и — скорость струи жидкости, вытекающей из сопла; V c— окружная скорость сопла;

V— объемный вес жидкости;

Q — расход масла через сопло в секунду;

Р— коэффициент расхода сопла; межно принять ц= 0,9; / — площадь сечения отверстия сопла; п — число оборотов ротора в минуту;

I — расстояние от оси сопла до оси вращения ротора.

Крутящий момент гидрореактивного привода, соостоящего из двух сопел

Преимуществом реактивного привода является простота конструк­ ции и высокая надежность. Однако очистители с реактивным приводом применения в летательных аппаратах не находят, поскольку они не мо­ гут обеспечить высоких угловых скоростей, а следовательно, и требуе­ мой тонкости очистки жидкости (выше 20—30 мк). Недостатком этих очистителей является также то, что их можно применять лишь в откры­ тых гидросистемах гкогда слив прошедшей через очиститель жидкости происходит в газовую среду). При размещении же реактивного привода в жидкости гидросистем закрытого типа ротор очистителя при враще­ нии будет испытывать большое гидравлическое сопротивление, лимити­ рующее его скорость.

Ввиду того, что скорость ротора с жидкостным реактивным приво­ дом практически лимитирована 6000—7000 об/мин, а следовательно, ли­ митирована и тонкость очистки, в установках для технологической очист­ ки авиационных жидкостей начали получать распространение центри­ фуги с механическим и электрическим приводом, скорости ротора кото­ рых доводятся в некоторых конструкциях до 20 000 об/мин (при высоких скоростях ротора ухудшается раскрутка жидкости), если это допусти­ мо по условиям раскрутки жидкости в роторе.

ЭЛЕКТРООЧИСТКА ЖИДКОСТЕЙ

Для тонкой очистки диэлектрических жидкостей получают распро­ странение электрические методы, принцип действия которых заключает­ ся в том, что жидкость пропускается в электрическом поле, в результате

рядке статическим электричеством, а используется зарядка полученная при их движении в диэлектрической жидкости в результате электризации трением.

Принципиальная схема устройства очистителя показана на рис. 339. В корпусе 2 помещены два изолированных друг от друга элект­ рода 3 и 4, на которые подается постоянный электрический ток с напря­

4 1 4

жением порядка 300—500 в и выше. Предельно допустимая разность потенциалов зависит от расстояния 5 между электродами и в любом случае не должна превышать 90—95% напряжения пробоя жидкости. Практически расстояние между электродами равно примерно 0,1— 0,3 мм.

Между пластинами электродов пропускается загрязненная жидкость, частицы 1 загрязнителя которой, попадая в электрическое поле, притя­ гиваются к тому или другому электроду в зависимости от знака элект­ рического заряда частицы.

Поскольку в момент прикосновения заряженной частицы к электро­ ду с противоположным знаком зарядки, заряд частицы нейтрализуется и силы электрического притяжения теряются, необходимо обеспечить удержание частиц на электроде. Для этой цели применяют различные изоляционные средства, в частности, в некоторых случаях, применяют пористые керамические пластины 5 переменной плотности, прикреплен­ ные к электродам, которые препятствуют смыванию притянутых к ним частиц жидкостью и предотвращают их контакт с электродами. Пласти­ ны имеют переменную по толщине пористость с уменьшением пор в на­ правлении к электроду. Частицы углубляются под действием притяже­ ния электрода в поры пластины, однако на некоторой глубине, на кото­ рой величина пор меньше линейного размера частиц, последние задер­ жатся, не приходя в контакт с электродом, благодаря чему сохранится заряд частицы. Задержанные частицы будут удерживаться в порах пла­ стин даже при выключении очистителя. Применяются также иные спо­ собы изоляции электродов.

и диаметр дисковых — 225 мм. Жидкость подводится к очистителю под давлением 8—10 кГ/см2. Перед очистителем обычно устанавливается сетчатый фильтр (сетка № 004), задерживающий крупные частицы за­ грязнения.

Электроды изготовляются обычно из стали (сталь 45), причем по­ верхность их фосфатируется с целью изоляции для устранения пере­ распределения зарядов частиц в момент их контакта с противоположно заряженными электродами.

В подобных очистителях электростатическое поле создается с по­ мощью источника питания с напряжением, доходящим зачастую до 15 000 в. Сила постоянного тока в фильтре равна 5 ма. Согласно сооб­ щениям иностранной печати, жидкость за 10 циклов (проходов) очи­ щается примерно на 98% от твердых частиц практически любого проис­ хождения и размера.

В случае применения в качестве изоляционного и уплотняющего материала фторопласта очиститель пригоден для работы при темпера­ турах до 500° С и выше.

КОМБИНИРОВАННЫЕ СИЛОВЫЕ ОЧИСТИТЕЛИ

В некоторых летательных аппаратах применяются также комби­ нированные средства тонкой очистки жидкости, в которых она очищает­ ся от загрязняющих твердых частиц либо в результате одновременного воздействия двух или нескольких силовых полей, либо в результате со­ вместного использования пористых фильтровальных материалов и силовых полей. Чаще всего объединяют фильтры с пористым фильт­ ровальным материалом с центробежным очистителем. Распространены также комбинированные очистители с бумажными фильтроэлементами, внутри которых установлены постоянные магниты.

415

ГЛАВА XVIII

УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Проблема обеспечения надежной герметизации (уплотнения) гид­ равлических агрегатов является одной из основных в создании этих аг­ регатов, и в особенности агрегатов, предназначенных для работы в ус­ ловиях высоких температур и давлений жидкости.

Практика показывает, что случаи нарушения герметичности явля­ ются основными причинами неполадок в работе гидравлических систем. Так, например, по данным иностранной технической печати количество отказов в эксплуатации авиационной техники, связанных с потерей гер­ метичности, составляет 2/3 всех отказов гидросистемы.

Требования к уплотнительным устройствам самолетных гидравли­ ческих агрегатов особенно возросли в связи с применением в авиаци­ онной технике высоких давлений и с расширением температурного ин­ тервала, в котором приходится работать уплотнениям.

Назначение уплотнения состоит в том, чтобы препятствовать утеч­ ке жидкости, находящейся под некоторым избыточным давлением, через зазор в стыке двух неподвижных или перемещающихся одна относи­ тельно другой жестких поверхностей деталей, не составляющих единого целого. Это достигается созданием нулевого или малого зазора между уплотняемыми поверхностями с помощью какого-либо мягкого эластич­ ного материала, помещаемого между ними, либо обеспечением мини­ мального зазора между уплотняемыми поверхностями.

Создать надежную герметичность подвижных соединений значитель­ но труднее, чем неподвижных. Если в последних соединениях материал уплотнителя проникает под действием давления в макро- и микронеров­ ности на уплотняемой поверхности (поверхности штока и др.), то в по­ движных проникновение затруднено и при известной скорости переме­ щения уплотняемой поверхности может полностью прекратится.

В равной мере из двух возможных видов подвижных соединений — с поступательным и вращательным движениями уплотнительных эле­ ментов (пар)— наиболее трудно обеспечить герметичность в соединении с вращательным движением. Хотя уплотнения элементов с возвратно­ поступательным движением обычно предназначены для работы при бо­ лее высоких давлениях жидкости (свыше 700 кГ/см2), чем уплотнения элементов с вращательным движением, давление в которых обычно огра­ ничено величиной 10—15 кГ/см2 и реже более высоким, однако условия работы пары с поступательным движением значительно отличаются от условий работы пар с вращательным движением. Основное отличие за­ ключается в том, что в первом случае имеют место сравнительно неболь­ шие скорости уплотняемых поверхностей, кроме того, скользящий кон­ такт уплотнительного элемента в них происходит на большой поверх­ ности. Так, например, для случая уплотнения штока силового цилиндра

416

площадь этой поверхности равна длине окружности штока, умноженной на длину его хода, благодаря чему развивающееся при работе уплотне­ ния тепло рассеивается по большой поверхности, тогда как при враща­ тельном движении его тепло концентрируется на небольшой поверхности контакта уплотнительного элемента с валом. Следует также отметить благоприятные условия периодичности работы уплотнения в агрегатах с поступательным движением.

Очевидно, что создать абсолютную герметичность подвижных соеди­ нений практически не представляется возможным; в частности, в случае прямолинейного возвратно-поступательного движения некоторое коли­ чество жидкости будет переноситься подвижной уплотняемой деталью в виде жидкостной пленки, которая сгребается с этой поверхности уплот­ нительным элементом (кольцом) и может образовать с течением времени отрывающиеся капли.

Исходя из вышесказанного в технических требованиях на уплотне­ ния как внутренних, так и внешних подвижных соединений в ряде стран оговорена допустимая утечка жидкости, при которой в течение заданно­ го времени на поверхности уплотняемой детали могут появиться отры­ вающиеся от нее капли жидкости.

Исключением является герметизация некоторых гидроагрегатов по­ ступательного движения, которое осуществляется с помощью гибких разделителей (мембран, сильфонов), при применении которых можно полностью устранить утечки (см. стр. 462).

Для уменьшения наружных утечек необходимо максимально умень­ шать количество мест уплотнения наружных соединений. В частности, широко практикуют способ заполнения внутренних полостей электромаг­ нитов, применяемых в различных гидравлических датчиках, а также полостей электродвигателей, приводящих в движение насосы и другие агрегаты, рабочей жидкостью. Трубопроводы и детали агрегатов, кото­ рые не подлежат разборке в эксплуатации или при ремонте самолета, рекомендуется соединять наглухо сваркой или пайкой (см. стр. 367). Число разборных соединений можно также уменьшить объединением (комплектованием) нескольких агрегатов в один комбинированный, что­ бы устранить связывающую их промежуточную арматуру и трубопро­ воды. Объединение ряда гидроагрегатов в единый комбинированный аг­ регат особенно широко используется в гидравлических системах управ­ ляемых снарядов.

Для повышения надежности герметизации штоков (валиков) гидро­ агрегатов высокого давления их внешние уплотнения должны нагру­ жаться лишь сливным давлением, для чего часто применяют двухсту­ пенчатые уплотнения, которые состоят из двух последовательно установ­ ленных герметизирующих ступеней 1 и 2 (рис. 340; см. также рис. 307, б). Герметизирующий элемент 1 первой ступени, находящийся под действи­ ем рабочего давления, лишь снижает давление в камере перед элемен­ том 2 второй ступени, граничащим с внешней средой, не обеспечивая при этом полной герметичности. Камера 3 между ступенями уплотнения со­ общается (через обратный клапан) со сливной линией гидросистемы. Таким образом, внешний герметизирующий элемент подвергается дей­ ствию лишь малого давления, равного примерно давлению в сливной ли­ нии, благодаря чему условия его работы значительно облегчаются. Пер­ вая ступень 1 представляет собой металлическую манжету с тонким усом, прижимаемым к штоку давлением жидкости, а вторая 2 — рези­ новым кольцом круглого сечения.

Схемы двухступенчатых уплотнений поршня силового цилиндра (а) и валика насоса (б) показаны на рис. 341.

Следует отметить, цто в результате многолетней работы по усовер­ шенствованию уплотнений надежность и срок их службы доведены до

высокого уровня. Так, например, многие иностранные фирмы гаранти­ руют ресурс работы подвижных резиновых уплотнителей прямолинейно­ го движения, исчисляемый 10 миллионами рабочих циклов поршня силового ци­ линдра.

У п л о т н е н и я н е п о д в и ж н ы х с о е д и н е н и й

(с т ы к о в )

Наиболее простым и надежным спо­ собом уплотнения неподвижных стыков является сварка и пайка, которые при­ меняют в соединениях, не подвергаю­ щихся разборке в эксплуатации или при ремонте гидросистем. Однако возмож­ ности применения таких соединений огра­ ничены, поэтому в практике распростра­ нены следующие способы герметизации:

а) путем деформации внешней силой обеих или одной из уплотняе­ мых поверхностей;

б) заполнением неровностей уплотняемых поверхностей легко де­ формируемыми прокладками.

Первый способ применяют в основном при герметизации трубопро­ водных соединений, а второй практически для уплотнения большинства разъемных неподвижных соединений, и в особенности для уплотнения

Рис. 342. Схемы уплотнений с помощью прокладок (колец) (а и б— конструктивные варианты)

поверхностей с недостаточно высокой чистотой обработки.

В качестве прокладок применяют различные эластичные материа­ лы, способные компенсировать неровности и другие производственные дефекты (рис. 342).

Для давления порядка 75 кГ/см2 и температур до 100° С в качестве уплотнительных прокладок в гидроагрегатах обычно применяют паронит. Для давлений до 250 кГ/см2 обычно применяют алюминиевые и мед­ ные прокладки шириной 3—5 мм и толщиной 1,5—3 мм. Для более вы­

4 1 8

соких давлений применяют прокладки из стали и прочих металлов. По­ следние прокладки применяют также при высоких температурах (см.

стр. 473).

Применяются также комбинированные прокладки из нескольких слоев различных уплотнительных материалов, а также прокладки из мягкого материала с металлической оболочкой, полностью или частич­ но заполненной мягким уплотнительным материалом.

Рис. 343. Схемы резино-металлических прокладок

В частности, хорошие результаты показали кольцевые гофрирован­ ные металлические прокладки (рис. 343, а) с обрезиненными поверхнос­ тями или прокладки, впадины гофров которых заполнены привулканизированной резиной (рис. 343,6 и в). Мягкий материал служит гермети­ зирующим элементом, металлическая же часть придает уплотнению тре­ буемую жесткость и является каркасом, к которому крепится мягкая прокладка.

Прокладка, показанная на рис. 343,2, представляет собой прово­ лочную плетенку с резиновым заполнителем; в прокладке, изображенной на рис. 343,6, металлический каркас помещен внутри резиновой части. Прокладка, показанная на рис. 343, е, представляющая металлический каркас, заполненный резиной, применяется в тех случаях, когда необхо­

талла, способного деформироваться при затяжке, тем самым компенси­ руя неровности и устраняя зазор, через который могла бы выдавливать­ ся резина. Заостренная часть манжеты не должна касаться резьбы.

Уплотняющее контактное давление в случае плоской прокладки обеспечивается затяжкой болтов или иными средствами. Величина внеш­ ней уплотняющей силы (усилие затяжки болтов) Pfe, обусловливающая герметичность уплотнения, определяется суммой внешних Ра и внутрен­