Гидравлические системы самолетов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Гидравлические системы получили широкое применение в машиностроении, на транспорте, в технологических процессах и в других случаях.

Современные самолеты и вертолеты снабжены гидравлическими системами, выполняющими многие важные функции.

Гидравлические системы - самые распространенные силовые системы ЛА. Это объясняется существенными преимуществами гидравлических систем по сравнению с электрическими, механическими, пневматическими и другими. Наиболее важные из них:

а) простота транспортировки энергии;

6) неограниченные кинематические возможности;

в) малый вес гидродвигателей на единицу мощности;

г) простота предохранения гидросистемы от перегрузок;

д) высокая эксплуатационная надежность.

Гидравлическая передача - комбинированная система, в которой одним из звеньев, обеспечивающих геометрические и кинематические связи, является жидкость. Принцип действия гидравлической передачи основан на текучести и практической несжимаемости жидкости. Скорость передачи гидравлического импульса составляет 1000 ... 1200 м/с. Этот параметр важен для управления быстротекущими процессами.

Задача 1

Определить до какой высоты полета топливная система без подкачивающего насоса (при его отказе) будет работать без кавитации, если расход топлива равен , избыточное давление воздуха над свободной поверхностью жидкости в баке =275 мм рт. ст., коэффициент вязкости топлива =0,045 см²/с, его объемный вес =8,2 кН/м³ Расчет произвести для режима разгона по горизонтали с ускорением и из условия, что давление перед входом в насос должно быть более давления парообразования =300 мм рт. ст. на величину квитанционного запаса = 0,5 Н/см²; объемный вес ртути =133,6 Kн/м³.

Параметры трубопроводов, высота расположения входа в основной насос над свободной поверхностью топлива в баке и коэффициенты местных сопротивлений приведены в таблице1. Давлением, создаваемым весом жидкости, потерями энергии на поворотах и в подкачивающем насосе пренебречь.

Условные обозначения на схемах:

Таблица 1

Рисунок 1 -График стандартной атмосферы.

Рисунок 2 - Схема топливной системы.

Решение

Задача решается с помощью уравнения Бернулли, записанного для свободной поверхности жидкости в баке 1-1 и сечения, находящегося перед основным насосом 2-2.

где

Определяем режим течения:



где

режим турбулентный,

Потери по длине в трубопроводе

Так как система движется, то в (1) учитываем инерционный напор.

где

Выразим из (5)

где плотность топлива

Выразим в мм.рт.ст.

Поскольку превышает атмосферное давление, то полёт возможен только с подкачивающим насосом.

Задача 2

Найти необходимые диаметры трубопроводов d₁и d₂ системы централизованной заправки самолета топливом (рисунок 3) из условия одновременности заполнения баков за 30 мин. Объемы баков, длины трубопроводов l₁ и l₂ и высоты z₁ и z₂ даны в таблице 2. Длина раздаточного шланга топливозаправщика равна l = 4 м , диаметр d_ш=100 мм. Коэффициент кинематической вязкости жидкости =0,045 cм²/c. Характеристика насоса топливозаправщика представлена на рисунке 4. Давление над свободной поверхностью топлива в баках принять равным атмосферному.

Таблица 2

W1 тыс. л	W2 тыс. л	L1, м	L2, м	Z1, м	Z2, м
30	30	5	1	0,3	2



Рисунок 3 - Схема системы централизованной заправки самолета топливом.

Рисунок 4 - Характеристика насоса топливозаправщика.

Решение

Находим общий расход централизованной заправки:

Определяем располагаемый напор насоса по рис.

при

Потери напора в шлангах:

Находим располагаемый напор для точки разветвления трубопроводов.

Считаем, что режим течения в трубах находится в области гладких труб, где применима формула Блазиуса.

Найдем характеристики трубопроводов:

Перепишем (8) и (9) с учётом статического напора

На рисунке 5 строим кривые и , при пересечение кривых с горизонтальной линией находим диаметры трубопроводов



Рисунок 5

Задача 3

Определить расходы Q₁и Q₂. из баков системы питания двигателя топливом (рисунок 6), состоящей из баков-кессонов, трубопроводов и насоса, характеристика которого представлена на рисунке 7. Параметры трубопроводов, нивелирная высота свободных поверхностей топлива в баках Z₁ даны в таблице 3. Величинами местных сопротивлений пренебречь. Коэффициент кинематической вязкости =0,045 см²/с. Давление над свободной поверхностью топлива в баках, равно атмосферному. Объемный вес жидкости =8,4 кН/м³.

Рисунок 6 - Схема системы питания двигателя топливом



Рисунок 7 - Характеристика насоса.

Таблица 3

l1 м	l2 м	d1=d2 мм	l3 м	d3 мм	z1 м
4,2	5,0	22	3,6	26	0,25

Решение

Зададимся расходом Q и определим потери для каждого трубопровода.

Число Рейнольдса

Коэффициент трения:

Потери

При

Для трубопровода 1.

Для трубопровода 2

Для трубопровода 3

При

Для трубопровода 1

Для трубопровода 2

Для трубопровода 3

При

Для трубопровода 1

Для трубопровода 2

Для трубопровода 3

При

Для трубопровода 1

Для трубопровода 2

Для трубопровода 3

Результаты расчётов потерь сводим в таблицу 4.

Таблица 4

	1000	2000	3000	4000
	0,278	0,555	0,833	1,11
	3576	7137	10712	14274
	3576	7137	10712	14274
	3027	6041	9064	12079
	0,0409	0,0344	0,0311	0,0289
	0,0409	0,0344	0,0311	0,0289
	0,04266	0,0359	0,0324	0,0302
	2,76	2,32	2,10	1,95
	3,28	2,76	2,50	2,32
	1,07	0,900	0,812	0,757
	0,213	0,715	1,46	2,40
	0,2535	0,850	1,73	2,86
	0,0827	0,277	0,563	0,933

Составим уравнение Бернулли для узловой точки:

Характеристики трубопроводов 1 и 2 опускаем на

Характеристику трубопровода 3 учтём, снизив характеристику насоса на .

Характеристика совместная характеристика трубопроводов 1 и 2 получена градиентным суммированием по горизонтали.



Рисунок 8 - Характеристика трубопроводов

По графику определяем расходы из баков:

Задача 4

Определить полезную мощность на валу насоса и скорость перемещения поршней цилиндра гидросистемы (рисунке 10). Характеристика насоса представлена на рисунке 9. Диаметр поршня равен 80 мм, диаметр штока поршня 20 мм. На шток каждого поршня действует постоянная нагрузка F. Коэффициент вязкости рабочей жидкости , а удельный вес = 8,4 кН/м³. Длины и диаметры трубопроводов приведены в табл.5, а коэффициенты местных сопротивлений приведены в табл.6. Потери в баке и на поворот в отводах не учитывать. Величины , угольников принять равными 100. Потери напора в тройниках учесть при расчете параллельных трубопроводов.

Условные обозначения:



Рисунок 9 - Характеристика насоса

Рисунок 10 - Схема гидросистемы.

Таблица 5.

F, кН	Трубопроводы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
60	0,5 18	0,5 18	0,5 18	0,5 18	0,5 18	1 18	2 18	10 18	0,5 18	2 16	2 16	4 16	4 16	2 18	10 18	4,5 18	4,5 18

Таблица 6.

о Местных сопротивлений
Клапан разъема	Обратный клапан	Фильтр	Клапан включения	Клапан управления
4	2	4	3	3

Решение

Заданную схему (рисунок 10) приводим к схеме (рисунок 11 силы F направлены в право).

Рисунок 11

Участок 1 включает трубопроводы 1-9, 14-17

Длина участка

Зададимся расходом

Скорость жидкости

Число Рейнольдса

Течение ламинарное. Кривая потребного напора - прямые линии, строим их по двум точкам, одна из которых при .

Коэффициент гидравлического трения

Коэффициент местных сопротивлений

Потребное давление на участок 1 при расходе :

где плотность жидкости.

Участок 2 включает трубопроводы 10,11

Длина участка

Зададимся расходом

Скорость жидкости

Число Рейнольдса

Коэффициент гидравлического трения

Потребное давление на участок 2 при расходе :

где плотность жидкости.

Кривую потребную напора поднимем на величину

где эффективная площадь цилиндров

Участок 3 включает трубопроводы 12,13

Длина участка

одинаковы со вторым участком.

Потребное давление на участок 3 при расходе :



где плотность жидкости.

Прямую потребную напора поднимем на величину

Строим характеристики трубопроводов 1,2,3:

Участки 2 и 3 соединяем параллельно, поэтому складываем характеристики по горизонтали. Получаем прямую затем складываем с характеристикой трубопровода 1 по вертикали. Получаем характеристику 5ў5ў. На пересечение с характеристикой насоса находим равную точку А.

Рисунок 12 - Характеристики трубопроводов.

Полученная мощность на валу насоса:

Так как

Скорость поршней:

Список используемой литературы

гидравлический передача двигатель

1. Клемина Л.Г., Ружан В.И. Гидравлика самолетных систем. - М.:, МГТУГА, 1996.

2.Некрасов В.В. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах, - М.: Машиностроение, 1968.

3. Клемина Л.Г. Пособие по изучению дисциплины. - М.: МГТУГА, 2007.

Размещено на Allbest.ru