- •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
частицы загрязнителя, пропускаемой сетчатым фильтровальным элемен том из нержавеющей стали. Приведенной кривой с достаточной точно-
^------- ------- ------- ------- !------- !------- 1
^ |
0 |
10 |
27 |
30 |
50 |
60 |
|
Наибольший |
размер твердой ч а с т и ц ы , |
пропускаем ой |
|||
|
|
|
ср и л ь т р о м б м к |
|
|
|
Рис. |
333. |
Кривая, |
характеризую щ ая |
появление |
||
воздуш ного пузырька |
в сетчатых фильтроэлемен- |
|||||
|
|
|
|
тах |
|
|
стью (~10%) можно пользоваться также для проверки фильтрующих элементов иных типов.
СХЕМЫ ФИЛЬТРАЦИИ
Применяют схемы фильтрации либо всего потока жидкости, либо части его. Первую схему называют схемой последовательного, а вто рую— параллельного включения фильтра.
Схема последовательного включения фильтра обеспечивает филь трацию всей жидкости, участвующей в циркуляции; однако в этом слу чае фильтр должен быть рассчитан на полный расход жидкости. Филь трацию части потока обычно применяют при требованиях особенно тщательной очистки жидкости, поступающей в ответственные гидроагре гаты, а также при профилактической тонкой очистке гидросистемы. Для фильтрации части потока обычно применяют глубинные фильтры тонкой очистки.
В большинстве случаев целесообразно применять одновременно обе схемы фильтрации: для фильтрации всего потока применять фильтр, имеющий относительно высокую пористость, и для защиты особо ответ ственных агрегатов — фильтры тонкой очистки.
М е с т о |
д л я у с т а н о в к и ф и л ь т р а |
полного расхода |
выби |
рают исходя |
из следующих соображений. Для |
предохранения |
насоса, |
который наиболее чувствителен к загрязнениям жидкости, фильтр же лательно устанавливать на всасывающей линии насоса Н (рис. 334, а ). Опыт показывает, что при установке фильтров в линии всасывания насо сов повышается срок службы насосов. Однако ввиду того, что фильтр увеличивает сопротивление всасывающей линии и тем самым ухудшает условия заполнения насоса жидкостью, этот способ установки фильтра в системах с самовсасывающим насосом не распространен.
Так как основным источником внутреннего загрязнения является насос, фильтр целесообразно устанавливать после насоса (на линии нагнетания) (рис. 334,6). Фильтры, устанавливаемые на линии нагнета ния, могут быть рассчитаны на более высокое сопротивление, однако корпус фильтра в этом случае будет находиться под рабочим давлением.
Установка фильтра на сливной линии (рис. 334,в), хотя непосред ственно и не предохраняет агрегаты от загрязняющих частиц, однако
4 0 6
имеет преимущества, основными из которых является то, что фильтр в этом случае не препятствует всасыванию и не находится под рабочим давлением.
Применяют также другие схемы включения фильтров, позволяющие уменьшить размеры фильтра или действующее в нем давление. В част ности, устанавливают фильтр на сливной линии по схеме, представлен
ной |
на рис. 334, |
г. При этом представляется возможным |
пропускать |
|
через фильтр не |
всю сливаемую жидкость, |
а лишь часть ее, что позво |
||
ляет |
применить |
фильтры тонкой очистки. |
Регулирование |
количества |
Рис. 334. Схемы установки фильтров
жидкости, пропускаемой через фильтр, осуществляется подпорным кла паном а.
Конструкция фильтра должна быть такой, чтобы при замене филь трующего элемента не требовалось демонтировать фильтр и сливать жидкость из гидросистемы; для этой цели фильтры снабжают автома тическими блокирующими устройства (см. рис. 227), запирающими жидкость в системе при замене фильтрующих элементов.
Необходимо устранить возможность прохода частиц загрязнителя через зазор между поверхностями контакта седла фильтрующего эле мента и корпуса фильтра, в результате чего эти частицы и попадут в выходной масляный поток. Возможность такого прохода реальна в слу чае недостаточно жесткого закрепления фильтрующего элемента при наличии вибраций.
СРОК СЛУЖБЫ ФИЛЬТРА
Процесс фильтрации жидкости сопровождается засорением фильт рующего элемента, которое вызывает при постоянном расходе жидкости повышение перепада давления или при постоянном перепаде — снижение расхода жидкости через фильтр.
Косвенным показателем загрязненности фильтроэлемента в распро страненных схемах с постоянным расходом является повышение пере пада давления, при известном значении которого открывается перепуск ной клапан и жидкость начинает циркулировать в обход фильтроэле мента. Отрезок времени между началом работы фильтра и моментом открытия перепускного клапана, т. е. отрезок времени работы фильтра между очистками или заменой фильтрующего элемента носит название срока службы (ресурса) фильтроэлемента. Срок службы устанавливают по данным эксплуатации.
Учитывая повышение перепада давления на фильтрующем элементе в результате его загрязнения, необходимо обеспечить достаточную его механическую прочность и жесткость исходя из давления открытия пре дохранительного клапана; величину этого давления обычно выбирают
407
равной 150—200% номинального перепада давления, на который рас считан фильтр. Последнее требование обусловлено тем, что разрушение фильтроэлемента представляет опасность не только потому, что жид кость в этом случае будет поступать к гидроагрегатам нефильтрованной, но также из-за возможности попадания в гидросистему частиц материа ла фильтроэлемента, могущих отделиться от него при разрушении.
Для контроля загрязненности фильтрующего элемента применяют различные приборы (индикаторы) и, в частности, приборы, принцип действия которых основан на повышении перепада давления, сопровож дающем засорение этого элемента (см. рис. 331).
МИГРАЦИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЯ
При выборе фильтров и в особенности фильтров, предназначенных для защиты ответственных гидроагрегатов, необходимо исключить воз можность засорения жидкости самим фильтрующим элементом (исклю чить миграцию наполнителя), которое может произойти в результате частичного его разрушения. Возможность подобной миграции особенно реальна в случае применения фильтрующих наполнителей, выполненных из волокнистых материалов (бумаги, шерсти, войлока, целлюлозы, стек ловолокна и т. д.). Ввиду этого для защиты сервозолотников от такого типа загрязнений следует либо отказаться от фильтров с волокнистыми наполнителями, либо после них устанавливать фильтр с немигрирующим наполнителем. Этот фильтр должен быть достаточной тонкости очистки, чтобы задержать мигрировавшие волокна предыдущего фильтра.
Эта же проблема возникает, правда, в меньшей степени, при исполь зовании фильтрующих элементов, выполненных из металлокерамических порошков (см. стр. 400). Очевидно, полностью сцементировавшийся металлокерамический порошок не должен мигрировать; однако до на стоящего времени не существует методики испытаний такого типа фильтроэлементов без их разрушения, который гарантировал бы надежную цементацию порошка.
МАГНИТНЫЕ ОЧИСТИТЕЛИ ЖИДКОСТИ
Для улавливания ферромагнитных частиц применяют магнитные очистители, которые обычно комбинируют с каким-либо щелевым (меха ническим) фильтром. Первой ступенью таких комбинированных очисти телей является магнитный элемент, задерживающий (улавливающий) ферромагнитные частицы и второй — поверхностный фильтр из плете ной металлической сетки или бумаги, которая задерживает диамагнит ные загрязняющие частицы, а также крупные ферромагнитные частицы, оторвавшиеся от первой (магнитной) ступени.
Обычно магнитный очиститель состоит из пакета решеток из на магничиваемой проволоки, заключенного в цилиндрический корпус, через который пропускается очищаемая жидкость. Решетки намагничи ваются от двух постоянных магнитов. При проходе очищаемой жидкости через ячейки этих решеток ферромагнитные частицы притягиваются к их поверхностям.
На рис. 335, а показан комбинированный фильтр, состоящий иэ фильтровального сетчатого пакета 2, на входе и выходе которого уста новлены два постоянных магнита 1 и 3, создающие сильное магнитное поле, способствующее улавливанию ферромагнитных частиц. Жидкость поступает в фильтр через щели нижнего магнита внутрь цилиндра с сет чатым пакетом и удаляется через щели верхнего пакета. Магнитное поле, которое создают эти магниты, повышает также фильтрующие ка чества пакета 2 из металлических сеток.
Конструктивная схема подобного магнитного фильтра представлена на рис. 335, б. Жидкость последовательно проходит через механический
4 0 8