- •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
Перевод условных единиц вязкости в абсолютные
Точного перевода условных единиц вязкости в абсолютные не име ется, пересчет же производится по приближенным таблицам и эмпири ческим зависимостям.
Для применяемых в гидросистемах масел при среднем значении у= 900 кг/мг коэффициенты динамической и условной вязкости, выра женной в градусах Энглера, связаны соотношением
Р=0,00067° Е - °’-°^ 58 к Г • ceKjM1. |
(22) |
Пересчет градусов Энглера в единицы абсолютной вязкости может быть произведен для практически рас пространенных в гидросистемах вяз костей по упрощенной формуле; (1=0,00065° Е.
Для пересчета коэффициента ди намической вязкости р в единицы условной вязкости можно пользоваться
|
|
|
также |
графиком, |
приведенным |
на |
|
|
|
|
рис. 7. |
пересчета |
градусов |
Энглера |
|
|
|
|
Для |
||||
|
|
|
в значения кинематической |
вязкости |
|||
2 н |
6 8 W |
12 74 16 |
применяют ряд формул, в частности |
||||
|
В я зк о ст ь 6 |
°Е |
упрощенную формулу |
|
|
||
Рис. 7. График для пересчета ди |
v=0,0731oE - ^ p смЦсек. |
(23) |
|||||
намической |
вязкости в |
условную |
В США и Англии получили распространение единицы измерения вязкости в секундах Редвуда (торговые) "R и Сейболта (универсаль ные) "S. Секунды Редвуда применяются преимущественно в Англии, секунды Сейболта — в США. Применяются также и другие единицы измерения вязкости.
В табл. 2 приведены формулы для пересчета распространенных условных единиц вязкости в приближенные значения кинематического коэффициента вязкости.
Т а б л и ц а 2
Формулы для приближенного пересчета условных единиц вязкости
|
в значения коэффициента кинематической |
вязкости |
|
|||
|
|
|
Обозна |
Значение коэффициента |
||
|
Наименование единиц |
кинематической |
вязкости |
|||
|
чение |
|||||
|
|
|
|
в см ? /сек |
||
|
|
|
|
|
||
Градусы |
Энглера |
|
°Е |
|
, |
0,0631 |
|
|
0,0731°Е— -------- |
||||
|
|
|
|
|
|
°Е |
Секунды |
Энглера |
|
"Е |
|
|
3 22 |
|
|
0,001435" Е----- |
||||
Секунды Сейболта универсальные (США) |
"S |
|
0,00220" S— 2 М . |
|||
|
|
|
|
|
|
"S |
Секунды |
Сейболта |
Фурол (США) |
"SF |
|
0,0220"SF— |
2,03 |
|
|
|||||
Секунды |
Редвуда |
торговые (Англия) |
"R |
|
0,00260" R— |
1,72 |
|
|
|||||
Секунды |
Редвуда |
Адмиралти (США) |
"RA |
|
0,0239"RA |
0,403 |
|
„RA |
|||||
Градусы |
Барбье (Франция) |
°В |
|
48, 5 |
|
|
|
°в |
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 8
В табл. 3 приведены приближенные соотношения между распро страненными выражениями вязкости в сантистоксах, градусах Энглера (°Е), секундах Сейболта ("S) и секундах Редвуда ("R).
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3 |
|
сст |
|
°Е |
"S |
"R |
сст |
°Е |
"S |
R |
1 |
|
1 |
30,0 |
26,2 |
95 |
12,51 |
433,0 |
385,0 |
1,40 |
|
1,1 |
34,0 |
29,2 |
100 |
13,70 |
456,0 |
405,0 |
2,8 |
|
1,20 |
37,5 |
32,0 |
110 |
14,48 |
501,0 |
446,0 |
3,9 |
|
1,30 |
41,1 |
35,0 |
120 |
15,80 |
547,0 |
486,0 |
5,00 |
|
1,40 |
45,0 |
38,0 |
130 |
17,11 |
592.0 |
527,0 |
6,25 |
|
1,50 |
49,0 |
40,9 |
140 |
18,43 |
637,0 |
567,0 |
7,45 |
|
1,60 |
52,6 |
43,8 |
150 |
19,74 |
683,0 |
608,0 |
8,50 |
|
1,70 |
56,5 |
46,8 |
160 |
21,06 |
728,0 |
648,0 |
9,00 |
|
1,80 |
60,0 |
49,7 |
170 |
22,37 |
774,0 |
689,0 |
10,70 |
|
1,Е0 |
64,0 |
52,6 |
180 |
23,69 |
819,0 |
729,0 |
11,80 |
|
2,00 |
67,9 |
55,5 |
190 |
25,0 |
864,0 |
769,0 |
12,80 |
|
2,10 |
71,5 |
58,5 |
200 |
26,3 |
910,0 |
810,0 |
13,80 |
|
2,20 |
75,1 |
61,4 |
210 |
27,6 |
955,0 |
850,0 |
14,80 |
|
2,30 |
79,1 |
64,3 |
220 |
28,9 |
1001 |
891,0 |
15,70 |
|
2,40 |
83,0 |
67,3 |
230 |
30,3 |
1046 |
931,0 |
16,60 |
|
2,50 |
86,8 |
70,2 |
240 |
31,6 |
1091 |
972,0 |
17,50 |
|
2,60 |
90,8 |
73,2 |
250 |
32,9 |
1137 |
1012 |
18,40 |
|
2,70 |
94,2 |
76,1 |
260 |
34,3 |
1182 |
1053 |
19,30 |
|
2,80 |
98,0 |
79,1 |
270 |
35,5 |
1228 |
1093 |
20,20 |
|
2,90 |
102,0 |
82,1 |
280 |
36,8 |
1273 |
1134 |
21,20 |
|
3,00 |
105,0 |
85,0 |
290 |
38,2 |
1319 |
1174 |
22,80 |
|
3,20 |
113,2 |
90,9 |
300 |
39,4 |
1364 |
1215 |
24,50 |
|
3,40 |
120,0 |
96,7 |
310 |
40,8 |
1410 |
1255 |
26,10 |
|
3,60 |
128,0 |
102,1 |
320 |
42,1 |
1455 |
1296 |
27,70 |
|
3,80 |
135,0 |
107,0 |
330 |
43,4 |
1500 |
1336 |
29,3 |
|
4,00 |
142,5 |
113,9 |
340 |
44,7 |
1546 |
1377 |
30,9 |
|
4,20 |
150 |
120 |
350 |
46,1 |
1591 |
1417 |
32,5 |
|
4,40 |
157,6 |
125,9 |
360 |
47,4 |
1637 |
1458 |
34,1 |
|
4,60 |
165,6 |
132,0 |
370 |
48,7 |
1682 |
1498 |
35,7 |
|
4,80 |
172,0 |
137,9 |
380 |
50,0 |
1728 |
1539 |
37,3 |
|
5,00 |
180,0 |
144,0 |
390 |
51,3 |
1773 |
1579 |
41,2 |
|
5,50 |
195,0 |
156,0 |
400 |
52,6 |
1819 |
1620 |
45,1 |
|
6,00 |
216,5 |
172,3 |
410 |
53,9 |
1864 |
1660 |
49,0 |
|
6,50 |
230,0 |
184,0 |
420 |
55,3 |
1909 |
1701 |
52,9 |
|
7,00 |
253,0 |
201,5 |
430 |
56,6 |
1955 |
1741 |
56,8 |
|
7,50 |
272,0 |
216,2 |
440 |
57,9 |
2000 |
1781 |
60,6 |
|
8,00 |
290,0 |
230,5 |
450 |
59,2 |
2046 |
1822 |
64,5 |
|
8,50 |
308,0 |
245.0 |
460 |
60,5 |
2091 |
1862 |
68,4 |
|
9,00 |
326,5 |
259.0 |
||||
76,0 |
|
10,00 |
363,0 |
288,0 |
470 |
61,8 |
2137 |
1903 |
80 |
|
10,54 |
365,0 |
325,0 |
480 |
63,2 |
2182 |
1943 |
85 |
1 |
11,20 |
388,0 |
345,0 |
490 |
64,5 |
2228 |
1984 |
90 |
11,86 |
411,0 |
365,0 |
500 |
65,8 |
2273 |
2024 |
2 9
ЗАВИСИМОСТЬ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
С повышением температуры вязкость капельных жидкостей и их смесей понижается, а газов — возрастает.
Выразить закон изменения вязкости жидкости от температуры ма тематическими уравнениями, пригодными для практического примене ния, не представляется возможным, ввиду чего в практике пользуются эмпирическими зависимостями. Для минеральных масел с вязкостью менее 10° Е в диапазоне температур от 30 до 150° С пользуются выра жением
где \ t и v50— кинематический коэффициент вязкости при заданной темпертуре t и температуре 50° С в сст;
п — показатель степени, значения которого в зависимости от исходной вязкости при 50° С приведены ниже:
°е 50 |
1,2 |
1,5 |
1.8 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 6,0 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Вязкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v50 |
сст |
28 |
6,25 |
9,0 11,8 |
21,2 |
29,3 |
37,3 45,1 |
52,9 |
60,0 68,4 80,0 |
|||
Показатель |
|
1,39 1,59 1,72 |
1,79 |
1,99 |
2,13 |
1 |
|
2,49 2,52 2,56 |
||||
п |
2,24 2,32 2,42 |
Кривые зависимости вязкости распространенных морозостойких масел от температуры приведены на рис. 8.
Жидкость считается пригодной для применения в авиационных гидросистемах, если ее вязкость при колебаниях температуры в диапа зоне ±50°С и давлений от 0 до 400 кГ/см2 изменяется примерно не бо лее чем в 120 раз.
ЗАВИСИМОСТЬ в я з к о с т и ж и д к о с т и ОТ ДАВЛЕНИЯ
Вязкость жидкостей зависит от величины давления, увеличиваясь для большинства жидкостей с повышением последнего, причем эта за висимость для разных температур будет различной.
В пределах относительно небольших давлений (от 0 до 300— 400 кГ/см2) вязкость минеральных масел изменяется с изменением дав ления практически линейно (рис. 9). При более высоких давлениях эта линейность нарушается. Так, например, при повышении давления от 0 до 1500 кГ/см2 вязкость минеральных масел повышается в 17 раз, а при повышении давления от 0 до 4000 кГ/см2 — в сотни раз. При давлениях порядка 15 000—20 000 кГ/см2 масла затвердевают.
Изменение вязкости при увеличении давления для растительных масел примерно в 2 раза меньше, чем для минеральных.
В практических расчетах для определения зависимости вязкости минеральных масел, применяемых в гидросистемах, от давления (от 0 до 500 кГ/см2) пользуются эмпирическим выражением
vP = v (l +kp), |
(25) |
где vp и v — кинематический коэффициент вязкости |
соответственно |
при давлении р и атмосферном; |
(для легких ма |
k — коэффициент, зависящий от сорта масла |
|
сел k = 0,002, тяжелых k = 0,003); |
|
р — давление масла в кГ/см2. |
|
30
Кинематическая вязкость в сст
-50 -¥0 -30 -20 -10 0 10 20 30 W 50 60 70 80 90
Температура в °С
Рис. 8. Зависимость вязкости масла от тем пературы
i J___i_____________________
о |
юо |
200 |
зоо т |
Давление в кГ/см2
Рис. 9. График зависимости вязкости минерального масла от давления:
/ —при 40° С; 2—при 80° С