Calculation of a valve seat loaded with sealing force and working medium pressure
Keywords:
pipeline fittings, thin-walled metal seal, finite element modeling, seals with reduced rigidity, «saddle» of valveAbstract
Thin-walled all-metal seals (shells) have found application in many systems with high requirements for tightness. Connections with their use have a number of positive properties and are able to provide the required level of tightness of the gate at low values of the sealing force. However, such seals are not without disadvantages, one of which is the sensitivity of the thin-walled seal to loading conditions. When certain values of force from the drive are reached, destruction of thin-walled seals and loss of tightness of the gate can occur. One of the directions of improvement of seals is the reduction of the reduced rigidity of the shell due to its placement on an elastic plate, or a more complex geometric shape. The approach to determining the geometric parameters (thickness) of a thin-walled seal of low rigidity considered in the scientific article allows us to set the tasks of dynamic calculation without pressure of the sealed medium and static - when the pressure begins to act on the elements of the gate. The calculation of geometric parameters (thickness) is performed using the PTC Mathcad mathematical package, the obtained values are used in the APM Structure 3D module of the APM Win-Machine v.20.0 program for performing a static calculation taking into account the pressure of the working medium. Equivalent stresses arising in a thin-walled seal allow us to evaluate the fulfillment of strength requirements at the moment of impact of the valve elements, as well as the value of the pressure of the sealed medium, which can load the «seat». The obtained results of analytical calculation and modeling can be used in designing sealing joints containing thin-walled metal seals, for example, in quick-acting valves.
References
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.
