Обеспечение герметичности неподвижных металлополимерных стыков шероховатых поверхностей

• Автор: Сухов, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 146 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ

УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ СТЫКОВ

1.1. Обзор существующих методов определения контактных напряжений, обеспечивающих герметичность уплотнительных стыков

1.2. Методы расчета характеристик контакта шероховатых поверхностей

1.3. Постановка задач исследований

ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОНТАКТА МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

2.1. Совершенствование дискретной модели шероховатой поверхности

2.2. Контакт отдельной неровности шероховатой поверхности с

упругим полупространством

2.3. Контакт шероховатых поверхностей
2.4. Вязкоупругий контакт шероховатых поверхностей
2.5. Плотность стыка при контакте шероховатых поверхно-

ГЛАВА 3. МАССОПЕРЕНОС ЧЕРЕЗ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫЕ СТЫКИ ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
3.1. Анализ факторов, определяющих массоперенос через единичный микроканал
3.2. Параметры микроканалов в уплотнительных стыках
3.3. Массоперенос среды через металлополимерный стык 9]

3.4. Влияние неравномерного распределения контактного давления на герметичность стыка
3.5. Влияние облитерации на герметичность уплотнительных стыков
3.6. Оптимальное проектирование пневмогидроагрегатов с металлополимерными уплотительными соединениями
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНОГО УПЛОТНИТЕЛЬНОГО СТЫКА
4.1. Описание экспериментального оборудования и методы эксперимента
4.2. Результаты экспериментов и их сравнение с теоретическими
данными
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Герметизирующие устройства находят широкое применение в различных отраслях: авиационной и космической техники, глубоководных аппаратах, атомной энергетике, химическом и нефтяном машиностроении, вакуумной технике, компрессоро- и насосостроении, трубопроводном транспорте, гидропневмосистемах различных машин и оборудования, коммунальном хозяйстве и т.п. В некоторых производствах капитальные и эксплуатационные затраты па герметизирующие устройства составляют до 15% всех расходов [51]. Надежность герметизирующих устройств (ГУ) является важнейшей характеристикой машин и оборудования, которая определяет нормальную эксплуатацию, вероятность аварийных ситуаций, безопасность людей, экологическую обстановку. Обеспечение функциональной надежности ГУ закладывается еще на стадии проектирования. По данным [40] из общего числа отказов гидропневмотоплив-ных систем летательных аппаратов, связанных с нарушением герметичности, 67% обусловлено конструкторско-технологическими дефектами, 21% - производственными и 12% - нарушением режимов эксплуатации.
Наиболее важными узлами в герметизирующих устройствах обеспечивающих герметичность (непроницаемость), являются уплотнительные соединения (УС), повреждения которых составляет до 70% всех повреждений приводящих к отказам [104].
В работе основное внимание уделено УС в которых герметичность достигается путем нагружения контакта сжимающими напряжениями с использованием полимерных материалов, как наиболее используемых на практике. Пределы использования основных полимерных материалов ограничиваются температурой 250 - 300 0 С и давлением 40 МПа. Для металлополимерного стыка шероховатых поверхностей характерна большая плотность пятен контакта, при которой в значительной мере на контактные характеристики оказывает взаимное влияние неровностей.
где кЕч,крч - коэффициенты, зависящие от растянутости неровностей; /ц, к'2 - табулированные функции.
Согласно данным [111], величину деформации при упругом контакте можно определить из выражения

4 та -г2 ■ Щ
к = з е
где х=(0,511тах - /?); д = т0-т4/т1, где пц - момент спектральной плотности
профилограммы; Д?/Дх,А) - табулированная функция; /V/, - нагрузка, приложенная к стыку поверхностей.
Аналогичный результат при описании анизотропной шероховатости случайным полем получен в [114] . Дальнейшее развитие статистическая модель получила в работе [113] , где авторами применён двухуровневый подход к моделированию контакта и учтено влияние молекулярных поверхностных сил.
В ряде работ используются методы определения контактной деформации, несколько отличаются от выше приведённых. По данным [41] в общем случае для определения контактной деформации необходимо составить и решить систему из уравнений, по числу микронеровностей, отличающихся по радиусу и высоте. При этом можно определить деформацию каждой отдельной шероховатости. Если требуется определить контактную деформацию всей шероховатой поверхности, то может быть достигнуто упрощение путём использования уравнения Н.Б. Демкина для начального участка кривой опорной поверхности и предположения, что вершины всех микронеровностей имеют одинаковые радиусы закругления.
Тогда получим