- •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
.будет и давление pi при всех расходах жидкости через переливной кла пан 9.
Для компенсации сливного давления р2 в клапане 9 выполнено свер ление 10, соединяющее сливную полость клапана с камерой 5, диаметр которой равен диаметру седла клапана.
Схема подобного клапана, применяемого в самолетных гидросисте мах, приведена на рис. 194,6.
На рис. 195 представлена схема клапана с расположением вспомо гательного шарикового клапана внутри основного (переливного) кла пана. Этот клапан более прост, чем клапан, представленный на рис. 194, в изготовлении, однако отличается от последнего неуравновешенностью от действия сил сливного давления. Эта неуравновешенность определя-
ется отношением |
|
d \ |
и ^2 соответственно диаметр поршня |
|
^1 |
-----$ » гДе |
|||
и гнезда клапана. |
^2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
В ы б о р о сн о в н ы х п а р а м е т р о в к л а п а н а с с е р в о д е й с т в и е м |
|
|||
Для повышения чувствительности клапанов с серводействием |
(см. |
|||
рис. 194,6) диаметр dK сечения |
канала вспомогательного шарикового |
|||
клапана 3 желательно увеличивать. Однако увеличение сечения |
этого |
|||
отверстия ведет к |
увеличению размера пружины 4. Опыт показывает, |
что оптимальный диаметр dKсоставляет 4—5 мм; диаметр шарика вспо могательного клапана выбирают равным (1,2—1,3)dK.
Высоту Н пружины 1 в свободном состоянии выбирают на соотно шения Я^ЗДдр, где Дф — наружный диаметр пружины.
Скорость течения масла через окна и прочие каналы клапана вы бирают, если это не противоречит прочим требованиям, в пределах 5— 6 м/сек.
Диаметр поршенька 2 клапана выбирают равным примерно двум диаметрам D подводящего канала. Увеличение диаметра этого поршень ка повышает чувствительность клапана, однако при этом растут его га бариты. Диаметр dK дросселя 5 выбирают в 3—4 раза меньше диамет ра dKотверстия шарикового клапана 3.
В связи с приведенными рекомендациями по выбору диаметра дрос селя 5 следует отметить, что выбор его производится с учетом того, что при уменьшении его ускоряется открывание (подъем) клапана 2 и повы шается устойчивость агрегата. Но в интересах повышения интенсив ности закрывания клапана 2 диаметр я?д дросселя 5 желательно увеличи вать.
Предохранительные сервоклапаны с индикаторным стержнем |
|
||||||||
Применяются |
также |
сервоклапаны |
с индикаторным |
стержнем |
|||||
(рис. 196), |
отличительной |
особенностью |
которых является |
то, |
что |
на |
|||
вспомогательный |
шариковый кла |
|
|
|
|
|
|||
пан 1 после его открывания дейст |
|
|
|
|
|
||||
вует не пониженное давление р3 над |
|
|
|
|
|
||||
клапанной полости 5, как это проис |
|
|
|
|
|
||||
ходит в рассмотренных выше клапа |
|
|
|
|
|
||||
нах (см. рис. 194), а давление р\ |
|
|
|
|
|
||||
напорной магистрали, передаваемое |
|
|
|
|
|
||||
через индикаторный стержень |
2. |
|
|
|
|
|
|||
Для этого последний посажен в от |
|
|
|
|
|
||||
верстие подвижного клапана 3 с ми |
|
|
|
|
|
||||
нимальным |
радиальным |
зазором, |
|
|
|
|
|
||
гарантирующим |
герметичность |
со |
|
|
|
|
|
||
единения. |
|
|
особенно |
Рис. 196. Предохранительный |
клапан с |
||||
Благодаря указанной |
серводействием и индикаторным |
стер |
|||||||
сти время полного открывания |
ша |
|
жнем |
|
|
|
17* |
2 5 9 |
рикового клапана 1 не будет зависеть от величины сопротивления дрос селя 4, проходное сечение которого может быть выбрано достаточно малым, а следовательно, перепад давления дросселя может быть по вышен.
Нетрудно видеть, что шариковый клапан 1 отрывается в рассмат риваемой схеме от своего гнезда под действием как силы давления р\ жидкости, поступившей в надклапанную полость 5 через дроссель 4, так и силы этого давления на индикаторный стержень 2.
Так как применение индикаторного стержня позволяет значительно увеличить перепад давления на дросселе 4, ускоряется открывание ос новного клапана 3 и повышается его чувствительность, а также повыша ется благодаря демпфирующему действию дросселя 4, его устойчивость против колебаний и стабильность работы.
Место установки клапанов
Предохранительные клапаны должны устанавливаться возможно ближе к тем агрегатам, для защиты которых они предназначены.
Для сглаживания (срезания) пиков давлений, развивающихся при мгновенно нарастающих расходах через клапаны или гидравлическом ударе, рекомендуется применять клапаны прямого действия (см. рис. 185, а и 186) с минимальной массой подвижных частей, так как при применении для этих целей клапанов с серводействием (см. рис. 194) мо гут возникнуть из-за неизбежного запаздывания в открывании основного клапана большие забросы давления (см. стр. 93). Как видно на рис. 194, а, смещение основного переливного клапана 9 и плунжера 3 мо жет произойти лишь после того, как будет открыт вспомогательный кла пан 7 и жидкость, заполняющая камеру 4, вытеснится в бак. Процесс вытеснения жидкости, а следовательно, и открывания основного клапана будет зависеть также от перетекания в камеру 4 жидкости из напорной магистрали через дроссель 2. Испытания показали, что даже в лучших образцах подобных клапанов разрыв между началом открывания вспо могательного клапана 7 и основного переливного клапана 9 составляет 0,01 сек, однако подобное запаздывание может послужить при некото рых условиях причиной большого заброса давления, способного разру шить трубопроводы и вывести из строя различные приборы.
Для уменьшения заброса давления необходимо стремиться к умень шению величины пути перемещения переливного клапана.
ДИ АФ РАГМ ЕН Н Ы Е (ПЛАСТИНЧАТЫ Е) ПРЕД ОХРАНИ ТЕЛ ЬНЫ Е КЛАПАНЫ
Втех случаях, когда применение обычных предохранительных клапанов затруднительно, часто применяют разрывные диафрагменные
|
(пластинчатые) клапаны (рис. 197), рабочая |
||||||
|
часть которых представляет собой пластину, |
||||||
|
закрепленную по контуру и воспринимающую |
||||||
|
перепад давления жидкости. При повышении |
||||||
|
перепада давления сверх расчетного диафраг |
||||||
|
ма разрушается. |
|
|
|
|||
|
Пластины изготовляются из красной меди, |
||||||
|
серебра, |
биметаллов |
и |
других |
материалов. |
||
|
Кромка зажимного фланца обычно выполняет |
||||||
|
ся острой, вследствие чего пластина будет ра |
||||||
|
ботать на срез у места ее закрепления. |
||||||
|
Для этого случая расчет производят по |
||||||
Рис, 197. Расчетная схе |
выражению |
|
|
|
|
||
ма пластинчатого предо |
Р |
JT <72 |
, |
р |
л |
s |
|
хранительного клапана |
|||||||
~ |
—тсря ds, |
4 тСр |
^ , |
разрывного типа
260
где тСр — касательное напряжение |
при работе материала пластины на |
||||
срез; |
|
пластины в начальный момент нагружения; |
|||
5 — толщина |
|||||
d — диаметр |
отверстия, закрываемого пластиной. |
||||
В соответствии с этим толщина пластины 5 определится |
|||||
|
|
|
5= |
pd |
(296) |
|
|
|
|
4тср |
|
Для красной меди марки М2 тСр=15 кГ/мм2. |
|||||
Применяют |
также |
зажимные |
фланцы |
с закругленными краями |
|
(кромкой) со стороны диафрагмы. При этом |
более точные результаты |
||||
получаются при |
острых |
кромках зажимных фланцев, так как возмож |
|||
ные (неизбежные) |
отклонения в величине радиуса закруглений кромки |
||||
вносят в расчеты значительную ошибку. |
|
РЕД УКЦИ О Н Н Ы Е КЛАПАНЫ ПОСТОЯННОГО ДАВЛ ЕН И Я
В тех случаях, когда от одного насоса с давлением рвх питается не сколько потребителей с рабочими давлениями ниже рвх для понижения давления применяют редукционные клапаны.
Редукционный клапан представляет собой автоматически действую щий дроссель, величина сопротивления которого равна в каждый дан
ный момент разности между пере |
|
|
|||||
менным давлением |
на |
входе в ре |
|
|
|||
дукционный |
клапан |
рвх и постоян |
|
|
|||
ным |
(редуцированным) |
выходным |
|
|
|||
давлением /?ред. |
|
|
|
|
|
||
|
В простейшем виде редукцион |
|
|
||||
ный клапан (рис. 198) представляет |
|
|
|||||
собой плунжерное устройство, плун |
|
|
|||||
жер 2 которого с конусной головкой |
|
|
|||||
на одном конце усилием пружины 1 |
|
|
|||||
отжимается вправо и открывает про |
|
|
|||||
ход |
жидкости от линии 3 высокого |
|
|
||||
давления рвх к линии |
4 |
понижен Рис. |
198. |
Схема редукционного кла |
|||
ного |
(редуцированного) |
давления |
|
пана |
|||
Рред. После |
того как |
давление рред |
на |
которую рассчитана пру |
|||
в выходной линии 4 превысит величину, |
жина /, плунжер 2 под действием этого давления переместится влево и частично или полностью перекроет доступ жидкости в линию понижен ного давления.
Клапан будет открыт при
и закрыт при |
Л п р ^ |
/^ р е д /'к |
|
|
|
|
|
|
|
где Я1пр и Я2пр~Усилие |
^2пр ^ Рреж/к» |
закрытом |
и открытом |
|
сжатия |
пружины при |
|||
клапане |
(практически можно |
принять |
Я1пр = Я2пр) |
— площадь сечения плунжера 2.
На рис. 199 изображена принципиальная схема редукционного кла пана диафрагменного типа, в котором редуцированное давление дейст вует на диафрагму 2, площадь которой превышает сечение редукцион ного клапана 4, благодаря чему повышается чувствительность клапана.
Жидкость от гидросистемы с давлением рвх подводится к каналу 6 и, пройдя клапан 4, поступает через канал 3 к потребителю пониженно го давления рред. Клапан 4 удерживается в открытом состоянии пружи ной 1, которая воспринимает как усилие давления жидкости рвх в полос
261
ти 5 на тарелку клапана 4, так и давление рред жидкости в полости 7, действующее на диафрагму 2.
После того, как давление в полости 7, соединенной с каналом 3, ве дущим к потребителю пониженного давления, поднимется выше уста новленной величины, пружина 1 сожмется и клапан 4 под действием
Рис. 199. С хема редукционного клапана диаф рагм ен ного типа
давления жидкости в полости 5 переместится влево, прикрывая проход ную щель, редуцируя при этом давление.
При понижении давления в камере 7 (в выходном канале 3) пру жина 1 отожмет клапан 4 вправо, уменьшая его сопротивление, в ре зультате жидкость будет свободно проходить от канала 6 к каналу 3.
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ КЛАПАНОВ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
При конструировании предохранительных и редукционных клапа нов для работы в условиях высоких температур должно быть учтено влия ние температур в первую очередь на характеристики пружин, которые могут значительно нарушиться вследствие изменения модуля упругости
Рис. 200. Ш ариковый предохранительны й клапан
стемпературны м компенсатором
ипрочности металла, из которого изготовлены пружины. Изменение же характеристик пружин вызовет нарушение регулировки предохранитель ных, редукционных и прочих клапанов. Замечания, приведенные на стр. 190, справедливы и для настоящего случая применения пружин.
Следует также учесть более высокую вероятность возникновения ко лебания клапанов при высоких температурах.
262
Последнее обусловлено тем, что материалы, применяемые для изго товления пружин, предназначенных для работы при высоких температу рах, обладают более низким модулем упругости, чем обычные пружин ные стали, предназначенные для температур в пределах от —55 до + 80° С, а следовательно, пружины из высокотемпературных материалов будут более длинными.
Чтобы устранить влияние температуры на характеристики пружин предохранительных и редукционных клапанов, применяют специальные компенсаторы, принцип действия которых основан на температурном расширении жидкости. Схема одного из таких компенсаторов примени тельно к шариковому предохранительному клапану приведена на рис. 200. Температурная коррекция в нем достигается путем дополни тельного поджатия пружины и клапана за счет температурного расши рения жидкости, заполняющей сильфон а.