/////////////////'Ла<2 ^
|
|
♦ |
* |
Рис. 159. |
Схемы управ |
Рис. 160. Устройства для фиксирования (а) и воз |
|
ления |
золотником |
вращения плунжера золотника в нейтральное по |
|
|
|
ложение (б и в) |
|
В среднем положении плунжера золотника, представленного на рис. 160, в, жидкость через кольцевую проточку среднего пояска и канал направляется к потребителю, действие которого сблокировано через зо лотник с потребителями (потребителем), питающимися через каналы
а и с.
2 2 0