Calculation of a thin-walled seal of reduced stiffness

Authors

  • Yurii I. Belogolov Irkutsk State Transport University

Keywords:

valve, elastic edge, strength calculations, determination of rational dimensions, stress-strain state, functions Krylova, calculations in PTC MathCAD

Abstract

The variety of occurring constructive solutions using thin-walled metal seals indicates the interest of valve manufacturers in joints of this type. As a rule, in such connections, the metal seal has the form of a thin-walled cylindrical shell. Along with a number of advantages, seals of this type are sensitive to loading conditions. When designing, the dimensions of the thin-walled shell are unknown (first of all, its thickness), which makes it impossible to determine the dynamic force that occurs when the valve is actuated. Experimental selection of the dimensions of a thin-walled shell is associated with significant financial and time costs. The area of rational dimensions for a thin-walled shell under certain operating conditions is quite narrow and can lead either to a loss of strength or to a loss of positive qualities (for example, the choice of shape deviation) by such a seal. One of the ways to improve such seals is to lower the reduced stiffness of the shell. Structurally, this can be done by connecting the shell and the plate (shell-plate saddle), or by giving it some other more complex geometric shape. However, the lack of scientific methods for choosing rational geometric dimensions, especially under conditions of dynamic (impact) loading, hinders the widespread use of such seals. The presented article is devoted to the issues of choosing the optimal geometric dimensions (thickness), provided that the strength of thin-walled metal seals (shell-plate) is ensured and the positive qualities inherent in metal-polymer compounds are preserved. In order to reduce labor and time costs, the calculation of the geometric dimensions of a thin-walled seal (plate and shell thickness) was automated in MathCAD.

Author Biography

Yurii I. Belogolov, Irkutsk State Transport University

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

References

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.

Published

2022-10-31

How to Cite

Белоголов, Ю. И. (2022). Calculation of a thin-walled seal of reduced stiffness. Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (3(75), 18-28. Retrieved from https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/903

Issue

Section

Machine construction and theoretical engineering

Most read articles by the same author(s)