Файл: Матвеенко, А. М. Расчет и испытания гидравлических систем летательных аппаратов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 54
Скачиваний: 1
ная мощность привода, возможны самопроизвольные срабаты вания некоторых агрегатов системы и другие нарушения нор мальной. работы агрегатов гидросистемы.
Давление в сливной линии системы в полете может быть вы ше, чем при работе механизма на земле, вследствие действия аэродинамических нагрузок, приводящих к увеличению скорости срабатывания механизмов при совпадении направления действия сил давления и сил от аэродинамических нагрузок. В результа те увеличения вязкости жидкости при низких температурах дав ление в сливной линии может заметно возрасти по сравнению с давлением в этой же линии при разогретой жидкости.
Т е м п е р а т у р н ы й р е ж и м . Основными источниками тепла в гидросистемах являются насосы и различные дроссели рующие устройства, регулирующие расход рабочей жидкости.
В любой гидросистеме часть энергии рабочей жидкости рас сеивается и переходит в тепло, вызывая дополнительный нагрев. Величину нагрева жидкости и органов можно приближенно оце нить, определив энергию Е, расходуемую на нагрев:
E=ApQyvx,
где Др= Рраб Рс\
Q-yT— суммарные утечки в системе; т — время.
Эта энергия тратится на повышение температуры рабочей жидкости:
E = Q yTy c t n A h ,
где у — объемный вес жидкости;
с— удельная теплоемкость;
т■.— механический эквивалент;
At — повышение температуры жидкости. • Другими источниками тепла являются:
—двигатели самолета, которые передают тепло агрегатам, установленным на них или расположенным в непосредственной близости; при этом значительный нагрев агрегатов обусловлен не только большим тепловыделением, которое наблюдается при работе двигателей, но и условиями теплоотдачи в окружающую среду и ухудшением этих условий при полетах на больших высо тах вследствие большой разряженное™ атмосферы;
—аэродинамический нагрев поверхностей самолета, что в свою очередь вызывает значительное повышение температуры от секов, в которых размещаются агрегаты и трубопроводы систем.
При высоких температурах могут быть механические повреж дения подвижных частей агрегатов и исполнительных механиз мов вследствие"изменения зазоров из-за теплового расширения материалов, нарушения герметичности по уплотнениям и увели чение внутренних утечек жидкости из-за понижения ее вязкости.
146
Низкие температуры окружающего воздуха и рабочей жидко сти также оказывают определенное воздействие на работу си стемы. При отрицательных температурах возможно увеличение времени выполнения рабочих операций механизмами системы, на рушение герметичности уплотнительных устройств, нарушение регулировки. Нарушения герметичности системы часто проявля ются при длительной стоянке (в течение нескольких суток) самолета в условиях низких температур окружающего воздуха.
В и б р а ц и о н н ы е и а г р у з к и. При работе системы вслед ствие воздействия разнообразных динамических'факторов (пуль сации давления, вибрации двигателей и др.) все ее агрегаты под вергаются действию вибрационных нагрузок. Поэтому при испы таниях систем возникает необходимость измерять параметры вибрации и напряжения в деталях агрегатов, возникающие под воздействием вибрационных нагрузок.
Анализ неисправностей самолетных гидросистем показывает, что'наибольшее количество нарушений в работе систем в про цессе их эксплуатации происходит вследствие нарушения герме тичности соединений и разрушения трубопроводов систем.
Трубопроводы по ответственности выполяемых функций яв ляются одним из основных компонентов самолетных гидроси стем. Безотказность гидравлических систем в значительной сте пени определяется надежностью трубопроводов, которые в усло виях работы гидравлических систем одновременно подвергаются нагрузкам статического и динамического характера (т. е. посто янным и переменным нагрузкам).
Кпостоянным относятся нагрузки, обусловленные статиче скимрабочим давлением жидкости, и нагрузки, возникающие при монтаже трубопроводов, а также нагрузки, возникающие в ре зультате температурных деформаций трубопроводов и элементов конструкции самолетов.
Кпеременным нагрузкам относятся такие, которые обуслов лены пульсацией давления рабочей жидкости, возникающей при работе насосов, гидравлических двигателей и других агрегатов гидросистемы, а также нагрузки от вибрации частей самолета и двигателей. Переменные и постоянные нагрузки воздействуют на трубопроводы и вызывают поперечные, радиальные, изгибные
ипродольные колебания. Радиальные, изгибные и продольные колебания трубопроводов возникают от сил внутреннего давле ния жидкости, а поперечные— под действием сил пульсации давления жидкости и от вибрации.
Напряжения,""возникающие в трубопроводах, создаются сум мой постоянных и переменных нагрузок; основными являются переменные нагрузки, которые при их частой повторяемости при водят к подавляющему большинству разрушений трубопроводов.
При полном или частичном совпадении частоты пульсации давления рабочей жидкости или вибрации самолета с собствен ной частотой трубопроводов последние могут вступить в резо
147
нансные колебания, при которых амплитуды колебаний возраста ют в несколько раз, в результате чего напряжения в трубопрово дах резко возрастают, что может привести к их разрушению.
Разрушение трубопроводов самолетных гидросистем в основ ном носят усталостный характер. Поэтому надежность трубопро водов, определяемая пределом выносливости, зависит от уровня напряжений и от числа циклов нагружений.
Под пределом выносливости понимается максимальный уро
вень переменных |
напряжений, при |
которых трубопроводы, |
не разрушаясь, выдерживают условно |
задаваемое количество |
|
циклов нагружения, |
называемое базой. |
|
Выносливость трубопроводов во многом зависит от совершен ства конструкции, качества их изготовления и монтажа. На вы носливость влияют искажения'цилиндричиости сечения трубопро водов при изгибе, кривизна изгиба, механические дефекты их поверхности, монтажные напряжения, дефекты, приводящие к резонансным колебаниям труб, температурные напряжения.
При расчете напряжений необходимо правильно опреде лить наиболее напряженные участки трубопроводов и места на них для установки тензодатчиков. Например, трубопровод, сое диняющий насос с автоматом разгрузки, подвержен поперечным колебаниям как от вибраций элементов конструкции самолета и двигателей, так и от сил, создаваемых пульсирующим давлением жидкости. Кроме того, трубопровод подвержен радиальным и изгибным колебаниям, зависящим от сил внутреннего давления.
К трубопроводам, испытывающим периодическое воздействие наибольших нагрузок от пульсирующего давления жидкости и от вибрации, следует отнести трубопроводы, соединяющие насо сы с гасителями пульсаций (гидроаккумуляторами), а также трубопроводы, соединяющие насос с автоматами разгрузки, и сливные трубопроводы, ведущие от автомата разгрузки к баку.
Ф и з и ч е с к и е с в о й с т в а и ч и с т о т а р а б о ч е й жи д к о с т и . Физические свойства жидкости во многом опреде ляют Конструктивные особенности гидросистемы, ее работоспо собность и надежность. Поэтому знание свойств жидкости как рабочей среды, передающей энергию от источников питания к гидродвигателю, необходимо для правильного анализа резуль татов испытаний системы, а также возможных неисправностей в ее работе.
Ввиду тяжелых условий работы жидкостей в самолетной си стеме к ним предъявляются специальные требования.
В процессе летных испытаний системы под воздействием дросселирования, высокой температуры, контакта с различными материалами, атмосферным воздухом, влагой и других факторов свойства рабочей жидкости постепенно изменяются, а это может повлиять на характеристики системы.
Значительное влияние на работу гидравлической системы оказывают имеющиеся в рабочей жидкости различные механиче
148
ские примеси (загрязнения), поэтому в процессе всех испытаний систем должен осуществляться контроль за чистотой рабочей жидкости.
Физические свойства рабочей жидкости для самолетных си стем, их влияние на работу гидроагрегатов достаточно подробно освещены в отечественной литературе [1].
4.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ
О б ъ е м и с п ы т а н и й и о б о р у д о в а н и е с а м о л е т а . Перед испытаниями гидравлических систем самолета должны быть выполнены следующие подготовительные работы:
. — проверка соответствия систем предъявленной технической документации;
•— разработка программы испытаний;
—составление перечня измеряемых и регистрируемых пара метров;
—выбор, подготовка, проверка испытательной контрольноизмерительной аппаратуры, обеспечивающей замер и регистра цию необходимых параметров для проведения испытаний:
—препарировка систем испытательной аппаратурой;^
—проверка работоспособности систем и контрольно-записы-
вающей аппаратуры; *
— составление акта приемки систем на испытания.
Перед началом испытаний устанавливается соответствие вы полненных на самолете систем предъявленноитехнической доку ментации. Для этого сверяются выполненные гидросистемы само лета с чертежами на их изготовление (принципиальными и мон тажными схемами) и проверяется соответствие номинальных данных установленных гидроагрегатов, указанных в технических условиях, паспортах (формулярах), номинальным данным всей системы.
Перечень всех агрегатов гидросистемы и ее основные техни ческие данные вносятся в таблицы, примерная форма которых дана в табл. 4. 1 и 4. 2.
Перечень измеряемых и регистрируемых параметров, опреде ленный на основе программы летных и наземных испытаний гид равлических систем, рекомендуется дать в форме табл. 4. 3. Он служит для выбора контрольно-измерительной аппаратуры н препарировки гидросистем под ее установку.
На рис. 4. 1—4. 5 приведены принципиальные схемы основ ных функциональных подсистем современного пассажирского са молета с указанием мест присоединения датчиков измеряемых параметров. ,
При разработке перечня измеряемых и регистрируемых пара метров гидросистем и очередности включения испытательной аппаратуры следует иметь в виду, что параметры гидросистем
6 |
3816 |
149 |
Т а б л и ц а 4. 1
|
Наименование |
Коли |
№ агре Основные сведении |
Дата |
Оценка |
||
№№ агрегата, шифр |
чество |
гата и |
о. прохождении |
|
Наработка |
||
по |
или номер |
в сис |
завода- |
лабораторныу |
уста |
при испы |
работоспо |
пор. |
чертежа |
теме |
нзгото- |
(стендовых) испы |
таниях |
собности |
|
|
|
|
внтеля |
таний |
новки |
снятия |
|
Сказывается номер акта го сударственных лабораторных испытаний и да та его утвер
ждения
необходимо измерять и регистрировать синхронно с параметра ми полета самолета, а в некоторых случаях и с параметрами работы двигателей. При определении очередности регистрации параметров самолета и его систем необходимо предусматривать возможность регистрации параметров гидросистем в комплексе с испытаниями других систем самолета.
Определение диапазона измерений в некоторых случаях мо жет быть затруднено из-за отсутствия необходимых сведений, поэтому для регистрации некоторых параметров следует преду смотреть запас по диапазону измерения или предусмотреть уста новку нескольких датчиков с различным диапазоном измерения.
О п р е д е л е н и е д а в л е н и й в р а з л и ч н ы х у ч а с т ках систем. Давление рабочей жидкости в линиях нагнетания (на выходе из насосов) необходимо Для оценки:
1)максимального давления в системе при минимальном (ну левом) расходе рабочей жидкости;
2)минимального давления в системе при максимальном рас ходе рабочей жидкости при одновременном включении несколь ких наиболее мощных потребителей расхода, а также при дейст вии в полете аэродинамических нагрузок на механизмы, направ ленных в сторону движения выходного звена механизма (гидроагрегата);
3)забросов давления;
4)пульсации давления.
Давление за автоматом разгрузки насосов характеризует ра боту автомата разгрузки и совместно работы насосов и гидроак кумуляторов.
Давление перед исполнительными механизмами (гидроусили телями, силовыми цилиндрами и др.)-и агрегатами гидросистемы характеризует фактические условия работы этих агрегатов.
Давление рабочей жидкости в линии всасывания опреде ляется:
150