Конструктивное усовершенствование гидравлической системы самолета Ту-154 на основе анализа эксплуатации
CОДЕРЖАНИЕ
Перечень чертежей
Введение
1.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Краткое описание Гидросистемы самолёта Ту-154
1.2 Анализ работы гидросистемы самолёта Ту-154
1.3 Анализ надежности элементов гидросистемы самолета Ту-154
1.4 Конструктивное усовершенствование гидросистемы
1.5 Описание и принцип работы термоанемометрического датчика
1.6 Система управления гидроцилиндром уборки и выпуска шасси
1.7 Гидроаккумулятор
1.7.1 Расчет гидроаккумулятора
1.7.2 Расчет гидроаккумулятора на прочность
1.8 Дроссель постоянного расхода
1.8.1 Расчет дросселя постоянного расхода
1.9 Гаситель пульсаций
Дозатор
Определение параметров работы дозатора
2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Основные требования, предъявляемые к машинам и механизмам и механизмам, используемым при техническом обслуживании летательных аппаратов
2.2 Краткая характеристика средств механизации, применяемых при техническом обслуживании самолета Ту-154
2.3 Аэродромная установка для технического обслуживания гидравлической системы ЛА
2.4 Проверочный расчет элементов установки. Подбор гидравлического бака
2.5 Расходомер-вискозиметр
2.6 Расчет нагнетающего насоса
2.7 Кинематический расчет редуктора
2.8 Расчет муфты
2.9 Расчет пружины на прочность
Гидравлический расчет установки
3 ОХРАНА ТРУДА
3.1 Экспертиза безопасности рабочей зоны при техническом обслуживании гидрооборудования самолета Ту-154 (в соответствии с ОСТ 54 71001-82)
3.2 Технические и гигиенические меры по уменьшению уровня воздействия наиболее опасных и вредных факторов
3.3 Пожарная и взрывная безопасность при техническом обслуживании передвижной наземной гидроустановки для очистки жидкости АМГ-10
(по ГОСТ 12.1.004.90)
Инструкция по технике безопасности при работе с наземной передвижной установкой для очистки гидрожидкости
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
4.1 Анализ воздействия проектируемого стенда на окружающую среду
4.2 Мероприятия по охране окружающей среды
4.3 Расчет эколого-экономической эффективности предлагаемых разработок
Заключение
Список использованных источников
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ
|
Наименование чертежей |
Формат |
|
А1 А1Ч2 А2 А2 А1Ч2 А1 |
ВВЕДЕНИЕ
Гражданская авиация является одной из важнейших отраслей народного хозяйства. Основной задачей воздушного транспорта является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в воздушных перевозках.
В процессе деятельности гражданской авиации (ГА) существенным фактором является эффективность использования самолетно-вертолетного парка (СВП), а также себестоимость авиационных работ и перевозок.
Опыт эксплуатации авиационной техники в Украине и за рубежом, анализ данных по дефектации агрегатов и узлов авиационной техники, прошедших входной контроль перед ремонтом после межремонтного ресурса, показывают, что планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта, применяемая в гражданской авиации в настоящее время, имеет ряд недостатков. Обеспечение потребного уровня конструктивно-эксплуатационных свойств летательных аппаратов (ДА), наличие программ технического обслуживания и ремонта (ТОиР) и соответствующей эксплуатационно-технической документации, позволяет реализовать на практике принципиально новую стратегию ТОиР, основанную на обслуживании по состоянию с контролем параметров или уровня надежности. Последнее применимо для агрегатов, не влияющих на безопасность полетов (БП).
Техническое обслуживание по состоянию с контролем параметров позволяет выяснять техническое состояние объектов в настоящий момент, а также дает возможность прогнозирования его изменения на оперативные промежутки времени (ближайшие несколько полетов) и на более длительные периоды.
Внедрение прогрессивных методов технического обслуживания авиационной техники (AT) по состоянию требует решения ряда технических и организационных вопросов, одним из которых является существенное улучшение системы контроля технического состояния ЛА и их комплектующих изделий. При этом большое внимание должно уделяться разработке мероприятий, направленных на дальнейшее совершенствование AT, внедрение новых средств и методов диагностики, механизации и автоматизации процессов ее технического обслуживания.
Указанные мероприятия позволят снизить затраты на техническое обслуживание СВП, продлить срок службы отдельных изделий AT, что, в конечном счете, без ущерба для БП и их регулярности, дает существенное (до 30 %) сокращение расходов, связанных с деятельностью по обеспечению безопасности полетов.
Самолет Ту-154 - основной среднемагистралъный самолет, оснащен рядом сложных функциональных систем, нуждающихся в постоянном поддержании их исправного состояния. Для снижения времени и затрат, необходимых на ТО указанных систем, в настоящем дипломном проекте предлагается:
конструктивное усовершенствование отдельных агрегатов и гидравлической системы самолета Ту-154 в целом;
передвижная установка для технического обслуживания гидравлической системы.
Разработки, предлагаемые в данном дипломном проекте, позволят повысить эффективность ТО гидросистемы самолетов Ту-154, снизить затраты и сократить простои самолетов на техническом обслуживании.
При выполнении дипломного проекта были использованы разработки авиакомпаний США, Франции и Великобритании.
1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
В основной части проекта приведены результаты расчета вероятности безотказной работы элементов гидросистемы самолета Ту-154, на основе которых разработан ряд конструктивных усовершенствований, позволяющих повысить уровень надежности, как отдельных агрегатов, так и гидросистемы самолета в целом. Также разработаны мероприятия, направленные на повышение уровня контролепригодности элементов гидросистемы.
1.1 Краткое описание гидросистемы самолета Ту-154
Гидравлическое оборудование Ту-154 включает в себя три независимые друг от друга гидросистемы.
Первая гидросистема обеспечивает работу следующих потребителей:
основное торможение колес;
аварийное торможение колес;
основную уборку и выпуск шасси;
выпуск и уборку внутренних интерцепторов;
выпуск и уборку средних интерцепторов;
выпуск и уборку закрылков по 1-му каналу;
рулевые агрегаты по 1-му каналу;
рулевые приводы по 1-му каналу.
Вторая гидросистема обеспечивает:
управление поворотом передних колес;
аварийный выпуск шасси;
питание рулевых агрегатов по 2-му каналу;
питание рулевых приводов по 2-му каналу;
уборку и выпуск закрылков по 2-му каналу.
Кроме того, имеется возможность подключения насосной станции 2-й гидросистемы на потребители первой для наземной проверки. Третья гидросистема обеспечивает:
питание рулевых агрегатов по 3-му каналу;
питание рулевых приводов по 3-му каналу;
дублирующий аварийный выпуск шасси.
Подача жидкости для 1-й и 2-й гидросистем осуществляется из одного гидробака, разделенного перегородкой на уровне 24 л. Повышение давления в 1-й гидросистеме (ГС) обеспечивается двумя плунжерными насосами НП-89Д, установленными на коробках самолетных агрегатов (КСА) 1-го и 2-го двигателей. Питание 2-й гидросистемы осуществляется насосом НП-89Д, установленным на КСА 2-го двигателя и насосной станцией НС-46, имеющей электрический привод .
Третья гидросистема имеет отдельный бак, повышение давления осуществляется насосом НП-89Д, установленном на КСА 3-го двигателя, а также насосной станцией НС-46.
Все гидробаки закрытого типа имеют систему наддува, повышающую высотность гидросистемы.
Часть гидравлического оборудования для удобства обслуживания размещена в гидроотсеке в хвостовой части фюзеляжа.
Штуцера заправки гидрожидкостью и воздухом, нагнетания и слива находятся на бортовых панелях, расположенных в хвостовой части фюзеляжа, там же находятся приборы контроля давления наддува, давления в воздушных баллонах и давления в линии нагнетания.
Пульт управления гидросистемой находится на панели бортинженера. На нем расположены линии сигнализатора падения давления МСТ-100, лампа сигнализатора падения давления в системе аварийного торможения ЭС-200, четыре дистанционных манометра ИД2-240, уровнемеры ДУ1-2ВТ и ДУ1-2ЕТ для контроля количества жидкости в гидробаках. Кроме того, на ней расположены средства управления агрегатами гидросистем.
Манометры ИД2-240 расположены также на приборной доске пилотов. На средней панели приборной доски пилотов имеются 2 дистанционных манометра ИД-150 для контроля давления в тормозах.
Рабочей жидкостью гидросистемы является авиационное масло гидравлическое АМГ-10, вязкостью 10 ест (при t = + 50°C).
Основные технические характеристики гидросистемы самолета Ту-154 приведены ниже.
Основные технические характеристики гидросистемы самолета Ту-154
|
Наименование параметра |
Гидросистема |
||
|
I |
II |
III |
|
|
1. Рабочее давление кг/см2 |
|
|
|
|
2. количество масла, л |
10 |
103 |
45 |
|
3. Рабоий уровень масла в гидробаках, л |
36 |
36 |
20 |
|
4. Производительность нагнетающих насосов, л/мин |
110 |
55 |
55 |
1.2 Анализ работы гидросистемы самолета Ту-154
Гидравлическая система самолета Ту-154 является функциональной системой, надежность которой существенно влияет на безопасность полетов, поскольку за счет работы гидрооборудования осуществляются такие жизненно важные процессы, как управление по всем трем каналам (тангаж, крен, рыскание), уборка и выпуск шасси, управление колесами передней опоры, управление механизацией крыла.
Таким образом, появляется необходимость особого внимания за контролем исправности основных агрегатов гидравлического оборудования.
Повышение давления в линиях нагнетания гидросистем осуществляется насосами НП-89Д аксиально-поршневого типа с управлением производительностью по давлению. Такого же типа насос входит в состав насосной станции НС-46. Как показали результаты исследований, основным недостатком насосов такого типа является перетекание жидкости из линии нагнетания в линию всасывания по узлу торцевого распределения. Вследствие этого снижается давление в гидросистеме или работающих потребителях, падает КПД насоса.
Каждая
из трех гидросистем
в линии нагнетания
оборудована
линейными
фильтрами типа
11ГФ9СИ и 11ГФ12СИ,
которые оснащены
клапанами
перепуска
жидкости мимо
фильтроэлемента
при засорении
последнего.
Клапан срабатывает
при перепаде
давления на
филътроэлементе,
равном
кг/см2. Поступление
неочищенной
жидкости в
гидросистему
чревато ухудшением
работы или
заклиниванием
золотниковых
пар узлов
распределения,
возникновением
внутренних
утечек в агрегатах
за счет абразивного
воздействия
на трущиеся
пары и т.д.
В процессе эксплуатации наблюдаются случаи появления внутренней негерметичности отдельных агрегатов гидросистемы. Данная неисправность может привести к следующим последствиям:
потеря мощности и замедленная работа приводов исполнительных агрегатов;
излишне высокая производительность нагнетающего насоса, что при всех включенных потребителях гидроэнергии может служить причиной их "вялой" работы;
ложное срабатывание исполнительных устройств.
Опасность зарождающейся внутренней негерметичности заключается в том, что она не имеет никаких внешних признаков (следов подтекания и т.п.).
В настоящее время достоверность появления внутренних утечек определяется по времени падения давления в гидросистеме при неработающих потребителях. При установлении наличия внутренней негерметичности ведется поиск ее дислокации, что является чрезвычайно трудоемким процессом.
1.3 Анализ надежности элементов гидросистемы самолета Ту-154
Количественная оценка надежности элементов гидросистемы производилась в следующем порядке:
определялась интенсивность отказов элементов гидросистемы, характеризующая количество отказов в единицу времени;
определялась вероятность безотказной работы элементов гидросистемы;
интенсивность отказов определялась по формуле:
(1.1)
Где: r(t) - количество отказов изделия за период времени t;
r(t+Δt) - количество отказавших изделий за период времени (t+Δt);
N(t) - общее количество изделий, находящихся под наблюдением.
Среднее значение интенсивности отказов определялось по формуле:
(1.2)
Вероятность безотказной работы определялась как для невосстанавливаемых систем через каждые 0,5 часа типового полета, равного t=2,5 ч. При этом считалось, что за время типового полета отказавшее изделие не восстанавливает свою работоспособность.
Тогда вероятность безотказной работы за рассматриваемый промежуток времени ti можно определить по формуле:
(1.3)
Статистические данные по отказам и неисправностям элементов гидросистемы, имевшим место в рассматриваемый период эксплуатации самолетов Ту-154, представлены в табл. 1.1.
На основании статистических данных (табл. 1.1) строим гистограмму распределения отказов по элементам гидросистемы (рис. 1.1).
Для
расчета интенсивности
отказов (
)
элементов
гидросистемы
определяем
количество
интервалов
(К) и наработку
в интервале
(Δt)
по формуле:
(1.4)
Где: n- количество отказов элементов системы;
N - количество исправных агрегатов, находящихся под контролем.
(1.5)
Где: tmax - максимальная наработка изделия до отказа, ч;
tmin - минимальная наработка изделия до отказа.
Результаты расчетов сводим в табл. 1.2. После определения интенсивности отказов X(t)cp. Определяем вероятность безотказной работы элементов гидросистемы P(t) как для невосстанавливаемой системы за время типового полета, равное 2,5 часам. Результаты сводим в табл. 1.3.
Таблица 1.1
Статистические данные по отказам и неисправностям элементов гидросистемы самолетов Ту-154
|
Наименование элементов |
Наработка элементов до отказа, ч |
Кол-во отказов |
От-ная Кол-во отказов |
Причина отказов |
|
2 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1. Гидронасос НП-89 |
4186, 4887, 4993, 5407, 6075, 6023, 6146, 6377, 6813 |
9 |
0,114 |
Разрушение манжеты, башмачка |
|
2. Разъемыйклапан |
1370, 1885, 2492, 3614, 3592 |
5 |
0,063 |
Негерметичность |
|
3. Электромагнитный кран КЭ-47 |
427, 2417, 2439, 3673, 4736, 4977, 5520, 6922, 6926, 7212, 7498, 8072 |
12 |
0,152 |
Негерметичность Неуборка шасси после взлета. |
|
4. Гидроаккумулятор |
721, 925 179, 1596, 2066, 2136, 2407, 2513, 3056, 3302, 3342, 3929, 4031, 4068, 4124, 4187 |
16 |
0,203 |
Разрушение диафрагмы. Падение давления азота |
|
5. Трубопроводы |
2622, 2730, 3385, 3884, 4562 |
5 |
0,063 |
Нарушение герметичности, Течь АМГ-10 |
|
6. Дроссель постоянного расхода |
1721, 1733, 2722, 3687, 4682, 4757, 4981, 5486, 5962, 5987 |
10 |
0,127 |
Засорение дроссельной решетки |
|
7. Гаситель пульсации |
3346, 4643, 4824, 5074, 5171, 5216, 5281, 5311 |
8 |
0,101 |
Разрушение мембраны |
|
8. Фильтр тонкой очистки |
1116, 1512, 1646, 1864 195, 2286, 2330, 2730 |
8 |
0,101 |
Внешняя негерметичность срабатывания перепускного клапана |
|
9. Кран переключения |
674, 1418, 2141, 2768, 3287, 4695 |
6 |
0,076 |
Внутренняя негерметичность |
Таблица.1.2
Значения интенсивности отказов элементов передней опоры шасси
|
1. Гидронасос НП-89: K = 3 Δt = 876 ч |
||||||
|
t+Δt |
4186ч 5062 |
5062 ч 6538 |
6538 ч 6813 |
|||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
3 42 0,815 |
5 39 1,464 |
1 34 0,338 |
|||
|
λcp(t).10-4 = 0,872 |
||||||
|
2. Кран разъемный: K = 3 Δt = 741 ч |
||||||
|
t+Δt |
1270 ч 2211 |
2211 ч 2852 |
2852 ч 3592 |
|||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
2 154 0,175 |
1 152 0,089 |
2 151 0,179 |
|||
|
λcp(t).10-4 = 0,148 |
||||||
|
3. Кран Эл. Магн. КЭ-47: K = 4 Δt = 1911 ч |
||||||
|
t+Δt |
427 ч 2338 |
2338 ч 4249 |
4249 ч 6160 |
6160 ч 8072 |
||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
1 14 0,374 |
3 13 1,208 |
3 10 1,570 |
5 7 3,738 |
||
|
λcp(t).10-4 = 1,722 |
||||||
|
4. Гидроаккумулятор: K = 4 Δt = 867 ч |
||||||
|
t+Δt |
721 ч 1588 |
1588 ч 2455 |
2455 ч 3321 |
3321 ч 4187 |
||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
3 42 0,824 |
4 39 1,183 |
3 35 0,989 |
6 32 2,163 |
||
|
λcp(t).10-4 = 1,290 |
||||||
|
5. Трубопроводы выс. давления: K = 3 Δt = 647 ч |
||||||
|
t+Δt |
2692 ч 3269 |
3269 ч 396 |
3916 ч 4562 |
|||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
2 56 0,552 |
2 54 0,572 |
1 52 0,297 |
|||
|
λcp(t).10-4 = 0,474 |
||||||
Окончание таблица.1.2
|
6. Дроссель пост. расхода: K = 4 Δt = 1067 ч |
|||||||
|
t+Δt |
1721 ч 2788 |
2788ч 3855 |
3855 ч 4921 |
4921 ч 5987 |
|||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
3 84 0335 |
1 81 0,116 |
2 80 0,234 |
4 78 0,481 |
|||
|
λcp(t).10-4 = 0,292 |
|||||||
|
7. Гаситель пульсации: K = 3 Δt = 655 ч |
|||||||
|
t+Δt |
3346 ч 4001 |
4001 ч 4656 |
4656ч 5311 |
||||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
1 56 0,273 |
1 55 0,278 |
6 54 1,70 |
||||
|
λcp(t).10-4 = 0,750 |
|||||||
|
8. Фильтр линейный: K = 3 Δt = 538 ч |
|||||||
|
t+Δt |
116 ч 1654 |
1654 ч 2192 |
2192 ч 2730 |
||||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
3 42 1,33 |
2 39 0,953 |
3 37 1,51 |
||||
|
λcp(t).10-4 = 1,264 |
|||||||
|
9. Кран переключения: K = 3 Δt =1340 ч |
|||||||
|
t+Δt |
674 ч 2014 |
2014 ч 3354 |
3354 ч 4695 |
||||
|
n(t) N(t) λ(t).10-4 |
2 14 1,07 |
3 12 1,87 |
1 9 0,829 |
||||
|
λcp(t).10-4 = 1,256 |
|||||||
Таблица 1.3
Значения вероятности безотказной работы элементов гидросистемы
|
Наименование элемента |
Время полёта, ч |
||||
|
0,5 |
1,0 |
2,0 |
2,5 |
||
|
1. Гидронасос НП-89 |
0,999956 |
0,999913 |
0,999826 |
0,999782 |
|
|
2. Клапан разъемн. |
0,999993 |
0,999985 |
0,99970 |
0,999963 |
|
|
3. Кран КЭ-47 |
0,999914 |
0,999828 |
0,999656 |
0,999570 |
|
|
4. Гидроаккумулятор |
0,999936 |
0,999871 |
0,999742 |
0,999678 |
|
|
5. Трубопроводы |
0,999976 |
0,999953 |
0,999905 |
0,999882 |
|
|
6. Дроссель постоянного расхода |
0,999985 |
0,999971 |
0,999942 |
0,999927 |
|
|
7. Гаситель пльсации |
0,999963 |
0,999925 |
0,999850 |
0,999813 |
|
|
8. Фильтр линейный |
0,999937 |
0,999874 |
0,999747 |
0,999684 |
|
|
9. Кран переключения |
0,999937 |
0,999874 |
0,999749 |
0,999686 |
|
По результатам расчетов P(t) строим графики изменения вероятности безотказной работы элементов гидросистем за время типового полета t=2,5 ч (рис. 1.2).
1.4 Конструктивное усовершенствование гидросистемы
Анализ вероятности безотказной работы, причин отказов и неисправностей элементов гидросистемы, имевших место за рассматриваемый период эксплуатации самолетов Ту-154, позволил выявить конструктивные недостатки некоторых элементов гидросистемы, наметить объекты конструктивных усовершенствований, а также разработать мероприятия, направленные на повышение уровня контролепригодности гидросистемы.
Так, для контроля технического состояния узла торцевого распределения жидкости в насосах НП-89Д предлагается оборудовать насосы термоанемометрическими датчиками, позволяющими регистрировать изменение величины утечек.
Кроме того, в настоящем проекте предлагается установить термоанемометрические датчики в сливных линиях агрегатов управления и распределения жидкости, что позволит осуществлять:
контроль герметичности управляющих агрегатов, нарушение которой вызовет наиболее серьезные последствия;
возможность разбивки всей системы на участки для сокращения времени и обеспечения поиска места нахождения внутренней негерметичности.
Термоанемометрические датчики предлагается установить в сливных следующих агрегатов:
УГ-149 - редукционный клапан управления основным торможением колес;
кран включения золотникового пульта РГ-16А управления разворотом колес ПОШ;
кран основного управления шасси КЭ-47;
кран управления внутренними интерцепторами ГА-142;
кран включения привода средних интерцепторов ГА-158;
краны ГА-165 включения бустеров по первому, второму и третьему каналам.
Также, предлагается установить Термоанемометрические датчики на каждый из двух гидромоторов привода уборки-выпуска закрылков РП-60. Установка таких датчиков в распределительных узлах гидромоторов позволит судить о техническом состоянии последних.
Установка термоанемометрического датчика на кран переключения разворота колес ПОШ позволит контролировать герметичность сопряжения "золотник-гильза" (лист 5 графической части проекта). Негерметичность данной пары (т.е. повышение утечки) может привести к "вялому" развороту колес ПОШ, что недопустимо, а также к снижению эффективности демпфирования колебаний колес передней опоры в режиме самоориентирования.
Во избежание попадания загрязненной жидкости в гидросистему через перепускной клапан на корпусах фильтров 11ГФ9СИ и 11ГФ12СИ предлагается установить датчики перепада давления индукционного типа, которые позволят не только сигнализировать о достижении определенного критического перепада давления, при увеличении которого откроется перепускной клапан, но и осуществлять наземный контроль за состоянием фильтроэлементов в процессе технического обслуживания гидросистемы.
1.5 Описание и принцип работы термоанемометрического датчика
Термоанемометрический датчик или прибор контроля внутренней негерметичности (ПКВН) служит для контроля расхода жидкости, вытекающей через образовавшиеся зазоры агрегатов в сливные линии функциональных участков гидросистемы. Схема датчика представлена на рис. 1.3. В качестве чувствительных элементов выбраны полупроводниковые микротермосопротивления (термисторы) (2 и 4). Каждый термистор включается в электрическую схему поддержания постоянной температуры, состоящую из моста Уитстона и усилителя с обратной связью.
Термистор подогревается проходящим через него током. При появлении в магистрали потока жидкости термистор охлаждается, что приводит к изменению его сопротивления, равновесие моста нарушается и напряжение разбаланса управляет электронным усилителем так, что ток, проходящий через термистор, увеличивается, поддерживая температуру термистора постоянной. Этот ток является одновременно и диагностическим сигналом, который зависит не только от скорости течения жидкости, но и от изменения других параметров потока, обусловленных, в основном, изменением температуры (вязкость, давление, температура, расход).
В процессе дросселирования жидкости за счет введения в поток рабочего термистора (2) повышается ее температура и величина сигнала уменьшается из-за снижения теплоотдачи между термистором и потоком жидкости, т.е. возникает температурная погрешность, искажающая величину сигнала.
Для компенсации этой погрешности в измерительную схему введен дополнительный компенсационный термистор (4), сигнал которого зависит от параметров жидкости за исключением скорости (расхода). Исключение влияния скорости достигается установкой термистора (4) в замкнутую камеру (3), выполненную в корпусе датчика (5) и соединенную каналом с основным потоком.
Путем вычитания сигналов от обоих термисторов можно получить значение их расхождения, зависящее только от скорости (расхода) жидкости. Указанные операции осуществляются в специальном электронном блоке, выполненном отдельно от датчика. Электронный блок прост в эксплуатации, обладает малой массой и может переноситься оператором в любую рабочую зону на самолете. На электронном блоке смонтированы указывающие приборы для оценки расхода жидкости и ее температуры.
1.6 Система управления гидроцилиндром уборки и выпуска шасси
В дипломном проекте предлагается система управления гидроцилиндром уборки и выпуска шасси, которая отличается от применяющейся в настоящее время на самолете тем, что на гидроцилиндре уборки и выпуска шасси установлен шариковый клапан переключения, в корпусе, которого имеются два противолежащих седла для шарика с двумя отверстиями в торцах клапана (рис. 1.6).
Во время рабочего хода поршня цилиндра жидкость от насоса поступает по трубопроводу (3) в полость корпуса (5), а из него по трубопроводу (6) - в поршневую полость цилиндра (7). Из штоковой полости по трубопроводу (5) рабочая жидкость идет на слив.
При холостом ходе поршня жидкость от насоса по трубопроводу (8) поступает в штоковую полость цилиндра (7) и по трубопроводу (9) - во внутреннюю полость корпуса (5), перемещая шариковый клапан влево и преодолевая усилие пружины (1). Дойдя до упора, шарик садится на седло (2), закрывая канал (3). Часть рабочей жидкости по калиброванному отверстию (4) перетекает в трубопровод (3) и идет на слив.
При перемещении поршня жидкость из поршневой полости направляется в штоковую полость, суммируясь с жидкостью, поступающей от насоса. Поршень со штоком перемещается быстрее, чем при рабочем ходе.
Внедрение данного усовершенствования в системе уборки и выпуска шасси самолета Ту-154 позволяет уменьшить время уборки шасси, что в свою очередь, приводит к более быстрому набору высоты и экономии топлива.
1.7 Гидроаккумулятор
Основным назначением гидропневматических аккумулятором является аккумулирование гидравлической энергии в периоды пауз в потреблении ее гидравлическими агрегатами системы.
Применение гидропневматических аккумуляторов дает возможность ограничить мощность насосов средней мощностью потребителей гидравлической энергии или же обеспечить в системах с эпизодическим действием потребителей перерывы в работе насосов.
С целью повышения эффективности работы гидросистемы в дипломном проекте предлагается гидроаккумулятор, который отличается от существующего тем, что в нем седло установлено по оси штуцера и выполнено с выпуклой опорной поверхностью, плавно соприкасающейся совместно с внешней торцовой поверхностью подпружиненного запорного элемента при закрытом клапане с внутренней поверхностью корпуса. На боковой поверхности подпружиненного запорного элемента выполнены дросселирующие радиальные каналы.
Внутренняя поверхность подпружиненного запорного элемента выполнена конической.
Стабильность характеристик гидроаккумулятора и повышение эффективности его работы обеспечивается за счет полного слива жидкости, формированием направленной симметричной центральной деформации диафрагмы.
Предлагаемый аккумулятор (рис. 1.7) содержит корпус (1), упругую диафрагму (3), гидравлическую (4) и газовую (2) полости, штуцер (13) для подвода жидкости и клапан, выполненный в виде седла (8) и запорного элемента (5) со сквозным осевым каналом (11) и дросселирующими радиальными каналами (12). Запорный элемент (5) связан пружиной (14) перегородкой (6), закрепленной на штуцере (13) гайкой (7). В перегородке (6) выполнен канал (15) для прохода жидкости. Седло (8) установлено соосно штуцеру (13), закреплено на перегородке (6) и имеет выпуклую опорную поверхность (10). Внутренняя поверхность (9) запорного элемента (5) выполнена конической для создания гидродинамической составляющей силы, дополняющей упругую силу пружины (14) и направленной на удержание клапана в открытом положении.
Работает гидроаккумулятор следующим образом*, при зарядке газовой полости азотом диафрагма (3) нажимает на запорный элемент (5), который, преодолевая усилие пружины (14), спускается на седло (8), которое перекрывает канал (11) клапана. При полностью закрытом клапане опорная поверхность (10) седла (8) и поверхность запорного элемента (5) клапана плавно сопрягаются с поверхностью корпуса (1), что предохраняет диафрагму (3) от повреждения. При создании гидравлического давления большего, чем давления азота, рабочая идкость перетекает через канал (15) в перегородке (6) и открывает клапан. Жидкость через каналы (11) и (12) устремляется в полость (4), деформирует диафрагму (3). Поскольку проходное сечение канала (11) значительно больше проходного сечения всех каналов (12), основной поток жидкости проходит через осевой канал (11), вызывая направленную центральную симметричную деформацию диафрагмы (3). При расходе жидкости диафрагма (3) под давлением азота вытесняет жидкость, основной поток которой выходит через канал (11). При этом диафрагма (3) распрямляется также симметрично в обратном направлении. Когда диафрагма (3) входит в контакт с клапаном и перекрывает канал (11), незначительное количество оставшейся жидкости выходит через боковые каналы (12) и зазоры в соединения клапана с корпусом (1).
1.7.1 Расчет гидроаккумулятора
Рабочие параметры гидроаккумулятора выбираются таким образом, чтобы при минимальном конструктивном его объеме и заданном перепаде (диапазоне) рабочего давления (Рмах - Pmin) была достигнута максимальная полезная емкость аккумулятора.
При расчете объемных параметров гидроаккумулятора задаются значения минимального и максимального рабочих давлений, а также полезная емкость аккумулятора. Общий (конструктивный) объем определяется из соотношения:
(1.6)
Где: vk - общий объем;
Vn - полезный объем жидкости, вытесненный из аккумулятора от Рмах до Pmin;
И =1 - (изотермическийзакон);
Рмах , Pmin - максимальное и минимальное давления,
Pmax = (l,25 - l,65) * Pmin = 1,5*16,5 = 25 (МПа);
Рн =0,9* Рmin = 0,9*16,5 = 15 (МПа);
По статистическим данным: Vn = 0,00035 - 0,0004 м3.
(1.7)
Объем газовой камеры определяется по формуле:
(1.8)
Радиус шара равен:
Радиус шарового гидроаккумулятора принимаем 0,23 м.
1.7.2 Расчет гидроаккумулятора на прочность
При выборе толщины стенки гидроаккумулятора учитываем требования прочности, жесткости и технологичности. За расчетное разрушающее внутреннее давление принимаем
РР = f * Pmax (1.9)
Где: f - коэффициент безопасности, f=4;
РР = 4 * 25 = 100 (МПа).
Толщину стенки из условия прочности найдем по формуле:
(1.10)
Где σ - предел прочности, для стали ЗОХГСА σ =1200 МПа;
Толщину стенки гидроаккумулятора принимаем 0,005 м.
1.8 Гаситель пульсаций
Гаситель пульсаций предназначен для уменьшения величины пульсаций давления жидкости, возникающих от неравномерной работы гидронасоса НП-89. Как показал анализ данных отказов и неисправностей элементов гидросистемы, гасители пульсаций, устанавливаемые в настоящее время в гидросистеме самолета Ту-154, не в полной мере справляются с возложенными на них обязанностями, т.е. не в состоянии гасить самые опасные частоты пульсаций давления.
Поэтому в данном дипломном проекте предлагается гаситель пульсаций новой конструкции, главным достоинством которого является расширение функциональных возможностей его путем регулирования управляющего органа (лист 3 графической части).
Предлагаемый гаситель пульсаций состоит из корпуса (1) со штуцерами для подвода и отвода жидкости АМГ-10. В корпусе установлен перфорированный трубопровод (6) и охватывающая его эластичная мембрана (7) с поперечным сечением, уменьшающимся по направлению потока. Конусная вставка (5) охватывает эластичную мембрану и установлена в корпусе с возможностью осевого перемещения. Эластичная мембрана снабжена наружными ребрами, а ее торцы: герметично закреплены в перфорированном трубопроводе. Конусная вставка выполнена с отверстиями для прохода жидкости, которая подается внутрь корпуса через штуцер (11). Между фланцем перфорированного трубопровода и конусной вставкой размещены пружины. Фланец закреплен в корпусе с помощью резьбовой крышки через шарики (4). В конусной вставке и фланце выполнены уплотнительные элементы (12).
Гаситель пульсаций работает следующим образом. Жидкость АМГ-10 от плунжерного насоса поступает по штуцеру в перфорированный трубопровод и через его отверстия воздействует на эластичную мембрану (7), на наружную поверхность которой давит жидкость, подводимая через штуцер (11) и поступающая к поверхности мембраны через отверстия в конусной вставке. Жидкость проходит также по каналам, образованным ребрами (10) на наружной поверхности мембраны и внутренней поверхности конусной вставки (5). При гашении пульсаций давления, амплитуда которых не превышает возможностей мембраны по жесткости, конусная вставка отжата пружинами (9) в крайнее нижнее положение и не влияет на жесткость мембраны.
При необходимости увеличения жесткости мембраны, например, при переходе на режим работы гидросистемы с большим давлением резьбовую крышку (3) смещают по резьбе влево. Это смещение через шарики передается конусной вставке, которая, смещаясь влево, воздействует через ребра на пружинную поверхность эластичной мембраны, сжимая ее. При этом жесткость демпфирующей системы "мембрана - конусная вставка" увеличивается в желаемых пределах, необходимых для гашения пульсаций данной амплитуды.
1.9 Дозатор
Дозатор расположен в гидросистеме аварийного торможения колес шасси, которая используется при отказе основной системы торможения или неэффективной ее работе. Он предназначен для отключения разрушенного участка магистрали, расположенного за ним, чем предотвращается потеря жидкости АМГ-10 и обеспечивается торможение колес с исправной магистралью. Предлагаемое конструктивное усовершенствование дозатора направлено на повышение уровня безопасности полетов за счет повышения надежности работы дозатора путем исключения ложных срабатываний при кратковременных изменениях параметров рабочей среды.
Усовершенствованный дозатор (лист 4) состоит из корпуса (5), в котором выполнена полость, сообщающаяся с входным и выходным патрубками, между которыми установлено седло (1). В полости корпуса со стороны входного патрубка размещен перекрывающий седло плунжер (3), нагруженный пружиной (6) в сторону, противоположную от седла. С плунжером жестко соединен поршень (9), расположенный в цилиндре (10), установленном в выходном патрубке. В полости корпуса со стороны входного патрубка установлены взаимодействующие своим днищем с торцом плунжера (3) стакан (7) с проходными отверстиями в стенках и втулка (4), охватывающая стакан (7) и плунжер (3). Стакан (7) нагружен пружиной (6) в сторону плунжера и обращен к нему своим торцом, а втулка (4) закреплена в корпусе (5) и на ней выполнен упор (8), ограничивающий перемещение стакана в сторону седла (1). В торце плунжера (3), взаимодействующего со стаканом (7), выполнены расточки и осевой канал (2), а в поршне (9) выполнены сообщенные дроссельные радиальные отверстия, сообщающие осевой канал (2) с выходным патрубком. Причем, выполнены эти отверстия таким образом, что расстояние от одного отверстия до цилиндра (10) меньше хода плунжера (3), а от другого отверстия - больше. Во втулке (4) также выполнены радиальные каналы» причем, часть из них расположена напротив стакана.
Дозатор работает следующим образом. Когда расход АМГ-10 больше расчетного через него расхода срабатывания, усилие от пружины превышает силу, образующуюся от действия перепада давления на плунжере (3), и он находится в открытом положении. При медленном увеличении расхода сверх допустимого увеличивается перепад давления на плунжере (3) и возникающее от него усилие, превышая усилие пружины (12), закрывает плунжер. Гидравлическое сопротивление отверстий и зазора между плунжером (3) и втулкой (4) должны быть рассчитаны так, чтобы давление в канале (2) было незначительно меньше, чем давление во входном патрубке. Это позволит применить пружину с меньшим усилием, чем усилие, образующееся от действия полного перепада давления, а, следовательно, уменьшить массовые характеристики изделия. При закрытом положении плунжера (3) отверстия перекрываются цилиндром (10), а наличие отверстия обеспечивает выравнивание давления во входном и выходном патрубках и, таким образом, автоматический возврат плунжера (3) в исходное положение после устранения причин появления расхода срабатывания дозатора.
При быстром изменении параметров, например, мгновенно повышении давления во входном патрубке, давление в канале (2) изменяется с некоторым запаздыванием, определяемым гидравлическим сопротивлением зазора между плунжером (3) и втулкой (4), в то время, как повышение давления во входном патрубке действует на кольцевую поверхность плунжера, ограниченную седлом (1) и втулкой (4),