Среднее значение коэффициента объемного расширения для авиа­ ционного масла типа АМГ-10 в диапазоне давлений от 0<р<150 кГ/см2 можно принять равным 8 • 10-4 1/град; или иначе температурное рас­ ширение этого масла составляет приблизительно 0,07% при нагревании на ГС; для более тяжелых минеральных масел, применяющихся в гид­ росистемах прочих машин, он равен примерно 7 • 10~4 1/град.

Коэффициент объемного расширения жидкости зависит также от объемного ее веса. Значения этого коэффициента для нефтепродуктов разных исходных объемных весов приведены ниже (исходный объемный вес соответствует температуре 15° С ):

При практических расчетах гидросистем тепловым расширением жидкости обычно пренебрегают, за исключением тех случаев, когда тем­ пературное расширение жидкости, запертой распределителем или гид­ равлическим замком в силовом цилиндре, может вызвать разрушение маслопроводной магистрали и силового цилиндра.

Ниже приведены значения коэффициентов расширения некоторых металлов при изменении температуры в диапазоне 0—100° С:

Ввиду того, что коэффициенты температурного расширения мине­ ральных масел значительно выше, чем коэффициенты расширения ме­ таллов, из которых изготавливаются гидроагрегаты, расширением ме­ таллов при приближенных расчетах температурного изменения объема масла в большинстве случаев можно пренебречь.

СЖИМАЕМОСТЬ КАПЕЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Капельная жидкость является упругим телом, приближенно подчи­ няющимся закону сжатия Гука. Упругая деформация (сжимаемость) жидкости — явление для гидравлических систем, как правило, отрица­ тельное. В частности, она понижает жесткость гидравлической системы и может привести к нарушению ее устойчивости; сжатие жидко­ сти во вредном пространстве насосов высокого давления понижает их объемный к. п. д.

Лишь в некоторых случаях свойство сжимаемости жидкости исполь­ зуется для выполнения полезных функций (работы), например, в жидко­ стных пружинах и амортизаторах шасси самолетов.

Для выполнения расчетов и оценки сжимаемости жидкости под дей­ ствием сил давления при повышении последнего от р\ до Р2 обычно поль­ зуются коэффициентом относительного объемного сжатия р, под кото­ рым понимается относительное изменение объема жидкости, приходя­

20

щееся на единицу изменения (приращения) давления (считаем процесс сжатия изотермным)

В международной системе СИ коэффициент относительного объем­ ного сжатия р и объемный модуль упругости Е выражаются соответ­ ственно в н/м2 и м2/н. Для перевода этих единиц из метрической системы в систему СИ можно пользоваться соотношением:

коэффициент объемного сжатия р

1 н/м2 = 0,102 кГ/м2; 1 кГ/см2 = 9,81 н/см2;

объемный модуль упругости

1 м2/н = 9,81 м2/кГ; 1 см2/кГ = 0,102 см2/н.

Модуль объемной упругости жидкости Е изменяется в зависимости от типа жидкости, действующего давления и температуры. В частности,

сжатия пропорционально изменению (приращению) давления Ар, дей­ ствующего на жидкость [см. выражение (12]:

AV JL_

Ар

Уо Р '

Величина сжимаемости зависит от вида и характеристики жидко­ сти. Так при температуре 20° С легкое минеральное масло, применяемое в жидкостных амортизаторах шасси самолетов, сжимается при повыше­ нии давления от 0 до 3500 кГ/см2 на 17% своего первоначального объ­ ема; глицерин при этих условиях сжимается на 8,5%; применяющееся

21

дуля (£ = 13 500 кГ/см2) соответствует распространенному в авиацион­ ных гидросистемах маслу АМГ-10, а верхний предел (£=17 500 кГ/см2)— более тяжелым (вязким) маслам. Для воды и рабочих жидкостей на водной основе значение модуля упругости при относительно небольших давлениях (до 200 кГ/см2) можно принять равным £ = 20 000 кГ/см2.

Для сравнения уместно указать, что модуль упругости стали равен £ = 2 • 10е /с£/сж2, т. е. более чем в 100 раз больше модуля упругости минеральной жидкости.

При повышении давления с учетом изменения модуля упругости £ в качестве среднего значения коэффициента сжимаемости р авиацион­ ного масла АМГ-10 для диапазона давлений от 0 до 200 кГ/см2 и тем­ пературе t = 20° С можно принимать

р = 7- 10“5 см2/кГ.

Рис. 4. Кривые сжимаемости жидкостей:

/ —силиконовая жидкость; 2—минеральное масло; 3—касторовое масло; 4— вода; 5—глицерин

В результате этого допущения получаем для этого масла

т. е. сжимаемость минерального масла АМГ-10 для указанных темпера­ тур и диапазона давлений составляет 0,7% при повышении давления на 100 кГ/см2.

Для более тяжелых масел среднее значение коэффициента |3 для этих условий можно принимать равным

р = 6.10“Б см2\кГ.

Коэффициент сжимаемости воды при атмосферном давлении и тем­ пературе t — +20° С

р=:48-10-6 смЦкГ.

Ввиду высоких значений объемного модуля упругости жидкостей в ряде технических расчетов гидросистем сжимаемостью можно пре­ небречь, считая жидкость несжимаемой.

С повышением давления коэффициент сжимаемости р всех жидко­ стей уменьшается, однако уменьшение этого коэффициента с возраста­ нием давления неравномерно. Для большинства жидкостей наиболее интенсивно коэффициент р уменьшается при сравнительно низких дав­ лениях; в среднем при изменении давления от нуля до 1000 кГ/см2 он уменьшается на половину своей первоначальной величины, при дальней­ шем повышении давления понижение р происходит медленнее.

22

Выражение для зависимости коэффициента сжимаемости р от давления р имеет вид:

и -f- 2Ър

(17)

1 -f- Clp- {- Ь

где а и b — эмпирические константы; для типовых минеральных масел можно принять для t = 20° С

а= 61,3-10-6,

£= 115010~п .

При р = 0 коэффициент сжимаемости будет равен а или для этих масел 61,3 • 10~6 см2/кГ.

СО.

Рис. 5. Кривые сжимаемости синтетических жидкостей

На рис. 4 показаны графики относительного изменения объема распространенных жидкостей в зависимости от давления (а) и график изменения коэффициента сжимаемости типового масла, применяемого

всамолетных гидросистемах, в зависимости от давления (б).

Сповышением температуры объемный модуль упругости умень­ шается, а коэффициент сжимаемости всех жидкостей, кроме воды, не­ сколько повышается при всех прочих равных условиях. Это увеличение тем больше, чем меньше давление.

Наивысшими показателями сжимаемости при сравнительно невысо­ ких зависимостях от давления и температур обладают этилполисилоксановые жидкости, сжимаемость которых приблизительно на 50% выше, чем жидкостей той же вязкости на минеральной основе.

Сжимаемость распространенных жидкостей этого типа (№ 4 и 5 см. ТУ МХП 2416—50) показана на рис. 5, на котором соответственно

2 3