ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Проблема герметизации соединений является одной из важнейших задач при проектировании, изготовлении, обслуживании систем, где необходимо разделение нескольких рабочих сред, изоляция которых достигается применением герметизирующих устройств различного вида с различными свойствами и параметрами сопрягаемых материалов. В свою очередь, наличие многообразных видов и конструкций герметизирующих устройств соединений приводит к усложнению разрабатываемых систем и трудоемкости их проектирования, изготовления, а также снижает надежность и долговечность.

Наиболее сложными устройствами с этой точки зрения являются устройства систем, где необходимо изолирование агрессивных сред, так как в них, зачастую, невозможно использование неметаллических уплотнений. Это привело к необходимости решения вопросов по обеспечению герметичности уплотнений устройств с контактом типа «металл - металл» путем определения параметров поверхностного слоя сопрягаемых элементов, обеспечивающих необходимую герметичность.

Для оценки конструкции герметичности соединений разработаны модели межповерхностных полостей, а для определения параметров герметичности С-образных уплотнений рекомендована следующая формула:

гдеd- диметр Щели;l- длина щели;dр - перепад давлений;u- постоянная Кармана;mў- коэффициент динамической вязкости среды; Н_max- макроотклонение поверхности;w _z- волнистость поверхности;ra- шероховатость поверхности; У_k- контактное сближение.

Выявлены зависимости для определения герметичности кольцевых уплотнений с линейным контактом по уплотняемым поверхностям

и торцевых уплотнений0

гдеv- ширина контакта.

Полученные зависимости отражают влияние различных факторов (геометрии образуемого контакта, свойств изолируемой среды, физико-механических свойств материала, состояния сопрягаемых поверхностей) на герметичность контакта, а также отображают процесс образования слоя, под действием контактных давлений. Образуемый слой представлен как система впадин и капилляров, рассматриваемая как пористое тело, через которое под действием перепада давлений происходит утечка герметизируемой среды.

Сближение между контактирующими поверхностями определяется по следующему уравнению

где У _к - контактное сближение; - пластические контактные деформации соответственно первой и второй контактирующих деталей; - упругие контактные деформации соответственно первой и второй контактирующих деталей.

В общем случае при действии нормальной нагрузки эти составляющие контактных деформаций рассчитываются по формулам

,

где Р - нормальная нагрузка;ra- шероховатость поверхности;wz- волнистость поверхности; ; Н_max- макроотклонение поверхности;hmo- поверхностная микротвердость; А - площадь контакта;m- коэффициент Пуассона; Е - модуль упругости;sm- средний шаг неровностей профиля шероховатости.

Наибольший интерес в обеспечении герметичности представляет влияние состояния поверхности на расход через образуемый стык. Из зависимостей оценки герметичности и контактных сближений очевидно, что для оценки герметичности соединения особенно важны параметры, получаемые в результате обработки: Н_max- максимальное макроотклонение,wz- средняя высота волн,rz- средняя высота шероховатости,sm- шаг неровностей профиля шероховатости; параметры, получаемые в результате контактного взаимодействия (у _к - контактное сближение). Поэтому получение комплексного параметра в полной мере гарантирует обеспечение герметичности соединений.

Использование указанных зависимостей позволяет достаточно точно определить степень герметичности соединений, работающих в агрессивных средах, на этапе проектирования упростить конструкции герметизирующих устройств и , тем самым, снизить трудоемкость проектных работ, повысить надежность конструкций и снизить их себестоимость.