Вопрос № 2. Назначение, принципиальная схема и работа гидравлической системы

Гидравлические и пневматические системы предназначены для уборки, выпуска шасси и взлетно-посадочной механизации, управления аэродинамическими рулями и воздухозаборниками двигателей, воздушными и колесными тормозами и другими объектами управления.

К этим системам предъявляются следующие требования:

-достаточная мощность и энергоемкость;

-точность и автоматизация процессов управления;

-высокая надежность и боевая живучесть;

-приемлемая эксплуатационная технологичность и ремонтопри­годность;

-минимальные габариты и масса.

В гидравлических системах, работающих по замкнутому циклу, мощность от насосов, установленных на двигателях, передается к исполнительным устройствам жидкостью, а в пневматических системах, работающих по разомкнутому циклу, — газом (воздухом).

Суммарная мощность насосов в гидросистемах составляет десятки киловатт на истребителях и сотни киловатт на бомбардировщиках, максимальное рабочее давление жидкости достигает (140÷220)∙10⁵ Па. Эта система насчитывает сотни агрегатов, ее трубопроводы имеют протяженность сотни метров.

Как правило, гидравлические и воздушные системы комплексируются с электрическими путем включения электрогидравлических и электропневматических агрегатов и устройств, регулирующих циркуляцию энергии в системах. Это позволяет использовать основное достоинство электрической системы — простоту формирования, преобразования и передачи управляющего сигнала малой мощности, а также уменьшить массу гидросистемы и значительно повысить ее боевую живучесть за счет уменьшения длины трубопроводов, что особенно важно в тех случаях, когда в гидросистеме применена легковоспламеняющаяся жидкость.

В гидравлических системах широко применяют насосы постоянной и переменной (регулируемой) подачи.

Принципиальная схема гидравлической системы с насосом переменной подачи дана на рис.5.

В принципе работа гидравлической системы проста: насос 2, обычно установленный на двигателе самолета, засасывает рабочую жидкость (специальное авиационное масло) из бака 1 и нагнетает ее при открытом кране распределителя 7 в полость «а» силового цилиндра 8, из полости «б» через фильтр 10 жидкость сливается в бак. Давление на выходе из насоса определяется при малом сопротивлении трубопроводов только противодействующей нагрузкой на штоке силового цилиндра: чем больше эта нагрузка, тем большее давление создает насос.

Рис. 5. Принципиальная схема гидросистемы: 1 — бак; 2 — насос; 3 — регулятор подачи; 4 — обратный клапан; 5 — гидроаккумулятор; 6 — предохранительный клапан;

7 — распределитель; 8 — силовой цилиндр; 9 — переключатель; 10 — фильтр

После завершения рабочей операции, когда поршень упирается в дно цилиндра, потребный расход жидкости в цилиндр падает до нуля. Насос по­дает жидкость в гидроаккумулятор, давление в системе возрастает, и регулятор подачи 3 уменьшает подачу насоса. При неноминальном давлении за насосом р_н подача практически прекращается. Во всех магистралях, сообщенных кранами с насосом и аккумулятором, жидкость находится под давлением р_н. Вследствие некоторой негерметичности агрегатов масло всегда выдавливается из магистрали высокого давления на слив. Этот расход, обычно небольшой, компенсируется насосом, поэтому говорят лишь о практическом прекращении подачи.

Мощность, развиваемая насосом: N = ΔpQ, где Δp = р_н— р_сл — перепад давления на насосе, a Q — расход жидкости.

Поскольку при работе на холостом режиме Q≈0, то и N = ΔpQ ≈0.

Допустим, что теперь кран распределителя 7 переключен так, что полость «б» сообщается с магистралью нагнетания, а полость «а» — со сливом, причем противодействующая нагрузка на штоке практически отсутствует. Тогда аккумулятор 5 будет разряжаться в полость «б», давление в гидросистеме падает, и автомат 3 увеличивает производительность насоса. После завершения рабочей операции насос вновь устанавливается на нулевую подачу. При отказе регулятора максимальное давление в гидросистеме ограничивает предохранительный клапан 6. При некотором давлении

(р_max ≈ р_н + 20 · 10⁵ Па) клапан открывается, и жидкость через него сливается в бак. Однако в этом случае давление на выходе из насоса равно р_тах, поэтому при максимальной подаче насос развивает и максимальную мощность, что обычно приводит к перегреву жидкости. Такой режим работы насоса с предохранительным клапаном является аварийным. На самолетах с достаточно мощными насосами вместо предохранительного клапана устанавливают так называемые автоматы разгрузки. Автомат разгрузки обеспечивает слив жидкости в бак практически без противодавления на выходе из насоса.

Вывод: гидравлические системы используются там, где требуется непрерывная и длительная работа объектов управления в полете (например, отклонение рулей), высокая точность и значительная мощность.