ГИДРОУСИЛИТЕЛИ
Гидроусилители, устанавливаемые в системе управления тяжелых и средних вертолетов, предназначены для снижения усилий на ручках управления и педалях, которые возникают в полете при управлении вертолетом. Усилия на ручках и педалях зависят от режима полета вертолета и положения его центра тяжести.
По величине наибольшие усилия на тяжелых и средних вертолетах при выключенных гидроусилителях на ручке управления достигают 120—150 кг и на педалях — 60—70 кг и более. Ясно, что при действии таких усилий на рычаги управления летчик не в состоянии управлять вертолетом. Для снижения их и служат гидроусилители, которые в систему управления устанавливаются по обратимой и необратимой схемам.
При обратимом управлении на ручки и педали передается часть шарнирных моментов органов управления. Степень обратимости есть отношение передаваемой части момента к полному шарнирному моменту на руле, она может быть любой. Для различных вертолетов степень обратимости составляет 1 : 10, 1:5 и т. д.
При необратимом у правлении усилия от органов управления на ручки и педали не передаются. Основным преимуществом необратимого управления является независимость усилий на ручке от величины и знака шарнирного момента, другими словами, от режима полета вертолета.
При установленных в цепях управления гидроусилителях управление вертолетом сводится к тому, что летчик, отклоняя ручку или педаль, перемещает золотник гидроусилителя относительно исполнительного штока, т. е. сводится к перемещению летчиком золотника гидроусилителя, на которое затрачивается лишь незначительное усилие.
К гидроусилителям предъявляются разнообразные, а в некоторых случаях противоречивые требования. Уплотнения в гидроусилителе должны обеспечивать герметичность при температурах наружного воздуха от +60° до —60°С. Однако небольшие утечки рабочей жидкости через гидроусилитель допускаются, они могут быть даже полезны при его работе в условиях низких температур, так как в этом случае жидкость в цилиндре не застаивается и не густеет.
В трущихся поверхностях герметичность не должна нарушаться в течение технического ресурса гидроусилителя. Трение в подвижных поверхностях должно быть минимальным. Большое влияние на работу системы управления оказывает трение в золотниковом распределителе. Как показал опыт эксплуатации, даже незначительное увеличение трения в золотнике ощущается летчиком.
При всех этих разнообразных требованиях гидроусилители должны иметь такие характеристики, которые бы отвечали условиям нормальной управляемости вертолета.
Одной из важнейших характеристик гидроусилителя является его чувствительность, или быстрота реагирования на управление. Время от начала движения ручки или педали управления до достижения поршнем исполнительного штока установившейся скорости движения должно быть десятые доли секунды (0,1 — 0,2 сек). Не меньшее значение имеют также такие характеристики гидроусилителя, как равномерность скорости хода исполнительного штока в обе стороны и создаваемое гидроусилителем максимальное усилие. В процессе эксплуатации по различным причинам возможно нарушение этих характеристик.
Гидроусилитель, являясь агрегатом с очень точно выполненными отдельными деталями и узлами, с микронными зазорами, усложняет техническую эксплуатацию управления и предъявляет дополнительные требования к его техническому обслуживанию. Лицам, эксплуатирующим гидроусилители, следует не только хорошо знать работу и взаимодействие их деталей, но и технологические особенности производства, и в первую очередь то, что подбор золотников и гильз производится индивидуально для каждой пары с очень небольшими зазорами (7 12 микрон). Поэтому в эксплуатирующих организациях из-за отсутствия необходимого мерительного инструмента золотники менять не разрешается. Замена золотников без их измерения может привести к тугому, с рывками, управлению вследствие уменьшения зазора между гильзой и распределительным золотником, к неравномерной скорости движения исполнительного штока гидроусилителя по причине неодинакового перекрытия окон гильзы, а также к перетеканию рабочей жидкости из основной гидросистемы в дублирующую из-за заедания автоматического клапана слива и т. д.
Надежная, безотказная работа гидроусилителя зависит в основном от чистоты рабочей жидкости и от качества его монтажа на вертолет.
Требование к чистоте рабочей жидкости объясняется небольшими зазорами, которые имеются в сопряженных деталях гидроусилителя. Даже мельчайшие посторонние твердые частицы, такие, как ворсинки фетра, попадая в гидроусилитель, вызывают его ненормальную работу. Посторонние частицы могут заноситься в гидросистему при небрежной дозаправке или заправке ее рабочей жидкостью, при монтаже заменяемых агрегатов гидросистемы, а также при проведении регламентных работ.
Несоблюдение правил по предотвращению попадания в рабочую жидкость посторонних частиц является причиной подергивания ручки (педалей) управления, ее вождения, трудности удержания ручки в нейтральном положении, перетекания жидкости из основной гидросистемы в дублирующую.
Первые три дефекта появляются в результате увеличения трения и неравномерного изменения его при движении распределительного золотника, что бывает при попадании в зазор между золотником и гильзой посторонних твердых частиц.
Под вождением ручки (педали) управления подразумевается такое явление, когда ручка (педаль), сдвинутая небольшим усилием, продолжает перемещаться после прекращения действия усилия.
Вождение ручки (педалей) возникает вследствие нарушения соотношения трения в цепи ручного или ножного управления на участке от ручки (педали) до гидроусилителя и суммарного трения шарнирных соединений обратимой системы гидроусилителей и его золотника.
Причиной перетекания жидкости из основной системы в дублирующую является попадание посторонних твердых частиц в полость автоматического клапана слива. Вследствие повышения трения золотника клапана давление жидкости недостаточно для его перемещения и открывания окна слива в основную систему, вследствие чего жидкость перетекает из полости гидробачка основной системы в полость гидробачка дублирующей.
Контроль за чистотой рабочей жидкости в эксплуатации осуществляется при выполнении регламентных работ осмотром фильтров тонкой очистки. Если фильтры тонкой очистки окажутся загрязненными, снимают фильтры, устанавливаемые в штуцерах подвода рабочей жидкости к гидроусилителю. Если и эти фильтры загрязнены, то гидроусилитель снимается с вертолета и частично разбирается с целью определения, нет ли посторонних частиц в полости распределительного золотника.
Разборку гидроусилителя нужно производить на чистом столе, покрытом парафинированной бумагой. Во избежание перепутывания деталей на одном рабочем месте разрешается разбирать только один гидроусилитель.
В помещении, где производится разборка, должны быть приняты все меры предосторожности от попадания на детали гидроусилителя пыли, грязи, песка, металлической стружки и других посторонних частиц.
Распределительный золотник, демпфер и внутренняя полость гильзы гидроусилителя промываются чистым неэтилированным бензином, протираются замшей и высушиваются до полного испарения бензина. Затем рабочие поверхности золотника и гильзы смачиваются рабочей жидкостью и гидроусилитель собирается. После сборки гидроусилителя его основные характеристики проверяются на стенде .
Проверка на стенде должна производиться под нагрузкой, т. е. соответствовать работе гидроусилителя на вертолете в полете.
Проверяются следующие характеристики:
— плавность хода исполнительного штока гидроусилителя в пределах его рабочего хода; исполнительный шток должен перемещаться плавно, без рывков и заеданий;
— отсутствие вождения ручек и педалей; при остановке органов управления в любом положении движение исполнительного штока должно прекратиться;
— отсутствие залипания исполнительного штока; исполнительный шток не должен залипать в крайних положениях рабочего хода;
— герметичность гидроусилителя; при проверке в течение 5 мин допускается наволакивание жидкости на поверхность исполнительного штока и смачивание поверхности золотника и стопора; падение кацель с указанных поверхностей не допускается;
— работа гидрозамка; при давлении в гидросистеме, равнОхМ нулю, исполнительный шток должен работать, как жесткая тяга, без люфтов;
— рабочий ход исполнительного штока в обе стороны от нейтрального положения;
— ход распределительного золотника;
— скорость движения исполнительного штока под нагрузкой, которая должна быть не менее установленной техническими условиями для каждого типа гидроусилителя (обычно не менее 70 мм/сек); при замере этого параметра гидроусилителя определяется и неравномерность скорости исполнительного штока при движении его в ту и другую сторону;
— трение и демпфирование в распределительном устройстве, при этом груз, равный примерно 2 кг, должен переместить золотник и обеспечить начало движения поршня за время не более 2—3 сек из одного крайнего положения в другое;
— трение исполнительного штока при выключенной гидросистеме (для гидроусилителей, находящихся в эксплуатации, величина трения должна быть не более 12— 15 кг).
При соответствии характеристик гидроусилителя техническим данным его монтируют на вертолет.
Особое внимание при монтаже гидроусилителя должно обращаться на плоскости качания гидроусилителя и соседних качалок, которые должны быть параллельны между собой, и на правильную затяжку болтов шарнирных соединений. Нельзя перетягивать болты, так как это вызывает увеличение трения сопрягаемых деталей и, как следствие, вождение и рывки ручки (педалей) управления. Во избежание этого перед снятием гидроусилителя рекомендуется делать красной эмалью метки на гайке болта и на сопрягаемой с ним детали, фиксирующие положение гайки. При установке гидроусилителя гайку завертывать согласно меткам.
После монтажа гидроусилителя проверяется его кинематика на всем диапазоне хода органов управления, при этом не должно быть заеданий ушков и вилок шарнирных соединений и касания между ушками и вилками. Риска распределительном золотнике должна совпадать с риской на его корпусе, что гарантирует правильную установку золотника.
Окончательная проверка гидроусилителя производится при опробовании вертолета «на привязи», а затем на режиме висения с перемещениями вертолета в разные стороны. При отсутствии жалоб летчика на управление можно считать, что монтаж гидроусилителя выполнен качественно.
В процессе эксплуатации гидроусилителей возможны следующие дефекты:
а) неравномерность скорости движения исполнительного штока в обе стороны из-за нарушения регулировки цепочки распределительного золотника и наличия продольного люфта;
б) повышенная сила трения распределительного золотника из-за попадания посторонних твердых частиц в зазор между золотником и гильзой, а также наличия облоя на резиновых кольцах золотника, что вызывает тугое управление вертолетом; ручку (педали) в этом случае трудно удержать нейтрально;
в) заедание автоматического клапана слива по указан- ной выше причине и перетекание вследствие этого рабочей жидкости из основной системы в дублирующую;
г) подтекание рабочей жидкости из-под уплотнения распределительного золотника вследствие износа, повреждения или уттановки резинового уплотнительного кольца малого размера.
Устранение дефектов гидроусилителя эксплуатирующей организацией производится в основном путем его частичной разборки и промывки отдельных деталей и узлов, а также заменой уплотнительных колец. Полную разборку гидроусилителя разрешается производить только в ремонтном предприятии, где имеются необходимый инструмент и оборудование.
При возникновении дефекта в системе управления (появление рывков, тугое управление, вождение и т. п.) следует тщательно проанализировать возможные причины его, только после этого можно принимать решение по проверке и замене гидроусилителя.
Лица, имеющие недостаточный опыт эксплуатации вертолетов, видят причину ненормальной работы системы управления в первую очередь в отказе гидроусилителя в работе. Однако причина не всегда бывает в этом. Например, в полете на вертолете Ми-4 при работе педалями летчик ощущает рывки. Причиной рывков может быть как ненормальная работа гидроусилителя, так и дефекты рулевого винта, а также касание проводки управления за соседние детали и агрегаты. Из этих дефектов наиболее распространенным является выработка беговых дорожек подшипника в стакане и серьге втулки рулевого винта, которая появляется при наработке винтом 150—200 час.
В случае ненормальной работы гидроусилителя рывки, как правило, ощущаются на всем диапазоне отклонения педалей, а в случае выработки беговых дорожек подшипника — только при положении педалей, соответствующем крейсерской скорости полета вертолета, т. е. той скорости, на которой винт работает наиболее продолжительное время.
Только всесторонний анализ работы авиационной техники позволяет правильно определить причину ненормальной работы системы управления и принять своевременные меры к устранению недостатка.
Для поддержания гидроусилителей в исправном состоянии производятся их осмотры, проверяется работоспособность и выполняются регламентные работы.
При предполетной подготовке проверяется работа гидроусилителей путем двух — трех отклонений ручек и педалей на всем рабочем диапазоне. Ручки управления и педали должны перемещаться плавно, без толчков и рывков. Проверка производится до запуска двигателя при выключенной гидросистеме, а после запуска двигателя и включения трансмиссии при включенной гидросистеме. В процессе предполетной подготовки также проверяется, нет ли течи рабочей жидкости через наружные уплотнения гидроусилителей. При включенной гидросистеме допускается утечка жидкости не более 4 смг/час.
При послеполетном осмотре проверяется крепление гидроусилителей на кронштейнах и надежность подсоединения к гидроусилителям тяг и трубопроводов; обращается внимание на исполнительные штоки гидроусилителей и выявляется, нет ли на них надиров. При обнаружении надиров на штоках следует проверить, не установлен ли гидроусилитель с перекосом.
При замене гидроусилителей производится осмотр подшипников опорных кронштейнов цапф гидроусилителей. Наиболее распространенным дефектом подшипника является выработка по всей окружности лунок, что приводит к неравномерному, с рывками, вращению внутреннего кольца подшипника. В этом случае нужно заменить опорный кронштейн вместе с подшипниками. Причиной преждевременного выхода из строя подшипников может быть также неправильный монтаж гидроусилителей на вертолет. Если гидроусилитель установлен с перекосом, то подшипник» опорных кронштейнов воспринимают значительные усилия не только в плоскости качения шариков, но и в осевом направлении. От такого перераспределения нагрузки снижается работоспособность подшипника, и он преждевременно вырабатывается. При больших перекосах гидроусилителя происходит даже разрушение подшипника.
Как уже указывалось, при выполнении регламентных работ осматриваются и промываются фильтры тонкой очистки и фильтры, установленные в штуцерах подвода рабочей жидкости к гидроусилителю.
Когда вертолет не летает, через каждые десять дней производится прокачка гидроусилителей, для чего в гидросистеме от наземного агрегата создают рабочее давление и перемещают ручки управления и педали на полный ходне менее пяти — десяти раз. Кроме того, при отключенной гидросистеме проверяется, не произошло ли увеличение продольного люфта в шарнирных соединениях распределительного золотника. Проверка производится перемещением от руки болта, соединяющего золотник с вилкой.Для этого одной рукой придерживают верхнюю часть качалки, другой за болт перемещают золотник вдоль его оси.
При нормальном соединении перемещение золотника рукой почти неощутимо. Наличие зазора ощущается рукой. В процессе эксплуатации допускается продольный люфт в соединении не более 0,1 мм.
Если есть сомнение, что величина люфта выходит за допустимые пределы, следует гидроусилитель с вертолета снять и измерить величину люфта при помощи индикаторных часов (рис. 52). Для этого снимается крышка корпуса демпфера и на исполнительном штоке гидроусилителя закрепляется при помощи специального хомута индикаторное приспособление. Штифт индикаторных часов подводится к торцу золотника с натягом 0,5—1,0 мм. Перемещая золотник рукой в продольном направлении, по отклонению стрелки индикаторных часов определяют величину люфта.
В заключение следует сказать, что при правильном техническом обслуживании гидроусилителей они надежно работают в течение всего гарантийного срока службы.
