Обеспечение заданного уровня герметичности на этапе проектирования и повышение фреттингостойкости стыка герметизирующих устройств

• Автор: Измеров, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

* СОДЕРЖАНИЕ

* ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ГЕРМЕТИЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ. ФОРМУЛИРОВАНИЕ ЦЕЛИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Конструктивные и технологические методы обеспечения заданного уровня герметичности

1.2. Топографические параметры, влияющие на уплотнение стыков

1.3. Модели поверхности и решение контактных задач на основе фрактальных представлений

1.4. Модели протекания

Цель и постановка задач исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ

* 2.1. Восстановление профиля поверхности после профилографировния

2.2. Фрактальная размерность профиля

2.3. Фрактальная размерность поверхности
2.4. Оценка фрактальной размерности зазора
2.5. Построение фрактальных поверхностей
2.6. Формирование базы данных поверхностей
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ НАЛИЧИИ ШЕРОХОВАТОСТИ И ВОЛНИСТОСТИ НОМИНАЛЬНО ПЛОСКИХ СОПРЯГАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ф 3.1. Формирование нейросети и проведение нейрокомпьютерного
МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.2. Оценка параметров контактного взаимодействия поверхностей при НАЛИЧИИ шероховатости и волнистости
3.2.1. Экспериментальные исследования
3.2.2. Контактное взаимодействие при повторном нагружении
3.2.3. Оценка контурной площади контакта
3.2.4. Оценка фактической площади контакта
3.2.5. Сопоставление результатов расчёта
ГЛАВА 4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННОГО УРОВНЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
щ 4.1. Применение теории подобия для оценки утечек
4.2. Моделирование герметичности
4.2.1. Протекание на квадратной сетке

4.2.2. Протекание в пористом объемном слое
4.3. Модель фильтрации жидкости через пористую среду
4.4. Модель протекания рабочей среды через зазор между шероховатыми ПОВЕРХНОСТЯМИ
4.5. Экспериментальные исследования
% 4.6. Оценка контактного давления и степени герметичности
ГЛАВА 5. ТРЕНИЕ И ФРЕТТИНГОСТОЙКОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
5.1. Оценка коэффициента трения
5.2. Определение параметров сдвиговой прочности молекулярных связей
5.3. ФРЕТТИНГОСТОЙКОСТЬ СТЫКА ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
5.4. Прогнозирование долговечности и повышение фреттингостойкости ЗАТЯНУТЫХ УСЛОВНО НЕПОДВИЖНЫХ стыков
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА НОРМ ГЕРМЕТИЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРОПРИВОДА
6.1. Расчёт норм герметичности элементов гидропривода
6.2. Сборка соединений арматуры гидравлического привода
Щ 6.3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ
РЕЗУЛЬТАТОВ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

Условия работы герметизирующих устройств разнообразны: при проектировании требуется уплотнять от глубокого вакуума до давлений в сотни МПа (Мегапаскалей), от температуры -200° до +500° С. При этом размеры устройств, определяемые особенностями эксплуатации, охватывают широкий диапазон от миллиметров до нескольких метров. Разнообразие рабочих условий приводит к многообразию способов создания герметичности.
Среди множества конструктивных исполнений уплотнительных устройств выделим следующие:
- уплотнения для неагрессивных сред (масло, вода, нефтепродукты);
- уплотнения для агрессивных сред (кислоты, щелочи, продукты химического производства);
- уплотнения для сред с повышенным содержанием твердых порошкообразных примесей, перекачиваемых насосами;
- специальные уплотнения, обеспечивающие требование высокой надежности.
Успешное решение задач проектирования уплотнений и технологического обеспечения надежности этих устройств зависит от достижений теории герметичности (герметологии) и контактного взаимодействия реальных твёрдых тел. Существенная роль при этом отводится моделированию процессов протекания рабочей среды (жидкости или газа) через стык контактирующих поверхностей уплотнений.
Известны следующие способы достижения требуемой герметизации:
1. силовой (за счет увеличения нагрузки, сжимающей детали герметизирующего устройства);
2. технологический (за счет обеспечения необходимого качества поверхности, в том числе и за счет применения доводочных операций - притирки, определенного сорасположения следов обработки и т.д.);
Достоинством сигмоидной функции является ее дифференцируемость на всей оси абсцисс. Методика оценки параметров контактного взаимодействия твердых тел при наличии шероховатости и волнистости предусматривает использование и фрактальных функций, которые ни в одной точке на оси абсцисс не имеют производной.
Нейросеть позволяет провести планирование факторного эксперимента, не прибегая к физическому эксперименту. Более того, нейрокомпьютерное моделирование может оказаться единственной процедурой, дающей возможность выявить регрессионную модель. Например, требуется найти математическую модель, отражающую зависимость между каким-либо выходным параметром (сближением, фактической площадью контакта и др.) и совокупностью топографических и физико-механических факторов. Получить необходимую поверхность с заданными факторами (средним арифметическим отклонением профиля, шаговыми параметрами шероховатости, параметрами волнистости и т.д.) либо чрезвычайно трудно, либо практически невозможно.
Чтобы избежать трудностей такого характера, была разработана процедура оценки параметров контактного взаимодействия поверхностей при наличии шероховатости и волнистости в нагруженном плоском стыке.
3.2. Оценка параметров контактного взаимодействия поверхностей при наличии шероховатости и волнистости
3.2.1. Экспериментальные исследования
В качестве объектов использовались образцы, рабочие поверхности которых обрабатывались фрезерованием и шлифованием. Образцы представляли собой плоские стальные шайбы с наружным диаметром 20 мм и твердостью НУ 240. С помощью автоматизированной информационной системы, включающей профилограф-профилометр, вычислительный комплекс, согласующее устройство и соответствующее программное обеспечение некоторые параметры шероховатости и волнистости определялись в двух взаимно перпендикулярных