книги из ГПНТБ / Матвеенко, А. М. Расчет и испытания гидравлических систем летательных аппаратов

где X= 0,3164-Re-0’25 для наиболее распространенного в гидроси­ стемах турбулентного режима течения;

— скорости жидкости в трубопроводе

На основании уравнений (1.6) — (1. 10) после преобразова­ ний получим:

Аналогично можно получить выражение для объема трубо­ провода с жидкостью:

Оценим влияние рабочего давления и температуры на удель­ ный вес жидкости уж и ее вязкость v.

20

2

( 1. 20)

где k = —

Л

На рис. 1.7 приведены графики, полученные по формулам (1. 18), (1. 19) и (1.20) (расчет на ЭЦВМ) для стальных и ти­ тановых трубопроводов. Из графиков следует, что для стальных (Х18Н9Т) трубопроводов минимальный вес достигается при 176—330 кгс/см2, а для титанового — при 350—540 кгс/см2 (име­ ются в виду зоны 5%-ного проигрыша по весу). На рис. 1. 7 вид­ но также, что давления, минимизирующие объем, существенно выше давлений, минимизирующих вес.

Характер зависимостей веса и объема от рабочего давления напорного трубопровода объясняется тем, что при условиях по­ лучения определенной мощности на выходе и постоянных отно­ сительных потерях рост рабочего давления вызывает непрерыв­ ное уменьшение потребного расхода и, как следствие, внутрен­ него диаметра трубопровода, веса и объема жидкости в нем. Но начиная с некоторого давления, происходит рост толщины стенок трубопровода б, а значит, его веса и объема (что диктуется ус­ ловием прочности). Действие этих факторов обусловливает наличие минимума на зависимостях

Gqth—f {р) И И^отн—f(p).

Применение титановых сплавов вследствие их высокой удель­ ной прочности снижает предельные значения веса примерно на 11 % и объема на 9% (см. рис. 1.7).

На диаграмме (рис. 1.8) показано, что применение перспек­ тивных материалов с высокой удельной прочностью существенно снижает вес напорных трубопроводов. На рис. 1.9 приведены графики, позволяющие оценивать влияние температуры на вес и объем трубопроводов. По результатам расчетов для ряда зна­ чений передаваемых мощностей построены зависимости предель­ ной весовой отдачи N7R (в кгс/квт-м) для стальных и титановых труб (рис. 1. 10). Сравнение по этому показателю сетей постоян­ ного и переменного тока и гидросистем было проведено в разд. 1. 1 настоящей главы.

22

Рис. 1.8. Зависимость веса GH.Tp на­ порного трубопровода от параметра

Ум

/—сталь Х18Н9Т: 2—алюминиевый сплав АМгМ; 3—алюминий Д16-Т; 4—ОТ4; 5— 35NCD16 (США)

Gamut №отн>^ухотн

23

Сливной трубопровод

Для сливного трубопровода можно получить аналогичные уравнения. При этом естественно оптимизировать вес сливного трубопровода по рабочему давлению, а так как давление на вхо­ де в сливной трубопровод составляет для стационарных режи­ мов работы небольшую долю от рабочего давления (в среднем около 1/ 10), то области минимальных весов и объемов сдвинут­

четным путем.

Линейный силовой привод

Рассмотрим линейный силовой привод с односторонним што­ ком (нескомпенсированный по расходу, т. е. Qh/Qc.-i ^ I ) со сле­ дующими характеристиками (рис. 1. 12):

D — диаметр поршня;

б, 6i, 62— толщина стенок цилиндра и доны­ шек;

h — высота поршня;

L — максимальный ход поршня;

Ум. д1, у м. дг, ум. ц, Ум.п, Ум.ш — удельные веса материалов донышек,

25

— расчетной нагрузки

— прочности донышек и поршня (расчетные схемы приведе­ ны на рис. 1. 13, 1. 14 и 1. 15)

Разумеется, размеры 6i, 62 и h выбираются не столько из ус­ ловий прочности, сколько из условий размещения уплотнитель-

ных узлов, что будет учтено в дальнейшем. Заметим также, что в выполненных конструкциях силовых цилиндров dm.н и dm. в обычно выбираются из соотношений

^ш.н : 0,58;

D

(1.27)

^ш.в 0,435.

D

Введем следующие обозначения:

26

I 0,146/ я Ум.ш

/ я шах Ум.ц

Тогда после преобразований системы (1.21) — (1-26) с уче­ том условий (1.27) — (1.29) получим уравнение веса привода:

Коэффициент 1,1 учитывает увеличение веса донышек и порш­ ня из-за установки в них уплотнений, а также вес штуцеров, уз­

Относительный вес, относительный объем и относительный удельный объем привода легко определяются из соотношений:

1/зтн и И7уд. отн привода от давления 3 ЭТИХ зависимостей (для мощностей

до 100 кВт) следует, что диапазоны оптимальных давлений (для 5%-ного интервала проигрыша в весе) составляют:

Важным параметром приводов считается предельная весовая отдача Gyn=f(R) кгс веса/кгс нагрузки. На рис. 1. 17 показана эта зависимость, позволяющая проводить сравнительную оценку приводов различных энергосистем.

27

"отн,WgmH,Wy отн

Рис. 1. 18. Расчетная схема сферического гндроаккумулятора

I, 2, 3—GОТН’ отн’ ^уд.отн

стали; /', 2', З'—то же для дуралюмина Д16-Т

г иге веса ЬУА>игенагрузки

Рис. I. 17. Предельная весовая отдача Gyn=f(R) силовых цилиндров (ход поршня примерно 80 см)

для /?опт=б25 кге/ом2

Гидравлический аккумулятор

Рассмотрим сферический гидроаккумулятор, расчетная схема которого показана на рис. 1. 18. Обозначим:

R, г — наружный и внутренний радиусы гидроаккуму­ лятора;

р3— величина зарядного давления газовой полости; Аг. а — энергоемкость гидроаккумулятора;

я — показатель политропы; Уж, Ум.г.а-—удельный вес жидкости и материала гидроакку­

мулятора.

Введем следующие допущения:

— в гидроаккумуляторе жидкость занимает (при максималь­ ном рабочем давлении) объем, равный Лг. a№V. а;

— вес газа в гидроаккумуляторе пренебрежимо мал.

Параметры гидроаккумулятора связаны уравнениями:

— веса конструкции и жидкости

29