- •Предисловие
- •Введение
- •Место, занимаемое гидравлическими системами в оборудовании летательных аппаратов
- •Преимущества гидравлических приводов
- •Особенности технических требований к гидравлическим системам современных летательных аппаратов
- •Принцип действия самолетных гидравлических приводов объемного типа
- •Применяемые давления и расходы жидкости (мощность)
- •Единицы измерения и определения различных параметров
- •Весомость жидкости
- •Зависимость объемного веса от давления
- •Зависимость объемного веса от температуры
- •Сжимаемость капельных жидкостей
- •Вязкость жидкостей
- •Кинематическая вязкость
- •Размерность единиц вязкости в системе СИ
- •Перевод условных единиц вязкости в абсолютные
- •Зависимость вязкости жидкости от температуры
- •Вязкость смеси минеральных масел
- •Вязкостные присадки
- •Теплоемкость и теплопроводность жидкостей
- •Окисление масел
- •Мятие масел
- •Поверхностное натяжение и капиллярность
- •Растворение газов в жидкостях
- •Механическая смесь воздуха с жидкостью
- •Давление насыщенных паров жидкости
- •Разрывная прочность жидкостей
- •Кавитация жидкости
- •Способы борьбы с кавитацией и ее последствиями
- •Способы повышения кавитационной стойкости гидроагрегатов
- •Требования к жидкостям
- •Применяемые жидкости
- •Высокотемпературные жидкости
- •Особенности применения полисилоксановых жидкостей
- •Жидкие металлы
- •Газообразные (сжимающиеся) жидкости
- •Расчет потерь напора при движении жидкости в трубе
- •Ламинарный режим течения
- •Турбулентный режим течения
- •Вращение трубопровода (сосуда) с жидкостью
- •Местные гидравлические потери
- •Вход в трубу
- •Внезапное сужение трубопровода
- •Внезапное расширение трубопровода
- •Коэффициент расхода при полном сжатии струи
- •Истечение под уровень
- •Коэффициент расхода при неполном сжатии струи
- •Течение жидкости в узких (капиллярных) щелях
- •Ламинарное течение через кольцевую щель
- •Влияние эксцентричности плунжера относительно цилиндра
- •Облитерация капиллярных щелей
- •Гидростатический подшипник
- •Тепловой баланс системы
- •Охлаждающие устройства
- •Гидравлический удар в отводах
- •Гидродинамическое давление струи жидкости
- •Требования, предъявляемые к гидронасосам летательных аппаратов
- •Основные вопросы теории объемных насосов (гидромоторов)
- •Фактическая производительность насоса
- •Влияние вредного пространства
- •Влияние жесткости камеры насоса
- •Объемные потери и объемный к. п. д. гидромотора
- •Радиально-поршневые насосы и гидромоторы
- •Производительность насоса
- •Число оборотов гидромотора
- •Равномерность подачи (потока) жидкости
- •Теоретический крутящий момент
- •Нагрузка на поршни
- •Контактное напряжение
- •Насосы с клапанным распределением
- •Радиально-поршневой гидромотор многократного действия
- •Производительность насоса
- •Силы, действующие в распределительном узле
- •Разгрузка контактной поверхности
- •Насосы с торцовым сферическим распределением
- •Конструктивные мероприятия по уменьшению износа скользящей пары
- •Связь цилиндрового блока с наклонной шайбой
- •Насосы бескарданной схемы
- •Насосы без соединительного шатуна
- •Насосы с неподвижным цилиндровым блоком
- •Насосы с клапанным распределением
- •Основные вопросы изготовления деталей насосов
- •Расчетная производительность (подача) насоса
- •Пластинчатые насосы двухкратного действия
- •Расчет производительности
- •Выбор рабочих параметров насоса
- •Применяемые материалы
- •Пластинчатый насос трехкратного действия
- •Разгрузка пластин
- •Пульсация потока жидкости
- •Выбор и расчет опорных цапф (подшипников)
- •Методы улучшения питания насоса
- •Компрессия жидкости во впадинах шестерен
- •Многоступенчатые и многошестеренные насосы
- •Шестеренные гидромоторы
- •Насосы с шестернями внутреннего зацепления
- •Винтовые насосы
- •Компенсация осевых сил винтового насоса
- •Винтовой гидромотор
- •Двухвинтовой насос
- •Распространенные конструкции регуляторов по давлению
- •Системы разгрузки насосов
- •Гидромеханический привод (передача)
- •Гидродифференциальный привод
- •Механические замки для фиксирования поршня
- •Моментный гидроцилиндр (двигатель)
- •Особенности применения силовых цилиндров в высокотемпературных гидросистемах
- •Золотниковые распределители
- •Выбор основных параметров золотника
- •Сила трения плунжеров
- •Влияние жесткости корпуса
- •Влияние загрязнения масла
- •Облитерация щели
- •Способы снижения сил трения
- •Разгрузка золотников гидростатическим центрированием
- •Вибрационные движения плунжера золотника
- •Происхождение аксиальной силы
- •Способы компенсации реактивных сил
- •Золотники с электроприводом
- •Плоские золотники
- •Крановые распределители
- •Клапанные распределители
- •Силы, действующие в клапанном распределителе
- •Способы разгрузки клапана от сил давления жидкости
- •Особенности применения распределительных устройств в условиях высоких температур
- •Расчет предохранительного клапана
- •Действие на клапан гидродинамической силы потока жидкости
- •Способы компенсации нестабильности давления
- •Предохранительный клапан с индикаторным стержнем
- •Предохранительные сервоклапаны с индикаторным стержнем
- •Место установки клапанов
- •Особенности конструирования и применения клапанов в условиях высоких температур
- •Типовые схемы дросселей
- •Расчет дросселя
- •Облитерация каналов дросселей
- •Дроссельное регулирование скорости гидродвигателя
- •Дроссельные регуляторы с постоянным перепадом давления
- •Распространенные схемы регулирования
- •Регулирование при отрицательной нагрузке
- •Объемное регулирование скорости
- •Синхронизаторы движения узлов
- •Устройства для изолирования поврежденного трубопровода
- •Ограничитель расхода жидкости
- •Клапаны последовательного включения
- •Реле давления
- •Гидравлические реле выдержки времени
- •Запорные (обратные) клапаны
- •Гидравлические замки
- •Мембранные (диафрагменные) гидрогазовые аккумуляторы
- •Выбор рабочих параметров аккумулятора
- •Преобразователи давления
- •Жидкостная «пружина»
- •Работа сжатия пружины
- •Влияние на характеристику пружины различных факторов
- •Распространенные схемы жидкостных пружин
- •Общие вопросы применения гидроусилителей
- •Обратимые (реверсивные) схемы
- •Устройство для имитации «ощущения» руля на ручке управления
- •Распределительные устройства гидроусилителей
- •Золотниковые распределители
- •Золотники с несимметричным расположением плунжера
- •Профиль рабочих поясков плунжера и расходные характеристики золотника
- •Гидроусилители с многокаскадным усилением
- •Выбор рабочих параметров струйного распределителя
- •Силовое воздействие струи
- •Золотники с регулированием по давлению
- •Гидроусилители с жидкостной обратной связью
- •Следящие системы с объемным регулированием
- •Чувствительность и точность
- •Зона нечувствительности
- •Влияние на чувствительность различных факторов
- •Трение в узлах системы
- •Люфты и упругости соединений
- •Устойчивость гидравлического усилителя
- •Факторы, влияющие на устойчивость гидроусилителей
- •Упругость механических звеньев системы
- •Сжимаемость жидкости и деформация трубопроводов
- •Способы повышения устойчивости гидроусилителей
- •Стабилизация утечкой жидкости
- •Влияние сопротивления трубопровода
- •Золотники со ступенчатыми проходными окнами
- •Демпфирование энергии колебаний
- •Расчет гидравлического демпфера
- •Стабилизация введением дополнительной обратной связи
- •Аварийные устройства
- •Дублирующее силовое управление
- •Способы дублирования управления
- •Жесткие металлические трубопроводы
- •Расчет труб на статическую прочность
- •Усталостная прочность трубопроводов и их соединений
- •Влияние на прочность трубопровода овальности его сечения
- •Влияние на прочность радиуса гиба трубы
- •Влияние монтажных напряжений
- •Влияние на усталостную прочность трубы качества ее поверхности и механических дефектов
- •Расчет усталостной прочности труб
- •Способы повышения стойкости трубопроводов против разрушения
- •Соединение труб и соединительная арматура
- •Неразборные соединения
- •Разборные соединения
- •Уплотнения штуцеров и применяемые резьбы
- •Подвижные соединения труб
- •Поворотные (шарнирные) соединения труб
- •Пружинные соединения труб
- •Гибка трубопроводов
- •Гибка труб с жидким заполнителем
- •Гибка труб с местным индуктивным нагревом
- •Гибкие резино-тканевые шланги
- •Способы заделки шлангов в арматуре
- •Гибкие металлические рукава
- •Резервуары (баки) для жидкости
- •Закрытые баки
- •Влияние загрязнения жидкостей на работу гидросистемы
- •Требования к фильтрам
- •Методы фильтрации
- •Пластинчатые (щелевые) фильтры
- •Металлические проволочные сетки
- •Проволочные фильтры
- •Фильтры тонкой очистки
- •Фильтры с бумажным фильтроэлементом
- •Комбинированные фильтры
- •Сетчатые фильтры сложного плетения
- •Глубинные фильтры
- •Наполнители из металлокерамических порошков
- •Фильтры с комбинированными наполнителями
- •Расчет фильтра
- •Определение пористости фильтровальных материалов
- •Схемы фильтрации
- •Срок службы фильтра
- •Миграция загрязнителя
- •Магнитные очистители жидкости
- •Центробежные очистители жидкости
- •Критическая скорость потока
- •Тонкослойное центрифугирование
- •Привод ротора (центрифуги) очистителя
- •Электроочистка жидкостей
- •Комбинированные силовые очистители
- •Металлические кольца
- •Неметаллические кольца
- •Манжетные уплотнения
- •U-образные манжеты
- •Шевронные манжеты
- •Чашечные манжеты
- •Кожаные уплотнения
- •Уплотнения резиновыми кольцами круглого сечения
- •Выдавливание кольца в зазор
- •Защитные кольца
- •Трение и срок службы колец
- •Эксцентричность кольцевой канавки
- •Растяжение кольца
- •Влияние низких температур и жидкости
- •Расчеты и выбор параметров колец и канавок
- •Кольца крестообразного сечения
- •Качество обработки деталей уплотнительного узла
- •Уплотнения вращающихся валов
- •Уплотнение радиального типа
- •Выбор параметров уплотнения
- •Размерная прочность и качество рабочих поверхностей
- •Несоосность и биение вала
- •Ширина уплотняющей кромки резиновой манжеты
- •Твердость контактирующей поверхности вала
- •Окружная скорость и температура на поверхности вала
- •Влияние угла наклона
- •Окружные скорости
- •Уплотнения торцового типа
- •Контактное давление колец
- •Ширина контактного пояска
- •Число оборотов уплотняемого вала
- •Чистота и точность обработки рабочих поверхностей
- •Жесткость уплотнительных колец
- •Материалы для изготовления деталей торцового уплотнения
- •Уплотнения гибкими разделителями
- •Уплотнения с помощью сильфонов
- •Уплотнения, пригодные для работы в условиях высоких температур
- •Полые металлические кольца круглого сечения
- •Прочие типы прокладок для неподвижных соединений
- •Металлические конусные кольца
- •Резиновые материалы
- •Трение в уплотнительном узле
- •Уплотнения из кожи
- •Полиэтилен
- •Фторопласт
- •Текстолит
- •Материалы на основе графита
- •Композиционный материал
- •Замеченные опечатки
колебаний. В частности, применяют прокладки из пористой резины, вы полняемые обычно в виде резиновых втулок, посаженных на трубу.
|
|
Т а б л и ц а |
8 |
|
|
Рекомендуемые |
расстояния |
между |
|
||
узлами крепления труб |
|
|
|||
|
Расстояние |
между |
|
||
Внешний |
опорами |
в м м |
|
|
|
диаметр |
|
|
|
|
|
трубы |
трубы |
трубы |
из |
|
|
м м |
из стали |
алюминие |
|
||
|
вых сплавов |
|
|||
6 |
400 |
|
340 |
|
|
8 |
450 |
|
380 |
|
|
10 |
500 |
|
400 |
|
|
12 |
580 |
|
500 |
Расстояние между опорами |
6 мм |
15 |
650 |
|
560 |
||
|
|
|
|||
20 |
700 |
|
600 |
Рис. 292. Зависимость частоты собственных |
|
25 |
800 |
|
660 |
колебаний трубопровода от |
расстояния |
|
между опорами (креплениями) |
||||
|
|
|
|
СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ И СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА
Соединения труб и присоединение их к гидроагрегатам должны быть надежными по прочности и герметичности. Это в первую очередь относится к всасывающим трубопроводам, плотность (герметичность) соединения которых должна быть такой, чтобы был исключен подсос воздуха.
Неразборные соединения
Для трубопроводов, не подлежащих демонтажу, имеют преимуще ство неразборные соединения со специальными переходными втулками (муфтами) (рис. 293, а), герметизируемыми пайкой или сваркой.
Применяют прямой (см. рис. 293, а) и косой обрез втулки (см. рис. 293,6), причем последний предпочтительнее из-за понижения на пряжений в поверхностном слое трубы вследствие распределения их на большую длину.
Длина муфты обычно равна 50—80 мм. Трубы монтируются в муфте с зазором а между торцами, равными толщине 5 стенки трубы.
Сварка труб производится обычно после монтажа на самолете, от сюда особые требования к точности заготовок труб. Сварка производит ся в атмосфере аргона.
Применение подобных соединений позволяет значительно (на 25—30%) уменьшить вес трубопровода в сравнении с разборными со единениями.
В ряде случаев для соединения трубопроводов расширяют конец одной из труб (рис. 294, а) на двойную толщину стенки трубы. Длина раструба должна быть равна ~ 50—60 мм.
Применяют также соединение труб с помощью пайки в стык. На рис. 294, б показана схема одного из возможных соединений труб пайкой с применением самофлюсующегося припоя. В конусных концах муфты выполнены несколько отверстий, против которых на внутренней цилин дрической поверхности муфты проточены кольцевые канавки, в которые закладывается припой. Диаметральный зазор между внутренним диа метром муфты и наружным диаметром трубы выбирается в пределах 0,05—0,1 мм. Подлежащие пайке концы труб защищают и вводят
367
в муфту, затем место соединения нагревается в среде аргона до темпе ратуры расплавления припоя. Для этого применяют индукционный на грев в высокочастотном поле, благодаря чему зона нагрева трубопровода может быть сведена к минимальной величине.
Необходимо выдержать жесткие допуски на зазор между втулкой и трубой, а также обеспечить чистоту их поверхностей, повышение которой улучшает затекание припоя вследствие капиллярности. Опытами уста новлено, что чистота поверхности должна быть не ниже 0,8 мк. Посколь ку допуски, принятые в производстве труб, не обеспечивают требуемого для пайки зазора между втулкой и концом труб, в практике применяют калибровку последних путем раскатки. Калибровка должна быть выпол нена так, чтобы на поверхности трубы отсутствовали следы обработки,
У / / / / / Л
11ХХ\\ЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ'ЧЛ Ч ЧЛЧ < ЧЧ Ч ЧТТ Ч Ч V > |
|
|
hrV\4 4 4V4T44444V4 7 |
|
|
J |
|
|
\ |
|
|
Гч1г*- |
а) |
|
а) |
||
,..* щ ш ш |
? / / / / / 7 7 / / / 7 7 7 < |
> / / / / / 7 7 7 / / 7 7 7 L |
|
г^ Ъ Ж Ь Ш щ |
|
5) |
|
б) |
|
|
|
Рис. 293. Неразборные сварные соеди |
Рис. 294. Неразборные соединения |
|
нения труб |
|
труб |
которые препятствуют затеканию припоя и служат концентраторами напряжений.
Подобным способом с помощью муфт впаиваются в соответствую щие участки трубопровода тройники, крестовины и угольники, изготов ленные из труб необходимого размера.
В качестве припоя обычно используется эвтектический сплав из 71,8% серебра, 28% меди и 0,2% лития.
Подобные соединения допускают ремонт трубопровода в эксплуата ционных условиях. Для замены какого-либо участка трубопровода бли жайшие муфты нагревают до расплавления припоя, после чего повреж денную секцию удаляют и впаивают новую, используя те же муфты. Можно также вырезать поврежденную часть трубы впаять новую, при менив для этого дополнительно две муфты.
Недостатком такого соединения является значительно большая сложность его разборки по сравнению с резьбовым соединением, поэтому паяные на месте соединения, надлежит рассматривать как неразъем ную конструкцию.
Следует также иметь в виду, что паяные соединения более под вержены усталостным разрушениям при вибрациях, поскольку нагрев их при паянии ухудшает механические свойства металла в месте спая. Для улучшения качества применяют пайку с нагревом места спая тока ми высокой частоты.
Разборные соединения
Ф л а н ц е в ы е с о е д и н е н и я труб. Трубы с внутренним диамет ром более 40 мм обычно соединяют при помощи круглых или квадратных фланцев (рис. 295), которые имеют преимущества перед другими соеди нениями в гидросистемах, работающих на давлениях выше 200 кГ[см2.
368
Уплотнение фланцев обычно осуществляют с помощью мягких (мед ных и алюминиевых) прокладок (колец) (рис. 295,а); распространены кольца из красной меди марки М3 (ГОСТ 859—41). Перед установкой кольца должны быть подвергнуты отжигу. Для низких давлений приме няют прокладки из паронита (ГОСТ 481—58).
Рис. 295. Схемы уплотнений фланцевых соединений труб с помощью резиновых колец
Распространены также уплотнения фланцев с помощью О-образных и прямоугольных резиновых колец (см. рис. 295,6—6).
Схемы соединений, в которых перемещение уплотнительного кольца ограничено по внешнему и внутреннему диаметрам (см. рис. 295,г), имеют преимущество перед схемами, представленными на рис. 295, а и 6, в которых уплотнительное кольцо ограничено лишь по внешнему диа метру, ввиду чего оно может выпасть (вымыться жидкостью) из своего гнезда.
Рис. 296. Соединение труб развальцовкой
С о е д и н е н и е |
т р у б р а з в а л ь ц о в к о й . |
В авиационных гидро |
системах соединения |
труб небольших диаметров |
(до 30—35 мм) и тол |
щин в основном осуществляют с помощью арматур под развальцовку труб (рис. 296), которые в этом случае должны быть изготовлены из ковкого металла, допускающего развальцовку в холодном состоянии.
24 |
3380 |
369 |
Распространены углы развальцовки от 30 до 60° (в СССР 60°, а Англии 30° и в США 37°). Сочетание штуцеров и труб с разделкой под различ ными углами недопустимо. При развальцовке должна быть обеспечена чистота развальцованной части в соответствии с требованием V 7.
Соединительные штуцера имеют коническую (ГОСТ 6111—52) и трубную (ГОСТ 6357—52) резьбы. Штуцера с метрической резьбой уплотняют в корпусах прокладками из фибры или мягкого цветного ме талла. Дюймовая (ГОСТ 6111—52) и трубная коническая (ГОСТ
Рис. 297. Схемы ниппельного соединения с зазором (а) и фаской на ниппеле (б )
6211—52) резьбы обеспечивают герметичность без применения ка ких-либо добавочных уплотнений при давлениях до 150—200 кГ/см2.
Соединение с развальцовкой трубы отличается простотой, но может быть рекомендовано лишь для давлений 200—300 кГ/см2.
Следует иметь в виду, что труба развальцовывается в холодном состоянии без образования трещин лишь при увеличении диаметра не более 35%. Применять нагревание трубы при развальцовке и гибкие трубы не рекомендуется, так как при этом понижается прочность мате риала.
При применении арматуры под развальцовку труб выносливость трубопроводов в значитель ной мере зависит от вели чины зазора 5 между внеш ним диаметром трубы и
Ш Щ
Рис. 298. Ниппельное соединение труб |
Рис. 299. Уплотнение соеди |
|
нения труб с помощью ре |
|
зиновых колец |
внутренним диаметром ниппеля (рис. 297), увеличиваясь с уменьшением последнего. Ввиду этого для повышения усталостной прочности соедине ний трубопроводов в ряде случаев для устранения зазора применяют соединения с обкатанными ниппелями. Выносливость трубопровода
3 7 0