zaharov

Важными параметрами характеристики жидкости также являются следующие.

Кислотное число. Кислоты, содержащиеся в масле, действуют на металлы и образуют металлические мыла, выпадающие в виде шлама и засоряющие трубопроводы. Кислотное число определяется количеством миллиграммов (едкого калия), необходимых для нейтрализации свободных кислот в 1 г масла. Масло считается нейтральным, если кислотное число меньше 0,01 %. Определение кислотного числа производится по ГОСТ 5985-79.

Зольность. При сжигании масла минеральные вещества переходят в золу в виде окислов и солей. Зольностью называется выраженный в процентах остаток, полученный от сжигания и прокаливания масла.

Коксуемостью называется свойство минерального масла под влиянием высоких температур образовывать углекислый осадок (кокс) в условиях нагрева без доступа воздуха. Коксуемость приводит к засорению маслопроводов и каналов. Мерой коксуемости служит коксовое число – количество осадков, полученных в результате прокаливания 10 г масла при температуре 500...600 С .

Содержание растворимых кислот и щелочей в маслах вызыва-

ет интенсивную коррозию металлических деталей, причем кислоты действуют на железо и его сплавы, а щелочи – на цветные металлы. Определение содержания водорастворимых кислот и щелочей производится в соответствии с ГОСТ 6307-75.

Содержание механических примесей приводит к засорению сис-

темы и способствует повышенному износу деталей. Определение содержания механических примесей производится по ГОСТ 6370-59 (допускаемое содержание не должно превышать 0,005 % по весу).

Температурой застывания называют такую температуру, при которой поверхность уровня масла, залитого в стандартную пробирку,

не перемещается при наклоне пробирки на 45 в течение 5 мин. Эта температура характеризует жидкость с точки зрения сохранения текучести, а следовательно, возможности транспортировки и слива в холодное время года. Температура застывания масла должна быть не

менее чем на 10...17 С ниже наименьшей температуры окружающей среды, в условиях которых будет работать гидросистема.

Температурой замерзания называют температуру начала кристаллизации, т.е. температуру, при которой в жидкости образуется об-

лачко из мельчайших кристаллов. При этом не должно быть расслаивания жидкости и выделения из нее составных компонентов.

Температурой вспышки называется температура, при которой пары масла, нагретого в установленных ГОСТ 4333-48 условиях, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Температурой воспламенения называется температура, при которой нагреваемое масло загорается при поднесении к нему пламени и горит в течение 5 минут.

Цвет масла. Определение цвета масла сводится к сравнению его с цветом эталонного стекла или стандартного раствора в специальном приборе (калориметре). Цвет чистого минерального масла является показателем степени его очистки и происхождения и выражается в миллиметрах, отвечающих высоте столба масла, дающего окраску, одинаковую по интенсивности с окраской эталонной жидкости или стекла.

Изменение свойств рабочих жидкостей с помощью присадок.

Свойства рабочих жидкостей определяются химическим составом компонентов (присадок), входящих в их основу и позволяющих изменить некоторые их свойства, принципиально не изменяя строения составляющих основы. В существующих жидкостях для гидравлических систем концентрация присадок может составлять от 0,05 до 20 %. Существуют два основных вида присадок:

а) изменяющие химические свойства жидкости (антиокислители, ингибиторы коррозии и др.);

б) изменяющие физические свойства жидкости (улучшающие индекс вязкости, снижающие температуру застывания, улучшающие смазочную способность, антипенные присадки и т.д.).

4.3.Жидкости, применяемые на современных ЛА, и их свойства

Рабочие жидкости, применяемые в гидравлических приводах современных ЛА, разделяются на минеральные (нефтяные), синтетические и смесевые. Наиболее распространенными из них являются минеральные гидрожидкости, основу которых составляют нефтяные фракции. К ним относятся отечественная гидрожидкость АМГ–10 и зарубежные «Аэрошелл флюид-4» , «Аэрошелл флюид-IАС», «Гидро-

никойл FH51». Физико-химические свойства этих жидкостей приведены в табл. 4.1. Гидрожидкости на нефтяной основе работоспособны в диапазоне температур от –55 до +135 С.

Т а б л и ц а 4.1

Физико-химические свойства минеральных жидкостей

Гидрожидкость АМГ–10 (авиационное масло гидравлическое) является основной рабочей жидкостью для гидросистем отечественных самолетов и вертолетов Ту-334, Ту-154, Ил-62М, Ми-4, Ми-8, Су-24, Су-25, Су-27, Су-30МК, Миг-21, Миг-29 и др.

В гидроприводах зарубежных воздушных судов наибольшее распространение получила гидрожидкость «Аэрошелл флюид-4». Она применяется в гидросистемах таких самолетов, как «Каравелла», Бо- инг-707, Боинг-727, ДС-8 и др.

Проведенные исследования показали, что жидкости АМГ-10 и «Аэрошелл флюид-4» по основным физико-химическим свойствам идентичны. В связи с этим в зарубежных аэропортах гидроприводы отечественных самолетов, работающих с жидкостью АМГ-10, разрешается дозаправлять жидкостью «Аэрошелл флюид-4». Жидкость «Аэрошелл флюид-IАС» имеет неудовлетворительную температуру кристаллизации и высокую температуру кипения и вспышки, поэтому гидросистемы отечественных самолетов в зарубежных аэропортах дозаправлять этой жидкостью не разрешается.

Существенным недостатком минеральных жидкостей на нефтяной основе является их огнеопасность и недостаточная для перспективных самолетов термостабильность. Длительное воздействие высокой температуры (более 150 С) вызывает появление твердого осадка, попадание которого в зазоры золотниковых и других регулирующих устройств может привести к отказам в работе агрегатов гидропривода.

В связи с расширением температурного диапазона работы гидроприводов ЛА, а также с повышением рабочего давления минеральные и смесевые гидрожидкости уже не удовлетворяют современным требованиям. Опыт эксплуатации показывает, что эти жидкости пригодны для работы при температуре не выше 150 С даже при ограничении срока службы. Однако при такой температуре резко увеличивается интенсивность их окисления, ввиду чего пределом для них является температура 120 С.

Высокая температура приводит к интенсивному образованию в жидкости коррозионно-активных веществ и смолистых соединений и испарению отдельных составных фракций. Кроме того, минеральные жидкости при температурных условиях выше 150 С становятся взрыво- и пожароопасными. В связи с указанными недостатками все большее распространение в гидроприводах современных ЛА получают

синтетические гидрожидкости: сложные эфиры фосфорной кислоты (например, жидкость «Скайдрол» – 500 А и В), сложные эфиры кремниевой кислоты (отечественная жидкость 7-50С-3, зарубежные «Оронит 8515» и «Оронит 8200», «Силкодейн-Н»).

Высокотемпературная жидкость «Скайдрол-500А» разработана для использования в гидроприводах самолетов, опасных в пожарном отношении. Жидкость «Оронит 8515» рекомендуется для применения с соответствующими эластомерными уплотнениями в температурном диапазоне от –54 до +232 С, гидрожидкость «Оронит 8200» – в системах с металлическими уплотнениями при температуре до 288 С. Жидкость «Силкодейн» обладает высокой термической стабильностью. Трудность ее применения – подбор соответствующих эластомеров. Физико-химические свойства наиболее распространенных синтетических жидкостей приведены в табл. 4.2.

Для гиперзвуковых ЛА, температурный режим работы гидроприводов которых значительно расширяется и достигает сотен градусов, считается перспективным применение в качестве рабочих жидкостей жидких металлов. Эти жидкости отличаются высоким модулем объемной упругости, большой теплопроводностью, высокой радиационной и термической стойкостью. Одной из таких жидкостей является, например, американский эвтектический сплав NAK-77, состоящий из 77 % натрия и 23 % калия и представляющий собой серебристый металл, похожий по внешнему виду на ртуть.

Точка плавления около 12 С, точка кипения (при атмосферном давлении) 850 С. Легирование сплава цезием позволяет понизить его точку плавления. Плотность сплава сравнима с плотностью распространенных жидкостей и составляет 0,875 г/см3 при 20 С и 0,7 г/см3 при 750 С. Модуль объемной упругости при 38 С равен 5250 МПа, при 540 С – 75 МПа.

Вязкость сплава при 0 С равна 1 сСт, при 200 С – 0,4 сСт, при 450 С – 0,25 сСт, при 750 С – 0,2 сСт. Сплав обладает плохими смазывающими свойствами, активно реагирует с кислородом и водяными парами. Жидкость считается токсичной. Физико-химические свойства NAK-77 сохраняются при длительной эксплуатации при температуре до 816 С.

В последнее время в гидросистемах отечественных воздушных судов (ИЛ-86, ИЛ-96, ТУ-204) нашла применение синтетическая гидрожидкость НГЖ-5У, основные физико-химические свойства которой приведены ниже.

В настоящее время ряд зарубежных фирм проводят исследования по летной годности огнестойких гидравлических систем (FWFRHS). Цель исследований – обеспечить пожаробезопасность гидросистемы с номинальным давлением 56 МПа с негорючей рабочей жидкостью

CTFE.

Исследовательские и опытно-конструкторские работы по программе проводились фирмой Boeing для самолетов F-15 и КС-10А, гидропривод и системы управления которых дорабатывались под номинальное давление 56 МПа.

Влияние свойств рабочей жидкости на характеристики элемен-

тов гидропривода. Загрязненность рабочей жидкости оказывает большое влияние на силы трения золотниковых пар гидроприводов, а также плунжерных пар элементов гидроприводов. Загрязняющие частицы, размеры которых соизмеримы с размерами зазора между взаимодействующими элементами золотниковых пар, например между золотником и гильзой, могут вместе с потоком жидкости попасть в этот зазор и застрять в нем. При наличии в зазоре застрявшей частицы при движении подвижного элемента происходит либо разрушение частицы, либо образование царапин застрявшей частицей на поверхности подвижного элемента (в зависимости от соотношения твердости частицы и материала элементов золотниковой пары). Это приводит к значительному увеличению усилия страгивания. Для цилиндрических золотниковых пар с поверхностной твердостью HRC 58-62 и чистотой поверхностей, соответствующей притирке, для ориентировочных расчетов максимальную величину силы трения Fт , обусловленную за-

грязненностью жидкости, можно найти по формуле: Fт (4...5) d pnп , где d – диаметр золотника; – радиальный зазор

между золотником и гильзой; p – перепад давлений на кольцевой щели; nп – количество поясков на золотнике.

Увеличение сил трения в золотниковых парах может вызываться неравномерным распределением давления жидкости в зазоре между золотником и гильзой. Это явление приводит к возникновению неуравновешенных радиальных сил. Следует отметить, что при применении для уменьшения неравномерности распределения давлений небольшой конусности на поясках золотника сила трения, обусловленная загрязненностью жидкости, увеличивается.

Усилие страгивания золотника существенно зависит от времени выдержки его под давлением и степени загрязненности рабочей жидкости. Это усилие возрастает при увеличении времени выдержки золотника в неподвижном состоянии под действием давления. После выдержки определенной длительности усилие страгивания достигает

При эксцентричном положении золотника в гильзе расход утечек увеличивается и при максимальном эксцентриситете, когда золотник касается гильзы, достигает 2,5 Qут .

Для плоской щели высотой величину утечек можно определять по уравнению, приведенному выше, где периметр щели d изменен на ширину щели w (при w ), тогда

Qут w 3 p .

12 l

Однако получаемая практически величина утечек в золотниковых парах соответствует теоретическому значению лишь в первый момент после подачи давления или после переключения золотника, а затем в течение нескольких минут утечка значительно уменьшается, а иногда прекращается полностью.

Снижение расхода утечек через капиллярные золотниковые щели вызывается двумя основными причинами: засорением щели механическими частицами, содержащимися в рабочей жидкости, и облитерацией. Надо отметить, что иногда к облитерации относят и засорение щели механическими частицами, однако эти явления имеют различную физическую природу и их следует различать.

Течение жидкости в капиллярных каналах определяется поведением и свойством жидкости в граничных пленках, образующихся на поверхности твердых стенок. В результате действия электрических и межмолекулярных сил на границе между поверхностью стенки и жидкостью на стенках каналов абсорбируются слои поляризованных молекул. Эти слои, обладающие определенной механической прочностью, постепенно уменьшают сечение щели и при малых щелях могут полностью перекрыть их.

Интенсивность зарастания щелей зависит для конкретного состояния рабочей жидкости от размера зазора в золотниковой паре, увеличиваясь при уменьшении этого зазора. Например, при проливке стандартной чистой жидкости АМГ-10 через плоские щели с зазорами 10, 15 и 21 мкм получены результаты, по которым построены кривые, показанные на рис. 4.6. Наиболее интенсивное зарастание щели имеет место при зазоре 10 мкм, а при зазоре более 21 мкм щель практически не зарастает. Зависимость расхода утечек от времени следует учитывать при выборе методики определения утечек в бустерах и рулевых