Силовые цилиндры

Силовой цилиндр является двигателем, преобразующим энергию жидкости или газа в механическую энергию перемещения поршня. Пор­шень в силовом цилиндре совершает возвратно-поступательное дви­жение.

По конструкции силовые цилиндры можно объединить в следующие группы.

Схемы силовых цилиндров:

а – с односторонним выходом штока поршня;

б - с двухсторонним выходом штока поршня;

в – одностороннего действия;

г – дифференциальный цилиндр.

Конструктивные узлы силовых цилиндров

Уплотнение резиновыми кольцами круглого сечения получило наи­большее распространение в самолетостроении. Такие уплотнения ра­ботают надежно при давлении до 35 МПа при низких температурах до —60 °С и при нагреве конструкции до 200 °С.

Уплотнительное кольцо размещается в канавке поршня и обеспечи­вает уплотнение зазора между поршнем и зеркалом цилиндра.

Уплотнение зазора между штоком поршня и корпусом цилиндра осуществляется уплотнительным кольцом, помещенным в канавке кор­пуса цилиндра.

Уплотнение зазора между корпусом цилиндра и крышкой (непод­вижное соединение) также осуществляется с помощью уплотнительного кольца.

Круглое резиновое кольцо обеспечивает уплотнение при малых дав­лениях за счет предварительного сжатия его между уплотняемыми им деталями.

Уплотнение при малых давлениях важно для исключения утечки через него рабочей жидкости на стоянках самолета. При низких температурах окружающего воздуха резина охлаждается и становится менее эластичной. Чтобы убедиться, что при низких температурах уплот­нения не теряют своей герметичности все гидроагрегаты, имеющие рези­новые уплотнения, проходят проверку испытаниями в камерах холода при температурах — 55 ... —60 °С.

Гидравлические следящие устройства

В связи с увеличением размеров самолетов и возрастанием скорос­тей их полета усилия на ручке и педалях летчика без применения средств механизации превысили бы его физические возможности. При увеличе­нии размера самолета нагрузки на органы управления возрастают про­порционально герметическим размерам рулей. При возрастании скорости полета усилия, действующие на органы управления (для создания оди­наковых перегрузок), увеличиваются пропорционально квадрату скоро­сти. Эти факторы потребовали создания устройств (использующих внеш­нюю энергию), которые многократно увеличивают усилия, затрачивае­мые летчиком при управлении самолетом. Таким устройством является гидравлический усилитель (бустер), представляющий собой следящий силовой привод, который ведомому звену (штоку силового цилиндра) дает перемещение, согласованное с перемещением ведущего звена (плун­жера золотника), передаваемым летчиком при действии ручки управ­ления.

Перемещение штока силового цилиндра и развиваемая гидроуси­лителем сила воздействия на органы управления возникают за счет энер­гии подаваемой жидкости.

Гидравлический усилитель (бустер) обладает существенными преи­муществами перед другими устройствами. Он имеет:

высокую чувствительность к пе­ремещению входного звена управле­ния (ручки управления и педалей летчика);

высокую скорость исполнения, практическое согласование динами­ки входного и выходного зве­ньев;

развиваемое усилие, зависящее только от давления гидрожидкости и диаметра цилиндра исполнительно­го механизма.

Для осуществления слежения в гидроусилителях применяется жест­кая обратная связь выхода со вхо­дом так, что любое рассогласова­ние приводит к равновесию, но уже в новом согласованном сос­тоянии ведущего и ведомого зве­ньев.

Принцип действия гидроусилителя основан на автоматическом под­держании согласования между входом и выходом и слежения выход­ного звена за входом, разность между которыми дает рассогласование, приводящее в действие исполнительный механизм, восстанавливающий согласование. Схема однокоординатного гидроусилителя с жесткой об­ратной связью выхода со входом, применяемого в ручном управлении самолетом, представлена на рис.

Принцип действия гидроусилителя такой схемы заключается в следующем. При перемещении ручки управ­ления 2 перемещается точка 1. Так как золотник 3 легко перемещается, то точка 6 в первый момент движения точки 1 будет неподвижна, ввиду чего движение ручки управления вызовет через рычаг 7 смещение плун­жера золотника.

В результате этого жидкость под давлением поступит в соответст­вующую полость цилиндра 5, другая полость цилиндра через золотник 3 соединяется со сливом. Под действием давления жидкости произойдет перемещение поршня 4, а следовательно, и точки 6 выхода на некоторый путь, пропорциональный отклонению точки 1 системы ручного управле­ния.

Принципиальные схемы гидро­усилителей с двухпоясковым золотни­ком:

1 - тяга; 2 - ручка управления; 3 -золотник; 4 — поршень; 5 — корпус цилиндра; 6 - шарнир; 7 - рычаг; t -окно; h — длина плунжера; с - перек­рытие; L₁, L₂ - плечи рычага

Гидроусилители устанавливаются для перемещения органов управ­ления самолетом, поэтому отказ гидроусилителя в полете приводит од­нозначно к катастрофической ситуации. Ддя повышения надежности уп­равления самолетом применяются различные способы дублирования.