zaharov

2.1. Гидроаппараты

73

В линейных дросселях – дросселях вязкостного сопротивления – потери давления определяются в основном внутренним трением жидкости в канале. В дросселях такого типа устанавливается ламинарный режим течения рабочей жидкости, а перепад давления практически прямо пропорционален скорости течения в первой степени. Расход жидкости через линейный дроссель в каналах круглого сечения определяется по закону Пуазейля:

Q P	d 4		(2.16)
		,
	128 l

где l и d – соответственно длина и диаметр канала; – кинематическая вязкость; – плотность рабочей жидкости; Р – перепад давления в

подводимом и отводимом потоках.

Линейный дроссель постоянного расхода (рис. 2.27) представляет собой многокамерное лабиринтное сопротивление и предназначается для поддержания постоянного минимального расхода рабочей жидкости в линии нагнетания гидравлических насосов при неработающих потребителях гидросистемы. В главной камере расположены тонкий сетчатый фильтр 6, создающий защиту каналов лабиринта диаметром 1,1 мм от засорения, и упор 7, предупреждающий выдавливание дроссельной катушки 3. При номинальном рабочем давлении 210 кг/ см2 и расчетном перепаде давления Pрасч расход жидкости должен быть в пределах 4,2 ± 0,3 л/мин.

1	2						4
				210 АТМ
							3

7	5
	6

Рис. 2.27. Дроссель постоянного расхода НУ-5810-40М1:

1 – крышка; 2 – гайка; 3 – дроссельная катушка; 4 – корпус; 5 – уплотнительное кольцо; 6 – сетчатый фильтр; 7 – упор

74					Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ
	2	3	На рис. 2.28 показана схема регулируемо-
			го линейного дросселя, в котором дроссели-
			рующий канал выполнен в виде винтовой на-
А 1	Б		резки	на	цилиндрической	поверхности
			пробки 1. Жидкость подводится к отверстию
Рис. 2.28. Схема линей-			А и, пройдя через канал, поступает к отвер-
ного регулируемого дрос-			стиям Б. Регулирование P осуществляется
	селя		перемещением ручки 3 относительно корпуса
			2, благодаря чему изменяется длина канала,
соединяющего отверстия А и Б. Для канала прямоугольного сечения со
сторонами а и b расход определяется:

Q P	a3b3	(2.17)
	8 l(a b)2 .

Основным недостатком линейных дросселей, ограничивающим сферу их применения, является нестабильность характеристики при изменении температуры рабочей жидкости, обусловленная зависимостью вязкости рабочей жидкости от температуры.

В нелинейных дросселях потери давления связаны с отрывом потока и вихреобразованием. Частным случаем нелинейного дросселя является квадратичный дроссель, потери давления в котором прямо пропорциональны скорости во второй степени (расхода). Потери на трение в квадратичных дросселях практически отсутствуют, благодаря чему расход жидкости через дроссель не зависит от вязкости жидкости и, следовательно, характеристика дросселя остается стабильной в широком диапазоне эксплуатационных температур. Это преимущество квадратичных дросселей определило их широкое использование в гидравлических системах. Простейший квадратичный дроссель представляет собой отверстие с острой кромкой, толщина которой 0.2...0.5 мм

(рис. 2.29, а).

Расход рабочей жидкости через такой дроссель рассчитывается по формуле

	Q S	2 P	,	(2.18)

где S – площадь проходного сечения; – коэффициент расхода, значение которого постоянно для каждого типа дросселя и определяется

2.1. Гидроаппараты

75

1мм	м
	м
	,5
	1
=
d

а	б
	Рис. 2.29. Нелинейные дроссели

экспериментально. При больших значениях Re для приближенных расчетов можно принимать = 0,6...0,65.

Для получения больших перепадов давлений или малых расходов при P const необходимы отверстия очень малых диаметров, что неизбежно приводит к засорению. Кроме того, при диаметре отверстия d < 0,1 мм наблюдается явление облитерации, заключающееся в зарастании отверстия в результате отложения на твердой поверхности его краев слоя поляризованных молекул рабочей жидкости. Поэтому на практике в качестве настраиваемого дросселя используют пакет дросселирующих шайб, отверстия в которых можно сделать достаточно большими, а степень дросселирования обеспечить числом шайб в пакете (рис. 2.29, б).

Агрегат такой конструкции, в частности, служит для ограничения скорости разворота передней ноги шасси и устанавливается в нагнетающей магистрали (рис. 2.30). Дроссель представляет собой корпус 1, в который ввернут штуцер 3. Внутри штуцера размещается пакет дроссельных шайб 5, представляющий большое гидравлическое сопротивление при любом направлении потока рабочей жидкости.

Аналогичные по конструкции двусторонние дроссели (рис. 2.31) предназначены для ограничения расхода жидкости в системе управления механизацией крыла и обеспечения синхронности работы закрылков.

Нелинейный дроссель, показанный на рис. 2.32, является односторонним, ограничивающим расход рабочей жидкости при протекании ее против стрелки, нанесенной на корпусе. При протекании жидкости в направлении стрелки дроссель беспрепятственно пропускает ее без ограничения расхода. Такие дроссели установлены в системах управления механизацией крыла и стабилизатора, обеспечивают заданную

76																																											Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ
1						2																									3

	6	4
		5

Рис. 2.30. Нелинейный дроссель с пакетом дроссельных шайб:

1 – корпус; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – штуцер; 4 – диафрагма; 5 – пакет дроссельных шайб; 6 – втулка

1 2 3 4 5

Рис. 2.31. Двухсторонний нелинейный дроссель:

1 – штуцер; 2 – корпус; 3, 4 – жиклеры; 5 – кольцо

	1																					2				3						4			5

Рис. 2.32. Односторонний дроссель:

1 – корпус; 2 – штуцер; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – клапан; 5 – пружина

2.1. Гидроаппараты

77

скорость выпуска и уборки предкрылков и закрылков и перестановки стабилизатора.

Отверстия в шайбах дроссельного пакета должны иметь диаметр d = 0,5...1,5 мм. Расстояние между шайбами выбирается из условия 3…5d, толщина кромки отверстия С = 0,5...1,0d, диаметр D 10d. При сборке пакета оси отверстий в них смещаются так, чтобы отверстия не находились одно против другого.

Расход через дроссель, у которого расстояние между шайбами и диаметры отверстий в шайбах равны, определяется из соотношения

Q	RS				2 P		,	(2.19)
		n

где S – площадь отверстия в шайбе; P – перепад давления на пакете шайб; – коэффициент расхода для одной шайбы; n – число шайб в

пакете (число ступеней); R – коэффициент взаимного влияния дросселя, для большинства конструкций он равен 1,25.

При расчете числа шайб необходимо учитывать, что чем больше число ступеней, тем стабильнее коэффициент расхода по Rе и, следовательно, стабильнее характеристика дросселя в широком диапазоне температур.

К нелинейным дросселям следует отнести и достаточно сложные конструкции типа дроссельного крана ГА230 (см. рис. 2.33). Агрегат состоит из корпуса 1 с ввернутыми в него штуцерами 10 и 11, иглы 2, вращаемой маховичком 3, накидной гайки 4, втулки 5, уплотнительного резинового кольца 6, гильзы 7, ограничителя 8 и крышки 9.

Поступающая в кран ГА230 через штуцер 11 гидравлическая жидкость проходит последовательно через три регулируемых сечения малой площади. Первое регулируемое сечение образуется кольцевым зазором между корпусом 1 и корпусом иглы 2. Остальные два сечения образуются двумя сверлениями в гильзе 7, частично перекрываемыми ограничителем 8. Регулирование первого сечения осуществляется перемещением иглы 2, регулирование остальных двух – перемещением ограничителя 8, который перекрывает эти сечения. Положение ограничителя устанавливается при изготовлении и определяет максимальный расход, пропускаемый краном при полностью открытой игле (максимальное число двойных ходов щеток стеклоочистителя).

78			Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ
			А-А
3
	4
2	5	1
	6	2
1	7	7	8
			9

			к ПС 4-00-2
А		А

10

11

Рис. 2.33. Дроссельный кран ГА230

1 – корпус; 2 – игла; 3 – маховик; 4 – гайка; 5 – втулка; 6 – резиновое кольцо; 7 – гильза; 8 – ограничитель; 9 – крышка; 10 – штуцер; 11 – штуцер

Включение и выключение привода стеклоочистителя, а также регулирование в эксплуатации требуемой скорости перемещения щетки (числа двойных ходов) осуществляется поворотом маховичка 3, т. е. перемещением иглы 2 вдоль оси.

2.2. Трубопроводы и их соединения

Трубопроводы являются одним из основных компонентов гидравлических систем ЛА и предназначены для прохождения рабочей жидкости в процессе работы различных устройств системы. Масса трубопроводов составляет 30…35 % общей массы гидросистемы. Трубопроводы служат каналами, по которым энергия от насосов поступает в гидросистему, поэтому раз-

2.2. Трубопроводы и их соединения

79

рушение трубопровода, даже частичное, неизбежно выводит их строя гидросистему или ее часть.

Нарушение герметичности отдельного трубопровода вызывает нарушение режима питания гидроаппарата системы управления самолетом и его отказ.

Сложность резервирования трубопроводных систем обусловливает высокие требования к надежности трубопроводов и соединительной арматуры и вызывает необходимость рассмотрения несущей способности трубопроводов авиационных гидравлических систем. На эксплуатирующихся в настоящее время транспортных самолетах трубопроводы гидравлических систем выполнены в основном из стальных и алюминиевых сплавов. Стальные трубопроводы используются для магистралей высокого давления, а алюминиевые – для магистралей низкого давления и для магистралей слива.

Задачи повышения давления рабочей жидкости в гидросистемах и увеличения подачи этой жидкости в системы управления самолетом решаются с использованием новых материалов, которые позволяют, с одной стороны, увеличить массовую отдачу трубопроводов, а с другой – улучшить их несущую способность и, следовательно, надежность. К таким материалам относятся титановые сплавы и высокопрочные нержавеющие стали типа ВНС.

Особенностью условий работы трубопроводов в самолетных гидросистемах является то, что трубы подвергаются деформациям и высокочастотным вибрациям, происходящим в результате деформаций и вибраций частей самолета, а также в результате гидравлических ударов и колебаний (пульсаций) давления жидкости.

Пульсации давлений могут возникать по многим причинам, но наиболее вероятными из них являются гидравлические удары при мгновенных срабатываниях различных клапанов, а также пульсации при работе насоса, особенно в режиме кавитации. Максимальные значения давления при пульсациях вследствие гидравлического удара могут превышать в 2-3 раза рабочее давление жидкости. Забросы и колебания давления возникают даже в том случае, когда трубопроводная система, заполненная маслом под нулевым давлением, мгновенно соединяется с гидроаккумулятором или другим источником давления.

Классификация трубопроводов. Трубопроводы классифици-

руют по функциональным, конструктивным, производственнотехнологическим и эксплуатационным признакам. В соответствии с

80	Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ

выполняемыми функциями их разделяют на всасывающие, по которым рабочая жидкость движется к насосу; напорные (нагнетающие), по которым рабочая жидкость под давлением подается от насоса к распределительным устройствам или приводу; сливные, по которым рабочая жидкость поступает в гидробак; дренажные – для отвода утечек от гидрооборудования; управления – для подачи жидкости в систему управления отдельными агрегатами. Всасывающие и сливные трубопроводы работают при невысоких уровнях давления рабочей жидкости (от 0.5…0.8 МПа). Для их изготовления в авиации обычно используют алюминиевые сплавы АМг и АМц. Нагнетающий трубопровод работает при высоких уровнях давления рабочей жидкости (21…28 МПа и выше), подвержен действию пульсации потока жидкости и гидравлическим ударам. Для изготовления нагнетающих трубопроводов применяют бесшовные трубы из нержавеющей стали и титана.

Для нагнетающих трубопроводов скорость течения жидкости рекомендуется выбирать в пределах 5…10 м/с, для всасывающих – 0.5…1.5 м/с, а при наличии наддува в гидробаке – 1…3 м/с; для слив-

ных – 2…3 м/с.

При известной подаче жидкости Q и заданной скорости ее движения V внутренний диаметр трубопровода d определится следующим образом:

d 4Q /( V ) .

Полученный размер диаметра округляют до ближайшего, рекомендуемого ГОСТом, и затем определяют гидравлические потери, которые не должны превышать допустимых значений. Рекомендуемые потери составляют 5…6 % от рабочего давления источника питания (в отдельных случаях допустимо до 12 %).

Особенно тщательно рассчитывают всасывающий трубопровод, добиваясь бескавитационных режимов течения жидкости. Абсолютное давление на входе в насос назначается не менее 70 кПа.

По конструкции трубопроводы подразделяются на трубопроводы высокого и низкого давления (по рабочим параметрам); прямые, криволинейные и гибкие шланги (по конструктивным формам); простой и сложной конфигурации (по условиям монтажа и трассировки), а также по влиянию трубопроводов на надежность системы (по функциональной значимости).

К трубопроводам простой конфигурации относятся трубопроводы прямые и изогнутые не более чем с двумя изгибами в одной плоскости.

2.2. Трубопроводы и их соединения

81

К трубопроводам сложной конструкции относятся плоские и пространственные трубопроводы с тремя и более изгибами в одной и нескольких плоскостях.

По функциональной значимости трубопроводы подразделяются на два класса. К первому из них относятся системы, отказ которых в полете может привести к отказу самолета, например, разрушение трубопроводов в системе управления или системе уборки-выпуска шасси может привести к аварии или катастрофе. Ко второму классу относятся системы, отказ которых не влияет на безопасность полета. Трубопроводы, входящие в системы первого класса, необходимо разделить на четыре группы:

1)трубопроводы, отказ которых приводит к отказу системы само-

лета;

2)трубопроводы, отказ которых приводит к отказу гидросистемы и неисправности самолета;

3)трубопроводы, отказ которых приводит к неисправности и не влияет на надежность самолета;

4)трубопроводы, отказ которых приводит к неисправности и не влияет на надежность работы гидросистемы, а создает неудобства в управлении самолетом в полете.

По производственно-технологическим признакам трубопроводы разделяют на три группы точности.

К первой группе точности (повышенной точности) относятся тру-

бопроводы 1 и 2 групп по функциональной значимости, а также трубопроводы ограниченной длины (до 500 мм). Изготовление таких трубопроводов и контроль их конфигурации осуществляется на универсальных сборно-разборных приспособлениях (УСП), что дает возможность значительно уменьшить допуски на изготовление.

Ко второй группе точности (средней точности) относятся трубопроводы 1 и 2 групп по функциональной значимости, а также трубопроводы длиной более 500 мм (имеются в виду трубопроводы общего назначения). Их изготавливают либо по шаблону, либо по образцу, а контроль осуществляют по контуру. Такие трубопроводы при монтаже можно подгонять по месту.

К третьей группе точности относятся трубопроводы, при изготовлении которых обычно задается только длина. При монтаже их допускается подгибка по месту с нарушением формы поперечного сечения.

Таким же образом изготавливаются и трубопроводы 3 и 4 групп по

функциональной значимости.

82	Глава 2. АГРЕГАТЫ ГИДРОСИСТЕМ

По эксплуатационным признакам трубопроводы различаются в

зависимости от интенсивности их нагружения эксплуатационными нагрузками. К первой категории относятся трубопроводы высокого давления, на которые воздействуют нагрузки: рабочего (номинального) давления рабочей жидкости р; пульсирующего давления рабочей жидкости р; температуры горячих частей двигателя и окружающей среды; вибраций от двигателей и их агрегатов; механических, инерционных и массовых сил двигателей и самолетных агрегатов; монтажных неточностей и допусков на постоянство мест крепления. К этой категории относятся трубопроводы, монтируемые на двигателях, силовой установке и в зонах между двигателем и планером. Как правило, это трубопроводы 1 группы по функциональной значимости. Изготовляются они по первой группе точности.

Ко второй категории относятся трубопроводы высокого давления, на которые воздействуют нагрузки: рабочего давления жидкости р (эпизодически); пульсирующего давления рабочей жидкости и гидроударов р1, рг.у (эпизодически); механические – от деформаций планера самолета; температурные; от монтажных неточностей, обусловленных технологией изготовления и допусками на постоянство мест крепления. К этой категории относятся трубопроводы участков потребителей, смонтированных в корпусе самолета вдали от силовых установок, а также сливные трубопроводы, соединяющие источники давления и потребители с гидробаками. Для них давление слива является рабочим давлением. Как правило, это трубопроводы 1 и 2 групп по функциональной значимости. Изготовляются они по первой и второй группам точности.

К третьей категории относятся трубопроводы, на которые воздействуют нагрузки: эксплуатационных деформаций конструкции самолета; механических и акустических вибраций; температурные; от монтажных неточностей, обусловленных технологией изготовления и допусками на постоянство мест крепления. К этой категории относятся трубопроводы пассивного резервирования участков систем. Системы, в которых они установлены, используются только в аварийных ситуациях, и поэтому воздействием рабочего давления жидкости на них можно пренебречь. Как правило, это трубопроводы 2 и 3 групп по функциональной значимости. Изготовляются они по первой и второй группам точности.

Трубопроводы дренажа и наддува, слива конденсата, технологические трубопроводы можно отнести к четвертой категории. Как правило,