автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Обеспечение заданных характеристик надежности затворов запорной трубопроводной арматуры

□□3488241

На правах рукописи

Тарасов Вячеслав Анатольевич

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАДЕЖНОСТИ ЗАТВОРОВ ЗАПОРНОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Специальность: 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 МЕН 2009

003488241

На правах рукописи

Тарасов Вячеслав Анатольевич

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАДЕЖНОСТИ ЗАТВОРОВ ЗАПОРНОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Специальность: 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Братский государственный университет» на кафедре «Машиноведение и детали машин»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Огар Петр Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Куршин Анатолий Петрович, ЦАГИ, г. Жуковский

кандидат технических наук, доцент Горохов Денис Борисович, БрГУ, г. Братск

Ведущая организация: ОАО «Иркутский научно-исследовательский институт химического машиностроения», г. Иркутск

Защита состоится «24» декабря 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.018.02 при ГОУ ВПО «Братский государственный университет» в ауд. 128а по адресу: 665709, г. Братск, ул. Макаренко, д. 40.

E-mail: efremov@mail.ru . Факс: (8-3953) 33-20-08.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Братского государственного университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенные печатью организации, просим направлять по указанному адресу.

Автореферат разослан «23 » ноября 2009 года.

Учёный секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Сфера применения запорной трубопроводной арматуры (ТА) очень широка: это авиационная и космическая техника, глубоководные аппараты и морской транспорт, атомная энергетика, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность, вакуумная техника, трубопроводный транспорт, гидропневмотопливные системы различных машин, аппаратов и оборудования, коммунальное хозяйство и т.п. Надежность запорной ТА является важнейшей характеристикой машин, аппаратов и оборудования, которая определяет нормальную эксплуатацию, риски аварийных ситуаций, безопасность людей, экологическую обстановку. Многие из перечисленных объектов входят в число важнейших, для которых должны быть решены в начале XXI века проблемы снижения рисков.

Наиболее важными узлами запорной ТА, обеспечивающими герметичность при перекрытии потока рабочей среды, являются затворы - герметичные соединения, состоящие из золотника и седла, на которые приходится до 50% всех отказов. Для сравнения: на корпусные элементы приходится 10-15%, на пары трения - 10-15%

Обеспечение функциональной надежности затворов закладывается на стадии проектирования. Из общего числа отказов, связанных с нарушением герметичности, 2/3 обусловлено конструкгорско-технологическими дефектами. При совершенствовании конструкций затворов необходимо прежде всего обеспечение следующих их свойств: герметичность, прочность, долговечность.

Основным свойством в аспекте надежности является герметичность, которая определяется функциональными параметрами уплотнительных поверхностей и контактными давлениями герметизации, обеспечивающими требуемые характеристики - относительную площадь контакта и плотность зазоров. К функциональным параметрам относятся геометрические характеристики шероховатости (по ISO 4281/1 - 1997) и параметры физико-механических свойств материалов. Контактные давления являются основной характеристикой, определяющей габаритно-массовые показатели затворов ТА, их долговечность, энергоемкость привода. В арматуростроении нормы герметичности регламентированы ГОСТ 9544 - 2005, в котором установлены требования к проведению приемо-сдаточных испытаний на герметичность в зависимости от условного прохода DN и класса герметичности. Существует также нормативный документ, связывающий ресурс с величиной контактных давлений (РД 24.207.0190), однако отсутствуют нормативные документы по определению нагрузок (усилий, контактных давлений, моментов), обеспечивающих указанные нормы герметичности, что может иметь негативные последствия в плане безопасности. Недостаточная нагрузка не обеспечит заданной герметичности, перегрузка приведет к уменьшению ресурса или к разрушению элементов арматуры.

В техническом регламенте «О безопасности трубопроводной арматуры», разработанном в Центральном конструкторском бюро арматуростроения (ЗАО

«НПФ «ЦКБА», г. С.-Петербург) указано, что при проектировании арматуры должны быть обеспечены показатели назначения, включающие утечку рабочей среды через затвор. Это означает, что разработчикам арматуры должны быть указаны усилия герметизации (контактные давления), обеспечивающие заданные нормы герметичности затвора.

На наш взгляд в этом случае должны быть разработаны нормативные документы в виде программных средств, определяющих оптимальное сочетание исходных конструктивных параметров и усилия герметизации, обеспечивающих заданные нормы герметичности и ресурс. Современная теория проектирования предполагает генерирование значительного числа вариантов проектируемого узла для поиска лучших технических решений. Применительно к проектированию затворов ТА это возможно при математическом описании процесса герметизации, включающем: напряженно-деформированное состояние в зоне контакта; контактирование шероховатых поверхностей под действием сжимающих напряжений; истечение рабочей среды через уплотнительный стык; влияние особенностей эксплуатации. Решение перечисленных вопросов составит научную основу для оптимального проектирования затворов ТА.

Цель работы - повышение надежности затворов запорной трубопроводной арматуры на этапе проектирования путем создания программных средств, определяющих оптимальное сочетание исходных конструктивных параметров и усилий герметизации, обеспечивающих заданные нормы герметичности, прочность и ресурс.

Реализация цели связана с решением следующих задач исследований:

- совершенствование методов определения контактных характеристик, влияющих на герметизирующую способность уплотнигельных соединений;

- математическое моделирование утечки рабочей среды через уплотнительный стык;

- определение долговечности (ресурса) затворов по критериям усталостного разрушения и износа;

- определение напряженно-деформированного состояния в области контакта золотника и седла.

-создание методики оптимальн ого проектирования затворов ТА.

Объект исследований - металлические затворы запорной трубопроводной арматуры.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения аргументированы, теоретические результаты работы и выводы подтверждены использованием теории упругости, механики контактного взаимодействия, трибомеханики, газовой динамики, теории вероятности, специальных разделов математического анализа, имитационным моделированием.

Научная новизна заключается в:

- разработке математической модели контактактирования жесткой шероховатой поверхности со слоистым упругим полупространством, учитывающей

влияние на контактные характеристики упругих свойств основания и слоя и его толщины;

- построении математической модели утечки рабочей (или испытательной) среды через затвор, описывающей его герметизирующую способность в зависимости от комплексных характеристик контакта шероховатых поверхностей и учитывающей распределение контактного давления и реальные свойства газов;

- разработке методики определения напряженно-деформированного состояния в области контакта золотника и седла с учетом трения, позволяющая определить ширину зоны контакта, распределение контактного давления на площадке контакта и эквивалентные напряжения;

- учете, при определении напряженно-деформированного состояния особенностей контакта, связанных с изменяющимися начальными параметрами: шириной зоны контакта при начальном контакте вдоль полосы и угла нормали при начальном контакте вдоль линии;

- разработке методики оптимального проектирования затворов ТА с использованием метода исследования пространства параметров с помощью ЛПт-последовательностей для при назначенных функциональных ограничениях и критериях качества.

Практическая ценность работы заключается в том, что на базе проведенных исследований создан современный метод проектирования затворов запорной арматуры в виде программных средств, учитывающий напряженно-деформированное состояние в области контакта золотника и седла и контактные характеристики в уплотнительном стыке шероховатых поверхностей, обеспечивающих его герметизирующую способность и ресурс.

По результатам исследований реализованы:

«Методика определения напряженно-деформированного состояния в зоне контакта золотник-седло», внедрена в ОАО «ИркутскНИИхиммаш»;

«Методика расчета герметизирующей способности высоконапряженных уплотнительных соединений», внедрена в ОАО «ИркутскНИИхиммаш»;

Программное обеспечение «ЗАТВОР 01» по оптимальному проектированию затворов трубопроводной арматуры.

Указанные разработки внедрены также в учебный процесс по магистерскому направлению 150400 - Технологические машины и оборудование

Апробация работы. Результаты и основные положения доложены и обсуждены на научных конференциях: III и IV международной конференции «Проблемы механики современных машин», г. Улан-Удэ, 2006 и 2009 гг.; международная научно-технической конференции «Современные проблемы механики» г. Ташкент, 2009г.; на I и II Всероссийских научно-практических конференциях «Безопасность регионов -основа устойчивого развития», г. Иркутск 2007, 2009 гг., International conference on «Mechanics development issues»: Ulaanbaatar, Mongolia 2009; на Всероссийских научно-технических конференциях «Естественные и инженерные науки - развитию регионов», г. Братск, 2004 - 2009г.г.

Публикации. По результатам работы опубликовано 18 печатных, работ из которых 10 статей и 8 докладов. В изданиях перечня ВАК опубликовано 3 статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы 127 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована цель исследований, актуальность рассматриваемых вопросов, дана краткая характеристика работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе приведены сведения о нормативной терминологии, касающейся затворов ТА и её элементов.

Указано, что при проектировании металлических затворов ТА используются следующие основные приемы уменьшения утечки (методы герметизации):

1. Увеличение их гидравлического сопротивления за счет:

а) технологических методов - прецизионной обработкой контактирующих поверхностей с целью уменьшения высотных параметров макро- и микронеровностей;

б) увеличения деформации неровностей путем нагружения контакта сжимающими напряжениями.

2. Заполнение зазоров разделительной средой и воздействия на нее энергетического фактора (гидростатического давления, электромагнитного поля, нагрева или охлаждения и т.п.).

Представлены схемы конструкций затворов и предложена их классификация по следующим признакам: форме контактирующих деталей - золотника и седла; способу герметизации; конструкции и креплению седла; жесткости основных деталей; действию рабочей среды.

Так как затвор является низшим уровнем в иерархической структуре модели ТА, как объекта надежности, то рассмотрено множество требований к ТА, которое включает требования, предъявляемые к затвору. При этом учтены требования безопасности ТА на всех этапах ее жизненного цикла согласно нового технического регламента «О безопасности трубопроводной арматуры». Основным и наиболее общим требованием ко всей ТА является надежность, которая характеризуется следующими свойствами: герметичностью, долговечностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью.

Процесс проектирования затвора рассмотрен как определение конструкции на основе выбранного метода герметизации при исходных данных, включающих: условия эксплуатации, требуемые свойства, характеризующие надежность; конструктивные характеристики; экономические и др. показатели.

Для математической постановки задачи оптимального проектирования затворов использованы современные методы, предполагающие многокритериальный подход. Процесс проектирования конструкции затвора, как частный

случай разработки многомерной системы, формализирован и представлен в виде последовательности основных этапов: формулирование данных на проектирование; выбор концепции; оптимизация; детализация.

Для выбора оптимальных параметров проектируемой конструкции необходимы математические уравнения или готовые программы, описывающие поведение механической системы и позволяющие для любого заданного набора параметров рассчитывать проектируемую систему и вычислять все критерии качества. При проектировании затворов ТА (или ГС) могут использоваться математические модели, описывающие: напряженно-деформированное состояние в области контакта; контактное взаимодействие шероховатых поверхностей в уплотнительном стыке; утечки рабочей (или испытательной) среды через стык; динамическое нагружение; изнашивание и разрушение, и др.

Представлена структурная схема диалоговой системы оптимального проектирования конструкций затворов ТА позволяющая: обеспечивать равномерное зондирование многомерного пространства исходных параметров: с помощью математических моделей составить таблицу испытаний; исследовать зависимость критериев, сократить исходную и выбрать наиболее информативную систему критериев, характеризующих проектируемую конструкцию; определить допустимое множество моделей, удовлетворяющих заданным функциональным и критериальным ограничениям; определить паретовское множество моделей; провести диалог «конструктор - ЭВМ» и выбрать оптимальные конструктивные параметры затворов.

Такой подход позволяет получить информацию о путях совершенствования конструкции, при необходимости можно проанализировать ресурсные возможности, а если принципиальная схема выбрана неудачно, то это будет обнаружено.

Во второй главе рассмотрены вопросы, связанные с обеспечением герметичности и долговечности затворов ТА.

Приведены обзор и анализ существующих методов определения герметичности уплотнительных соединений, их классификация и указаны недостатки.

Для создания научно-обоснованной методики определения герметичности затворов выделены и классифицированы все факторы и параметры, влияющие на его герметизирующую способность. Процесс истечения среды через затвор представлен в виде математической модели, состоящей из ряда модулей, которая в дальнейшем используется при оптимальном проектировании конструкции затворов. Блок-схема математической модели определения герметичности затворов представлена на рис. 1.

Вначале рассмотрены вопросы определения герметизирующей способности уплотнительного стыка при равномерном распределении контактного давления. Для оценки герметизирующей способности введен безразмерный коэффициент проницаемости Си, который зависит от параметров микрогеометрии и контактного давления и определяется выражением

о4[1-Л,(и)]

где Л,, г), - плотность зазоров и относительная площадь контакта, приходящиеся на /-тую неровность; о, - доля эффективных микроканалов; ф'„(м) -плотность функции распределения неровностей по высоте; =1-<в, ю - относительная высота неровностей; ий;(м)=1 если т),(и)<т1е, ио,(и) = 0 если т|, (и) > г]с, где г]с-критическоезначение т|,(м).

Исходные параметры Составляющие модули

Рис.1. Блок-схема математической модели определения герметичности затворов ТА.

Погонный массовый расход жидкой рабочей среды

01 =СуСи,

г _ К%ахРАР .

1де с - — - ,

/ц

Ятах - максимальная высота неровностей; р и ц плотность и вязкость среды; д р - перепад давлений; / - ширина зоны уплотнения.

Множитель Су содержит параметры, являющиеся исходными при проектировании уплотнений. Поэтому требуемый коэффициент проводимости С** определяется из допустимой величины массового расхода и исходных данных

с; =

RL*P\P

Условие обеспечения заданной герметичности

С <С**

и и •

Для сжимаемого идеального газа, учитывая, что р = , Q| = — где Я -

ЯТ р

газовая постоянная, имеем

= где С К.М-Р1).

ВТ 8 " * 2/ц

Для точного описания реальных газов при р > 16 МП а используется уравнение состояния в вириальной форме

' ' Y V-r V

p = pRT

1+Z 5Л

;=1 j=0

P

yPkpj

T*P

где Вд- коэффициенты; ptp, Tkp - критические значения плотности и температуры. Тогда

r _ PoRmaxIp 8= 21^ ' где ц0 - вязкость при атмосферном давлении;

h-Щ- '

1 M

_ р _ |i(p) _ р здесьр = ~, = р = —.

Ро Но Ро Зависимость 1р(р) при р> 300 имеет линейный характер в отличие от

идеального газа, для которого указанная зависимость для всех значений р описывается параболой второй степени.

Контакт шероховатой поверхности рассмотрен с учетом взаимного влияния неровностей. Для описания опорной кривой шероховатой поверхности г|(«) использовано отношение неполной бета-функции. При этом плотность распределения неровностей определяется выражением:

ф'я(«)=

где а, Р - параметры бета-функции.

Контакт отдельной неровности с полупространством характеризуется выражениями:

распределение контактного давления на площадке контакта радиусом ап

Л (п\ i р '-Л. . 4n\p¡)=-Z-, 1—r+~9carccosJ:-5ТТ '

контурное давление для отдельной неровности

Ча = " +?с|Уп(л,); (Л,) = ~[arcsinт]°'5 -л/л,(1 _rl/)]: (1)

относительная площадь контакта

е-и

Л,

2ю

А

1 + -

z-u 2(й

(2)

здесь <о, Rmax aci- параметры микрогеометрии.

Упругий контакт шероховатой поверхности с полупространством описывается выражениями:

s тт(е,е,)

3 я

(3)

®Чсас

о

min{t:zJ) mm(t,Zi)

íc(s)= > n(e)= (4)

о о

- безразмерный силовой упругогеометрический параметр.

где F =

юД*«

Область применения выражений (1)...(4) ограничена критерием пластичности, определяющего начало пластической деформации.

Рассмотрено контактное взаимодействие жесткой шероховатой поверхности со слоистым упругим полупространством, состоящего из слоя толщиной 5! и упругими характеристиками ц,, Ех и основания - ц0, Е0 Показано, что упругая характеристика слоистого полупространства

1

Кх{0)

где 8, =(1-ц,2)/£, , = 5(/й, а- радиус пятна контакта; £,(61)= /^(бьц,),

При контакте жесткой сферы со слоистым полупространством

11-1

где со,, я,, и 7?0 - соответственно сближение, радиус площадки контакта и максимальное давление на контакте, определенные для полупространства из материала покрытия.

Для отдельной неровности шероховатой поверхности

~ 5, 5, а. _о 5 5, аг2

§1/ = —= ——— = У ""П/ ; У = — . П! = -гт-аг ас аг ас ас

Для каждой контактирующей неровности:

2

0О1/(г.е.и)=вг^(г,е,и); ть(е,и) = (5)

Полученное выражение (5) совместно с выражениями (1)...(4) составляют систему уравнений, позволяющую определить относительную площадь контакта в зависимости от толщины покрытия.

Плотность зазоров в стыке определяется выражением

Л(е)= / Л„ф'„(ы>/г/+ ¡Л0,(р'„(и)с/и, О тт(гх3)

где Л0, иЛ„ - плотности зазоров, приходящиеся соответственно на неконтак-тирующую и контактирующую неровности, полученные исходя из уравнения сечений неровности и деформированного полупространства.

Используемая дискретная модель шероховатости позволяет определить долю эффективных микроканалов, если представить стык в виде плоской перко-ляционной модели

* Г * , / \ , » и> Ч/ ^ '!//

* = 1 *,<РД"Я"> =1

О [1, Л/ ^ 1, •

где г), = 0,5...0,55 - критическое значение г|,.

Тогда вероятность того, что через стык будет происходить утечка

о,=1-2(1-*')г-

Выражение (6) используется для перколяционной решетки большой размерности и = //50 , где 50 - размер одной неровности. Для небольших размерностей

х* > 0,5;

и"' [г"^!-/) х <0,5.

Определена зависимость коэффициента проницаемости от безразмерного комплексного упругогеометрического силового параметра , которая для

разных диапазонов значений Рч представлена в виде

lg

' С, Л

г

J

= boi-kolFq{x), / = 1.2,

где Сио - значение С„ при Fq= 0, Fq{x) - функция, характеризующая распределение контактного давления по ширине зоны уплотнения. Тогда погонная величина утечки через уплотнительный стык

Л__R/naxP Сио

tí/ - Í-=

2 ц/ \ехр(2,ъ(к^кг

-1

где kr=ac/(aRmax).

Указано, что, наряду с требованиями по герметичности, обеспечение долговечности по критериям усталостного разрушения и износа является характерной для ТА научно-технической проблемой надежности, так как основной причиной отказов (более 95%) различной общепромышленной ТА являются разные виды изнашивания.

В общем случае интенсивность изнашивания 1Н является функцией многих переменных:

h = ^ (/■ <7Д - 6. HB, а 5 ,a0ty,eQ,t„, Rmaxr, v,b) где / - коэффициент трения; HB - твердость по Бринеллю; a0,ty,e0,t„ - константы фрикционной усталости; Rmax, г , v, b - параметры микрогеометрии.

В случаях, когда потеря герметичности происходит из-за изменения размеров герметизирующих поверхностей затворов, то число циклов нагружения определяющее долговечность

мЖЖ,

К Loh'

где [h] - допускаемая величина износа, L0 - путь трения при одном нагруже-нии.

Если интенсивность изнашивания представить в виде

то контактное давление, обеспечивающее заданный ресурс

г

ЯпИт ~ "V »гг

В диссертационной работе величину ресурса предложено определить по зависимости

м

N = Nn

стп =■

ч Яп тах у

(В)

адди-чо'

где цптах - максимальное нормальное контактное давление в стыке; а_, - предел выносливости; коэффициент, учитывающий масштабный фактор; р -коэффициент, учитывающий способ и качество обработки поверхностей; -коэффициент надежности; - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла нагружения; Ка - эффективный коэффициент концентрации напряжений.

Третья глава посвящена определению напряженно-деформированного состояния в области контакта золотника и седла, которое сводится к нахождению: ширины зоны контакта при их нагружении осевым усилием N; распределения по ней контактного давления; эквивалентных напряжений в приповерхностной зоне.

Расчетные схемы металлических затворов плоского и конусного типов показаны на рис.2 а, б соответственно. Предположено, что ширина контакта значительно меньше его среднего радиуса <з?с/2, что позволяет для определения напряженно-деформированного состояния в зоне контакта использовать решения плоской контактной задачи теории упругости. Для плоского затвора погонное усилие

а)

N

/ / > ЛГ777-

41 > : ' г

! ш

V

<4 "

Рис.2. Схемы затворов

плоского (а) и конусного (<?) типов

Для конусных затворов нормальная погонная нагрузка

чы =~гг-—~-Г—Г-' <9)

ndc\sma + cora) sin а + cosa

касательная нагрузка

Чк = Vx4ln •

Рассматриваемая контактная задача относится к задачам, в которых задаются нормальные перемещения ¡tz{x), а нормальные и касательные усилия считаются связанными соотношениями q^{x)=\ixqn{x). Перемещения «2(х) определяются известными профилями контактирующих тел.

Для общности рассуждений рассмотрен затвор конусного типа. Уравнения сечений профилей седла и золотника до сжатия имеют вид

z = /,(*), z = +f2(x). Разные знаки перед функцией /2(jt) указывают на то, что профиль клапана может иметь положительную и отрицательную кривизну. Просветы в сечении золотника и седла в окрестностях зоны касания описываются функцией

/W=/iW+/2W

Функция f(x) в общем случае представлена в виде

A~\x + bf ,Jt<-¿,p- >1;

/(*) = • 0,-b <x<b;

A+(x-bf\x>b, P+>1.

Для решения поставленной задачи необходимо, прежде всего, определить ширину зоны контакта 1 = 2c = 2(b + a) и распределение на ней нормального контактного давления. Общее решение контактной задачи для указанных выше граничных условий относительно системы координат, начало которой размещено в центре площадки контакта, имеет вид

eos2 уя 1

+ ' \-Х

' ü'2{s)ds | Qq¡ cosyK íl+xY' (10)

где 26- начальная ширина площадки контакта; а - приращение полуширины площадки контакта; X = —; у =— ~

с 7с 71

Чтобы решение сохраняло физический смысл в окрестностях точек X - ±1, введено условие ограниченности давления в указанных точках. Тогда уравнение (10) примет вид

%дп{х) = с{х)

2С{х) ' + ' Х-в ссо5уя

гдеф)= +

+

Из условий <7„(1) = 0 и <7„(-1)=0 получены выражения

}Г1-дУй&)ф=0 2д,в = 1-5У

+ л/1-52 ' ССОЗкп Ди + 5; л/1-52 ' из которых определяется ширина площадки контакта и ее смещение относительно начальной оси сечения профиля седла.

С учетом (11) для распределения контактного давления получено

4

Компоненты напряжений в произвольной точке л(г, х) обусловленные действием контактных давлений д„ и дх = [1хдп, определяются выражениями

* [(х-^+г2]2 '

аг-—— -г---, а -у[ах+су2),

71 -с

ДО| '

Эквивалентные напряжения ажв определяются согласно гипотезе наибольших касательных напряжений или согласно гипотезе потенциальной энергии формоизменения.

Основными геометрическими параметрами, влияющими на напряженно-деформированное состояние, являются параметры А~,А+,Ь, Р~,Р+, определяющие функцию /(х) и угол конусности а.

Рассмотрены случаи, когда (3" = р+ = 2, А~ = А+ = 1/2г. Так как функция /(*) описывает просветы между золотником и седлом, то параметр А или приведенный радиус г, выражаются через соответствующие параметры каждого из контактирующих тел. На рис. 3 приведены схемы контактов в затворах с симметричным распределением контактного давления.

Для схем рис. 3 а, б, в, г начальный контакт происходит по линии т.е. 6 = 0. Для остальных схем начальный контакт происходит по площадке шириной 2Ь и 2Ь0. Кроме того затворы на схемах рис. 3 в, г и рис. 3 ж,з имеют особенности, связанные с изменением начальной геометрии контакта: угла наклона нормали а0 (рис.3 в, г) и начальной ширины зоны контакта Ь0 (рис. 3 ж, з).

Для конструкций затворов с начальным касанием вдоль полосы для распределения контактного давления получено

2 пг

&Я„(Х) = 2агссш В + {Х + В)1п

В + Х

1+ ВХ +^-Х2\1-В2)

-{Х-В)1п

В-Х

1-ВХ + л1^-Х2^-В2)

(12)

где Х = х/с; В-Ыс.

Значение с следует определять из выражения

{

ъ ъ \ ъ1

агссоь---.11—г-

с с V с

Чп

(13)

У

Для затворов с начальным касанием по линии из (12) и (13) при 5 = 0 получено: для распределения контактного давления

2 кл

для определения ширины зоны контакта к(Л:,±1)сх2

4 к.г.

(хг«а - цсоза)- = 0,

здесь знак « - » для схемы рис. 3 в, кг- г2/г,.

Рис.3 Схемы контактов в затворах с симметричным распределением контактного давления

Для затворов с изменяющимися начальными параметрами при нахождении ширины зоны контакта дополнительно используют следующие выражения: для схем рис. 3 в, г

,2а(Кг±1

а = а 0Та/*с/&

0,5^а0

±1+Пт

здесь верхние знаки для схемы (в); для схем рис. 3 ж, з

4

а =

4b0r■tga±a +4ratgtx

1-В

+ 1±.

1±(1~Фо I В2^сх

(14)

(15)

(16)

здесь верхние знаки для схемы (ж).

Проведен анализ напряженно-деформированного состояния для затворов с изменяющимися начальными параметрами.

В четвертой главе приведена методика синтеза затворов с заданными эксплуатационными показателями.

Исходные данные на проектирование включают: номинальный диаметр ОИ (или средний диаметр зоны уплотнения йс); требуемую герметичность С" или ()"; вид герметизируемой среды, ее давление р и температуру Т; направле-

ние подачи среды - «под клапан»; срок службы N циклов «закрыто - открыто» и др.

Необходимо определить такое сочетание исходных конструктивных параметров, чтобы основные требуемые свойства- прочность, герметичность и долговечность обеспечивались минимальным погонным усилием герметизации

Я1-

Используя принятые ранее обозначения при формировании пространства исходных параметров, получим

04 з Ь, а2 з г, а3 з а ;

где 0 < а( < ар ; сс^ 5 а2 < а"; ср < а3 < —; ф = агщ^.

Комплекс параметров микрогеометрии для данного вида обработки достаточно представить высотным параметром Ятах = Ктах1 + Нтах2 =а4 • Назначая

пределы а* и а", следует учитывать, что для затворов, работающих с трением, в процессе приработки устанавливается равновесная шероховатость, которая для затворов арматуры находится, примерно, в пределах = 0,16...0,25л«см . Вид обработки герметизирующих поверхностей и сочетание механических свойств контактирующих тел условно обозначим а5 и а6 соответственно. Важное влияние на напряженное состояние контактирующих оказывает коэффициент трения, однако он не использован в качестве исходного параметра, так как определяется параметрами а4,а5,а6 и может быть определен либо расчетным путем, либо экспериментально.

Равномерное зондирование параметров а„ (за исключением а5 и а6) производится при помощи ЛПт-последовательностей. Каждому набору параметров а„ соответствует определенное напряженно-деформированное состояние. Определяющим параметром, влияющим на напряженно-деформированное состояние, является погонное усилие герметизации д,, однако согласно условию, погонное усилие является одним из критериев качества. Основным функциональным требованием является герметичность, поэтому для каждого набора параметров ап погонное усилие определяется из условия обеспечения заданной герметичности (17).

Выражения (7), (9), (12), (13), с учетом того, что

1

Я1=с\ч„{х)Ь, -1

составляют замкнутую систему уравнений, позволяющую для каждого набора параметров а„ определить значение д/5 обеспечивающее заданную герметичность ()". Для схемы затворов с изменяющимися начальными параметрами контакта необходимо добавить соответствующие уравнения (14) или (15), (16).

После определения q^ следует произвести проверку следующего функционального ограничения - статической прочности. Учитывая, что согласно исходным условиям, закрытие (нагружение) затвора может происходить при отсутствии давления среды, то проверку на статическую прочность следует производить при общей нагрузке

где Мр = 0,25кс11р ,

что соответствует погонной нагрузке

<7/1=4; + /V; ) = <7/ + 0.25йср .

Условие статической прочности

Следующим функциональным ограничением является условие долговечности. Согласно выражению (8) заданный ресурс N циклов обеспечивается, если

1

(17)

N

Одним из критериев качества является погонное усилие герметизации. Введение этого критерия вполне оправдано, так как именно этой характеристикой во многом определяется материалоемкость и энергоемкость конструкции , ее габариты. Поэтому

Ф1(л) = д1 -»«/«, а соответствующий нормированный критерий качества

Ф

Л1(л)<Х*1* = 1.

Для затворов с близкими значениями предпочтение следует отдавать тем, у которых больше запас по долговечности, поэтому следующим критерием качества для точек множества о{л](17)} является

Ф2(Л)=М =

N(1 тах,

\Чптах

соответствующий нормированный критерий

=ин'и, < Я," = 1,

где Ф*-назначенный ресурс.

Предполагая минимальные габариты конструкции затвора, в качестве критерия можно ввести коэффициент запаса прочности п, считая, что чем меньше

значение коэффициента запаса прочности, тем меньше габариты конструкции. Таким образом,

Ф3(л)= и = -И- = —--» т'т.

^ же ®экв

Нормированный критерий Х.3(л) можно представить в виде

М «

Показано, что в роли критериев качества можно использовать путь трения ¿о за один цикл нагружения (чем меньше путь трения, тем лучше конструкция) и затраты Ц на изготовление конструкции.

Далее, при помощи математических моделей производится составление таблиц испытаний. Для точек пространства параметров, удовлетворяющих функциональным ограничениям, рассчитывают критерии качества Х„(а) . После составления таблицы испытаний, если заданы критериальные ограничения , проверяется разрешимость задачи и при необходимости уточняются критериальные ограничения. Затем исследуется зависимость критериев и производится выбор оптимальных параметров по нескольким важнейшим критериям.

В конце главы приведены примеры использования разработанной методики при оптимальном проектировании затворов трубопроводной арматуры.

Заключение.

1. Произведен анализ работ и нормативных документов в области проектирования затворов ТА. Указано на отсутствие данных о силовом воздействии на затвор для обеспечения его герметичности при эксплуатации или при приемосдаточных испытаниях.

2. Процесс проектирования конструкции затвора формализован и представлен в виде последовательных этапов: формулирование данных на проектирование, выбор концепции, оптимизация, детализация. При проектировании затворов ТА используются математические модели, описывающие напряженно-деформированное состояние в области контакта золотника и седла, контактное взаимодействие шероховатых поверхностей, утечку среды через уплотнитель-ный стык, изнашивание и разрушение.

3. Разработана оригинальная методика определения контактных характеристик при взаимодействии жесткой шероховатой поверхности со слоистым упругим полупространством, учитывающая переменную, в зависимости от величины площадки контакта отдельной неровности и толщины слоя, упругую характеристику слоистого полупространства.

4 Произведен сравнительный анализ методик определения характеристик контакта шероховатых поверхностей влияющих на герметичность. На примере определения плотности зазоров в стыке показано, что пренебрежение взаим-

ным влиянием неровностей приводит к заниженным, более чем на порядок, значениям.

5. Для оценки герметизирующей способности уплотнительного стыка введен новый интегральный показатель К^. Ранее аналогичный показатель определялся через средние значения контактных характеристик - плотности зазоров и относительной площади контакта.

6. Разработана методика определения напряженно-деформированного состояния в области контакта золотника и седла с учетом их трения, позволяющая определить ширину зоны контакта, распределение контактного давления на площадке контакта и эквивалентные напряжения в приповерхностном слое. Показано, что роль трения при определении ширины зоны контакта незначительна. Основное влияние трение оказывает на величину эквивалентных напряжений.

7. Исследовано влияние на напряженно-деформированное состояние особенностей контакта золотника и седла, связанные с изменяющимися начальными параметрами: шириной зоны контакта при начальном контакте вдоль полосы и угла нормали при начальном контакте вдоль линии. Показано, что влияние первого фактора незначительно. Изменение угла нормали при значениях близких к углу трения может привести к увеличению эквивалентных напряжений на 15...25%.

8. Разработана методика расчета величины погонных контактных давлений, обеспечивающих заданные нормы герметичности (допускаемую утечку через затвор) при эксплуатации или при приемо-сдаточных испытаниях. При этом учтено распределение контактного давления по ширине зоны уплотнения. Показано, что применение модели реального газа при р > 30МПа приводит к линейной зависимости утечки от величины давления, в отличии применения модели идеального газа, которая имеет квадратичную зависимость.

9. Разработана методика оптимального проектирования затворов трубопроводной арматуры позволяющая обеспечить равномерное зондирование пространства исходных параметров с помощью ЛПт-последовательностей, составить таблицу испытаний, исследовать зависимость критериев, выбрать наиболее информативную систему критериев, характеризующую затвор, определить множество конструкций, удовлетворяющих функциональным и критериальным ограничениям, определить паретовское множество и выбрать оптимальные конструктивные параметры затворов.

Показано, что для разных сочетаний исходных параметров, величина погонного усилия, необходимого для обеспечения заданных норм герметичности, может изменяться в пределах одного порядка.

10. По результатам исследований реализованы: «Методика определения напряженно-деформированного состояния в зоне контакта золотник-седло» «Методика расчета герметизирующей способности высоконапряженных уп-лотнительных соединений», программное обеспечение «ЗАТВОР 01» по опта-

мальному проектированию затворов трубопроводной арматуры, которые внедрены в ОАО «Иркутск НИИхиммаш».

Указанные разработки внедрены также в учебный процесс БрГУ по магистерскому направлению 150400 - Технологические машины и оборудование при выполнении курсовой работы по дисциплине «Механика контактирования деталей машин».

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

- в изданиях из перечня ВАК:

1. Тарасов, В.А. Многокритериальный подход к проектированию затворов трубопроводной арматуры / C.B. Белокобьшьский, П.М. Огар, В.А. Тарасов.// Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. ИрГУПС. -2007, №3(15).-С. 6-10

2. Тарасов, В.А. Относительная площадь контакта при взаимодействии шероховатой поверхности с упругим слоистым полупространством / П.М. Огар, О.В. Максимова, В.А.Тарасов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. ИрГУПС. - 2008, №3(19). -С. 49-51.

3. Тарасов, В.А. Герметизирующая способность тяжелонагруженных уп-лотнительных стыков / П.М, Огар, В.А. Тарасов, A.B. Турченко// Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. ИрГУПС. - 2009, №3(23). -С. 136-142.

- в других изданиях:

4. Тарасов, В.А. Контакт деталей машин с начальным касанием вдоль полосы / П.М. Огар, В .В. Амиров, В.А. Тарасов// Труды БрГУ - Том 2. - Братск: БрГУ, 2004.-С.164-170.

5. Тарасов, В.А. Проектирование затворов трубопроводной арматуры./ П.М. Огар, А.Н. Черемных, В.А. Тарасов// Труды БрГУ - Том 2. - Братск: БрГУ, 2006. -С.307-316.

6. Тарасов, В.А. Механика контакта деталей машин с начальным касанием вдоль полосы./ П.М. Огар, Т.С. Балбасова, В.А. Тарасов// Проблемы механики современных машин: М-лы III межд. конф./ ВСГТУ. - Улан-Удэ,2006. - Т.2. -С.106-109.

7. Тарасов, В.А. Влияние толщины покрытия на упругую характеристику слоистого упругого полупространства./ П.М. Огар, Е.А. Ключев, О.В. Максимова, В.А. Тарасов// Механики XXI веку. - Братск: БрГУ, 2007.-С.321-327.

8. Тарасов, В.А. Особенности контакта конусных затворов с начальным касанием вдоль полосы./. C.B. Белокобьшьский, П.М. Огар, В.А. Тарасов// Труды БрГУ.Т.2.-Братск: БрГУ.-2007.С.121-125.

9. Тарасов В.А Контакт конусных затворов с начальным контактом по линии/ C.B. Белокобьшьский, П.М. Огар, В.А. Тарасов// Труды БрГУ-Т. 2. -Братск: БрГУ.-2007.-С.125-129.

10. Тарасов, В.А. Обеспечение безопасности уплотнительных соединений при проектировании./ О.П. Мартыненко, В.А. Тарасов, Т.С. Балбасова// Труды БрГУ. Юбилейный выпуск. - Братск, БрГУ .-2007.- С.34 -39.

11. Тарасов, В.А. Обеспечение герметичности уплотнительных соединений - важное условие снижения рисков техногенных аварий и катастроф./ П.М. Огар, A.M. Долотов, В.К. Погодин, В.А. Тарасов// Безопасность регионов -основа устойчивого развития: М-лы научно-практ. конф., В 3 т., Т. 2 Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2007. -С.50-58

12. Тарасов, В.А. Контакт шероховатой поверхности с упругим слоистым полупространством. / П.М. Огар, О.В. Максимова, В.А. Tapacoß//Mechanics development issues. International conference: Collection of papers. - Ulaanbaatar, Mongolia 2009.-C.246-249.

13. Тарасов, В.А. Относительная площадь контакта сопряжений деталей машин с покрытиями/ П.М. Огар, О.В. Максимова, В.А. Тарасов, P.P. Баезов // Современные проблемы механики. Сб. межд. науч-техн. конф., Ташкент, 2009, С. 217-220.

14. Тарасов, В.А. Влияние толщины покрытия на относительную площадь контакта сопряжений деталей машин/ П.М. Огар, О.В. Максимова, В.А. Тара-сов//Системы. Методы. Технологии. БрГУ. -2009, №2. С. 13-15.

15. Тарасов, В.А. Оптимальное проектирование затворов трубопроводной арматуры./ П.М. Огар, В.А. Тарасов// Проблемы механики современных машин: М-лы IV мезад. конф./ ВСГТУ. - Улан-Удэ,2009. - Т.4.

16. Тарасов, В.А. Взаимодействие шероховатой поверхности с упругим слоистым полупространством./ П.М. Огар, О.В. Максимова, В.А. Тарасов// Проблемы механики современных машин: М-лы IV межд. конф./ ВСГТУ. -Улан-Удэ, 2009. -Т.4.

17. Тарасов, В.А. Относительная площадь контакта сопряжений деталей машин со слоистыми покрытиями./ П.М. Огар, О.В. Максимова, В.А. Тарасов// Безопасность регионов - основа устойчивого развития: Мглы науч.-практ. конф. В 2 т. Т. 2 Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2009. С. 118-122.

18. Тарасов В.А. Трибомеханика высоконапряженных трибосопряжений деталей машин,/Белокобыльский С.В. Огар П.М., Дайнеко A.A., Тарасов В.А.// Безопасность регионов - основа устойчивого развития: М-лы науч.-практ. конф. В 2 т. Т. 2 Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2009. С. 38-45.

Подписано в печать 23.11.2009. Формат 60x84 1/16 Печать ризо Уч.- изд. л. 1,4 Тираж 100 экз. Заказ 241. Отпечатано в издательстве БрГУ 665, Братск, ул. Макаренко, 40

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАТВОРОВ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

1.1. Общие сведения о затворах трубопроводной арматуры.

1.2. Требования при проектировании трубопроводной арматуры.

1.3. Многокритериальная постановка при оптимальном проектировании затворов трубопроводной арматуры.

ГЛАВА 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННЫХ НОРМ ГЕРМЕТИЧНОСТИ И РЕСУРСА ЗАТВОРОВ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

2.1. Обзор методов определения герметичности уплотнений.

2.2. Определение характеристик контакта шероховатых поверхностей уплотнительных стыков.

2.3. Определение герметизирующей способности уплотнительных соединений.

2.4. Обеспечение долговечности по критериям усталостного разрушения и износа затворов.

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ОБЛАСТИ КОНТАКТА ЗОЛОТНИКА И СЕДЛА

3.1. Общее решение контактной задачи.

3.2. Начальный контакт вдоль полосы.

3.3. Начальный контакт вдоль линии.

3.4. Контакт с изменяющимися начальными параметрами.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПТИМАЛЬНОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАТВОРОВ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

4.1. Формулирование пространства исходных параметров.

4.2. Введение функциональных ограничений и критериев качества.

4.3. Проведение вычислительных экспериментов.

4.4. Анализ и обсуждение полученных результатов.

Актуальность темы. Сфера применения запорной трубопроводной арматуры (ТА) очень широка: это авиационная и космическая техника, глубоководные аппараты и морской транспорт, атомная энергетика, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность, вакуумная техника, трубопроводный транспорт, гидропневмотопливные системы различных машин, аппаратов и оборудования, коммунальное хозяйство и т.п. Надежность запорной ТА является важнейшей характеристикой машин, аппаратов и оборудования, которая определяет нормальную эксплуатацию, риски аварийных ситуаций, безопасность людей, экологическую обстановку. Многие из перечисленных объектов входят в число важнейших, для которых должны быть решены в начале XXI века проблемы снижения рисков.

Наиболее важными узлами запорной ТА, обеспечивающими герметичность при перекрытии потока рабочей среды, являются затворы — герметичные соединения (ГС), состоящие из золотника и седла, на которые приходится до 50% всех отказов. Для сравнения: на корпусные элементы приходится 10-15%, на пары трения -10-15%

Об определенной неудовлетворенности состоянием вопросов, связанных с проектированием затворов трубопроводной арматуры и содержанием нормативных документов можно судить по публикациям [44, 45, 82, 85 и'др.] в научно-техническом журнале «Арматуростроение», учрежденном Научно-Промышленной Ассоциацией Арматуростроителей.

Обеспечение функциональной надежности ГС закладывается на стадии проектирования. Из общего числа отказов, связанных с нарушением герметичности, 2/3 обусловлено конструкторско-технологическими дефектами. При совершенствовании конструкций затворов необходимо обеспечение следующих их свойств: герметичности, прочности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Основным свойством в аспекте надежности является герметичность, которая определяется функциональными параметрами уплотнительных поверхностей и сжимающими напряжениями (контактными давлениями герметизации), обеспечивающими требуемые контактные характеристики - относительную площадь контакта и плотность зазоров. К функциональным параметрам относятся геометрические характеристики шероховатости (по ISO 4287/1 —

1997) и параметры физико-механических свойств материалов. Контактные давления являются основной характеристикой, определяющей габаритно-массовые показатели затворов ТА, их долговечность, энергоемкость привода. В арматуростроении нормы герметичности регламентированы ГОСТ 9544 — 2005, в котором установлены требования к проведению приемо-сдаточных испытаний на герметичность в зависимости от условного прохода DN, номинального давления среды PN и класса герметичности. Существует также нормативный документ, связывающий ресурс с величиной контактных давлений (ОСТ 26-072044-82), однако наряду с этим отсутствуют нормативные документы по определению нагрузок (усилий, контактных давлений, моментов), обеспечивающих указанные нормы герметичности, что может иметь негативные последствия в плане безопасности. Недостаточная нагрузка не обеспечит заданной герметичности, перегрузка приведет к уменьшению ресурса или к разрушению элементов арматуры.

В специальном техническом регламенте «О безопасности трубопроводной арматуры», разработанном в Центральном конструкторском бюро армату-ростроения (ЗАО «НПФ «ЦКБА», г. С.-Петербург) указано, что при проектировании арматуры должны быть обеспечены параметры назначения, включающие утечку рабочей среды через затвор. Это означает, что проектировщиком для конкретной конструкции затвора должны быть указаны усилия герметизации (контактные давления, интенсивность нагрузки), обеспечивающие заданные нормы герметичности.

На наш взгляд в этом случае должны быть разработаны нормативные документы в виде программных средств, определяющих оптимальное сочетание исходных конструктивных параметров и усилия герметизации, обеспечивающих заданные нормы герметичности и ресурс. Современная теория проектирования предполагает генерирование значительного числа вариантов проектируемого узла для поиска лучших технических решений. Применительно к проектированию затворов ТА это возможно при математическом описании процесса герметизации, включающем: напряженно-деформированное состояние в зоне контакта; контактирование шероховатых поверхностей под действием сжимающих напряжений; истечение рабочей среды через уплотнительный стык; влияние особенностей эксплуатации. Решение перечисленных вопросов составит научную основу для оптимального проектирования затворов ТА.

В настоящее время для решения задач трибологии широко используется дискретная модель шероховатости и теория контактирования шероховатых поверхностей разработанная И.В. Крагельским и Н.Б. Демкиным с учениками (модель КД) в которой для описания шероховатости используется начальная часть кривой опорной поверхности в виде параболы. Однако использование такой модели для решения задач герметичности приводит к значительным погрешностям, так как для металлических уплотнительных поверхностей значения контактных давлений на два-три порядка выше, чем для узлов трения. Для уплотнительного стыка характерна большая плотность пятен контакта, что приводит к взаимному влиянию неровностей. Поэтому для описания уплотнительного стыка требуется модель шероховатой поверхности, адекватно описывающая реальную поверхность, и соответствующая всей опорной кривой, а не только ее начальной части.

Для расчета величины утечки через затвор в настоящее время широко используется закон Дарси для фильтрации через пористое тело. Однако при этом не учитывается важная особенность уплотнительного стыка, в отличие от объемного пористого тела - он образован в результате контакта двух поверхностей. С ростом нагрузки отдельные пятна контакта могут сливаться. Из-за этого доля микроканалов, по которым происходит утечка, с ростом нагрузки уменьшается. Кроме того при расчетах величины утечки используется модель идеального газа, что приводит к большим погрешностям, особенно при давлениях, больше 30 МПа.

Цель работы - повышение надежности затворов запорной трубопроводной арматуры на этапе проектирования путем создания программных средств, определяющих оптимальное сочетание исходных конструктивных параметров и усилия герметизации, обеспечивающих заданные нормы герметичности, прочность и ресурс.

Реализация цели связана с решением следующих задач исследований:

- совершенствование методов определения контактных характеристик, влияющих на герметизирующую способность уплотнительных соединений;

- математического моделирования утечки рабочей среды через уплотните льны й стык;

- определение долговечности (ресурса) затворов по критериям усталостного разрушения и износа;

- определения напряженно-деформированного состояния в области контакта золотника и седла;

- создание методики оптимального проектирования затворов ТА.

Объект исследований — металлические затворы запорной трубопроводной арматуры.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.

Научные положения аргументированы, теоретические результаты работы и выводы подтверждены использованием теории упругости, механики контактного взаимодействия, трибомеханики, газовой динамики, теории вероятности, специальных разделов математического анализа, имитационным моделированием.

Научная новизна заключается в:

- разработке математической модели контактирования жесткой шероховатой поверхности со слоистым упругим полупространством, учитывающей влияние на контактные характеристики упругих свойств основания и слоя и его толщины;

- построении математической модели утечки рабочей (или испытательной) среды через затвор, описывающей его герметизирующую способность в зависимости от комплексных характеристик контакта шероховатых поверхностей и учитывающей распределение контактного давления и реальные свойства газов;

- разработке методики определения напряженно-деформированного состояния в области контакта золотника и седла с учетом трения, позволяющей определить ширину зоны контакта, распределение контактного давления на площадке контакта и эквивалентные напряжения;

- уточнение влияния на напряженно-деформированное состояние особенностей контакта, связанных с изменяющимися начальными параметрами: шириной зоны контакта при начальном контакте вдоль полосы и угла нормали при начальном контакте вдоль линии;

- разработке методики оптимального проектирования затворов ТА с использованием метода исследования пространства параметров с помощью ЛПт-последовательностей при назначенных функциональных ограничениях и критериях качества.

Практическая ценность работы заключается в том, что на базе проведенных исследований создан современный метод проектирования затворов запорной арматуры в виде программных средств учитывающий напряженно-деформированное состояние в зоне контакта золотника и седла и контактные характеристики в уплотнительном стыке шероховатых поверхностей, обеспечивающих его герметизирующую способность и ресурс.

По результатам исследований реализованы:

Методика определения напряженно-деформированного состояния в зоне контакта золотник-седло», внедрена в ОАО «ИркутскНИИхиммаш»;

Методика расчета герметизирующей способности высоконапряженных уплотнительных соединений», внедрена в ОАО «ИркутскНИИхиммаш»;

Программное обеспечение «ЗАТВОР 01» по оптимальному проектированию затворов трубопроводной арматуры.

Указанные разработки внедрены также в учебный процесс по магистерскому направлению 150400 — Технологические машины и оборудование

Апробация работы. Результаты и основные положения доложены и обсуждены на научных конференциях: III и IV международной конференции «Проблемы механики современных машин», г. Улан-Удэ, 2006 и 2009 гг.; международная научно-технической конференции «Современные проблемы механики», г. Ташкент, 2009г.; на I и II Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность регионов -основа устойчивого развития», Иркутск 2007, 2009 гг. International conference on «Mechanics development issues»: Ulaanbaatar, Mongolia 2009; на Всероссийских научно-технических конференциях «Естественные и инженерные науки — развитию регионов», г. Братск, 2004 - 2009 г.г.; на Всероссийских научно-технических конференциях «Механика - XXI веку», г. Братск.

Публикации. По результатам работы опубликовано 18 печатных работ, из которых 10 статей и 8 докладов. В изданиях перечня ВАК опубликовано 3 статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Произведен анализ работ и нормативных документов в области проектирования затворов ТА. Указано на отсутствие в нормативных материалах данных о силовом воздействии на затвор для обеспечения его герметичности при эксплуатации или при приемо-сдаточных испытаниях.

2. Процесс проектирования конструкции затвора, как частный случай разработки многомерной системы, формализован и представлен в виде поставленных этапов: формулирование данных на проектирование, выбор концепции, оптимизация, детализация. При проектировании затворов ТА используются математические модели, описывающие напряженно-деформированное состояние в области контакта золотника и седла, контактное взаимодействие шероховатых поверхностей, утечку среды через уплотнительный стык, изнашивание и разрушение.

3. Произведен сравнительный анализ математических моделей для определения характеристик контакта шероховатых поверхностей. Указано, что использование моделей, в которых используется контактная характеристика «сближение поверхностей» приводит к погрешностям более 100% (в частности при определении объема зазоров) из-за несоответствия плотности распределения неровностей в моделях и в реальных стыках. В этом случае необходимо применять модели, использующие для определения объема зазоров, уравнения сечений неровностей и деформированного полупространства.

4. Усовершенствована модель контактирования шероховатых поверхностей, позволяющая создать инженерную методику определения контактных характеристик при взаимодействии жесткой шероховатой поверхности со слоистым упругим полупространством в зависимости от параметров шероховатости упругих свойств материалов и толщины покрытия.

5. Разработана методика определения напряженно-деформированного состояния в области контакта золотника и седла с учетом их трения, позволяющая определить ширину зоны контакта, распределение контактного давления на площадке контакта и эквивалентные напряжения в приповерхностном слое. Показано, что роль трения при определении ширины зоны контакта незначительна. Основное влияние трение оказывает на величину эквивалентных напряжений.

6. Исследовано влияние на напряженно-деформированное состояние особенностей контакта золотника и седла, связанные с изменяющимися начальными условиями: шириной зоны контакта при начальном контакте вдоль полосы и угла нормали при начальном контакте вдоль линии. Показано, что влияние первого фактора незначительно. Изменение угла нормали при значениях близких к углу трения может привести к увеличению эквивалентных напряжений на 15.25%.

7. Разработана методика расчета величины погонных контактных давлений, обеспечивающих заданные нормы герметичности (допускаемую утечку через затвор) при эксплуатации или при приемо-сдаточных испытаниях. При этом учтено распределение контактного давления по ширине зоны уплотнения. Показано, что применение модели реального газа при р>30МПа приводит к линейной зависимости утечки от величины давления, в отличии применения модели идеального газа, которая приводит к квадратичной зависимости.

8. Разработана методика оптимального проектирования затворов трубопроводной арматуры позволяющая обеспечить равномерное зондирование пространства исходных параметров с помощью ЛПт-последовательностей, составить таблицу испытаний, исследовать зависимость критериев, выбрать наиболее информативную систему критериев, характеризующую затвор, определить множество конструкций, удовлетворяющих функциональным и критериальным ограничениям, определить паретовское множество и выбрать оптимальные конструктивные параметры затворов.

9. Проведенные вычислительные эксперименты показали высокую чувствительность предложенной методики, т.к. для разных сочетаний исходных параметров значения q, обеспечивающие заданную норму герметечности, изменялись в пределах одного порядка.

10. По результатам исследований реализованы: «Методика определения напряженно-деформированного состояния в зоне контакта золотник-седло», «Методика расчета герметизирующей способности высоконапряженных уплот-нительных соединений», программное обеспечение «ЗАТВОР 01» по оптимальному проектированию затворов трубопроводной арматуры, которые внедрены в ОАО «ИркутскНИИхиммаш».

Указанные разработки внедрены также в учебный процесс по магистерскому направлению 150400 - Технологические машины и оборудование при выполнении курсовой работы по дисциплине «Механика контактирования деталей машин».

1. Александров В.М., Ромалнс Б.Л. Контактные задачи в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1986.-176 с.

2. Алексеев В.М., Сутягин О.В. Влияние плотности пятен касания на характеристики упругого контакта шероховатых тел // Теоретические и прикладные вопросы контактного взаимодействия. — Калинин: КГУ,1987. С. 16-28.

3. Ананьевский В.А. Исследование влияния микрорельефа прецезионных поверхностей на работоспособность и надежность клапанных уплотнений. // Автореф. дис. .канд.техн.наук. Киев, 1976. - 27 с.

4. Арматура ядерных энергетических установок // Д.Ф. Гуревич, В.В. Ширяев, И.Х.Пайкин, И.М. Гельдштейн. М.: Атомиздат, 1978. - 352 с.

5. Аронович В.Б. Арматура регулирующая и запорная. М.: Машгиз, 1953. -284 с.

6. Башта Т.М., Мендельсон Д.А., Огар П.М., Шифрин С.Н. Расчет утечек газа через затвор пневмоклапана / Эксплуатационная надежность планера и систем воздушных судов. Киев: КНИГА, 1981. - С. 85-93.

7. Белокобыльский С.В., Огар П.М., Дайнеко А.А., Тарасов В.А Трибомехани-ка высоконапряженных трибосопряжений деталей машин // Безопасность регионов — основа устойчивого развития: М-лы науч.-практ. конф. В 3 т. Т. 2 Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2009.

8. Белокобыльский С.В., Огар П.М., Тарасов В.А. Контакт конусных затворов с начальным контактом по линии // Труды БрГУ-Т. 2. Братск: БрГУ.-2007.-С.125- 129.

9. Белокобыльский С.В., Огар П.М., Тарасов В.А. Многокритериальный подход к проектированию затворов трубопроводной арматуры // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. ИрГУПС. 2007, №3(15). — С. 6-10.

10. Ю.Белокобыльский С.В., Огар П.М., Тарасов В.А. Особенности контакта конусных затворов с начальным касанием вдоль полосы // Труды БрГУ.Т.2.-Братск: БрГУ.-2007.С.121-125.

11. И.Белый В.А., Пинчук Л.С. Введение в материаловедение герметизирующих систем. Минск.: Наука и техника, 1980. - 304 с.

12. Беспалов К.И., Огар П.М., Ясысов В.В. Определение герметичности клапанных уплотнений с учетом образования зон износа // Вестник Львовского политехнического института. Львов: Высшая школа, 1985. № 190. - С. 5-7.

13. Волошин А.А., Григорьев Г.Г. Расчет и конструирование фланцевых соединений // Справочник. Л.: Машиностроение, 1979. - 125 с.

14. Н.Воронин Н.А. Применение теории упругого контакта Герца к расчету напряженно-деформированного состояния слоистого упругого тела /Н.А. Воронин // Трение и износ.-1993. Т. 14, №5, с. 250-258.

15. Вопросы истечения газов при низких давлениях // Экспресс. информ. Серия: Вакуумная техника. - 1975. - № 34. - С. 11-18.

16. Галахов М.А., Усов П.П. Дифференциальные и интегральные уравнения математической теории трения. — М.: Наука, 1990. 280 с.

17. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1977. - 120 с.

18. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М.: Машиностроение, 1988. - 256 с.

19. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Теоретические основы метода расчета жесткости стыка шероховатых тел с учетом взаимного влияния микроконтактов // Машиноведение, 1979, №6. С. 66-71.

20. Гошко А.И. Исследование и расчет точности шаровых кранов, исходя из обеспечения качества агрегатов химических производств // Автореф.дис. канд.техн.наук. М., 1973. - 16 с.

21. Григорьев А.Я., Мышкин Н.К., Холодилов О.В. Методы анализа микрогеометрии поверхностей // Трение и износ. 1989. Т.10, №1. - С. 138-155.

22. Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. -Л.: Машиностроение, 1969. 887 с.

23. Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура // Справочное пособие.- Л.: Машиностроение, 1975. 312 с.

24. Дараган В. Л., Котов Ю.А., Мельников Г.Н., Пустостогаров А.В., Старшинов В.И. Расчет потерь давления при течении газа через пористые материалы // Инженерно-физический журнал. 1970. - Т.26, №5. - С.787-794.

25. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970.-226с.

26. Демкин Н.Б., Лемберский В.Б., Соколов В.И. Влияние микрогеометрии на герметичность разъемных соединений с прокладками из низкомодульных материалов // Изв. вузов: Машиностроение, 1976. №7.- С.26-30.

27. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. -М.: Машиностроение, 1981. 244 с.

28. Джонс Дж. Методы проектирования. -М.: Мир, 1989. 326 с.

29. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. М.: Мир, 1989.-510 с.

30. Долотов A.M., Огар П.М, Чегодаев Д.Е. Основы теории и проектирование уплотнений пневмогидроарматуры летательных аппаратов. М.: Изд-во МАИ, 2000. - 296 с.

31. Дрозд М.С., Матлин М.М., Сидякин Ю.И. Инженерные расчеты упругопла-стической контактной деформации. М.: Машиностроение, 1986 г. — 234 с.

32. Дуб В.И. Арматура трубопроводов высокого давления. М.: Госэнергоиздат, 1960. -213 с.

33. Дэшман С. Научные основы вакуумной техники. М.: Мир, 1964. - 715 с.34.3авагура Ф.Я., Уваров Б.М., Каденаций А.А. Утечка газовой среды черезторцовые уплотнения // Технология и организация производства, 1971. №6.- С. 73-75.

34. Ильин Н.Н., Николаев В.А., Суслов А.Г. Расчет герметичности разъемных неподвижных соединений пневмогидросистем // Вестник машиностроения, 1985. №3.- С. 26-28.

35. Кармугин Б.В., Кисель В.Л., Лабезник А.Г. Современные конструкции малогабаритной пневмоарматуры. К.: Техника, 1980.- 295 с.

36. Кармугин Б.В., Стратиневский Г.Г., Мендельсон Д.А. Уплотнения пневмо-гидроагрегатов. М.: Машиностроение, 1983. — С. 152.

37. Киселев П.И. Основы уплотнений в арматуре высоких давлений. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1950. - 124 с.

38. Колесников Ю.В., Морозов Е.М. Механика контактного разрушения. М.: Наука, 1989.-224 с.

39. Колядина Р.А., Симкин Ю.Д. К вопросу об ускорениях арматуры на надежность // Арматуростроение: Труды ЦКБА. Л.: ЦКБА, 1975. Вып. 8. С. 3.

40. Кондаков Л.А. Уплотнения гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1972.-240 с.

41. Корндорф Б.А. Техника высоких давлений в химии. М.- Л.: Госхимиздат, 1952.- 440 с.

42. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчета на трение и износ. М.: Машиностроение, 1974.- 526 с.

43. Куршин А.П. Некоторые соображения о нормировании герметичности затворов запорной арматуры // Арматуростроение, 2006, № 1 (40),- с.24 28.

44. Куршин А.П. Пути повышения надежности и качества трубопроводной арматуры на основе научно-технических достижений в области герметологии // Арматуростроение, № 6(32),2004. С. 27-31.

45. Ланков А.А., Михайлов Ю.Б. Влияние сближения на расход газа через стык контактирующих поверхностей // Микрогеометрия и эксплуатационные свойства машин.- Рига: Зинатне, 1972. С. 163-171.

46. Лемберский В.Б. Расчет величины нагрузки, необходимой для герметизации соединений // Микрогеометрия и эксплуатационные свойства машин. Рига: РПП, 1979. вып.б.-С. 96-111.

47. Лехт Р.И., Мамон Л.И. К расчету плотности фланцевых соединений с плоскими металлическими прокладками // Химическое машиностроение. Киев: Техника, 1966. вып.4- С. 3-5.

48. Лившиц В.И., Домашнев А.Д. Теоретическое исследование герметичности при контакте стальных шлифованных поверхностей / Вопросы прочности сосудов высокого давления // Деп. в ЩШТИхимнефтемаш 19.09.1975. № 261.- С.103-110.

49. Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1978.

50. Майоров В.А., Васильев, Л.Л. Влияние выделяющихся пузырьков растворенного в жидкости газа на сопротивление при течении ее в пористых металлах. II. Движение насыщенной воздухом воды // Инженерно-физический журнал. 1985. - Т. 48, №3. - С. 402-409.

51. Макушкин А.П. Полимеры в узлах трения и уплотнениях при низких температурах / А.П. Макушкин. М.: Машиностроение, 1993. — 228 с.

52. Макушкин А.Н., Крагельский И.В., Михин Н.М. Исследование герметичности разъемных соединений при криогенных температурах // Трение и износ, 1988. т.9. №2. С.197-206.

53. Мартыненко О.П., Тарасов В.А., Балбасова Т.С. Обеспечение безопасности уплотнительных соединений при проектировании // Труды БрГУ. Юбилейный выпуск. Братск, БрГУ.-2007 - С.34 -39.

54. Методика расчетной оценки износостойкости поверхностей трения деталей машин. М.: Издательство стандартов, 1979. - 100 с.

55. Михайлов Ю.Б., Ланков А.А. Определение расхода газа через контакт, образованный шлифованными и полированными поверхностями // Авиационная техника, 1976. №1 -С.71-76.

56. Молдаванов О.И., Молдаванов И.И. Количественная оценка качества уплотнений трубопроводной арматуры. М.: ВНИИЭпром, 1973.- 30с.

57. Нагорный B.C., Денисов А.А. Устройство автоматики гидро-пневмосистем. -М.: Высшая школа, 1991. 376 с.

58. Огар П.М, Ключев Е.А., Максимова О.В., Тарасов В.А. Влияние толщины покрытия на упругую характеристику слоистого упругого полупространства. // Механики XXI веку. Братск: БрГУ, 2007.-С.321-327.

59. Огар П.М., Максимова О.В., Тарасов В.А. Взаимодействие шероховатой поверхности с упругим слоистым полупространством // Проблемы механики современных машин: М-лы IV межд. конф./ ВСГТУ. — Улан-Удэ, 2009. — Т.4.

60. Огар П.М., Максимова О.В., Тарасов В.А. Влияние толщины покрытия на относительную площадь контакта сопряжений деталей машин //Системы. Методы. Технологии. БрГУ. 2009, №2. С.13-15.

61. Огар П.М., Черемных А.Н., Тарасов В.А. Проектирование затворов трубопроводной арматуры // Труды БрГУ Том 2. - Братск: БрГУ, 2006. -С.307-316.

62. Огар П.М. Исследование влияния контактных давлений в деталях уплотнительных соединений на их герметичность. Дис. . канд. техн. наук. Львов: ЛПИ. 1982.- 160 с.

63. Огар П.М., Балбасова Т.С., Тарасов В.А. Механика контакта деталей машин с начальным касанием вдоль полосы // Проблемы механики современных машин: М-лы III межд. конф./ ВСГТУ. Улан-Удэ,2006. - Т.2. -С. 106-109.

64. Огар П.М., Амиров В.В., Тарасов В.А. Контакт деталей машин с начальным касанием вдоль полосы // Труды БрГУ Том 2. - Братск: БрГУ, 2004. -С.164-170.

65. Ольшевский А.А. Методика решения контактных задач для тел произвольной формы с учетом шероховатости поверхности методом конечных элементов. Дисс.канд.техн.наук. Брянск: БГТУ, 2003. С.121.

66. Печатников М.Н., Розанов JI.H. Теоретическое и экспериментальное исследование герметичности упруго-пластического контакта двух шероховатых поверхностей // Тезисы докл. Всесоюзн. научн. техн. конф.: Физика и техника высокого вакуума. JL, 1974.- 147 с.

67. Пипко А.И., Плисковский В.А. Конструирование и расчет вакуумных систем. М.: Энергия, 1979. - 504 с.

68. Погодин В.К. Концепция обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводной арматуры на промышленных предприятиях // Арматуростроение, № 1 (40), 2006. 34-36 с.

69. Погодин В.К. Разъемные соединения и герметизация в оборудовании высокого давления. Иркутск, №1, 2001. 406 с.

70. Погодин В.К., Древин А.К., Михайлюк Э.А., Вайнапель Ю.Л, Меринов С.П. Исследование влияния эксплуатационных параметров на ресурс и герметичность затворного узла трубопроводной арматуры // Арматуростроение, 2004. №5 (31), 64-67 с.

71. Погодин В.К., Рудых И.М. Принципы выбора перспективной конструкции разъемных соединений трубопроводной арматуры высокого давления // Арматуростроение, № 5 (31), 2005. 41-45 с.

72. Порошин В.В., Богомолов Д.Ю., Радыгин В.Ю. Программный модуль для расчета герметичности торцевых осесимметричных уплотнений на основе конечноэлементной модели // Вестник Брянского Государственного технического университета. 2008. № 3 (19).-С.76-84.

73. Польцер Г., Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания. М.: Машиностроение, 1984, - 264 с.

74. Пржиалковский A.JL, Щучинский С.Х. Электромагнитные клапаны. Л.:

75. Машиностроение, 1967. — 246 с.

76. Продан В.Д. Техника герметизации разъемных неподвижных соединений. -М.: Машиностроение, 1991. 160 с.

77. Радыгин В.Ю. Математическое моделирование течения жидкости в герметизируемых торцевых осесимметричных соединениях с учетом комплексной топографической оценки их рабочих поверхностей. Автореферат дисс.канд. техн. наук. -М.:МГИУ.- 20 с.

78. Расчет износостойкости трущихся деталей машин. Методические указания. М.: ИМАШ, 1972. - 872 с.93 .Рыжов Э.В. Контактная жесткость деталей машин. М.: Машиностроение. 1966. 193 с.

79. Ряховский A.M. К расчету износостойкости конструкционных металлических материалов // Трение и износ. 1981. Т. 2. № 1. С. 53-66.

80. Ряховский A.M. К расчету износостойкости металлических материалов приработанных пар трения // Трение и износ. 1982. Т. 3. № 6. С. 994-1102.

81. Свириденок А.И., Чижик С.А., Петраковец М.И. Механика дискретного фрикционного контакта. Минск: Наука и техника. 1990. - 272 с.

82. Сейнов С.В., Калашников В.А., Железнов Б.П. Испытания трубопроводной арматуры. — М.: Издательство стандартов, 1989. 162 с.

83. Семенов А.П. Схватывание металлов и методы его предотвращения при трении // Трение и износ. 1980. Т. 1. № 2. С. 236-246.

84. Ситников Б.Т., Матвеев И.Б. Расчет и исследование предохранительных переливных клапанов.- Л.: Машиностроение, 1972. 129 с.

85. Соболь И.М., Статников, Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.:Наука, 1981. - 111 с.

86. Соболь И.М., Статников, Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Дрофа, 2006. - С. 175.

87. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа // Котелевский Ю.М. и др. М.: Недра, 1986.- 496 с.

88. Соколов В.И. Приближенный расчет герметичности стыка, образованного жесткой шероховатой поверхностью и шероховатой поверхностью пластического материала // Физика и механика контактного взаимодействия.- Калинин: КГУ, 1977. Вып.З С.72-80.

89. Соколов В.И., Лемберский В.Б. Методика расчета величины утечки через разъемные соединения. Деп. в ЦИНТИхимнефтемаш 23.10.1975. №267.

90. Соколов И.М. Размерности и другие геометрические показатели в теории протекания // Успехи физических наук. 1986. Т.150. Вып.2. - С. 221-256.

91. Соколов, В.И. О связи коэффициента Козени с характеристиками плоского стыка // Физика и механика контактного взаимодействия.- Калинин: КГУ, 1978. Вып.4.- С. 53-59.

92. Сосуды и трубопроводы высокого давления:' Справочник / Кисматулин Е.Р., Королев Е.М., Лившиц В.И. и др. М.: Машиностроение, 1990. 384 с.

93. Справочник по триботехнике. Т. 1. Теоретические основы. М.: Машиностроение, 1989.- 400 с.

94. Старцев Н.И. Трубопроводы газотурбинных двигателей. — М.: Машиностроение, 1976. 272 с.

95. Стратиневский Г.Г. Исследование вопросов герметичности высоковакуумных соединений // Автореф.канд.техн.наук.- Львов, 1971.- 24с.

96. Суровцев Ю.А. Амортизация радиоэлектронной аппаратуры. М.: Советское радио, 1974. — 175 с.

97. Термодинамические свойства азота / Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д. и др. М.: Изд во стандартов. 1977. 352 с.

98. Техническая термодинамика / Под ред. В.И. Крутова / М.: Высшая школа, 1981.-439 с.

99. Тимофеев Д.П. Кинетика адсорбций. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 252 с.

100. Тихомиров В.П., Вольтер Л.В., Горленко О.А. Имитационное моделирование герметичности плоских стыков. Машиноведение, 1986. №2. - С.91-94.

101. Тихомиров В.П., Горленко О.А. Критерий герметичности плоских сопряжений // Трение и износ, 1989. Т. 10. №2. С.214-218.

102. Тимошенко С.П.,Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1979. - 560 с.

103. Ткач Л.И. Исследование герметичности торцевых уплотнений // Автореф. .канд.техн.наук.-Москва, 1968. 21с.

104. Туник А .Я. К вопросу о расчете плоских металлических уплотнителей периодического действия // Арматуростроение. JI.: ЦКБА, 1972. Вып.1.- С. 47-53.

105. Уваров В.М. Определение характеристик поверхностного слоя металлов расходом воздуха // Автореф. дис. .канд.техн.наук. Киев, 1969. - 27с.

106. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / JI.A. Кондаков и др. -М.: Машиностроение, 1988.-464 с.

107. Уплотнения.-М.: Машиностроение, 1964. 293с.

108. Федоров В.В. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел. -Ташкент: Фан, 1985.- 168 с.

109. Федоров В.В. Энергодинамическая концепция разрушения. Сообщение 1. Основные положения энергодинамики деформируемых твердых тел. Критерии вязкости разрушения // Проблемы прочности. 1991. № 8. -С.48-52.

110. Федоров В.В. Энергодинамическая концепция разрушения. Сообщение 2. Кинематика распространения трещины // Проблемы прочности. 1991. №8 С. 53-58.

111. Фролов К.В. Методы совершенствования машин и современные проблемы машиноведения. -М.: Машиностроение, 1984. 224 с.

112. Хильчевский В.В., Ситников А.Е., Ананьевский В.А. Надежность трубопроводной пневмогидроарматуры. -М.: Машиностроение, 1989,- 208 с.

113. Хызов Б.Ф., Дидусев Б.А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. -М.: Машиностроение, 1984. 224 с.

114. ЦукизоТ., Хикасидо Т. Глубина внедрения и средний зазор при контактировании металлических поверхностей // Экспресс-информ. Серия: Детали машин, 1965. №41.-С. 1-13.

115. ЦукизоТ., Хикасидо Т. О механизме контакта между металлическими поверхностями. Глубина проникновения и средний зазор // Труды АОИМ. Теоретические основы инженерных расчетов, 1965. №3. С. 147-156.

116. Чегодаев Д.Е., Мулюкин О.П. Элементы клапанных устройств авиационных агрегатов и их надежность.- М.: Изд-во МАИ, 1994. 208.

117. Шатинский В.Ф., Гойхман М.С., Гарлинский Р.Н. Исследование герметичности металлических уплотнений арматуры для жидких и газообразных сред // Химическое и нефтяное машиностроение, 1975. №8. С. 33-34.

118. Шейдеггер А.Э. Физика течения жидкостей через пористые среды. — М.; Готоптехиздат, I960,- 250 с.

119. Штаерман И.Я. Контактная задача теории упругости.- M.-JL: Гостехиздат, 1949.-270 с.

120. Шучинский С.Х. Электромагнитные приводы исполнительных механизмов". — М.: Энергоатомиздат, 1984, 152 с.

121. Эдельман А.И. Топливные клапаны жидкостных ракетных двигателей. -М.: Машиностроение, 1970. 244 с.

122. Экслер Э.И. О работе контактного металлического уплотнения // Химическое и нефтяное машиностроение, 1966. №2. С. 5-8.

123. Юровский B.C., Бартенев Г.М. Особенности деформирования резины в резино-металлических клапанах // Каучук и резина, 1965. №5. -С.31-34.

124. Childs Е.С., Collis-Georqe, N. Proccedinqs of the Royal Society, 1950. vol. A201, p.392.

125. Claser H. Eine Method der nahemnqsweisen Berechnunq der Dichtun-qskennwerte fur Metalldichtunqen der HD- Technik anhand mechanischer Er-satzmodelle. -4 Int. Dichtunqstaq.Dresden, 1970. s.l., s.a., 420-444.

126. Curman P.C. Transactions of the Institute of Cheminal enqineers. London, 1937, vol.15, p.150.

127. Harris C.C. Flow throuqh porous media Examination of the immobile fluid model. Powder Technoloqy ,1977, vol.17, №3, p.235-252.

128. Pathbun F.O. Fundamental Seal Inderface Studies and Desinq and Testinq of Tube and Duct Separable Connectors / Desinq Criteria for Zero Leacaqe Connectors for Lanch Vehicles, №64-27305, NASA-CR-56731, June 1, 1964, vol.111.

129. Roth A. Nomoqraphic desiqn of vacuumqasket seals // Vacuum, 1966, vol.16, №3,p.l 13-120.

130. Roth A., Inbar A. The forse cycle of vacuum qasket seals // Vacuum, 1967, vol.17, №1.

131. Roth A., Inbar A. An analysis of the vacuum sealinq proceses between turned surface // Vacuum, 1968, vol.18, №6 , p.306-317.

132. Sarda S.P., Le Tirant P., Baron G. Influence des contraintes et de la pression de fluide sur le cou lement dans les rocked fissurees // Adoanses of Rock Mechanics, Washinqton, 1974, vol.2, part A, p.667-673.

133. Seals, Reference Issue // Machine Desinq, 1967, vol.39, №9.

134. Youngguist G. R. Diffusion and Flow of gases in porous solids / Industrial and Engeneering Chemistry, 1970, v. 62, №8, p. 274-285.oe акцис

135. Открытое акЬионерное общество «Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения» (ОАО «ИркутскНИИхиммаш»)1. УТВЕРЖДАЮ:

136. SSSS-S^VГенеральный директор,ощействительный член РИА, 'Щрофессор, ! л ^Ьктор технических наук1. Кузнецов1. М>декабря20091. АКТо внедрении результатов кандидатской диссертационной работы

137. Методика определения напряженно-деформированного состояния в зоне контакта золотник-седло;

138. Методика расчета герметизирующей способности высоконапряженных уплотнительных соединений;

139. Программное обеспечение «ЗАТВОР 01» по оптимальному проектированию затворов трубопроводной арматуры.

140. Использование указанных результатов позволит повысить качество проектирования и эффективность уплотнительных соединений промышленного оборудования высокого давления и снизить затраты на проведение опытно-конструкторских работ и натурных испытаний.

141. Предусматривается проверка результатов расчета на экспериментальной базе ОАО «ИркутскНИИхиммаш».1. Председатель комиссии1. Члены комиссии1. В.К. Погодин7у Э.А. Михайлкж1. Подпись1. Подпись1. Ю.Л. Вайнапель1. УТВЕРЖДАЮ»

142. Проректор по учебной работе1. СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ

143. Заведующий кафедрой МиДМ д.т.н., профессор1. Долотов А. М.