Jar Ref. No. 021 01 07 01 Основные принципы работы гидромеханических систем Гидравлические жидкости

В качестве рабочей жидкости в гидросистемах самолетов применяются специальные минеральные и синтетические масла. К гидравлическим жидкостям предъявляются следующие основные требования:

• оптимальная вязкость, обеспечивающая достаточно быструю реакцию гидроустройств и плавное движение деталей гидросистемы, отсутствие перетеканий и потерь жидкости через уплотнения;

• широкий интервал рабочих давлений и температур;

• хорошие смазочные свойства;

• отсутствие легкокипящих составных частей для предотвращения образования паровых пробок в гидросистеме;

• жидкость не должна разлагаться, расслаиваться, выделять какие-либо вещества, способные засорить каналы гидросистемы;

• нетоксичность и взрывопожаробезопасность.

На отечественном рынке наибольшее распространение получило масло гидравлическое АМГ-10. На мировом рынке присутствует большое множество фирм-производителей с собственным рядом масел гидравлических. Например, фирма Shell предлагает такие масла гидравлические как AeroShell Fluid 41, AeroShell Fluid 31 и AeroShell Fluid 4.

Схематическая конструкция и функционирование

Гидравлических систем

По назначению ГС можно разделить на:

• основные (используются в нормальном полете);

• аварийные (используются при нарушении работоспособности основной ГС);

• резервные (обеспечивают в качестве основных систем работу ряда потребителей и при необходимости используются для обеспечения работы других потребителей, для которых они являются резервными).

Гидравлическую систему можно разделить на участки питания (от насоса до распределителя жидкости) и участки потребителей.

Также в гидравлической системе присутствуют сливные линии по которым жидкость возвращается в участки питания и линии дренажа и наддува, обеспечивающие надежную работу участки питания.

Наиболее часто применяемые типы гидравлических систем ВС, различают по участкам питания:

1. с насосами нерегулируемой производительности с приводом от авиадвигателей;

2. с насосами регулируемой производительности с приводом от авиадвигателей;

3. с насосами нерегулируемой производительности с приводом от электродвигателя.

Гидравлическая система с насосом нерегулируемой производительности с приводом от авиадвигателя (рис. 39). Гидросистемы такого типа применяются в качестве основных на самолетах Ан-24, Ан-26, Ан-12, Ан-30, Ил-18, Ил-62.

Рис. 39. Схема гидросистемы с насосом нерегулируемой подачи и приводом от авиадвигателя:

1 – сеть наддува гидробака; 2 – бак; 3, 15 – фильтры; 4, 5, 7, 12 – обратный клапан; 6 – гидроаккумулятор; 8 – силовой цилиндр (или гидромотор); 9 – распределитель; 10 – гаситель гидравлического удара; 11– датчик давления; 13 – автомат разгрузки насоса; 14 – предохранительный клапан; 16 – насос (нерегулируемый)

Бак 2 является резервуаром для рабочей жидкости, питающей насос и сливающейся из системы. В нем предусматриваются устройства для отстоя, фильтрации, подачи жидкости из бака в насос при эволюциях ВС. Для предотвращения кавитации при работе насосов на больших высотах применяется наддув бака с избыточным давлением р = 0,7 – 1,2 кгс/см².

Насос 16 нерегулируемой производительности приводится в движение от коробки приводов двигателя. Наиболее часто применяются шестеренные и поршневые насосы, работающие с числом оборотов n = 2000 – 4000 об/мин и создающие давление жидкости 150 – 300 кгс/см². Они имеют малую массу и объем на единицу передаваемой мощности.

Фильтры (3, 14) необходимы для очистки жидкости от посторонних частиц.

Обратные клапана (4, 5, 7, 11) предназначены для пропускания потока жидкости в одном направлении и остановки этого потока в случае его движения в обратном направлении.

Предохранительный клапан 14 предназначен для ограничения давления жидкости в системе в случае отказа автомата разгрузки насоса 13.

Автомат 13 разгрузки насоса является устройством, переключающим насос на холостой режим путем соединения нагнетающей линии насоса с баком, если давление в системе на участке за автоматом разгрузки достигает верхней предельной величины. Автомат отключает насос от бака и переводит его снова на рабочий режим, когда давление в системе снижается до нижней предельной величины.

Гидроаккумулятор 6 используется для накопления потенциальной энергии сжатого газа (азота) и для возвращения энергии сжатой жидкости. Он имеет изолированную газовую полость, заполненную сжатым азотом, и жидкостную полость, отделенную от газовой диафрагмой или плавающим поршнем и связанную с гидросистемой. Гидроаккумулятор восполняет утечки рабочей жидкости из линии высокого давления в период пауз между операциями, когда насос работает на холостом режиме. Без этого автомат разгрузки включал бы насос значительно чаще, что нежелательно из–за связанных с этим пульсаций давления и гидравлических ударов, вызывающих усталостное нагружение конструкции гидросистемы.

Распределитель жидкости 9 (кран или золотник) обеспечивает переменное соединение одной из полостей силового цилиндра с потоком жидкости от насоса, а другой полости – со сливной линией, ведущей в бак.

Силовой цилиндр 8 служит для преобразования энергии давления жидкости в механическую энергию перемещения штока. Для предотвращения ударов при резкой остановке поршня в конце хода в гидроцилиндрах предусматриваются демпферы.

Датчик давления 11 служит для замера давления в системе.

Работа системы. Жидкость из гидробака 2 поступает в насос 16, а от него под давлением через фильтр 15: к предохранительному клапану 14, автомату 13 разгрузки насоса, датчику 11 давления и через гаситель гидроудара 10 к распределителю 9. Одновременно жидкость подводится в гидроаккумулятор 6 для его зарядки.

При достижении максимального рабочего давления в системе автомат 13 разгрузки насоса соединяет магистраль давления с магистралью слива гидрожидкости в бак через фильтр 3. Таким образом, насос переключается на холостой режим работы, создает небольшое давление, необходимое для преодоления сопротивления сливу жидкости в бак. При уменьшении давления в системе до минимального рабочего автомат разгрузки разъединяет магистраль давления от магистрали слива, насос переводится на рабочий режим работы. Переключение гидросистемы на холостой режим работы позволяет увеличить долговечность и надежность гидросистемы (насосов), а также уменьшить затрачиваемую на нее энергию авиадвигателей.

Для подачи жидкости под давлением в силовой цилиндр 8 необходимо открыть распределитель 9 .Из противоположной полости цилиндра жидкость вытесняется поршнем через распределитель 9 и фильтр 3 в гидробак.

Гидравлическая система с регулируемым насосом, приводимым в движение авиадвигателем (рис. 40). Гидросистема такого вида применяются в качестве основной на самолетах «Ту», «Як», Ан-12, Ил-76, Ил-86.

Рис. 40. Схема гидросистемы с насосами переменной подачи с приводом от авиадвигателей:

1 – сеть наддува гидробака; 2 – бак; 3, 14 – фильтры; 4 – теплообменник; 5, 7, 11 – обратные клапана; 6, 15 – гидроаккумуляторы; 8 – силовой цилиндр; 9 – распределитель жидкости; 10 – датчик давления; 12 – предохранительный клапан; 13 – дроссель; 16 – регулируемый насос

Насос 16 отличается наличием устройств для автоматического регулирования производительности в зависимости от давления в напорной линии насоса (р_Н). При давлении на выходе из насоса от р_Н = 0 до р_Н = р_раб производительность насоса не регулируется (максимальная) и при постоянных оборотах несколько уменьшается вследствие роста внутренних утечек. При р_Н > р_раб осуществляется автоматическое постепенное уменьшение производительности. При давении р_Н = р_max производительность насоса уменьшается до минимальной (Q_min), необходимой для компенсации утечек, смазывания и охлаждения насоса.

Дроссель 13 обеспечивает постоянную циркуляцию гидросмеси с расходом равным Q_min, необходимым для смазки и охлаждения насоса в период, когда потребители гидросистемы отключены.

Теплообменник 4 предназначен для охлаждения жидкости, циркулирующей через насос 16 и дроссель 13.

Гидроаккумулятор 15 выполняет функции гасителя пульсаций давления жидкости, вызываемых работой поршневого насоса. Он, обычно, имеет небольшую емкость и устанавливается в непосредственной близости от насоса.

Гидроаккумулятор 6 используется для накопления потенциальной энергии сжатого газа (азота), которая используется как при работающем, так и при неработающем насосе.

Особенностью работы данной гидросистемы является то, что вначале насос работает в режиме рабочей производительности, а когда давление в гидроаккумуляторах становится больше р_раб насос переходит на режим минимальной производительности, при которой подача гидравлической жидкости в систему прекращается.

Гидравлическая система с нерегулируемым насосом, приводимым в движение электродвигателем (рис. 41)

Комплект гидронасоса 9 с его приводом – электрическим двигателем 10, редуктором и кронштейном для установки является готовым изделием и называется насосной станцией (НС).

Характерной особенностью этой гидросистемы является наличие в ней переключателя давления 7, который при достижении верхнего предельного значения давления выключает электродвигатель привода насоса, а при уменьшении давления до нижнего предельного значения включает его. Система отличается высокой надежностью работы и экономичностью потребления энергии (при неработающих потребителях) Гидросистема используется в качестве основной на самолетах Ан-140, и в виде резервной и аварийной насосных станций на самолетах Ту-134, Ту-154, Ил-62, Ан-24, Як-40, Як-42, Ил-76.

Рис. 41. Схема гидросистемы с нерегулируемым насосом и приводом от электродвигателя:

1 – сеть наддува гидробака; 2 – бак; 3, 8 –фильтры; 4 –обратный клапан; 5 –– предохранительный клапан; 6 – выключатель; 7– электрический переключатель давления; 9 – насос; 10 –электродвигатель

На современных самолетах ГА, как правило, применяются несколько типов гидравлических систем.