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

производительности. Другие типы насосов (радиально-поршне­ вые, шестеренные, винтовые, лопастные) применяются при ма­ лых рабочих давлениях и значительно реже [21].

Напомним, что при обеспечении необходимого давления на входе в насос объемного типа расход на выходе полностью оп­ ределяется скоростью вращения его вала и рабочим давлением. На рис. 2.4 приведены зависимости p —f(Q) для насоса с пере­ ливным клапаном и насоса переменной производительности.

тельности; АВ—область работы (теоретическая) объемного насоса прн росте давления на выходе; ВС—область работы переливного клапана а или регулятора производительности 6; QK л—расход через клапан

Схемы и основные характеристики трех типов блоков пита­ ния показаны на рис. 2. 5. Для каждого из блоков необходимо рассматривать два режима работы: первый — работа собственно насоса объемного типа при Q= const, второй — режим p « const. Второй режим обеспечивается переливным клапаном, или регу­ лятором производительности, или аккумулятором. В последнем случае давление в аккумуляторе р&1<, естественно, не постоянно,

точке 1 определяет давление pi и расход Qi на выходе из насоса.

При появлении в системе нагрузки R на ее преодоление тра-

D

тится рабочее давление — (F — активная площадь силового

F

цилиндра) и режим работы системы и блока питания опреде­ ляется точками 2 и 2', которые позволяют определить давление

на выходе насоса р2, потери на сети Ар и нагрузке р = — , рае- д'

61

62

ход, идущий в систему Q2 и через переливной клапан QneK-

Вэтом режиме работы QH=Q 2 + QneK-

Вблоке питания с насосом переменной производительности

(НПе) режим работы насоса в точке 2 отличается от рассмот­ ренного, так как насос, изменив свою удельную производитель­ ность, работает в точке 2, т. е. Qn=Q2.

Режимов работы блока питания с НПо, аккумулятором и ав­ томатом разгрузки насоса (АРН) несколько. Так, после дости­ жения в системе давления Ршахлрн АРН соединяет насос со сли­ вом по линии НПо — АРН — бак (точка О). При характеристике

сети — -|- Ар (Q) режим работы системы определяется точкой 2.

F

По мере падения давления характеристика аккумулятора достигает значения Ртшлрп (расход в систему уменьшается), АРН закрывает линию слива и соединяет насос с системой. В этом случае в систему идет расход Q2- (точка 2'), а в аккумулятор — расход <3ак (точка 2"). В этом режиме Qn=QaK+Q2'.

Рассмотренные характеристики позволяют построить зависи­ мости потребляемых мощностей и оценить нагруженность насо­ сов в различных схемах блоков питания. В блоке НПо + ПеК по­ требляемая мощность (рис. 2.5, б) непрерывно возрастаете ростом рабочего давления и в режиме нулевых расходов в си­ стеме достигает максимума (весь расход насоса сливается через переливной клапан). Элементы конструкции насоса нагружены при этом максимальным рабочим давлением (режим Н). В бло­ ке с НПе в режиме р = const потребляемая мощность пропорцио­ нальна расходу в систему и при расходах, близких к нулевым (необходимы расходы на смазку и охлаждение), потребляемые мощности малы. Однако нагруженность элементов конструкции насоса при этом велика (режим Н').

В блоке питания НПо+АРН+Ак мощность потребляется лишь в режиме Q— const.

После срабатывания АРН элементы конструкции насоса практически не нагружены (режим Н").

Рассмотрим зависимости к. п. д. от величины нагрузки в си­ стеме. В режиме Q—const для всех типов блоков питания к. п. д. зависит от внешней нагрузки и пропорционально увеличивается с ее ростом и уменьшением потерь в сети. Это наглядно видно (см. рис. 2. 5, а') из сопоставления прямоугольников /Ц, А% и А3, Ait характеризующих мощность насоса на выходе и на входе.

В режиме p = const для блоков с НПе и НПо+АРН+Ак

R

к. п. д. прямо пропорционален нагрузке и при —— ►ртах стремит­

ся к 1, никогда ее не достигая. Для блока питания НПо + ПеК зависимость т] = f(R) имеет максимум, значение которого легко определяется и составляет для ламинарного режима течения в

63

сетях T) = V4 при------= 1/2 и для турбулентного режима течения

В сетях Г)тах = 0,38, — - —— 2/3.

Fpmax

Значение т]та1 = 0,38 очень часто приводится некоторыми ав­ торами как предельное значение для гидропередач с дроссель­ ным управлением. Это ошибочное заключение, так как 'nmai = 0,38 соответствует наиболее экономичному режиму гидросистемы с самым неэкономичным блоком питания.

Проведенный анализ позволяет дать следующие рекоменда­ ции по применению рассмотренных блоков питания:

менем полета, в которых требование простоты важнее требования экономичности, а саморазогрев блока из-за малого времени его работы не приводит к отказу;

НПе—на летательных аппаратах с неограниченным временем полета и постоянно действующими потребителями (системы уп­ равления, воздухозаборники, антенны радиолокационных стан­ ций и т. д.), что позволяет блоку работать в режимах с высоким к. п. д., не приближаясь к режимам разгрузки;

НПо + АРН +Ак— на летательных аппаратах с неограничен ным временем полета и эпизодически действующими потребите­ лями (шасси, закрылки и т. д.), при этом большую часть полета блок питания работает в режиме разгрузки (утечки в системе компенсируют аккумуляторы), что значительно (в 2—3 раза) увеличивает его ресурс.

В последнее время на некоторых летательных аппаратах по­ явились блоки, отличные от рассмотренных выше блоков пита­ ния. Так, считается целесообразным применять комбинацию НПе+АРН. В схеме на рис. 2. 6 АРН выполняет роль предохра-

64

нительного клапана, что позволяет при отказе регулятора произ­ водительности насоса исключить перегрев блока питания, так как сопротивление линии насос — АРН — бак составляет лишь не­ сколько процентов от сопротивления линии насос — ПеК — бак. Разница в тепловыделении НПе с отказавшим регулятором про­ изводительности видна из сравнения площадей прямоугольника I и II (I — тепловыделение схемы НПе + ПеК; II — тепловыделе­ ние схемы НПе+АРН).

Рис. 2.7. Спаренный блок питания с двумя НПе одинаковой мощности:

а—схема; б—-расходные характеристики (3—точка работы насоса I или 2 в режиме разгрузки)

Разработка и внедрение насосов с регуляторами производи­ тельности, изменяющими не геометрический (изменение углов наклона блока или опорной шайбы), а рабочий ход (перепуск жидкости на части геометрического хода), могут позволить вследствие более высокого быстродействия применять их без аккумуляторов. Это облегчит систему и упростит ее эксплуа­ тацию.

И, наконец, требования надежности, существенно различные потребные мощности на режимах взлета — посадки и крейсер­ ского полета (Nnoc/NKp= 10-1-5), повышенные установочные мощ­ ности, а значит и напряженный тепловой режим, диктуют при­ менение блоков питания с несколькими насосами равных или различных мощностей. При этом возможны следующие схемы (при двух насосах в блоке):

— с двумя одинаковыми насосами НПе и блоком автоматики, обеспечивающей их поочередную работу в режимах «дежурства»

и«разгрузки» (рис. 2. 7).

—с различными насосами («крейсерским» относительно не­

большой мощности и «резервным» — большой мощности) и бло­ ком автоматики, разгружающей резервный насос по давлению н по расходу. Это снижает тепловыделения блока питания и уве­ личивает его ресурс.

Рис. 2. 10. Схемы работы клапанов:

а—предохранительного; б—переливного

а

66

Если Арт будет меняться так, чтобы Дрп было постоянным, то расход, а значит и скорость двигателя будет постоянной.

Рис. 2. 13. Характеристики редукционного клапана:

Аналогично работает ограничитель расхода жидкости (рис. 2. 15). Расходные характеристики Ap=f(Q) подобных ре­ гуляторов имеют вид, показанный на рис. 2. 16.

Д е л и т е л ь н ы е к л а п а н ы . Для синхронизации выходных скоростей нескольких гидродвигателей (что вследствие симмет­ ричности летательных аппаратов требуется часто) можно приме­ нить дроссельные делители потока (порционеры, синхронизато-

легко показать, что делитель обеспечивает не постоянство вели­ чин скоростей, а их равенство между собой (независимо от из­ менения нагрузки).

68

Ошибка при делении расходов [20] определяется по формуле:

Дртр — перепад давления на торцах чувствительного элемен­ та, страгивающий его с места;

Api — перепад давления на нерегулируемом дросселе.

Из формулы (2. 6) следует, что обычный делительный клапан будет иметь ошибку, обратно пропорциональную квадрату рас-

Лр I Рсг^сг

а

хода. Чтобы ошибка деления не зависела от расхода, необходи­ мо поддерживать Api постоянным, т. е. менять площадь его про­

(О — Qmax) и переход его с режима работы Q0 на новый, харак­ теризующийся равными, но уменьшившимися расходами Q*.

Устройства для изолирования поврежденного участка сети. Для изолирования участков гидравлической системы с повышен­ ными утечками применяют. автоматические предохранительные устройства. Принципиальная схема одного из таких устройств приведена на рис. 2. 19. Устройство перекрывает защищаемый участок сети, если перепад давления на его чувствительном эле­ менте превышает заданный. Известны также дозирующие клапа­ ны, срабатывающие после прохода через него заданного количе­ ства жидкости. Расходная характеристика дозатора изменяется от обычной характеристики 1 дросселя до характеристики 2 — Q= 0 (рис. 2. 20). Эти характеристики не раскрывают сущно­ сти динамических процессов, протекающих в устройствах защиты, а лишь фиксируют крайние режимы их работы.

69

Аналогичные расходные характеристики имеют и клапаны пос­ ледовательного включения (рис. 2.21). До подачи сигнального давления рсиг клапан закрыт, а после подачи давления (или ме­ ханического воздействия) — открыт.

го, но его пружина менее жестка. Расходные характеристики обратного клапана Дp=f(Q) в зависимости от направления по-

тока жидкости в системе показаны на рис. 2. 23, а. Иногда в си­ стеме устанавливается односторонний дроссель, дросселирую­ щий поток лишь в одном направлении (для этого достаточно установить дроссель в подвижный элемент обратного клапана).

70