- •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
ступает в канал 10, связанный с силовым цилиндром. При включенном электромагните 4 жидкость из магистрали 8 подводится через проточку вспомогательного золотника 2 и канал 1 в левую полость основного зо лотника 11. Так как рабочая площадь плунжера 9 больше площади вспомогательного плунжера 6, плунжер 9 переместится вправо. При этом рабочая магистраль 8 соединяется с каналом 12, связанным с сило вым цилиндром.
Оценивая преимущества рассмотренных схем золотниковых распре делителей прямого действия и двухступенчатых золотников с серводей ствием, следует отметить, что применение двух ступеней связано с уве личением запаздывания в срабатывании; при одноступенчатом распреде лителе (золотнике прямого действия) обычно имеются ограничения п© расходу жидкости, а также наблюдаются высокие силы трения.
плоские золотники
При изготовлении цилиндрических золотников высокой точности основные затруднения возникают из-за сложности механической обра ботки и контроля качества внутренней рабочей поверхности втулки зо лотника. В связи с этим представляет интерес конструкция, в которой облегчен доступ к этойповерхности.
На рис. 174, а показана схема распространенного в самолетных гидросистемах распределителя ручного управления с плоским распреде лительным элементом (золотником); распределитель прост в изготов лении и обеспечивает высокую, практически абсолютную, герметичность.
Плоский распределительный элемент 2 скользит по плоскому осно ванию (зеркалу) корпуса 5, будучи прижат к нему через втулку 1 пру жиной 4 и усилием давления р жидкости.
Усилие, с которым элемент 2 прижимается к зеркалу, равно:
Р = Р пр |
Jt(D2— rf2) |
Р, |
;------1 |
где Япр — усилие пружины;
D и af—внешний диаметр втулки и отверстия в ней, по которому жидкость поступает к гидродвигателю.
Диаметр D втулки подбирается так, чтобы устранить возможность ее отжима (раскрытия уплотнения) усилием давления жидкости в за зоре между скользящими деталями (см. стр. 127). Усилие пружины под бирается таким, чтобы был обеспечен плотный контакт при нулевом и малом давлении в системе с учетом трения уплотнительных колец.
Плоские золотники изготовляют также и с серводействием (рис. 174,6). Распределитель его состоит из шариковых клапанов-дат чиков 12 и 3 с электромагнитным приводом 1 и 2 и управляемого этим датчиком плоского золотника 9, осуществляющего подачу к двигателю основного потока жидкости.
Когда электромагниты 1 и 2 не возбуждены, шариковые клапаны 12 я 3 прижаты к верхним седлам и жидкость под давлением проходит через эти клапаны, оказывая одинаковое действие на внутренние 5 я 10 и наружные 4 я 11 кольцевые поршни. Наружные поршни 11 я 4 при жаты к упорам на внутренних концах цилиндров, поэтому плоский зо лотник 9 центрируется, блокируя рабочие выходные окна 8 я 7. При включении электромагнита 1 соответствующий клапан 12 опустится в нижнее положение, отключив линию давления от поршней 11 я 10 я соединив их со сливным трубопроводом, идущим к гидравлическому ре зервуару, так что давление на поршнях уменьшается. При этом давле ние жидкости, действующей на внутренний поршень 5, переведет золот ник 9 в положение, при котором жидкость под давлением будет прохо-
2 3 8
От насоса.
Рис. 17% а.
дить через центральное окно 13 золотника 9 и далее через рабочее окно 8 к цилиндру.
Жидкость, вытесняемая из нерабочей полости цилиндра, поступает в распределитель через второй канал 7, который в этом случае соеди няется через камеру (канал) 6 со сливной линией. Это продолжается до тех пор, пока соленоид будет выключен. После включения клапан 12 воз вращается в свое верхнее седло, в результате чего равновесие сил дав ления восстанавливается и золотник возвращается в нейтральное поло жение.
При включении электромагнита 2 система действует в обратном на правлении. В этом случае жидкость направляется к каналу 7, а окно 8 соединяется со сливной линией. Золотник перемещается от нейтрального в любое крайнее положе ние за 0,1 сек и возвра щается в нейтральное по ложение за 0,03 сек.
Для уменьшения тя гового усилия электро магнитов применяют ми ниатюрные шариковые клапаны-датчики с раз мерами диаметра седла 1—2 ммуперемещение по добного клапана доведено до 0,3 мм. При примене нии такого датчика вес электромагнита не превы шает 200—500 г.
В |
распределителе с |
|
|
|
плоским золотником так |
Рис. |
174. С хем а распределителя с плоским рас |
||
же, как и с цилиндриче |
||||
|
пределительным элементом |
|||
ским, |
действует гидро |
|
|
динамическая сила, стремящаяся установить золотник в нейтральное положение (закрыть). Для компенсации этих сил в указанной системе можно применить те же методы, что и в системе с цилиндрическим зо лотником, например, метод профильных поверхностей.
Описанный распределитель применяют на гражданских самолетах при рабочих давлениях до 300 кГ/см2. Распределитель отличается ма лым весом, который при расходе жидкости 75 л/мин не превышает 1 кг, а также высоким быстродействием — золотник перемещается от ней трального в любое крайнее положение за 0,02—0,03 сек.
При обработке плоскостей золотника 9 и контактирующих с ними поверхностей втулки 14 и корпуса должны быть обеспечены их плоскост ность и высокая чистота (V Ю— V12).
Преимуществом этих распределителей является возможность полу чения на гражданских самолетах высокой герметичности, а также отсут ствие опасности заклинивания подвижных элементов и высокий срок службы. Увеличение утечек жидкости с повышением температуры про исходит в плоских распределителях менее интенсивно (в 5—6 раз), чем в цилиндрических золотниках, что объясняется автоматичностью ком пенсации зазора в этих распределителях. Поскольку зазор между пере мещающимися деталями плоского распределителя мал (величина его определяется толщиной несущей масляной пленки), проникновение в за зор абразивных частиц затруднено, поэтому плоские распределители отличаются относительно высоким сроком службы. Кроме того, благо даря свободной ориентации подвижного элемента относительно непод вижного, полностью устраняется возможность заклинивания его даже
239
при попадании в зазор твердых загрязнений. Заклинивание подвижного элемента не может также произойти и в результате температурного рас ширения материалов. Однако следует отметить, что температурная де
формация седла шарикового клапана может нарушить его герметич ность.
С целью уменьшения сил трения в следящих системах гидроавто матики (см. стр. 342) применяются распределители, в которых плоский элемент 3 (рис. 175) подвешен на двух рычажных подвесках 1, путем регулирования длины которых можно обеспечить требуемый зазор между этим элементом и корпусом 5. Подвод жидкости осуществляется через канал 4. Точность распределения обеспечивается применением в качестве рабочих элементов двух цилиндрических штифтов 2, которые при среднем положении плоского элемента 3 перекрывают калиброван ные каналы 4, ведущие к рабочим полостям гидродвигателя.
Рис. 175. |
С хема золотника |
Рис. 176. Схемы кранового распределителя |
с плоским |
распределитель |
|
ным |
элементом |
|
|
КРАНОВЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ |
|
В крановых распределителях рабочий элемент (пробка) совершает |
||
поворотные движения (рис. 176, а). Эти распределители обычно выпол |
няются с цилиндрическими и реже с конусной пробками. Пробка крана должна быть уравновешена от статических сил давления жидкости, что достигают диаметрально противоположным действием давления жидко сти на пробку, так как в противном случае она будет прижата к одной стороне корпуса, вследствие чего могут развиваться большие силы трения.
Пробки и корпусы кранов обычно изготовляются из одного металла, в частности из латуни. При разных металлах может произойти закли нивание пробки вследствие теплового расширения.
Описанный кран со скользящими рабочими элементами применяют обычно при давлениях не выше 100 кГ/см2.
При применении кранов в следящих системах разгрузка пробки осуществляется путем парного диаметрально противоположного распо ложения каналов питания (рис. 176,6). Для радикального уменьшения трения этот кран центрируется на игольчатых подшипниках, благодаря чему он отличается малым моментом трения, величина которого при
240
давлении 200 кГ/см2 не превышает примерно 0,1 кГ • см. При этом может быть обеспечен постоянный концентричный зазор между пробкой крана и гильзой, который может быть сведен до 4—6 мк. Одновременно бла
годаря |
малым |
гарантированным |
зазорам утечка |
не |
превышает |
||||||
20 см 3/мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
П о в о р о т н ы й к р а н с п л о с к и м р а с п р е д е л и т е л ь н ы м |
|||||||||||
э л е м е н т о м . На |
некоторых |
самолетах |
применяются |
также |
краны |
с |
|||||
плоским распределительным элементом. |
|
|
|
|
|||||||
Схема простейшего крана |
этого |
|
|
|
|
||||||
типа представлена |
на рис. 177. Пло |
|
|
|
|
||||||
ский поворотный элемент 1 имеет два |
|
|
|
|
|||||||
серпообразных окна 3 и 6. С помощью |
|
|
|
|
|||||||
глухого |
окна 6 отверстие 5, |
ведущее |
|
|
|
|
|||||
к баку, |
последовательно соединяется |
|
|
|
|
||||||
при повороте крана на 90° с отверстия |
|
|
|
|
|||||||
ми 4 и 7, ведущими к гидродвигателю; |
|
|
|
|
|||||||
в свою очередь эти отверстия с по |
|
|
|
|
|||||||
мощью окна и сквозного отверстия |
2 |
|
|
|
|
||||||
в поворотном элементе 1 последова |
|
|
|
|
|||||||
тельно соединяются с вводным кана |
|
|
|
|
|||||||
лом, связанным с насосом. |
|
схемы |
|
|
|
|
|||||
Недостатком |
приведенной |
|
|
|
|
||||||
является |
большая |
нагрузка |
рабочего |
|
|
|
|
||||
давления р жидкости на поворотный |
|
|
|
|
|||||||
элемент, которое в данном случае дей |
|
|
|
|
|||||||
ствует на всю его поверхность. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Для |
разгрузки |
подвижного эле |
Рис. 177. Кран с плоским распредели |
||||||||
мента применяют краны с цилиндри |
|||||||||||
тельным |
элементом |
|
|||||||||
ческими |
втулками. |
Подобный |
кран |
|
|||||||
управлением |
представлен |
на |
|||||||||
двухпозиционного |
действия |
с |
ручным |
рис. 178. Кран предназначен для запирания линии нагнетания и сообще ния линий питания кранов шасси со сливом и линии слива жидкости из
Рис. 178. Распределитель системы ш асси с плоским золотником
16 |
3 3 8 0 |
241 |