Расчет тонкостенного уплотнения пониженной жесткости
Ключевые слова:
клапан, упругая кромка, расчеты на прочность, определение рациональных размеров, напряженно-деформированное состояние, функции А.Н. Крылова, расчеты в MathCADАннотация
Многообразие встречающихся конструктивных решений с применением тонкостенных металлических уплотнений свидетельствует о заинтересованности арматуростроителей в соединениях такого типа. Как правило, в таких соединениях металлическое уплотнение имеет форму тонкостенной цилиндрической оболочки. Наряду с некоторыми премуществами, недостатком уплотнения такого типа является чувствительность к условиям нагружения. При проектировании неизвестны размеры тонкостенной оболочки (толщина), а это означает, что неизвестна динамическая (ударная) нагрузка, возникающая при перекрытии потока рабочей среды в клапане. Экспериментальный подбор размеров тонкостенной оболочки связан со значительными финансовыми и временными затратами. Область рациональных размеров для тонкостенной оболочки при известных условиях эксплуатации достаточно узкая и может привести либо к потере прочности, либо к утрате положительных качеств (например, выбор отклонения формы) такого уплотнения. Одним из направлений совершенствования таких уплотнений является снижение приведенной жесткости оболочки. Конструктивно это может быть выполнено за счет соединения оболочки и пластины (оболочечно-пластинчатое седло), либо придания другой, более сложной геометрической формы. Однако отсутствие научных методик выбора рациональных геометрических размеров, особенно в условиях динамического (ударного) нагружения, сдерживает широкое применение таких уплотнений. Представленная статья посвящена вопросам выбора оптимальных геометрических размеров (толщины) при условии обеспечения прочности тонкостенного металлического уплотнения (оболочечно-пластинчатого) и сохранения положительных качеств, присущих соединениям «металл – полимер». С целью сокращения трудо-временных затрат расчет геометрических размеров тонкостенного уплотнения (толщины пластины и оболочки) был реализован и автоматизирован в MathCAD.
Библиографические ссылки
Пневмогидравлические системы двигательных установок с ЖРД. М. : Машиностроение, 1978. 240 с.
Чегодаев Д.Е., Мулюкин О.П. Гидропневмотопливные агрегаты и их надежность. Куйбышев : Куйбыш. кн. изд-во, 1990. 104 с.
А. с. 272745 СССР. Шариковый клапан / В. И. Подпружников, А.Н. Поляков. № 1220601/25-8 ; заявл. 26.11.68 ; опубл. 03.06.70, Бюл. № 19. 2 с.
А. с. 430263 СССР. Клапан / И. К. Попов (СССР). № 1671676/25-8 ; заявл. 21.06.71 ; опубл. 30.05.74, Бюл. № 20. 2 с.
Герметичность затворов трубопроводной арматуры и оборудования с элементами пониженной жесткости /
П.М. Огар, В.А. Тарасов, Д.Б. Горохов и др. // Труды Брат. гос. ун-та. Сер.: Естественные и инженерные науки. 2013.
Т. 2. С. 11–14.
Инженерные методы исследования ударных процессов/ Г.С. Батуев, Ю.В. Голубков, А.К. Ефремов и др. М. : Машиностроение, 1977. 240с.
Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций. М. : Машиностроение, 1974. 486 с.
Власов В.З. Общая теория оболочек и ее приложения в технике. М. ; Л. : Гостехиздат, 1949. 784 с.
Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Л. : Машиностроение, 1969. 887с.
Гуревич Д.Ф. Заринский О.Н., Щучинский Д.Ф. Эксплуатация приводов арматуры на химических предприятиях. Л. : Химия,1985. 360 с.
Гуревич Д.Ф. Ширяев В.В., Пайкин И.Х. Арматура для атомных электростанций. М. : Энергоатомиздат, 1982. 312 с.
Долотов А.М. Разработка методов расчета и проектирование уплотнений с оболочечным элементом для летательных аппаратов : дис. … д-ра. тех. наук. М., 1994. 280 с.
Герасимов С.В., Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Математическая модель динамического нагружения двухседельного клапана // Труды Брат. гос. ун-та. Сер.: Естественные и инженерные науки. 2012. Т. 1. С. 126–129.
Долотов А.М., Огар П.М., Чегодаев Д.Е. Основы теории и проектирования уплотнений пневмогидроарматуры летательных аппаратов. М. : Изд-во МАИ, 2000. 296 с.
Определение коэффициента трения в уплотнительном стыке с оболочечным элементом / А.М. Долотов, С.И. Ермашонок, С.А. Пронькина и др. // Труды Брат. гос. ун-та. Сер.: Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири. 2011. Т. 2. С. 80-82.
О применимости стандартов для оценки герметичности затворов трубопроводной арматуры / В.К. Погодин,
К.А. Кузнецов, Н.А. Верхозин и др. // Химическая техника. 2013. № 2. С. 32.
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.
Пат. 2516994 Рос. Федерация. Разгруженный клапан / Ю.И. Белоголов, А.М. Долотов, П.М. Огар. № 2012150424/06 ; заявл. 27.11.2012 ; опубл. 27.05.2014, Бюл. № 15. 4 с.
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.
Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Снижение динамических нагрузок при ударном нагружении оболочечного седла клапана // Проблемы транспорта Восточной Сибири : сб. тр. конф. Т. 2. Иркутск : ИрГУПС, 2011. С. 145–148.
Гошко А.И. Арматура трубопроводная целевого назначения. Ч. 1: Выбор. Эксплуатация. Ремонт. М. : Машиностроение, 2003. 423 с.
Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин. М. : Машиностроение, 1973. 456 с.
Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. М. : Машиностроение, 1993. 640 с..
Долотов A.M., Зацарный В.А. Расчет жесткости упругих затворов // Вестн. Львов. политехн. ин-та. 1983. № 170. С. 65–66.
Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Определение перемещений в оболоченчно-пластинчатом седле клапана // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 2 (18). С. 22–28.
Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Определение жесткостных характеристик оболочечно-пластинчатого седла клапана // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2013. № 3 (37). С. 32–37.
Расчеты на прочность в машиностроении / Под ред. С.Д. Пономарева. М. : Машгиз. 1956-1959. 3 т.
Щучинский С. Х. Клапаны с электромагнитным приводом. М. : Энергоатомиздат, 1988. 152 с.
Трубопроводная арматура с автоматическим управлением / Д.Ф. Гуревич и др. Л. : Машиностроение, 1982. 320 с.
Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad 15. СПб. : Питер, 2011. 399 с.
Максфилд Б. Mathcad в инженерных расчетах. Киев ; Санкт-Петербург : МК-Пресс ; Корона-Век, 2010. 368 с.
Габдуллина О.Г., Никонорова О.А., Бикмухаметова Э.И. Решение функциональных и вычислительных задач в средах Delphi и MathCAD. Оренбург : ОГУ, 2005. 114 с.
Ушаков, А.Н., Ушакова Ю.Н. Секреты MathCAD для инженерных и научных расчетов. Оренбург : ОГУ, 2001. 122 с.
