Reduction of axial and radial deformations of thin-walled shell seals

Authors

  • Yurii Igorevich Belogolov Irkutsk State Transport University

Keywords:

valve engineering, dynamic loading, pressure compensation, axial thrust, thin-walled seals, seal deformation limiters, valve closure

Abstract

The article considers one of the promising directions of improvement of sealing connections of shut-off valves – the use of thin-walled metal seals in shutters of quick-acting valves. Shutting off of the flow of the working medium in such connections occurs at a speed sufficient for destruction of the thin-walled seal. Change of geometric parameters of sealing (thickness) leads to loss of positive qualities in comparison with other connections, therefore it is rather important to ensure reliable operation of the valve shutter under dynamic (impact) loads without loss of strength properties. Previously, the issues of reduced rigidity decrease of thin-walled seal due to the use of plate elements have already been considered. In such design solutions there is a load from the working medium on the area of the plate element, which can vary within wide limits and affect reliability of the sealing connection. To protect thin-walled metal seal of reduced rigidity, the article proposes to use thin-walled elastic limiters, which will prevent overload of the shutter. To test the proposed design of the shutter finite element modeling was performed in the AWP Structure 3D module of the AWP WinMachine software product from the Scientific and Production Center. The obtained stress values in a thin-walled seal with and without limiters indicate reliable operation of the valve shutter, especially when operating conditions are exceeded. The use of an axial stop helps prevent large seal overloads and, in combination with thin-walled stops, allows the seat to be made thinner, ensuring that the sealing force in the sealing joint is minimized.

Author Biography

Yurii Igorevich Belogolov, Irkutsk State Transport University

Ph.D. in Engineering Science, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Work Operation Management

References

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.

Published

2024-12-12

How to Cite

Белоголов, Ю. И. (2024). Reduction of axial and radial deformations of thin-walled shell seals. Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (3(83), 153-164. Retrieved from https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/1948

Most read articles by the same author(s)