- •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
вытесняя жидкость через обратный клапан d. Игольчатый вентиль е слу
жит для регулирования времени, в течение которого выполняется задан" ная рабочая операция.
а Ь
d
Рис. 220. Реле |
давления |
Рис. 221. Реле давления |
мембранного |
типа |
плунжерного типа |
Гидравлические реле выдержки времени
Вотдельных случаях находит применение гидравлическое реле выдержки времени, которое по истечении установленного времени осу ществляет заданную манипуляцию.
При помощи реле времени осуществляют регулируемую выдержку времени между двумя следующими друг за другом фазами движения исполнительных агрегатов или регулируемую задержку на некоторый промежуток времени какого-либо сигнала.
Вчастности, подобное реле применяется в гидросистеме уборки
шасси самолета для переключения по истечении времени, заданного на уборку шасси, насоса на холостой ход.
Заданный интервал времени выдержки реле определяется временем наполнения жидкостью специального цилиндра (емкости), поршень ко торого в крайнем положении воздействует на соответствующий клапан (или на выключатель цепи соленоидного крана), либо временем истече ния жидкости из цилиндра (временем перетекания через дроссель жид кости из одной емкости в другую).
Схема реле времени, в котором выдержка определяется временем вытеснения поршнем жидкости из цилиндра при переменном ходе поршня и постоянном сопротивлении, изображена на рис. 222, а. Поло жение плунжера 2 реле здесь соответствует выполнению гидродвигате лем рабочей операции. В этом положении полость цилиндра 4 реле со единена через плунжер 2 с рабочей линией системы и поршень 5 пере мещается вверх до упорного винта 7, ограничивающего его ход.
По окончании рабочей операции давление в рабочей линии гидро системы повышается, в результате плунжер 2 под действием давления жидкости на плунжер 3 переместится, преодолев усилие пружины 1, влево (рис. 222,6) и соединит полость 4 с баком. После этого поршень 5 под действием пружины 6 будет перемещаться вниз, вытесняя жидкость в бак.
Время перемещения поршня 5 из верхнего положения в нижнее изме няется регулированием длины винта 7 и сопротивлением, установлен ным на выходе из цилиндра 4. В конце своего хода поршень 5 воздей-
2 8 7
Рис. 223. Схема устройства для разгрузки насоса с помощью реле времени
2 8 8
ствуя на концевой выключатель (или на клапаны переключения), осуще ствляет выключение или реверс системы.
На рис. 222, в показана схема реле, в которой время выдержки определяется регулировкой дросселя 8 при постоянном ходе поршня 5.
Схема реле последнего типа, применяемая в гидросистеме шасси самолета, представлена на рис. 223. Реле состоит из плунжера 8, нахо дящегося под действием пружины 7, и дросселя 1, установленного в ка нале, связывающем правую и левую полости цилиндра 6, в котором по мещен этот плунжер. Канал 3 соединен с выходной линией насоса и канал 5 — с резервуаром. Реле включается нажимом на головку плун жера 8, при перемещении которого вправо перекрывается канал 3, в ре зультате чего полость насоса разобщается с каналом 5, ведущим в бак, и насос включается в питание гидросистемы.
После того, как действие силы, переместившей плунжер 8, прекра тится, последний усилием пружины 7 будет перемещаться влево, вытес няя при этом жидкость из левой полости цилиндра 6 в правую. При сме щении плунжера в положение, при котором правая его часть выйдет из отверстия, связывающего каналы 3 и 5, нагнетательная линия насоса соединится с баком. Пользуясь дроссельным вентилем 1, можно отрегу лировать скорость возвратного перемещения плунжера 8, а следователь но, и время, в течение которого насос будет подавать жидкость в гидро цилиндры.
Для повторного включения насоса в работу необходимо установить (утопить) плунжер 8 в исходное положение. Для того чтобы жидкость правой части цилиндра 6 реле не оказывала сопротивления перемеще нию плунжера, применен обратный клапан 2. Для предохранения насоса от высоких давлений служит клапан 4.
Запорные (обратные) клапаны
Назначение этих клапанов — обеспечение одностороннего потока жидкости и устранение потока в обратном направлении.
Рис. 224. Схемы обратных (запорных) клапанов
Обратный клапан (рис. 224, а) конструктивно подобен предохрани тельному с той лишь разницей, что в нем применяют пружины с малым усилием, достаточным для надежной посадки клапана в гнездо. В тех случаях, где это возможно (когда клапан удерживается в гнезде за счет своего веса), пружины могут не применяться.
На рис. 224, б изображен управляемый обратный клапан.
19 |
3 3 8 0 |
2 8 9 |
Гидравлические замки
Для фиксирования поршня силового цилиндра в заданных положе ниях применяются гидравлические замки, одна из конструкций которых изображена на рис. 225, а. В корпусе замка 1 размещены два обратных
Рис. 225. Гидравлические замки
(запорных) шариковых клапана 2 и 6, между которыми помещен пла вающий поршенек 4. Жидкость поступает к замку через каналы 7 и 8 и от замка к силовым цилиндрам через каналы 3 и 5. При подводе жид кости к каналу 7 открывается правый запорный клапан 6Уи жидкость
а |
Ь |
с |
Рис. 226. Гидравлический замок с сервоклапанами
через канал 5 проходит в силовой цилиндр. Одновременно с этим дав лением жидкости поршенек 4 смещается влево и открывает левый за порный клапан 2, обеспечивая проход жидкости, отводимой из канала 3,
290
связанного с нерабочей полостью силового цилиндра, в канал 8 и далее к распределителю.
При подаче жидкости в канал 8, замок срабатывает аналогично, но в обратном направлении. В том случае, если циркуляции жидкости не происходит, обратные клапаны 2 и 6 запирают жидкость в силовом ци линдре, фиксируя тем самым его поршень.
В запорных клапанах гидравлического замка, представленного на рис. 225, б, помещены температурные клапаны а шарикового типа. Для герметизации поршня b применено резиновое уплотнительное кольцо.
Для повышения чувствительности применяются замки с сервокла паном (рис. 226). Плунжер а при своем перемещении воздействует сна чала на небольшой конусный клапан с и лишь после того, как последний будет отжат (оторван) от своего седла, вступит в движение основной клапан Ь.
Разъемные муфты
В соединениях гидравлических компонентов, подвергающихся част ному демонтажу, обычно применяются устройства, предотвращающие при этом выливание жидкости и попадание воздуха в систему. Такими
устройствами |
служат специальные разъ |
|
|
|
||||||
емные муфты, в которых при разъедине |
|
|
|
|||||||
нии |
трубопровода |
запорные |
клапаны |
|
|
|
||||
муфты автоматически запирают (nepe-Zg^f^S |
|
|
||||||||
крывают) проход жидкости. |
одна |
из. |
|
|
||||||
|
На рис. 227 представлена |
|
|
|||||||
конструкций подобных муфт в собранном |
|
|
|
|||||||
виде. Муфта состоит из скрепляемых на |
|
|
||||||||
кидной гайкой 6 двух частей а и 6, каж |
|
|
|
|||||||
дая |
из которых присоединяется |
к соот |
|
|
||||||
ветствующим |
концам |
разъединяемого |
|
|
|
|||||
трубопровода. |
Поток |
жидкости |
через |
Рис. |
227. Разъемная муфта |
|||||
муфту показан стрелками. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
При демонтаже муфты (при сворачивании накидной гайки 6) кла |
|||||||||
пан 2 левой |
части |
муфты (а) |
будет |
прижат пружиной 1 к седлу 3, |
||||||
образуя плотный затвор левой |
|
части |
разъединяемого |
трубопровода. |
||||||
Одновременно с этим седло 5 правой части муфты (6) |
будет прижато |
|||||||||
пружиной 7 к клапану 4, герметизируя |
правую |
часть |
разъединяемого |
|||||||
трубопровода. |
|
(при наворачивании накидной |
гайки 6) клапа |
|||||||
|
При сборке муфты |
ны 2 и 4 придут к упору один с другим и, сжав пружины 1 и 7, отожмут свои гнезда 3 и 5, образуя проход для жидкости (отмечен стрелками).
ГИДРОГАЗОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Основным назначением гидрогазовых аккумуляторов является ак кумулирование энергии в периоды пауз в потреблении ее гидравличе скими агрегатами системы. При применении аккумуляторов представ ляется возможным ограничить мощность насосов средней мощностью потребителей гидравлической энергии, а также обеспечить в системах с эпизодическим действием перерывы в работе насосов.
Особенно целесообразно применять аккумуляторы в гидросистемах с эпизодическими пиками расхода, которые зачастую во много раз пре вышают средний расход жидкости в системе. Так как энергия, накоплен ная в аккумуляторе, может быть отдана в очень короткое время, послед ний может кратковременно развить большую мощность. Кроме того, аккумуляторы применяют в качестве аварийного источника энергии и компенсатора утечек, а также гасителя гидравлических ударов.
19* |
291 |
Влетательных аппаратах, аккумуляторы в основном применяются
вкачестве вспомогательных и реже — в качестве самостоятельных источ ников энергии. Однако в последнее время область применения гидро аккумуляторов как самостоятельных источников энергии значительно расширилась. Так, например, на некоторых американских управляемых снарядах класса «воздух — воздух» и класса «земля — воздух» энергия гидроаккумуляторов используется для питания гидросистем привода рулей управления. В некоторых самолетах энергия гидроаккумулятора используется для запуска двигателей.
Гидрогазовый аккумулятор представляет собой закрытый сосуд, заполненный сжатым газом с некоторым начальным давлением рнач*, при подаче в этот сосуд жидкости объем газа (газовой камеры) уменьшает ся, вследствие чего давление его повышается.
В аккумуляторах, применяемых в гидравлических системах лета тельных аппаратов, жидкость и газ обычно разделены поршнем или другими механическими средствами. Необходимость в разделении сред вызвана в основном способностью жидкости растворять газы (см. стр. 36). Преимуществом аккумуляторов с разделением сред яв ляется то, что их можно устанавливать в любом положении, что являет ся обязательным для самолетных гидросистем в связи с требованием обеспечения перевернутого полета. Кроме того, при их применении упро щается решение вопросов по устранению полной разрядки аккумулятора газом при неработающей гидросистеме.
В соответствии с типом применяемого разделителя различают порш невые и диафрагменные аккумуляторы; аккумуляторы обоих типов при меняют в основном для давления 300—350 кГ/см2 и реже для давлений выше этого значения.
ПОРШ Н ЕВЫ Е ГИ ДРОГАЗОВЫ Е АККУМУЛЯТОРЫ
Наиболее простым типом аккумулятора является поршневой (ри(с. 228). Герметизация поршня в цилиндре достигается применением резиновых колец 3 (см. рис. 228,а).
Для повышения герметичности аккумулятора применяют так назы ваемый жидкостный затвор, создающийся заполнением жидкостью по лости 2 поршня, соединенной с круговой проточкой 1. Очевидно, что ука занный аккумулятор допускает лишь такую установку, при которой газовая полость находилась бы в верхнем положении.
На рис. 228,6 представлена конструкция аккумулятора, в котором в полости жидкостного затвора после разрядки создается давление, пре вышающее давление газа. Для этого жидкость подается в кольцевую канавку 2 на поршне, расположенную между уплотнительными кольца ми и вспомогательным дифференциальным поршнем 3, находящимся под действием усилия пружины 4 и сил давления жидкости в камере 1. Давление в этой камере, а следовательно, и в кольцевой канавке 2, зави сит от разности указанных сил и будет максимальным, превышающим давление газа, при нулевом давлении жидкости. Применение подобного аккумулятора особенно целесообразно для работы в условиях низких температур.
Для того чтобы устранить возможность разрядки поршневых акку муляторов, применяют клапан самоотключения (см. рис. 228, в), который при приходе поршня в крайнее положение, соответствующее максималь ной разрядке аккумулятора, запирает выходное (расходное) отверстие,
запирая в цилиндре аккумулятора некоторое количество жидкости. |
до |
|||||
Поршневые |
аккумуляторы |
обычно |
выпускают |
на |
давление |
|
200 кГ/см2 при общем (конструктивном) |
объеме до 100 л. Аккумуля |
|||||
торы меньших |
объемов (до |
50 л) выпускаются |
на |
давление |
до |
2 9 2