Способ снижения массы гидросистемы

 

Изобретение относится к способам снижения масс гидросистем и может быть использовано в авиационных и ракетных гидросистемах, а также в гидросистемах строительных и дорожных машин, в горном гидромашиностроении. Способ снижения массы предназначен для гидросистем, включающих источник питания в виде насоса переменной подачи, потребители и связывающие их магистральные трубопроводы. Массу гидросистемы снижают за счет уменьшения диаметров трубопроводов, для чего статическая расходная характеристика насоса переменной подачи удовлетворяет следующему соотношению: где давление на выходе из насоса на режимах с Q = Qmax; давление на выходе из насоса на режимах с Q = 0; Qmax - максимальная подача насоса; Q - подача насоса, P - суммарная величина потерь давления на участках магистрального трубопровода от насоса до потребителей. Технический результат заключается в сохранении быстродействия исполнительных механизмов при снижении массы гидросистемы. 2 ил.

Изобретение относится к способам снижения масс гидросистем и может быть использовано в авиационных и ракетных гидросистемах, а также в гидросистемах строительных и дорожных машин, в горном гидромашиностроении.

Известны способы снижения масс самолетных ГС, сводящиеся к снижению масс агрегатов, комплектующих систему, росту величин рабочих давлений в ГС, снижению масс трубопроводных магистралей.

Практика создания современных гидроагрегатов показала, что в настоящее время массовые и энергетические характеристики гидроагрегатов, комплектующих систему, достаточно высоки. Поэтому при использовании первого способа существенного выигрыша в массе в этом случае достичь весьма трудно. Второй способ - повышение величин рабочих давлений - позволяет снизить массу исполнительных механизмов - силовых цилиндров и примерно, как показали результаты исследований, снизить массу трубопроводов напорной магистрали при росте давления с 200 до 350 - 400 кгс/см2 на 10 - 15% (Матвеенко А.М. Аналитическое проектирование гидравлических систем летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1977, с. 80-84, рис. 2.23). Однако практика перехода к таким давлениям и дальнейшее форсирование давления до 560 кгс/см2 приводят к резкому росту контактных нагрузок в паре поршень-блок насосов, увеличению пульсирующих нагрузок и к соответственному снижению долговечности и надежности гидросистем.

Возможен способ снижения масс гидросистем за счет уменьшения диаметров трубопроводных магистралей. Однако при этом существенно возрастают потери давления, особенно на режимах работы с максимальными потребными расходами, и в результате на этих режимах существенно снижается быстродействие рулевых приводов.

Анализ режимов работы потребителей в самолетных гидросистемах показал, что примерно 95% времени, кроме режимов взлета и посадки, насосы работают на режимах с малыми и нулевыми расходами жидкости в систему (восполнение утечек по различным элементам ГС).

Технический результат, который может быть достигнут от использования данного технического решения, заключается в сохранении быстродействия исполнительных механизмов при снижении массы гидросистем за счет уменьшения диаметров трубопроводов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе снижения массы гидросистемы, включающей источник питания в виде насоса переменной подачи, потребители и связывающие их магистральные трубопроводы, массу гидросистемы снижают за счет уменьшении диаметров трубопроводов, для чего в качестве источника питания используют насос переменной подачи, статическая расходная характеристика которого удовлетворяет следующему соотношению: , где давление на выходе из насоса на режимах с Q = Qmax; давление на выходе из насоса на режимах с Q = 0;
Qmax - максимальная подача насоса;
Q - подача насоса;
P- суммарная величина потерь давления на участках магистрального трубопровода от насоса до потребителя; т.е. на режимах работы с максимальными потребными расходами источник питания (насос) развивает давление, большее чем давление нулевой подачи на величину потерь давления по длине магистрали от насоса до потребителя.

На фиг. 1 представлена схема гидросистемы.

На фиг. 2 показан один из возможных вариантов характеристики насоса. Q = f(P).

Гидросистема содержит насос переменной подачи 1, предохранительный клапан 2, аккумулятор 3, фильтр 4 и обратный клапан 5, установленные в магистрали нагнетания 6 на участке от насоса до потребителей 7 и 8, а также магистраль слива 9, в которой установлен теплообменник 10, и бак 11.

Работа гидросистемы.

При запуске насоса переменной подачи 1 рабочая жидкость из бака 11 поступает во входную полость насоса 1, переносится в магистраль нагнетания 6 и через обратный клапан 5, фильтр 4 поступает к потребителям 7 и 8. В случае, когда потребителю не требуется расход, система регулирования подачи выводит насос 1 на режим с Q = 0, обеспечивая при этом величину давления в системе , определяемую настройкой регулятора подачи (см. фиг. 2). В случае, когда потребителю необходимо совершить работу (переместить орган управления) по внешнему управляющему сигналу, одна из его полостей сообщается с магистралью нагнетания 6, а вторая - с магистралью слива 9, и насос 1 начинает подавать жидкость в соответствующую полость потребителя. При этом в зависимости от величины потребляемого расхода давление на выходе из насоса возрастает в соответствии с характеристикой, показанной на фиг. 2 (наклонная часть характеристики), и при этом обеспечивается стабильность величины давления у потребителя и таким образом поддерживается быстродействие системы, которое при выбранных агрегатах ГС зависит от величин перепада давления между давлением у потребителя и давлением в полости его исполнительного органа. На практике расход насоса 1 - Q выбирается таким, чтобы на всех возможных режимах работы насоса по расходу последний обеспечивал бы в гидросистеме давление на ниже (см. фиг. 2).

Пример конкретного выполнения.

Для оценки эффективности снижения масс трубопроводных магистралей рассмотрим случай, когда длина трубопровода магистрали нагнетания равна 25 м. В этом случае при диаметре магистрали d = 18 мм масса стального трубопровода, заполненного жидкостью АМг-10 с удельным весом ж= 0,9 гс/см3, находится из соотношения:

где
D - наружный диаметр трубопровода,
d - внутренний диаметр трубопровода,
ст,ж- соответственно удельный вес стали и рабочей жидкости.

Отсюда при D = 20 мм и ст= 7,8 гс/см3 масса трубопровода Gтр равна 17,3 кг. Потери давления P в магистрали при расходе Q = 60 л/мин определяется из соотношения

где
- коэффициент потерь давления, равен 0,04, скорость потока:
В этом случае величина P получается равной P= 22 кгс/см2.

Таким образом, при величине P на выходе из насоса, равной 210 170 кгс/см2, наименьшая величина давления у потребителей может быть равна 181 кгс/см2. Если теперь изменить (уменьшить) диаметр трубопроводной магистрали с d = 18 на d = 16, т.е. перейти в соответствии с ОСТом 103524-71 на следующий типоразмер трубопровода, то потери давления составят 37 кгс/см2, а масса магистрали снизится на 14% и составит 14,9 кгс. Поэтому, если изменить характеристику насоса так, что настройка величины давления нулевой подачи составит 180 - 183 кгс/см2, то величина давления на выходе из насоса не превысит 220 кгс/см2.

Таким образом, предложенный способ позволяет значительно снизить массу гидросистемы без существенного повышения давления в ГС и с сохранением ее надежности и быстродействия.


Формула изобретения

Способ снижения массы гидросистемы путем уменьшения диаметров трубопроводов, отличающийся тем, что уменьшают диаметры трубопроводов за счет использования насоса переменной подачи, статическая расходная характеристика которого удовлетворяет следующему соотношению:

где давление на выходе из насоса на режимах с Q = Qmax;
давление на выходе из насоса на режимах с Q = 0;
Qmax - максимальная подача насоса;
Q - подача насоса;
P - суммарная величина потерь давления на участках магистрального трубопровода от насоса до потребителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области силовых объемных гидравлических двигателей двустороннего действия с прямолинейным возвратно-поступательным движением выходного звена и может быть использовано в судостроительной, машиностроительной и других областях промышленности

Изобретение относится к созданию блокируемого телескопического устройства и к его применению

Изобретение относится к прикладной механике, конкретнее к поршневым механизмам, и предназначено для использования в различных областях техники, например, в робототехнике в качестве позиционного привода

Изобретение относится к гидроприводам и может быть использовано в гидросистемах различных машин

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам, предназначенным для управления механизмами с поступательным перемещением штоков рабочих органов, более конкретно, к пневматическим исполнительным механизмам, управляющим трубопроводной арматурой

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к пневматическим исполнительным механизмам

Изобретение относится к машиностроению, а именно к силовым цилиндрам с фиксацией положений поршня, и может быть использовано, в частности, в подъемных механизмах на смотровых ямах для легковых и грузовых автомобилей

Изобретение относится к машиностроению, в частности к пневматическим устройствам автомобильного транспорта

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления подачей рабочего тела, например, на нефте- и газопроводах, в исполнительных приводах летательных аппаратов, технологических машин и др

Изобретение относится к серводвигателю для перемещения штанги вдоль оси с гидравлическим исполнительным органом (Actuator) и конструктивно объединенным с ним пусковым механизмом, который выполнен с возможностью нагружения гидравлической текучей средой и подключен через гидравлическую текучую среду к исполнительному органу, причем: а) исполнительный орган содержит цилиндр, в котором установлен с возможностью скольжения и уплотнения соединенный с силовым замыканием со штангой поршень, и соединенную с силовым замыканием со штангой и противодействующую исполнительному органу пружину сжатия, причем штанга является выдвигаемой за счет пружины сжатия из цилиндра и втягиваемой в цилиндр за счет нагружения исполнительного органа гидравлической текучей средой, b) пусковой механизм имеет нагружаемую гидравлической текучей средой область притока, область давления, к которой подключен исполнительный орган, диафрагму, через которую область притока соединена с областью давления, область оттока, из которой гидравлическая текучая среда может отводиться без давления, а также переключательный элемент, который соединяет область давления с областью оттока, если появляется положительный перепад давления от области давления к области притока, а в остальное время закрывает область оттока

Изобретение относится к устройствам для перемещения рабочих органов из одного положения в другое, обеспечивающим действие захватов органов грейферов или зажимных приспособлений станочных агрегатов

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к объемному гидроприводу, и может быть использовано в качестве рабочего органа специального страховочного устройства с гидроприводом для электромагнитного захвата

Изобретение относится к гидропневмомашиностроению, а именно к пневмоприводам, и может быть использовано в пневмоприводах с автоматическим реверсированием исполнительных органов, а также для привода машин и механизмов

Изобретение относится к гидроприводам, применяемым, в частности, в строительстве, и может быть использовано в механизмах подачи и извлечения сердечника из формовочной машины, оно также может быть использовано и в других отраслях машиностроения, где требуются силовые механизмы и длинными ходами
Наверх