4.4. Автоматы регулирования подачи насосов

В гидравлических системах с постоянным расходом жидкости, например, при гидроусилительном управлении, предпочтительным способом разгрузки является перевод насоса не на режим нулевого давления, а на режим нулевой подачи. В этом случае насос по конструкции должен быть регулируемым с автоматом регулирования подачи.

Одна из схем автоматического регулирования подачи насоса по давлению показана на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Регулятор подачи насоса дифференциального типа

Пружина сервоцилиндра 2, дроссельная заслонка 4, клапан-датчик 6, поршень сервоцилиндра 1, пружина клапана-датчика 5 объединены в два основных узла дифференциально-дроссельного регулятора подачи насоса: сервоцилиндр А и датчик давления B. Поршень сервоцилиндра 1 связан с наклонным диском 7 насоса и пружиной 2 удерживаются в положении максимального угла наклона.

Полость С сервоцилиндра соединена с нагнетающей магистралью, противоположная полость D с клапаном-датчиком 4 через сопло 3. Между собой полости сервоцилиндра сообщены через дроссельное отверстие в поршне. При повышении давления в системе до некоторого заданного предела поворачивается рычаг клапана 4 и открывается сопло 3. В полости D за поршнем давление снижается из-за дросселирования. Создается перепад давлений между полостями С и D сервоцилиндра. Сила от этого перепада, сжимая пружину 2, перемещает поршень и переставляет наклонный диск на меньший угол, тем самым уменьшая подачу насоса.

На характеристике насоса регулируемой подачи (рис. 4.5) можно выделить четыре режима, зависящих от давления нагнетания.

В I режиме где давление начала смещения клапана-датчика, перемещение элементов регулятора не происходит, и теоретическая подача насоса остается постоянной.

Рис. 4.5. Характеристика насоса регулируемой подачи

Во II режиме при где – давление начала страгивания поршня сервоцилиндра, часть подачи насоса идет на слив через регулятор, но перепад недостаточен для того, чтобы напряжение пружины сервоцилиндра и трение в сочленениях. Теоретическая подача остается неизменной, а действительная уменьшается за счет дополнительных потерь через регулятор.

В III режиме при перепад давлений на сервопоршне достаточен для уменьшения угла подача резко падает.

В IY режиме при жидкость не подается.

Уменьшенная теоретическая подача расходуется на утечки, расход жидкости через регулятор и расход жидкости на охлаждение насоса через пакет дроссельных шайб 8 (см. рис. 4.4).

Таким образом, система с насосом регулируемой подачи должна иметь пакет дроссельных шайб холостого хода для обеспечения протока жидкости, исключающего перегрев при работе на режиме холостого хода.

Недостатком механизма дифференциально-дроссельного типа является дополнительный расход жидкости через регулятор.

Регулятор подачи насоса дифференциального типа (рис. 4.6) состоит из корпуса 2, в котором перемещается золотник-датчик 3 с пружиной 4. На плунжере 5, который выполнен заодно с корпусом 2, расположен сервоцилиндр 6. Сервоцилиндр 6 пружиной 7 смещен в крайнее положение, соответствующее максимальному наклону диска 8 и максимальной подаче насоса. Золотник-датчик находится в равновесии – под действием сил давления и силы затяжки пружины 4.

Рис. 4.6. Регулятор подачи насоса дифференциального типа

В режиме полость С сервоцилиндра сообщена со сливом и его торец прижат к дистанционной втулке 1. При разгрузке уравнение сил, действующих на золотник, можно записать в виде

где – площадь золотника.

Золотник смещается, сообщая через кромку А камеру С с линией нагнетания и отсекая слив кромки B.

Для компенсации утечек в механизме и сервоцилиндре окно в гильзе должно быть приоткрыто. А камере С давление ниже давления Уравнение перепадов можно записать в виде

Чем выше давление тем на меньший угол повернут наклонный диск 8.

В режиме нулевой подачи для обеспечения устойчивой работы автомата открывается дроссельное отверстие D. Угол установки наклонного диска уменьшается до минимальной величины, чтобы подача была достаточной для компенсации утечек и обеспечения минимальной подачи, потребной для охлаждения насоса.

Регулятор дифференциального типа имеет более высокое быстродействие и меньшие утечки через золотник по сравнению с регулятором дифференциально-дроссельного типа.

Системы с регулируемыми насосами имеют более напряженный тепловой режим из-за постоянного дросселирования жидкости. Например, температура жидкости в гидравлической системе с регулируемыми насосами НП-43М устанавливается обычно на уровне 70…80 °С, а в системе самолета с нерегулированными насосами НП-25 – 50…55 °С. Повышенные температуры в сочетании с постоянным дросселированием в системах о регулируемыми насосами вызывают быстрое снижение вязкости рабочей жидкости. Насосы регулируемого типа имеют меньший срок службы, и на их долю приходится большее количество отказов.

Методические указания

Способы отключения объемных насосов с приводом от авиадвигателей на режим холостого хода заслуживают особого внимания. На долю устройств перевода насосов на режим холостого хода приводится значительное количество отказов сети источника давления. При техническом обслуживании гидравлических систем ВС необходимость диагностики этих устройств возникает очень часто, поэтому данный раздел требует тщательного изучения.

Сопоставление двух различных способов разгрузки насосов, оценка преимуществ и недостатков автоматов разгрузки (разгрузки по давлению) и насосов с автоматическим регулированием подачи по давлению (разгрузка по расходу) способствует глубокому пониманию работы этих устройств. Ознакомление с принципом действия АРН следует начать с изучением схемы автомата прямого действия, затем перейти к изучению работы двухступенчатых и трехступенчатых АРН.

Составной частью систем с ПРН являются гидропневматические аккумуляторы. В процессе изучения характеристик гидроаккумуляторов следует разобраться в понятиях конструктивного и полезного объема (вместимости). Полезный объем зависит от разности максимального и минимального давлений и давления зарядки. Наибольшее расчетное значение полезного объема обеспечивается при давлении зарядки газовой полости, которое равно минимальному давлению работы потребителей. Неправильная предварительная зарядка аккумулятора существенно снижает его полезный объем.

Литература: [2, c. 381–426].