Снижение осевых и радиальных деформаций тонкостенного оболочечного уплотнения
Ключевые слова:
арматуростроение, динамическое нагружение, компенсация давления, осевой упор, тонкостенные уплотнения, ограничители деформации уплотнения, затвор клапанаАннотация
В статье рассматривается одно из перспективных направлений совершенствования уплотнительных соединений запорной арматуры – использование тонкостенных металлических уплотнений в затворах быстродействующих клапанов. Перекрытие потока рабочей среды в таких соединениях происходит со скоростью, достаточной для разрушения тонкостенного уплотнения. Изменение геометрических параметров уплотнения (толщины) приводит к потере положительных качеств по сравнению с другими типами соединений, поэтому достаточно важно обеспечить надежную работу затвора клапана при динамических (ударных) нагрузках без потери прочностных свойств. Ранее уже рассматривались вопросы снижения приведенной жесткости тонкостенного уплотнения за счет использования пластинчатых элементов. В таких конструктивных решениях появляется нагрузка со стороны рабочей среды на площадь пластинчатого элемента, которая может изменяться в широких пределах и влиять на надежность уплотнительного соединения. Для защиты тонкостенного металлического уплотнения пониженной жесткости в работе предлагается использование тонкостенных упругих ограничителей, которые будут предотвращать перегрузку затвора. Для проверки предлагаемой конструкции затвора произведено моделирование методом конечных элементов в модуле APM Structure 3D программного продукта НПЦ APM WinMachine. Полученные значения напряжений и перемещений в уплотнении с тонкостенными ограничителями и без них свидетельствуют о надежной работе затвора клапана, особенно при выходе за пределы условий эксплуатации. Использование осевого упора помогает предотвратить большие перегрузки уплотнения и в совокупности с тонкостенными ограничителями позволяет выполнить седло более тонкостенным, обеспечив минимизацию усилия герметизации в уплотнительном стыке.
Библиографические ссылки
ГОСТ 24856-2014. Арматура трубопроводная. Термины и определения. Введ. 2015–04–01. М. : Стнадартинформ, 2020. 90 с.
Долотов А.М., Огар П.М., Чегодаев Д.Е. Основы теории и проектирования уплотнений пневмогидроарматуры лета-тельных аппаратов. М. : Изд-во МАИ, 2000. 296 с.
Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин. М. : Машиностроение, 1973. 456 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.
Расчеты на прочность в машиностроении. Т. 2. Некоторые задачи прикладной теории упругости. Расчеты за пределами упругости. Расчеты на ползучесть / С.Д. Пономарев, В.Л. Бидерман, К.К. Лихарев и др. М. : Машгиз, 1958. 975 с.
Долотов А.М., Ереско С.П., Огар П.М. Основы теории проектирования уплотнений гидропневмо-вакуумных систем. Красноярск : СибГАУ, 2013. 307 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 : ИрГУПС, 2012. С. 124–128.
Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Обзор способов разгрузки золотника клапана от давления герметизируемой среды // Системы. Методы. Технологии. 2010. № 3 (7). С. 30–36.
А. с. 1620756 СССР. Уплотнительный узел клапана / А.М. Долотов, П.М. Огар, В.М. Квасов и др. № 4632000/29 ; заявл. 04.01.89 ; опубл. 15.01.91, Бюл. № 2. 3 с.
А. с. 1634913 СССР. Запорная пара клапана / А.М. Долотов, П.М. Огар, В.М. Квасов и др. № 4629012/29; заявл. 30.12.88 ; опубл. 15.03.91, Бюл. № 10. 3 с.
Пат. 2506482 Рос. Федерация. Клапан / А.М. Долотов, Ю.И. Белоголов. № 2012132174/06 ; заявл. 26.07.2012 ; опубл. 10.02.2014, Бюл. № 4. 6 с.
Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций. М. : Машиностроение, 1974. 486 с.
Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. М. : Машиностроение, 1993. 640 с.
Замрий А.А. Проектирование и расчет методом конечных элементов трехмерных конструкций в среде APM Structure 3D. М. : АПМ, 2006. 287 с.
Замрий А.А. Проектирование и расчет методом конечных элементов трехмерных конструкций в среде APM Structure 3D. М. : АПМ, 2010. 375 с.
APM Structure 3D. Руководство пользователя. М. : АПМ, 2009. 190 с.
Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М. : Мир, 1975. 542 с.
Расчет машиностроительных конструкций методом конечных элементов / В.И. Мяченков, В.П. Мальцев, В.П. Майборода и др. М. : Машиностроение, 1989. 520 с.
Огар П.М. Контактные характеристики и герметичность неподвижных стыков пневмогидротопливных систем двигателей летательных аппаратов : дис. … д-ра техн. наук. Братск, 1997. 345 с.
Огар П.М., Герасимов С.В., Глинов С.Н. Герметичность соединений с элементами пониженной жесткости // Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ : межвуз. темат. сб. тр. Вып. 11. СПб., 2005. С. 271–275.
Огар П.М., Шеремета Р.Н., Лханаг Д. Герметичность металлополимерных стыков шероховатых поверхностей. Братск : БрГУ, 2006. 159 с.
Огар П.М., Горохов Д.Б. Контактирование шероховатых поверхностей: фрактальный подход. Братск : БрГУ, 2007. 171 с.
