Расчет седла клапана, нагруженного герметизирующим усилием и давлением рабочей среды
Ключевые слова:
трубопроводная арматура, тонкостенное металлическое уплотнение, конечно-элементное моделирование, уплотнения пониженной жесткости, «седло» клапанаАннотация
Тонкостенные цельнометаллические уплотнения (оболочки) нашли применение во многих системах с высокими требованиями к герметичности. Соединения с их использованием обладают рядом положительных свойств и способны обеспечить необходимый уровень герметичности затвора при невысоких значениях герметизирующего усилия. Однако такие уплотнения не лишены и недостатков, одним из которых является чувствительность к условиям нагружения. При достижении определенных значений усилия со стороны привода может произойти разрушение тонкостенных уплотнений, что, в свою очередь, приведет к потере герметичности затвора. Совершенствование уплотнений может заключаться в снижении приведенной жесткости оболочки за счет ее размещения на упругой пластине, либо усложнения геометрической формы. Рассмотренный в научной статье подход к определению геометрических параметров (толщины) тонкостенного уплотнения пониженной жесткости позволяет поставить задачи динамического расчета (без давления герметизируемой среды) и статического (когда давление начинает действовать на элементы затвора). Расчет толщины выполняется с применением математического пакета PTC Mathcad, полученные значения используются в модуле APM Structure 3D-программы APM WinMachine v.20.0 для проведения статического расчета с учетом давления рабочей среды. Эквивалетные напряжения, возникающие в тонкостенном уплотнении, позволяют оценить выполнение требований по прочности в момент соударения элементов затвора, а также значение давления герметизируемой среды, которым может быть нагружено «седло». Полученные результаты аналитического расчета и моделирования могут применяться при проетировании уплотнительных соединений, содержащих тонкостенные металлические уплотнения, например быстродействующих клапанов.
Библиографические ссылки
Уплотнения и уплотнительная техника / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др. М. : Машиностроение, 1986. 464 с.
Кармугин Б.В., Стратиневский Г.Г., Мендельсон Д.А. Клапанные уплотнения пневмогидроагрегатов. М. : Машиностроение, 1983. 152 с.
Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура. Л. : Машиностроение, 1981. 368 с.
ГОСТ 24856-2014. Арматура трубопроводная. Термины и определения. Введ. 2015–04–01. М. : Стандартинформ, 2020. 90 с.
Белоголов Ю.И. Компенсация усилий, действующих на затвор со стороны герметизируемой среды // Проблемы транспорта Восточной Сибири : материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. Иркутск, 2012. С. 124–128.
Долотов А.М., Гозбенко В.Е., Белоголов Ю.И. Уплотнительные соединения с использованием тонкостенных эле-ментов / Иркут. гос. ун-т путей сообщ. Иркутск, 2011. Деп. в ВИНИТИ РАН 22.11.2011, № 508-В2011. 72 с.
Белоголов Ю.И. Совершенствование конструкций уплотнительных соединений с тонкостенными элементами (упругой кромкой) : дис. … канд. техн. наук. Иркутск, 2013. 178 с.
Долотов А.М., Ереско С.П., Огар П.М. Основы теории проектирования уплотнений гидропневмо-вакуумных систем. Красноярск : СибГАУ, 2013. 307 с.
Долотов А.М., Огар П.М., Чегодаев Д.Е. Основы теории и проектирования уплотнений пневмогидроарматуры летательных аппаратов. М. : Изд-во МАИ, 2000. 296 с.
Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad 14. М. : Питер, 2007. 591 с.
Замрий А.А. Проектирование и расчет методом конечных элементов трехмерных конструкций в среде APM Structure 3D. М. : АПМ, 2010. 375 с.
К расчету напряженно-деформированного состояния слоистого упругого тела / П.М. Огар, О.В. Максимова, А.Н. Автушко и др. // Тр. Брат. гос. ун-та. Сер.: Естественные и инженерные науки развитию регионов. 2006. Т. 2. С. 297–302.
Руководство пользователя APM Structure. М. : Науч.-техн. центр «АПМ», 2010. 226 с.
Герасимов С.В., Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Математическая модель динамического нагружения двухседельного клапана // Тр. Брат. гос. ун-та. Сер.: Естественные и инженерные науки. 2012. Т. 1. С. 126–129.
Огар П.М., Тарасов В.А, Межецкий В.И. Расчет герметичности затворов трубопроводной арматуры и сосудов высокого давления // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 1 (9). С. 45–50.
Уплотнения и уплотнительная техника / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.В. Гордеев и др. М. : Машиностроение, 1994. 448 с.
Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Л. : Машиностроение, 1969. 887 с.
Расчеты на прочность в машиностроении. Т. 2. Некоторые задачи прикладной теории упругости. Расчеты за преде-лами упругости. Расчеты на ползучесть / С.Д. Пономарев, В.Л. Бидерман, К.К. Лихарев и др. М. : Машгиз, 1958. 975 с.
Хильчевский В.В., Ситников А.Е., Ананьевский В.А. Надежность трубопроводной пневмогидроарматуры. М. : Машиностроение, 1989. 208 с.
Щучинский С.X. Электромагнитные приводы исполнительных механизмов. М. : Энергоатомиздат, 1984. 153 с.
