- •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
цилиндров при аварийном выпуске шасси одного из отечественных самолетов.
Принцип действия крана тот же, что и у рассмотренных плоских золотников поступательного движения (см. рис. 174). Герметичность обеспечивается втулками 4 (см. рис. 178), поджимаемыми пружинами 2, и давлением жидкости в камерах 1 и 3 к плоской поверхности золотни ка 5. Этот золотник опирается на шариковый упорный подшипник 6, благодаря чему кран обладает ничтожным моментом трения. В крайних положениях золотник стопорится шариковым фиксатором 7. Кран снаб жен обратным клапаном 8.
КЛАПАННЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ
В гидросистемах летательных аппаратов и в особенности в следя щих гидросистемах (см. стр. 312), широко распространены клапанные распределители, применение которых обеспечивает высокую чувстви тельность, достигаемую благодаря возможности нулевого перекрытия проходных окон. Эти распределители также просты в изготовлении, на дежны в эксплуатации и обеспечивают высокую герметичность.
Я
Рис. 179. Расчетны е схемы конусных клапанов
Принцип действия клапана показан на рис. 179. Клапаны приво дятся в действие непосредственно вручную и с помощью различных механических и электротехнических устройств. Из ручных устройств наиболее простым является качающийся рычаг (рис. 180, а и б). В кла панном распределителе, представленном на рис. 180, а, канал 2, связан ный с линией потребителя, соединен при нерабочем положении рукоят ки 1 с каналом слива 4. При повороте рукоятки 1 перекрывается сначала канал слива, после чего нажимом толкателя 5 на шарик линия потре бителя соединяется с каналом 3, через который подводится под давле нием жидкость.
Распространены также схемы с кулачковым приводом поворотного и поступательного действия. Схема клапанного распределителя с кулач ковым приводом представлена на рис. 181. На валике 3 находятся четыре кулачка 2, которые при повороте валика воздействуют на соответствую щий конусный клапан 1.
Силы, действующие в клапанном распределителе
Величину усилия R (см. рис. 179, а), которую необходимо приложить к хвостовику т клапанного распределителя с острой уплотняющей кромкой для опускания или удержания его в опущенном положении (без
2 4 2
Рис. 180 Схемы клапанных распределителей с рычажным приво дом
Рис. 181. Схема клапанного распределителя с кулачковым приводом
16* |
2 4 3 |
|
учета реактивных сил потока жидкости (см. стр. 253) и допуская, что давление на внешний торец хвостовика т не действует), можно вычис лить по выражению:
|
R = PlF - p 2{ F - f ) + P nf + S n, |
(278) |
где рх и р2 — давление соответственно в полости 7 подвода |
жидкости |
|
|
к клапанному распределителю и в полости 2 отвода жид |
|
|
кости в систему потребителей; |
|
|
5 П—сила трения покоя; |
|
|
Япр-усилие предварительной затяжки пружины; |
|
с1 |
HD2 |
распреде- |
г = |
------- площадь контакта конусной части клапанного |
4лителя с седлом;
/-= —---- площадь (штока). клапана.
Практически контакт клапана происходит не по острой кромке, а по конусу седла (см. рис. 179,6), поэтому значения сил, действующих на клапан будут зависеть при этих же условиях от ширины поверхности контакта клапанного распределителя и его седла.
Если в конусной щели, образованной поверхностью клапана с по верхностью гнезда, давление отсутствует, к хвостовику клапана для от рыва его от седла необходимо приложить силу
R = plF1+ P ^ V S a- p 2(F2- f ) , |
(279) |
где F| и ^ — площади окружностей контакта клапана с гнездом по диаметрам D\ и Д>-
Если предположить, что усилие затяжки пружины Рпр и давление рi жидкости, после того как клапан будет оторван от седла, не изменяются и давление в образовавшейся щели будет убывать по линейной зависи мости от pi и рг (см. кривую / на рис. 179), то усилие Ru необходимое для перемещения клапана после того, как он оторвется от седла, со
ставит |
|
Я1 = Р\Р\ + Рср + sA- p 2(F, - /) - рср (Е, - F2), |
(280) |
где рСр— PI±£2 —среднее давление в щели; |
|
5Д—сила трения движения. |
|
Следовательно, сила R будет больше силы R\ на величину |
— |
(Ei — Е2), а также на разность сил трения покоя (Sn) и движения (sH), в соответствии с чем после отрыва клапана от гнезда усилие, необходи мое для дальнейшего его перемещения, снизится.
После открытия клапана давление в полости 2 повысится до вели чины pi= p 2+Ap, где Ар — приращение давления в полости 2 после открытия клапанного распределителя. В соответствии с этим повысится также среднее давление в конусной щели, которое в этом случае будет равно
Еср |
_ |
PI + |
P2 + aP |
|
|
|
2 |
|
|
Таким образом, |
|
|
|
|
Я1'= PxF \ + РпР+ - |
(Pi + Ар) (Еа ~ Л ~ |
|
||
^ Р1 + |
Р2^±М . ' ц г 1~ Р 2), |
(281) |
Очевидно, что закон распределения давления по длине щели кла панного распределителя, находящегося в покое, может быть и степенным, причем кривая распределения давления может быть как выпуклой (кри
244
вая ft), так и вогнутой (кривая k, см. рис. 179,6), что наложит соответ ствующие коррективы на приведенные выкладки.
В приведенных выше расчетах не учитывалось действие на клапан
неуравновешенных |
гидродинамических сил потока |
жидкости, которое |
в большинстве случаев большого практического значения не имеет. |
||
Способы разгрузки клапана от сил давления жидкости |
||
Недостатком |
клапанных распределителей, |
представленных на |
рис. 179, являются большие усилия, которые требуются для преодоления давления жидкости на поверхность клапана и усилия пружин. Ввиду этого разгрузка распределителей от сил давления жидкости на их рабо чие элементы имеет большое практическое значение, так как при высо ких давлениях на ручке управления могут возникнуть большие усилия, затрудняющие работу оператора, а также ограничивающие применение
Рис. 182. С хема разгруж енного |
Рис. |
183. |
С хема клапанного р ас |
|
клапана |
пределителя |
с частичной р азгр уз |
||
|
кой |
от |
сил |
давления ж идкости |
клапанов в гидросистемах автоматики, особенно при высоких перепа дах давления и при больших проходных сечениях.
Для разгрузки клапана от силы давления жидкости применяют раз личные средства, одним из которых является уравновешивание этой силы. Схема такого клапана представлена на рис. 182. Клапан 3 в ниж ней своей части снабжен уравновешивающим поршнем 4\ если диаметр D4 этого поршня будет равен диаметру D седла клапана, последний бу дет разгружен от статических сил давления рг жидкости в камере b. Для разгрузки клапана а от давления р2 жидкости в камере а применен второй поршень 2 диаметром D2. Из схемы видно, что при условии D=D4— D2 клапан будет полностью статически уравновешен от сил действия давления жидкости. К седлу он в этом случае будет прижат лишь усилием пружины 5. В случае D4<D к усилию пружины добавится
n(D^-D\)
усилие давления жидкости на неуравновешенную площадь Р = р\---- -— »
прижимающее клапан к седлу.
Для того чтобы компенсировать после отрыва клапана от седла (/?2> 0) усилие пружины, принимают D2>D. Конструктивное исполнение клапана с подобной разгрузкой приведено на рис. 180,6.
На рис. 183 изображена схема клапанного распределителя с частич
245