Технические науки/2.Механика

Д.т.н, профессор, О.П. Мулюкин

Аспирант, М.П. Дудин

Самарский государственный университет путей сообщения, г. Самара

Особенности оценки ресурса уплотнителя клапанно-седельной пары при перекосе геометрических осей ее элементов

В [1] показано, что неблагоприятным последствием перекоса геометрических осей элементов клапанно-седельной пары (КСП) является снижение назначенного ресурса ее клапанного уплотнения (рисунок 1) вследствие:

-уплотнения фактической поверхности контакта (ФПК) уплотнительных поверхностей пары в момент посадки клапана на седло до точечного контакта (т. );

-возникновения касательной силы F_N, действующей в направлении радиального сжатия клапанного уплотнения (в отличии от расчетного режима осевого деформирования данного уплотнения);

-возможности возникновения отскоков клапана от седла и повторной посадки на седло, частота которых w определяется характером и величиной герметизирующей силы F, упругостью и демпфирующими свойствами элементов КСП.

Рис. 1. Конструктивно-расчетная схема клапанно-седельной пары с углом перекоса α между геометрическими осями седла 1 и клапана 2, сцентрированного в корпусе 4 с зазором Δ:

d, L – соответственно, наружный диаметр и длина направляющей поверхности клапана 2, сцентрированного в корпус 3; мм;

D – диаметр направляющей поверхности корпуса 4; мм;

F – усилие поджатия клапана 2 к седлу 1; H;

F_N – нормальная составляющая результирующей силы R; H;

F_a – касательная составляющая (сила трения) результирующей силы R; H.

Охарактеризуем вышеуказанные факторы применительно к рисунку 1.

Очевидно, что:

причем , (1)

(2)

Из прямоугольного треугольника имеем:

(3)

(4)

Выражение (3) примет вид:

(5)

Зависимость (5) позволяет вычислить максимально возможный угол перекоса между геометрическими осями седла 1 и клапана 2.

Из подобия (где ) и следует наличие в них одинакового угла α. Тогда с учетом (1) справедливо:

(6)

(7)

Выражение (6) с учетом (3) представимо в виде:

(8)

С учетом имеем:

. (9)

Выражение (9) с учетом (8) примет вид:

. (10)

Выражения (8) и (10) позволяют определить составляющие и реакции R в месте контакта седла 1 с клапаном 2, нагружаемого усилием F, и, соответственно, принять необходимые меры для обеспечения данной клапанно-седельной парой выработки заданного гарантированного срока службы [t].

Гарантированный срок службы [t] клапанно-седельной пары (при условии, что частота соударения клапана с седлом находится в прямой зависимости с параметром [t]) равен:

(11)

Среднестатистические данные о степени герметичности и ресурсе некоторых типов клапанных уплотнений представлены авторами в [2: таблица 3]. В общедоступных научных источниках и отраслевых стандартах.

Выводы

Охарактеризованы последствия неблагоприятного влияния перекоса геометрических осей элементов КСП на ресурсе е клапанного уплотнения и предложены расчетные соотношения для оценки составляющих результирующей силы в герметизируемом стыке при наличии такого перекоса.

Список литературы

1. Дудин, М.П. Способы предупреждения и снижения влияния перекоса геометрических осей элементов клапанно-седельных пар на их функциональные свойства в составе пневмогидросистем мобильной транспортной техники [Текст]/ М.П. Дудин, А.Г. Ермоленко, О.П. Мулюкин// Вестник Самарского государственного университета путей сообщения. - №3. – Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2010. – с. 85-89.

2. Мулюкин, О.П. Оценка влияния деструктивных факторов на показатели эксплуатационной надежности клапанно-седельных пар пневмогидроарматуры [Текст]/ О.П. Мулюкин, О.Ю. Григорьева, М.П. Дудин, М.И. Борзенков// Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - №6 (290). – Орел: Госуниверситет – УНПК, 2011. – с.65-71.