Тема №1. Гидравлические системы.

ЗАНЯТИЕ №1

НАЗНАЧЕНИЕ, ТИПЫ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

 

Современное ВС имеет большое число устройств, которые необходимо приводить в действие в полете, а некоторые из них - на земле. К таким устройствам относятся шасси, рулевые поверхности, средства механизации крыла, тормоза, створки ниш шасси и грузовых отсеков и др.

Для привода в действие этих устройств на ВС используются энергетические системы: гидравлическая, пневматическая, электрическая, а также электрогидравлическая, пневмогидравлическая и другие комбинированные системы.

Энергетические системы с гидравлическим приводом в настоящее время имеют преимущественное применение. Это объясняется способностью гидропривода быстро передавать большие мощности на значительное расстояние, невысокой массой источников и потребителей, высоким коэффициентом полезного действия. Гидропривод обеспечивает легкую фиксацию управляемых устройств в промежуточных положениях, защиту от перегрузок и демпфирование колебаний; рабочая жидкость - смазывание трущихся поверхностей агрегатов гид­равлической системы. Достоинства гидравлического привода связаны, прежде всего со свойствами его рабочего тела - жид­кости, основным из которых является ее не сжимаемость при существующих давлениях в гидросистемах.

Наиболее существенные недостатки гидравлической систе­мы - возможность возникновения в ней гидравлических ударов и кавитации жидкости, зависимость работы от температуры окружающей среды, возможность отказа системы из-за наруше­ний герметичности и загрязнений жидкости, ее пожароопасность.

Гидравлический удар возникает при мгновенной остановке потока жидкости. При этом кинематическая энергия движу­щейся массы резко переходит в энергию давления. Повышение давления зависит от скорости движения жидкости и времени срабатывания перекрывного устройства. Кратковременное повышение давления при гидроударе может превышать рабочее давление в системе в несколько раз.

Гидроудары снижают ресурс, могут вызвать разрушение трубопроводов и других элементов системы, самопроизвольное срабатывание отдельных агрегатов. Для сглаживания гидроуда­ров в гидросистеме устанавливают гасители пульсаций, пре­дусматривают замедленное перекрытие потока жидкости при включении и выключении потребителей.

Кавитация связана со способностью жидкости выделять пары, растворять и выделять газы. С ростом давления раствори­мость газов в жидкости повышается, при падении давления ниже давления насыщения жидкости растворенные газы выде­ляются. Вместе с газом выделяются и пары жидкости. Выделе­ние газов и паров происходит в форме кипения с образованием пузырьков. Таким образом, кавитация - это холодное кипение, возникающее в жидкости при падении давления ниже давления насыщенных паров при данной температуре. Кавитация в гидро­системе возникает обычно в трубопроводах подвода жидкости к насосам, поскольку подсасывающее действие насосов вызывает понижение давления во всасывающей линии. Кавитация возни­кает также при прохождении жидкости через дроссели и другие сужения с последующим резким расширением потока. Вероят­ность возникновения кавитации повышается с увеличением высоты полета.

Кавитация отрицательно сказывается на работе системы вследствие того, что жидкость, смещенная с паровоздушными пузырьками, становится сжимаемой. Сжимаемость жидкости вызывает интенсивные колебания давления в системе, нару­шает плавность ее работы, влечет за собой снижение подачи насосов. Кавитация вызывает эрозию на деталях насосов и других элементов системы, ухудшение свойств жидкости, ее загрязнение продуктами износа. Колебания давления, вызван­ные кавитацией, ведут к усталостным разрушениям трубопрово­дов. Основная мера предупреждения кавитации во всасываю­щих трубопроводах - повышение давления в баках или установ­ка по всасывающей линии подкачивающего насоса.

 

ПАРАМЕТРЫ ГИДРОСИСТЕМ.

В гидросистемах ВС широкое применение имеет масло на нефтяной основе АМГ-10 (авиационное масло гидравлическое). Это масло содержит в своем составе загуститель, противоокислитель и краситель. Загуститель повышает вязкость жидкости, что способствует уменьшению утечек и улучшает ее смазываю­щие свойства. Противоокислитель понижает окисление жидкос­ти, контактирующей с воздухом. Краситель придает жидкости красноватый цвет, что позволяет лучше выявлять внешнюю негерметичность системы.

Масло АМГ-10 имеет ряд недостатков: вызывает разъедание кожаных уплотнений, огнеопасно, в смеси с воздухом при высоких температурах может самовоспламеняться и вызывать взрыв. При температурах 120 - 150 °С АМГ-10 вступает в соедине­ние с кислородом и разлагается с выделением смолистых ве­ществ. Колебания температуры оказывают существенное влия­ние на вязкость этого масла.

Более высокие температурно–вязкостные характеристики, устойчивость против окисления имеют синтетические жидкос­ти; они также более огнестойки. Из синтетических жидкостей имеют применение в гидросистемах ВС 7-50С-3, НГЖ-4 и др. Синтетические жидкости имеют ограниченное применение вследствие высокой стоимости и некоторой токсичности.

Массовые и объемные характеристики гидросистемы зави­сят от рабочих давлений в системе. Чем выше давление, тем лучше эти характеристики, поскольку уменьшаются размеры поршней гидроцилиндров, уменьшается в связи с этим расход жидкости и ее масса, диаметр трубопроводов системы. Поэтому в авиационном гидроприводе существует постоянная тенден­ция к повышению давления. Однако здесь возникают труднос­ти с созданием надежных уплотнений. В системах отечествен­ных ВС установлены стандартные рабочие давления: 11, 16, 21, 28, 32 МПа.

Функционально главная роль в гидросистеме принадлежит источникам и потребителям энергии. Источники энергии преоб­разуют механическую энергию двигателя в энергию потока жидкости, потребители - энергию потока в механическую работу, которая используется для привода в действие механиз­мов и устройств ВС.

Наряду с источниками и потребителями энергии гидросисте­ма имеет гидролинии, гидроаппаратуру для регулирования давления, фильтрации жидкости, изменения направления и расхода рабочей жидкости, баки и другие устройства.

Гидролинии (гидросеть) предназначены для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. Конструк­тивно гидросеть состоит из трубопроводов, рукавов, каналов и соединений. Гидролинии делятся на всасывающие, напорные и сливные. По всасывающей гидролинии рабочая жидкость дви­жется к насосу из бака. Напорная линия направляет жидкость от источников давления к потребителям энергии и другим устройствам. По сливной линии рабочая жидкость возвращается в бак.

Условия работы гидролиний неодинаковы. Всасывающая линия работает в условиях низкого давления; диаметр трубо­проводов в ней делают большим, чтобы скорость потока не превышала 1,5 м/с во избежание кавитации жидкости перед насосом. Напорная линия подвержена действию высоких давле­ний, динамических нагрузок и пульсаций. Сливная линия работает в условиях относительно небольших давлений, кото­рые зависят в основном от гидравлических сопротивлений трубопроводов и агрегатов, установленных в этой гидролинии. Скорость движения жидкости в сливной и напорной линиях находится в пределах 7-10 м/с.

Гидросистемы вертолетов аналогичны самолетным систе­мам, но относительно проще как по источникам давления, так и по потребителям. Источники давления вертолетных систем не имеют дублирования на случай отказа двигателей. Это объяс­няется тем, что гидронасосы устанавливаются на главном редукторе вертолета и продолжают действовать при отказе не только одного, но и всех двигателей, снимая мощность с авторотирующего несущего винта. Число потребителей гидравличес­кой энергии на вертолете значительно меньше вследствие отсутствия приводов средств механизации крыла, уборки и выпуска шасси, управления поворотом колес передней опоры шасси и др.