Применение численных методов к решению задач течения рабочей среды в соединениях с учетом трехмерной топографии поверхности

• Автор: Богомолов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА И

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕРМЕТИЗИРУЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1. Анализ расчетных моделей течения рабочих сред в соединениях

1.2. Трехмерная топография поверхности. Анализ методов измерения и расчета параметров шероховатости.

1.3. Обобщение результатов анализа и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. АППАРАТНОПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ

ТРЕХМЕРНОГО АНАЛИЗА ШЕРОХОВАТОСТИ.

2.1. Технические характеристики трехкоординатной измерительной системы для топографирования поверхности.
2.2. Методика расчета параметров шероховатости на основе трехмерного анализа поверхности
2.2.1. Предварительное нивелирование
поверхности.
2.2.2. Методика нахождения средней плоскости
2.2.3. Расчет аналогов параметров шероховатости поверхности, регламентированных ГОСТ при трехмерном анализе поверхности
2.2.4. Расчег дополнительных параметров шероховатости поверхности, рекомендованных
1БО Я 8.
2.3. Непараметрическая оценка топографии поверхности
2.3.1. Инверсия поверхности.
2.3.2. Поворот поверхности
2.3.3. Симметричное отображение поверхности.
2.3.4. Топографические срезы
2.4. Описание программы для трехмерного анализа
шероховатости.
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ В СОЕДИНЕНИЯХ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1. Модель соединения с учетом трехмерной шероховатости рабочих поверхностей
3.2. Модель течения рабочей среды в соединениях на основе уравнений Рейнольдса.
3.3. Коэффициенты потока рабочей среды в соединении.
3.4. Расчет коэффициентов потока методом конечных элементов.
3.5. Определение массовых и объемных расходов рабочей
среды в соединениях
ГЛАВА 4. МОДЕЛЬНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ.
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ИХ РАБОТОСПОСОБНОСТЬЮ
4.1. Модельные и экспериментальные исследования неподвижных соединений на примере осесимметричных уплотнений
4.2. Анализ возможности технологического управления работоспособностью осесимметричных уплотнений.
4.3. Сопоставление расчетных данных с результатами экспериментального исследования.
Выводы.
ГЛАВА 5. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
5.1. Методика и программный комплекс для автоматизированной оценки параметров
шероховатости по ГОСТ и ряда дополнительных параметров на основе модернизации профилометров моделей , завода
Калибр
5.1.1. Описание и техническая характеристика комплекса.
5.1.2. Проведение измерений и расчет параметров шероховатости в режиме автоматизированного комплекса.
5.2. Методика и программа расчетов герметичности неподвижных осесимметричных уплотнений
5.2.1. Описание методики и алгоритма расчета
5.2.2. Описание расчетных программ
Выводы.
Выводы по работе
Список литературы


Работа над диссертацией проводилась в рамках двух госбюджетных НИР Разработка научнометодических основ аппаратнопрограммного комплекса для трехмерного анализа параметров шероховатости поверхностей изделий в машиностроении в рамках Важнейших народнохозяйственных программ и проектов Министерства науки, промышленности и технологий РФ от июня года, Ф и Разработка аппаратнопрограммного комплекса для оценки параметров шероховатости поверхностей материалов для транспортных средств на основе их трехмерного анализа в рамках федеральной целевой НТП Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники Министерства образования РФ от года, код проекта 5. Основное содержание работы отражено в 8 печатных трудах, которые включены в список литературных источников . Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 7 наименований и 3 приложений. Работа изложена на 2 страницах машинописного текста и содержит рисунок и 8 таблиц. Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована проблема и определена цель работы, сформулированы методологические основы исследования и определена структура диссертационной работы. В первой главе Современное состояние вопроса герметизации соединений и постановка задач исследования дан аналитический обзор отечественных и зарубежных литературных источников, отражающий современное состояние вопроса конструктивнотехнологического управления эксплуатационными параметрами уплотнительных устройств, моделирования и расчета процессов герметизации металлметаллических соединений, измерения и анализа трехмерной топографии шероховатости, а также ее влияния на течение рабочих сред в герметизируемых соединениях. Определены и сформулированы задачи исследования. Во второй главе Аппаратнопрограммный комплекс для трехмерного анализа шероховатости предложены методики предварительной обработки результатов измерений шероховатости, расчета параметров шероховатости на основе трехмерного анализа, а также непарамстрического анализа поверхности. Описана структура аппаратнопрограммного комплекса и приведена его функциональная схема. Представлены разработанные алгоритмы и программы для расчета параметров шероховатости на основе трехмерного анализа, а также проведения непараметрической оценки поверхности. В третьей главе Теоретическое исследование течения рабочей среды в соединениях на основе математического моделирования рассмотрены модели течения рабочей среды в подвижных и неподвижных соединениях и методика учета шероховатости посредством коэффициента потока. Описана численная схема расчета коэффициента потока на основе метода конечных элементов для подвижных и неподвижных соединений. Предложены модифицированные аналитические зависимости для расчета герметичности соединений, учитывающие влияние ряда технологических параметров их изготовления. В четвертой главе Модельные и экспериментальные исследования герметичности соединений и анализ технологической возможности управления их работоспособностью приведены результаты модельных исследований процесса герметизации в металлметаллических соединениях на примере осесимметричного уплотнения. Представлены расчетные коэффициенты потока и утечки для различных методов финишной обработки поверхностей герметизируемых соединений. Проведен регрессионный анализ результатов модельных экспериментов, на основе которого предложено уравнение для расчета коэффициента потока с учетом влияния анизотропии поверхности и комплексного показателя шероховатости и зазора НЯа. Результаты расчетов сопоставлены с экспериментальными данными и показали удовлетворительную сходимость. Показана возможность технологического управления коэффициентом потока и герметичностью соединения в целом. В пятой главе Апробация результатов исследований рассмотрены вопросы практического использования результатов . ГОСТ , а также ряда дополнительных параметров с использованием серийного профиломстра завода Калибр. Предложен программный комплекс для расчета герметичности осесимметричных металлметаллических уплотнений. Автор выражает признательность сотрудникам кафедр Общей и прикладной математики, Технология и металлорежущие системы автомобилестроения, Электро, теплотехника, гидравлика и энергетические машины, оказавшим содействие при выполнении настоящей работы.