- •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
выполняют с небольшой (6—10°) конусностью на некоторой части длины пояска (рис. 250, а и б) или с несколькими щелевидными прорезями
Рис. 249. Золотник с несимметричным |
Рис. 250. Формы проходных окоп |
плунжером |
золотников |
(рис. 250, в и г). Чтобы обеспечить заданное изменение расхода по ходу плунжера, конусная часть пояска может быть профильной — вогнутой или выпуклой (рис. 250,6).
ГИДРОУСИЛИТЕЛИ С МНОГОКАСКАДНЫМ УСИЛЕНИЕМ
С целью уменьшения мощности входного сигнала применяют систе мы с двух- и трехкаскадным усилением.
На рис. 251 показана схема гидроусилителя системы регулирования с двухкаскадным усилением. Центробежный регулятор 6 воздействует
на плунжер 2 вспомогательного золотника , который |
управляет |
порш |
||||||
|
нем |
3 |
вспомогательного |
|||||
|
силового цилиндра 1, а |
|||||||
|
последний |
в |
свою |
оче |
||||
|
редь управляет основным |
|||||||
|
распределительным золот |
|||||||
|
ником 4, питающим сило |
|||||||
|
вой |
цилиндр |
5 |
системы. |
||||
|
|
Схема |
|
аналогичной |
||||
|
системы |
представлена на |
||||||
|
рис. 252. Плунжер 10 ос |
|||||||
|
новного |
распределитель |
||||||
|
ного золотника |
находит |
||||||
|
ся |
под двусторнним |
дав |
|||||
|
лением |
жидкости, |
|
пода |
||||
Рис. 251. Схема двухкаскадного гидроусилителя |
ваемой |
от |
вспомогатель |
|||||
|
ного насоса |
через |
трубо |
провод 7 в правую полость цилиндра 6, поршенек которого связан с плун жером 10, и редуцированного давления рред в левой полости цилиндра 5, жидкость в которую поступает из трубопровода 7 через дроссель 3 (пра вая полость цилиндра 5 соединена с баком). Так как площадь поршенька цилиндра 6 меньше площади плунжера 10, последний под действием давления жидкости отжимается в правую сторону, открывая при этом проход жидкости от рабочей магистрали 9 в правую полость силового цилиндра 4.
В осевое отверстие плунжера 10 входит плунжер 11 вспомогательно го золотника, при перемещении которого влево левая полость цилинд ра 5 основного золотника соединяется через радиальный и аксиальный
316
каналы 1 и 2 и отверстия 8 в плунжере 10 со сливной магистралью. По скольку подвод жидкости в левую полость цилиндра 5 задросселирован, редуцированное давление рред в этой полости зависит от положения плунжера 11; при смещении последнего влево плунжер 10 под действием давления жидкости на поршенек 6 переместится также влево, соединив при этом левую полость силового цилиндра 4 с рабочей магистралью. При остановке плунжера 11 плунжер 10 основного золотника, переме щаясь, перекроет каналы 1, вследствие чего давление жидкости, посту пающей в левую полость цилиндра 5 золотника через дроссель 3, повы-
ч
Рис. 252. Схема гидроусилителя с двухкаскадным уси лением
сится до величины, способной уравновесить давление р на поршенек цилиндра 6, после чего движение плунжера 10 прекратится.
Смещение плунжера вспомогательного золотника 11 вправо сопро вождается перекрытием каналов 1, в результате чего давление рред в ле вой полости цилиндра 5 повысится и переместит плунжер 10 вправо. Сле довательно, плунжер 10 распределительного золотника будет повторять движения плунжера вспомогательного золотника 11.
Дроссель 3, помимо своего основного назначения — создания пере пада давления в полости цилиндра 5 распределительного золотника, слу жит также демпфером, препятствующим колебаниям плунжера 10.
Условие равновесия статических сил, действующих на плунжер 10, можно представить в виде (давлением рсл в сливной линии цилиндра 5 пренебрегаем)
|
Pfl = Ppe*f2, |
(323) |
где , Jtrf2 - |
площадь сечения цилиндра 6; |
|
и |
эффективная площадь сечения левого торца плун |
|
|
жера 10; |
|
dn~ |
диаметр плунжера 10; |
11; |
dB— диаметр плунжера вспомогательного золотника |
||
Р— давление жидкости в правой полости цилиндра 6; |
|
|
Рред |
редуцированное давление в левой полости 5 цилиндра. |
3 1 7
Очевидно, что при /2> /i равенство сил, действующих на плунжер 10; наступит при условии
/^ ред |
Р г |
• |
|
/2 |
|
При /?ред> / ? — плунжер 70 |
будет |
перемещаться вправо, а пр^ |
/2 |
|
|
Ррел< Р -=7 - -влево. /2
Перемещение плунжера 10 как в том, так и в другом случае будет продолжаться до тех пор, пока редуцированное давление в полости 5, изменяющееся при смещениях плунжера 10 от плунжера вспомогатель ного золотника 11, не достигнет величины, при которой установится ра венство
Рреи= = Р " 7 ” • |
( 3 2 4 ) |
/2 |
|
Минимальный размер диаметра плунжера вспомогательного золот ника dBвыбирается в зависимости от технологических возможностей его* изготовления; практически он обычно равен 2—3 мм. Для уменьшения* сил трения плунжера вспомогательного золотника 11 питание его осу ществляется от источника с давлением р, пониженным до 3—5 кГ/см2.
Благодаря возможности применения в этой схеме золотника 11 ма лого диаметра dB и низкому давлению р жидкости вспомогательного ис точника питания усилие, требующееся для перемещения этого золотни ка, можно уменьшить (при отсутствии сальника на выходном штоке) да величины, равной нескольким граммам.
РАСПРЕД ЕЛИТЕЛИ СО СТРУЙНОЙ ТРУБКОЙ
В автоматических следящих системах распространены распредели тели со струйной трубкой (струйное реле, рис. 253,а), принцип действия которых основан на преобразовании кинетической энергии движущейся
Рис. 253. Схемы распределителей со струйной трубкой
жидкости в удельную энергию давления. Трубка 2 этого распределителя шарнирным концом / соединена с источником питания системы жид костью, которая при выходе из сопла 3 поступает в два расположенных
318
рядом приемных отверстия 4 распределительного блока силового ци линдра 5, каждое из которых соединено с соответствующими полостями последнего. Кинетическая энергия струи жидкости на выходе из трубки преобразуется в удельную энергию давления в полостях гидродвигате ля (силового цилиндра) 5. Если сопло струйной трубки расположено симметрично относительно отверстий 4, то давления в обеих полостях ги
дродвигателя 5 будут равны и послед |
|
|||||
ний |
будет |
находиться в |
покое. При |
Питание |
||
смещении |
трубки 2 относительно при |
|
||||
емных отверстий давление в одной из |
|
|||||
полостей превысит давление в дру |
|
|||||
гой; в результате цилиндр под дейст |
|
|||||
вием разности давлений будет сме |
|
|||||
щаться в сторону смещения сопла |
|
|||||
трубки до тех пор, пока |
не |
восстано |
|
|||
вится нарушенная симметрия |
положе |
|
||||
ния сопла |
относительно |
отверстия 4. |
|
|||
Распространенное давление |
жидкости |
|
||||
6—8 кГ/см2, однако |
существуют уст |
|
||||
ройства; работающие на давлениях до |
|
|||||
150 кГ/см2. Скорость жидкости на |
|
|||||
выходе из насадка обычно 30—40 м/сек. |
Рис. 254. Двухтрубчатая схема струй |
|||||
Для |
увеличения скорости применяют |
ного распределения |
||||
конический насадок |
(сопло). |
|
|
|||
|
Преимуществом |
рассмотренного распределителя является то, что |
связь между его звеньями осуществляется лишь струей жидкости, поэто му на трубку не влияют рассмотренные выше неуравновешенные гидро динамические силы, действующие в золотнике. Кроме того, этот распре делитель отличается малой инерцией и трением подвижных частей, что увеличивает быстродействие и чувствительность следящей системы. Зо на нечувствительности системы со струйной трубкой обычно составляет 0,01—0,02 мм. Распределитель этого типа допускает число переключе-
Э л е к т р о м а гн и т -
К д в и га т е л ю
} |
г ' у 4*....г г |
Щ П |
|||
Вдак |
^ От насоса |
Вдан |
|||
|
|
||||
а) |
|
|
5 ) Ьан |
Часос |
|
Рис. 255. Схемы двухкаскадных |
распределителей |
со струйной |
|||
|
трубкой |
|
|
ний до 100 в секунду. Усилие для перемещения трубки среднего размера составляет 3—5 Г\ максимальная сила тока для управления не превы шает 15 ма. Давление в исполнительном двигателе (в силовом цилинд ре) составляет около 90% входного давления (давления, подводимого к трубке). Рассматриваемые распределители применяют в системах пря молинейного (рис. 253, а) и поворотного (рис. 253, б) движения.
Для радиального уравновешивания струйной трубки применяют двухтрубчатую схему (рис. 254), жидкость подается через два сопла, расположенные диаметрально противоположно.
319