Устройство и работа гидроусилителей КАУ-З0Б и РА-60Бэ

Схема работы - двусторонняя
Система управления - следящая
рабочее давление жидкости АМГ-10, кгс/см2……………………………………………	42…73
усилие, развиваемое гидроусилителем, при давлении 65 кгс/см2 и скорости штока, равной нулю, кгс, не менее……………………………………………
полный ход исполнительного штока,мм…………..	74±2
рабочий ход исполнительного штока, мм:
в продольном управлении………………………	70 2
в поперечном управлении……………….…..	60 2
ход головки гидроусилителя при автопилотномуправлении (от нейтрального положения), мм...........±6
ход распределительного золотника, мм…………………..	1,2
масса агрегата не более, кг………………………………..

Основные конструктивные элементы гидроусилителя КАУ-З0Б

Устройство и работа гидроусилителя КАУ-30Б рассматриваются на примере гидроусилителя РА-60Б, так как по наличию конструктивных элементов и принципу работы они аналогичны. Отличаются они компоновкой и наличием механизма перегонки у гидроусилителя РА-60Б.

Гидроусилитель КАУ-30Б (Приложение Б) состоит из головки 9, исполнительного штока 23 с поршнем 17, силового цилиндра 16 и входной качалки 35, при помощи которой распределительный золотник 28 (золотник ручного управления) соединяется с проводкой управления вертолетом.

Гидроусилители КАУ-30Б устанавливаются в системах продольного, поперечного управления и в управлении общим шагом НВ. Для фиксации головки от проворачивания относительно цилиндра на цилиндре и головке имеются проушины, в которых монтируются рычаги шлиц – шарнира. За цилиндры все гидроусилители КАУ-З0Б и РА-60Б шарнирно монтируются на кронштейне, установленном на корпусе главного редуктора сзади.

В узел головки помещаются все управляющие, распределительные и другие элементы. Все они монтируются в расточках головки и закрываются крышками или резьбовыми пробками. Для герметизации и разделения полостей подачи и слива места соединений деталей уплотняются резиновыми кольцами с защитными фторопластовыми прокладками.

В корпусе головки установлены следующие элементы.

Клапан переключения с основной системы на дублирующую 2, перед которым установлены сетчатые фильтры. Гидросмесь поступает в гидроусилитель к клапану переключения через штуцер 5 из основной гидросистемы или через штуцер 1 из дублирующей системы. Слив гидросмеси из гидроусилителя происходит также через клапан переключения: через штуцер 4 в коллектор слива основной системы, через штуцер 3 в коллектор слива дублирующей системы. Таким образом основная гидросистема подключается к гидроусилителю через штуцеры (каналы) 5, 4. При отказе основной гидросистемы возникает давление в дублирующей системе, которое перемещает клапан вверх (по схеме), каналы 5, 4 закрываются, а каналы 1,3 открываются, и гидроусилитель переходит на питание от дублирующей гидросистемы.

Распределительный золотник 28 (золотник ручного управления), управляющий работой силового цилиндра 16 при режиме ручного управления вертолетом, сообщая одну из полостей цилиндра с источником давления, а противоположную полость - со сливом. При этом происходит перемещение исполнительного штока.

Вследствие допустимых колебаний проводки управления, вибрации вертолета и пульсации гидросмеси возможны колебания золотника. Для предохранения золотника от возможных колебаний предусмотрен демпфер, который установлен в торце золотника справа. Основным элементом демпфера является шарик 27. При движении золотника в сторону демпфера часть рабочей жидкости из полости Ю вытесняется по зазорам между шариком и корпусом демпфера и золотник нагружается сжимающей его силой.

Обратное движение золотника характерно созданием разряжения в полости Ю, так как шарик демпфера прижимается жидкостью к своему седлу и полость Ю перекрывается. В этом случае золотник находится под действием растягивающих сил (со стороны ручки управления и всасывающей силы со стороны полости Ю), что препятствует возникновению резонансных колебаний золотника и обеспечивает его устойчивую работу. При отказе демпфера на ручке управления возникают высокочастотные колебания типа “зуд”. В этом случае необходимо произвести посадку.

Клапан кольцевания полостей силового цилиндра 13, состоящий из двух шариков и установочной пружины между ними. При отсутствии давления в гидросистемах клапан дает возможность сообщаться полостям силового цилиндра У и Т между собой. При появлении давления в гидросистеме жидкость по каналу М поступает к клапану кольцевания. Давлением жидкости шарики прижимаются к своим седлам, сообщение полостей силового цилиндра прекращается.

Клапан включения автопилотного управления 26, служащий для расстопаривания штока 23 и головки 9 друг относительно друга, так как при ручном управлении они зафиксированы коническим фиксатором клапана и работают как одно целое. В конструкцию клапана входит также возвратная пружина. Сверху клапана имеется полость 25, куда по каналу Д поступает командное давление от электромагнитного крана ГА-192 при включении соответствующего канала АП. В этом случае клапан с коническим фиксатором, перемещаясь по схеме вниз, расстопоривает головку относительно штока в пределах 6 мм, тем самым гидроусилитель получает возможность выполнять роль рулевой машины АП, реализуя принцип "раздвижной тяги". При выключении канала АП давление в полости над клапаном падает и возвратная пружина стремится вернуть клапан на место для стопорения головки относительно штока.

Возвратный механизм 19 пружинного типа, предназначенный для установки головки 9 в среднее положение относительно штока 23 при выключении соответствующего канала АП. Это необходимо для того, чтобы конический фиксатор мог застопорить головку относительно штока. Следует отметить, что при возврате головки в среднее положение будет ощущаться рывок вертолета, поскольку при перемещении головки произойдет раскрытие полостей силового цилиндра через распределительный золотник 28, в одну из полостей силового цилиндра поступит гидросмесь под давлением, а противоположная полость соединится со сливом. Это приведет к дозированному перемещению силового штока.

Клапан кольцевания 14 полостей цилиндра комбинированного управления 24. При ручном управлении клапан кольцевания под действием пружины 15 находится в среднем положении, каналы Х и Ф цилиндра комбинированного управления через клапан кольцевания сообщаются между собой. При включении канала АП открывается соответствующий гидроэлектрокран ГА-192 и гидросмесь через каналы Д и Ч поступит слева от клапана. Клапан, сжимая пружину, перемещается вправо, и сообщение каналов X и Ф между собой прекращается. В этом случае, если в одну из полостей цилиндра комбинированного управления подать под давлением гидросмесь, а другую полость сообщить со сливом, то это вызовет смещение головки гидроусилителя относительно штока (шток остается пока неподвижным, так как он "зажат" давлением в силовом цилиндре). При этом головка смещается также и относительно распределительного золотника 28, раскрывая каналы А или В, управляет работой силового цилиндра 16.

Если учесть, что работой цилиндра комбинированного управления управляет АП, то нетрудно понять, что именно цилиндр комбинированного управления является "рулевой машиной" канала АП и именно с его помощью реализуется принцип "раздвижной тяги". При выключении автопилотного управления (выключается соответствующий канал АП) давление слева от клапана кольцевания падает и пружина устанавливает его в среднее положение. Это дает возможность возвратному механизму 19 установить головку в нейтральное положение для фиксации ее относительно штока.

Электромагнитное поляризованное реле РЭП-8Т 10, преобразующее электрические сигналы АП в перемещения управляющего золотника автопилотного управления 7. Состоит из якоря 11 с пружиной 12 и электромагнитных катушек. При изменении режима полета вертолета под действием окружающей среды АП посылает в поляризованное реле электрический сигнал, величина и полярность которого зависят от величины и направления изменения режима полета.

Управляющий золотник автопилотного управления 7, соединенный с якорем 11 поляризованного реле толкателем. В зависимости от сигналов АП он перемещается или вправо или влево. Перемещаясь влево, он соединяет камеру Ж со сливом, а в камеру И поступает давление от редукционного клапана 8. При перемещении золотника вправо камера И соединится со сливом, а в камеру Ж поступит давление. Разница давлений в камерах И и Ж приведет к перемещению распределительного клапана 6 в ту же сторону, что и управляющего золотника автопилотного управления.

Распределительный клапан автопилотного управления 6, управляющий подачей и сливом гидросмеси из полостей цилиндра комбинированного управления через каналы О и П. К распределительному клапану гидросмесь поступает от клапана переключения через канал К.

Редукционный клапан 8, понижающий давление гидросмеси до 5,5 кгс/см² для подачи его к управляющему золотнику автопилотного управления. Именно с помощью этого давления золотник управляет перемещениями распределительного клапана. Пониженное давление увеличивает чувствительность золотника, уменьшает нагрузки на него и обеспечивает стабильную работу распределительного клапана. Входное давление в редукционный клапан подается по каналу К.

Индукционный бесконтактный потенциометр ИПБ-45 20, являющийся датчиком отрицательной обратной связи. При перемещении штока относительно головки в режиме автопилотного управления он вырабатывает сигнал, обратный по знаку управляющему сигналу АП, и подает его в РЭП-8Т. Когда входной и обратный сигналы будут равны по величине, то сначала управляющий золотник 7 за счет пружины 12, а затем распределительный клапан 6 вернутся в нейтральное положение. Давление в полостях цилиндра комбинированного управления выровняется.

Работа гидроусилителя КАУ-З0Б при ручном управлении.

На работу гидроусилителя при ручном управлении не влияет то, от какой гидросистемы питается гидроусилитель. Гидросмесь от клапана переключения поступает по каналу Е в каналы К, М и Б. Канал К обеспечивает работу гидроусилителя при автопилотном управлении. По каналу М гидросмесь под давлением поступает в клапан кольцевания полостей силового цилиндра и прижимает шарики клапана к своим седлам. Тем самым предотвращается возможность закольцовывания полостей силового цилиндра.

По каналу Б гидросмесь под давлением поступает к средней кольцевой проточке распределительного золотника. Когда золотник находится в нейтральном положении, средняя кольцевая проточка закрыта и гидросмесь никуда не поступает.

При отклонении ручки управления в ту или иную сторону соответственно перемещается и распределительный золотник. Это вызовет раскрытие кольцевой полости и она через каналы В, С или А, Р соединится с одной из полостей силового цилиндра. При этом противоположная полость цилиндра через каналы А, Р или В, С и распределительный золотник соединится с каналом Г слива. Это приведет к перемещению исполнительного штока 18 вправо или влево.

В режиме ручного управления, как уже отмечалось, головка и шток представляют собой одно целое, поэтому при движении штока с ним вместе перемещается и головка. Это движение будет происходить до тех пор, пока пилот не перестанет перемещать ручку управления. При этом распределительный золотник остановится, а головка гидроусилителя вместе с исполнительным штоком будет продолжать движение до тех пор, пока буртики золотника не перекроют каналы В и А. В результате этого жидкость в полостях силового цилиндра будет "заперта", а шток 18 с забустерной частью проводки управления будут зафиксированы.

Работа гидроусилителя КАУ-З0Б при отключенных гидросистемах и неработающей трансмиссии.

Чтобы обеспечить работу гидроусилителя при отсутствии давления в основной и дублирующих гидросистемах в нем имеется клапан кольцевания 13. Гидроусилитель работает при этом как жесткая тяга. Осуществляется этот режим следующим образом. При отклонении ручки управления так, что распределительный золотник 28 переместится вправо, каналы Б и А сообщатся, а золотник упрется в головку. Дальнейшее перемещение ручки управления передает воздействия через головку и шток на поршень силового цилиндра. Это приведет к повышению давления в полости Т и понижению давления в полости У силового цилиндра.

Гидросмесь из полости Т силового цилиндра через каналы С и Л, обжимая шарик, попадает в полость клапана кольцевания 13, а затем в канал М. Из каналов М и Б гидросмесь через проточку в золотнике попадает сначала в канал А, а затем в канал Р и полость У силового цилиндра. Это вызовет перемещение штока и головки вправо.

Перемещение ручки управления в противоположную сторону вызовет перемещение гидросмеси по следующему маршруту: полость У, каналы Р, Н, полость клапана кольцевания, каналы М и Б, проточка золотника В и С, полость Т. Это вызовет перемещение штока и головки в противоположную сторону.

Для правильного понимания работы гидроусилителя в рассматриваемом режиме нужно учитывать то, что перетекание гидросмеси происходит, в основном, не за счет повышения давления в одной из полостей силового цилиндра, а за счет понижения давления в противоположной полости ниже атмосферного.

В заключение - информация об отказе, который трактуется как "заклинивание систем управления при заедании золотников гидроусилителей, работающих от основной системы". В этом случае отказывают системы продольного, поперечного, путевого управления и управление общим шагом. При этом световое табло "Основная гидросистема включена" горит и в основной системе поддерживается нормальное давление.

Первопричиной данного отказа является засорение фильтра тонкой очистки ФГ-11БН основной гидросистемы. В этом случае гидросмесь поступает в гидроусилители в недостаточном количестве, либо вообще не поступает. Поэтому при перемещении ручки управления давление если и растет в соответствующей полости силового цилиндра, то очень медленно. Это приведет к тому, что движение исполнительного штока вместе с головкой, в лучшем случае очень замедлено и оно не соответствует темпу перемещения командных рычагов управления. Это приводит к тому, что исполнительный золотник при своем движении упирается в головку гидроусилителя, что препятствует дальнейшему перемещению командного рычага. Все это создает ощущение заклинивания системы управления якобы из-за заедания золотника. При выключении основной гидросистемы гидроусилители переходят на питание от дублирующей гидросистемы, где имеется свой фильтр тонкой очистки, и поэтому ощущение заклинивания пропадает.

Работа гидроусилителя КАУ-З0Б при автопилотном управлении.

Включение автопилотного управления вертолета по какому-либо каналу производится посредством одновременной подачи сигнала на включение канала АП и соответствующего электромагнитного крана ГА-192, который, срабатывая, подает жидкость в канал Д гидроусилителя, а оттуда - к клапану включения автопилотного управления и клапану кольцевания полостей комбинированного управления. Тем самым гидроусилитель подготавливается к автопилотному управлению. Кроме того он может работать в режиме комбинированного управления, при котором одновременно работает как от сигнала АП, так и от ручного управления пилотом.

От сигналов АП гидроусилитель работает следующим образом. При изменении положения вертолета в пространстве под воздействием каких-либо возмущений от АП поступит управляющий сигнал в виде сигнала постоянного тока на управляющие обмотки реле РЭП-8Т соответствующего гидроусилителя. Ток, протекая по обмотке, вызывает перемещение якоря поляризованного реле, который, перемещаясь пропорционально величине управляющего сигнала, вызывает перемещение управляющего золотника автопилотного управления.

Направление перемещения управляющего золотника зависит от полярности управляющего сигнала, который, в свою очередь, зависит от направления возмущающих сил. Перемещение управляющего золотника вызывает перемещение распределительного клапана автопилотного управления в ту же сторону. При этом гидросмесь из канала К через кольцевую проточку распределительного клапана поступает по каналам П или О в одну из полостей цилиндра комбинированного управления.

Одновременно с этим гидросмесь из противоположной полости цилиндра комбинированного управления вытесняется через канал О или П и проточку распределительного клапана в канал 3 и в сливной коллектор. Возросшее давление в одной из полостей цилиндра комбинированного управления 24 воздействует на поршень и на стенки цилиндра комбинированного управления. Но шток 23 поршня 17 "зажат" давлением в силовом цилиндре и это приведет к тому, что перемещаться будет только головка гидроусилителя.

Перемещаясь, головка смещается относительно распределительного золотника ручного управления. При этом раскроется проточка золотника и канал Б соединится либо с каналом В, либо с каналом А. И гидросмесь под давлением пойдет в одну из полостей цилиндра 16, а противоположная полость соединится со сливом (как при ручном управлении). Это приводит к перемещению исполнительного штока: он смещается в сторону, противоположную смещению головки.

Воздействуя на автомат перекоса, исполнительный шток вызовет его отклонение. С момента начала движения исполнительного штока с потенциометра ИПБ-45 на обмотку реле РЭП-8Т поступает электрический сигнал с полярностью, обратной полярности управляющего сигнала АП. По мере перемещения исполнительного штока сигнал обратной связи увеличивается и при достижении равенства сигнала обратной связи с управляющим сигналом от АП якорь поляризованного реле под действием пружины 12 вернется в нейтральное положение. При этом в нейтральное положение вернется и управляющий золотник автопилотного управления. А это вызовет установку распределительного клапана автопилотного управления также в нейтральное положение (клапан всегда повторяет движение золотника).

Это приведет к тому, что каналы О и П, управляющие работой цилиндра комбинированного управления, закроются и перемещение исполнительного штока передастся на головку гидроусилителя. При движении головки произойдет ее смещение относительно исполнительного золотника ручного управления. При этом буртики золотника перекроют каналы В и А и движение исполнительного штока прекратится.

В результате этого тарелка автомата перекоса отклонится пропорционально величине управляющего сигнала и вертолет за счет управляющих аэродинамических сил начнет возвращаться в исходное положение. Это приведет к ослаблению прямого (управляющего) сигнала АП. В результате нарушится равенство между входным сигналом АП и сигналом обратной связи в пользу последнего и произойдет перемещение якоря поляризованного реле, но уже в противоположную сторону. При этом гидроусилитель будет работать по вышеописанной схеме, но уже в противоположном направлении. Исполнительный шток, перемещаясь, возвращает тарелку автомата перекоса в первоначальное положение, и вертолет занимает свое исходное положение в пространстве. При движении исполнительного штока в обратном направлении сигнал обратной связи затухает и катушки поляризованного реле полностью обесточиваются.

При работе гидроусилителя КАУ-З0Б в автопилотном режиме существуют следующие особенности:

1. После прекращения действия возмущения шток цилиндра комбинированного управления возвращается в первоначальное положение относительно головки.

2. От сигналов АП гидроусилитель будет работать только в пределах 17% от рабочего хода исполнительного штока. Такое ограничение при управлении от АП выбрано с целью обеспечения безопасности на случай его отказа. Кроме того, при автопилотном управлении стабилизирующие перемещения исполнительного штока не передаются на ручку управления и она остается неподвижной.

3. Для парирования возмущений, при которых потребный ход исполнительного штока более 17% от рабочего хода, требуется вмешательство пилота.

При комбинированном управлении гидроусилитель совместно с каналом автопилота алгебраически суммирует воздействия пилота и АП. В систему продольно-поперечного управления включены компенсационные датчики, которые усиливают отклонение тарелки автомата перекоса при вмешательстве пилота в управление. Но при этом же они подают в АП компенсирующий сигнал, который равен по величине управляющему сигналу от действия пилота. Поэтому АП парирует только "дополнительное отклонение" вертолета, и он переходит на новый режим полета.

Гидроусилитель РА-60Б.

Гидроусилитель РА-60Б работает в тех же режимах, что и КАУ-ЗОБ. Как уже отмечалось, по схеме и принципу действия гидроусилитель РА-60Б аналогичен гидроусилителю КАУ-З0Б и отличается только наличием механизма перегонки. Механизм перегонки позволяет автоматически расширить диапазон работы гидроусилителя при автопилотном управлении до полного рабочего хода исполнительного штока.

Механизм перегонки состоит из кронштейна 34, жестко закрепленного на головке гидроусилителя, и установленной на этом кронштейне качалки 31 механизма перегонки. В расточке качалки смонтированы пружинные упоры 30, в которые при перегонке упираются регулировочные винты 33, установленные на скобе 29, которая жестко связана со штоком. Качалка 31 через тягу 32 и качалку 35 связана с проводкой путевого управления и с распределительным золотником. Кроме того в конструкцию механизма перегонки входят упор 22 и микровыключатели 21.

При работе гидроусилителя в автопилотном режиме после отработки достаточно большого сигнала АП поршень цилиндра комбинированного управления 24 переместится в какое-либо крайнее положение, "упрется" в головку и начнет перемещать ее с тем, чтобы прекратить подачу гидросмеси в силовой цилиндр. Упор 22 нажмет на один из микровыключателей 21, который подаст импульс тока на электромагнитный тормоз ЭМТ-2М путевого управления для его растормаживания. В этом случае педали освободятся от пружинного загружателя.

Одновременно с этим один из регулировочных винтов 33 нажмет на пружинный упор 30, который через качалку 31, тягу 32 и качалку 35 начнет перемещать распределительный золотник 28 в направлении перемещения головки (происходит размыкание жесткой обратной связи). В этом случае гидросмесь через распределительный золотник продолжает поступать в одну из полостей силового цилиндра, что обеспечивает дальнейшее перемещение исполнительного штока на требуемую величину.

Все это происходит при перемещении педалей с постоянной скоростью (10-20% от максимальной по условиям безопасности). Вертолет начнет возвращаться в первоначальное положение.

Следует иметь в виду, что при автоматической перегонке поршень цилиндра комбинированного управления возвращается не в нейтральное положение, а только сходит с упора и остается около него, но стабилизация по каналу направления восстанавливается. Следует также иметь в виду, что при необходимости (случаи отказа выключения АП или при несрабатывании концевых выключателей при нажатии на подпедальники) пилот имеет возможность "пересилить" гидроусилитель в режиме перегонки путем приложения к педалям несколько увеличенных усилий (15-20 кгс).