Инженерная методика расчета рациональных геометрических размеров уплотнительного соединения с тонкостенными элементами
Ключевые слова:
трубопроводная арматура, клапан, тонкостенная оболочка, тонкостенная пластина, упругая кромка, герметизирующая нагрузка, соединения «метал – метал», функции А. Н. КрыловаАннотация
Металлические тонкостенные элементы находят широкое применение в уплотнительных соединениях различных инженерных конструкций. Происходит это вследствие возрастания требований к эксплуатационным характеристикам затворов, обеспечивающих герметичность в «агрессивной» среде при высоких давлениях. В таких условиях ресурс металлополимерных уплотнительных соединений снижается. Применение тонкостенных оболочек в затворах позволяет обеспечить усилие герметизации, достигаемое в металлополимерных уплотнительных соединениях, обеспечить равномерность распределения контактного давления в уплотнительном стыке, минимизировать усилие привода. Основным недостатком соединений с тонкостенными оболочками является их низкая устойчивость к силовому (ударному) нагружению со стороны «золотника» (подвижной части затвора). Компенсация «чувствительности» тонкостенной оболочки к такому нагружению может быть достигнута за счет снижения ее приведенной жесткости. Достигается это путем соединения тонкостенной оболочки и пластины, которая по контуру имеет жесткую заделку. Снижая жесткость тонкостенного элемента (оболочечно-пластинчатого), требуется провести расчет соединения с целью определения рациональных геометрических размеров (толщины) и обеспечения его прочности. Расчетам тонкостенных оболочек и пластин посвящено много трудов. Отсутствие научно обоснованных методик расчета рациональных геометрических размеров тонкостенных уплотнений сдерживает их применение в арматуростроении. Сложность разработки методики расчета обусловлена тем, что такая задача аналитического решения обычно не имеет. В статье подробно рассматривается расчет приведенной жесткости тонкостенного уплотнения. Разработанная методика позволяет поставить задачу оптимизации. Кроме того, сделаны уточнения при расчете фланцевых соединений и действии давления рабочей среды.
Библиографические ссылки
Долотов А.М. Уплотнительные соединения с использованием тонкостенных элементов / А.М. Долотов, В.Е. Гозбенко, Ю.И. Белоголов ; Иркут. гос. ун-т путей сообщ. Иркутск, 2011. 72 с. : ил. 78. Деп. в ВИНИТИ 22. 11. 2011, № 508-В2011.
Долотов А.М. Основы теории и проектирования уплотнений пневмогидроарматуры летательных аппаратов : учеб. пособие / А. М. Долотов, П. М. Огар, Д. Е. Чегодаев. М. : Изд-во МАИ, 2000. 296 с. ISBN 5-7035-2307-9.
Кондаков Л.А. Уплотнения и уплотнительная техника : справочник / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др. М. : Машиностроение, 1986. 464 с.
Тимошенко С.Л., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М. : ГИФМЛ, 1963. 635 с.
Гольденвейзер А.Л. Теория тонких упругих оболочек. М. : ГИТТД, 1953. 544 с.
Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций. М. : Машиностроение, 1974. 486 с.
Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М. : Наука, 1967. 984 с.
Батуев Г.С. Инженерные методы исследования ударных процессов / Г.С. Батуев, Ю.В. Голубков, А.К. Ефремов и др. М. : Машиностроение, 1977. 240 с.
Долотов А.М. Разработка методов расчета и проектирование уплотнений с оболочечным элементом для летательных аппаратов : дис. … док. тех. наук : 05.07.05, 05.02.02 / А. М. Долотов. М., 1994. 280 с.
Долотов A.M. Зацарный В.А. Расчет жесткости упругих затворов // Вестник Львов. политехн. ин-та. 1983. № 170. С. 65–66.
Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин. М. : Машиностроение, 1973. 456 с.
Артюхин Ю.П. Решение задач нелинейного деформирования пластин и пологих оболочек методом граничных элементов / Ю.П. Артюхин, А.П. Грибов. Казань : Фэн, 2002. 199 с.
Чуватов В.В. Расчет пластинок на прочность и устойчивость методом сеток. Свердловск : УПИ, 1972. 107 с.
Беляев Н.М. Сопротивление материалов М. : Наука, 1976. 608 с.
Вольмир А.С., Григорьев Ю.П., Станкевич А.И. Сопротивление материалов : учебник для вузов. М. : Дрофа, 2007. ISBN 978-5-358-01283-7.
Расчеты на прочность в машиностроении : в 3-х т. / под ред. С.Д. Пономарева. М. : Машгиз, 1956-1959. 3 т.
Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Определение перемещений в оболочечно-пластинчатом седле клапана // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 2 (18). С. 22–28.
Герасимов С.В., Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Математическая модель динамического нагружения двухседельного клапана // Тр. Брат. гос. ун-та. Братск, 2012. Сер. : Естественные и инженерные науки. С. 126–129.
Герасимов С.В., Долотов А.М., Саакян К.Г. Расчет седла уплотнительного соединения, нагруженного затвором и давлением герметизируемой среды // Механики XXI веку : сб. докл. XI Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участ. Братск, 2012. № 11. С. 106–111.
Долотов А.М. Белоголов Ю.И. Пути совершенствования клапанных уплотнительных соединений с оболочечными седлами // Енерго та ресурсозберiгаючi технологiї при експлуатацiї машин та устаткування : Матерiали 4-ої мiжвузiвської науково-технiчної конференцiї викладачiв, молодих вчених та студентів. Донецьк, 2012. С. 87–88.
Белоголов Ю.И. Совершенствование конструкций уплотнительных соединений с тонкостенными элементами (упругой кромкой) : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Братск, 2013. 9 с.
