CC BY
25
УДК 621.822.61
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ ПАРАМЕТРОВ ПОЛИМЕРНЫХ УПЛОТНЕНИЙ 1
В. С. Ереско Научный руководитель - Т. Т. Ереско
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: okm@mail.sibsau.ru
Рассмотрен комплексный подход к разработке уникального манжетного уплотнения подвижных соединений гидроагрегатов на основе манжетного уплотнителя по ГОСТ.
Ключевые слова: угол раскрытия манжеты, гидроцилиндр, параметрическая модель, стенд для испытания уплотнений.
PARAMETERS CALCULATION AUTOMATION OF A POLYMER SEALS
V. S. Eresko Scientific Supervisor - Т. Т. Eresko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: okm@mail.sibsau.ru
In the report complex approach to design unique lip seal of moving joints of hydraulic units based GOST lip seal are considered.
Keywords: opening angle of the cuff, hydraulic cylinder, parametric model, seal test stand.
Нагрузки на уплотнения подвижных соединений гидроагрегатов, в зависимости от типа гидроагрегата, могут варьироваться для эффективного поддержания давления, необходимого для работы гидроагрегата. Поэтому оптимизация конструктивных параметров уплотнений гидроагрегатов является важной задачей.
В работе [1] за критерий оптимизации конструктивных параметров принято минимально необходимое контактное напряжение, обеспечивающее герметичность соединения с учётом действующего статического и гидродинамического давления уплотняемой среды. И на основе этого выведена формула оптимального угла раскрытия ^-образного уплотнения:
(1)
На основании этих вычислений, можно утверждать, что оптимальный угол раскрытия манжетного уплотнения найден, но для эффективного размещения уплотнения в уплотняемой полости необходимо также учитывать особенности размещения уплотнения в каждом конкретном случае, например, в работе [2] раскрывается методика использования размеров посадочного места под уплотнения для манжетных уплотнений по ГОСТ 14896-84.
Необходимость разработки уникального манжетного уплотнения и, следовательно, создания параметрической модели манжетного уплотнения обусловлена тем, что при установке манжетного уплотнения на поршень гидроцилиндра создается опасное сечение в поршне гидроцилиндра, которое может под действием нагрузки не выдержать изгибающего момента, возникающего в гидроцилиндре.
1 Результаты получены при выполнении госзаданий Минобразования: № 211/2014 и № 9.447.2014/к.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1
Учитывая все вышеописанные условия, можно приступать к созданию параметрической модели манжетного уплотнителя, основываясь на исследованиях, приведенных в работе [3].
Профиль модели манжеты
Как показано на рис. 1 управляющими размерами модели (обозначенные знаком суммы) являются не только угол раскрытия манжеты и диаметр штока уплотняемого подвижного соединения, но и размеры посадочного гнезда для манжеты.
После создания параметрической модели уплотнения необходимо приступить к разработке параметрической модели пресс-формы уплотнения, учитывая свойства материала уплотнения и его температурную усадку.
В работе [4] рассмотрен метод создания пресс-формы для манжетного уплотнения, также представлены расчетные модули системы автоматизированного проектирования пресс-форм и уплотнений. Взяв за основу пресс-форму по ГОСТ 26619-85, и изменяя параметры гнезда, или угла раскрытия, мы изменяем и саму модель манжеты, после чего эта модель может быть использована для создания конструкторской документации в полуавтоматическом режиме или же экспортирована как файл трехмерной модели (Edrawings, IGESIS, STEP и другие международные форматы обмена данными).
После разработки параметрической модели пресс-формы для манжетного уплотнителя необходимо создать конструкторскую документацию для ее изготовления, метод получения которой также представлен в работе [4], благодаря свободно распространяемым форматам векторной графики (* .dxf) продолжить создание конструкторской документации можно в любом, используемом конструктором пакете CAD.
После создания конструкторской документации и параметрической модели пресс-формы уплотнения возможно изготовление ее на фрезерном станке с ЧПУ. Методика подготовки параметрической модели пресс-формы к изготовлению указана в работе [5]. Раскрывая методику получения программы для станка с ЧПУ необходимо отметить, что количество операций по импорту трехмерной модели устройства ограничено, так как при разделении векторной модели на фасеты, происходит удаление типичной, для векторной графики переменных и замена их на конечные элементы, которые не могут быть более приведены к предыдущему виду. Изменение трехмерной модели пресс-формы на этой стадии не приведет к ассоциативному изменению программы для станка с ЧПУ.
После изготовления уникального манжетного уплотнения его необходимо протестировать на соответствие заданным технологическим параметрам. С этой задачей поможет справиться стенд для испытания уплотнений [6-8]. Благодаря простоте конструкции и отсутствию высокотехнологичных узлов и соединений в стенде, возможно проведение как первичного контроля уплотнений, так и периодического контроля уплотнений.
Как ясно из вышеописанного, комплексный подход к решению данной инженерной задачи необходим, чтобы учитывать все возможные изменения и доработки изделия еще на стадии проектирования и получать уникальные манжетные уплотнения для различных применений в сжатые сроки и с наименьшими затратами.
Библиографические ссылки
1. Автоматизация технологического процесса производства пресс-форм для изготовления манжетных уплотнений / В. С. Ереско, С. П. Ереско, А. Н. Антамошкин, Т. Т. Ереско // Вестник СибГАУ. 2012. № 2. С. 130-135.
2. Ереско В. С., Ереско Т. Т. Использование размеров посадочного гнезда для оптимизации проектирования уплотнений сложного сечения // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2012. Т. 1. № 8. С. 147-148.
3. Автоматизация разработки параметрических моделей контактных уплотнений подвижных соединений и пресс-форм для их изготовления / В. С. Ереско, С. П. Ереско, А. Н. Антамошкин, Т. Т. Ереско // Системы. Методы. Технологии. 2012. № 1. С. 22-27.
4. Автоматизация проектирования пресс-форм для изготовления контактных уплотнений / В. С. Ереско, С. П. Ереско, А. В. Мальцева, Т. Т. Ереско // Повышение износостойкости и долговечности машин и механизмов на водном транспорте : тр. V Междунар. симпозиума по транспортной триботехнике «Транстрибо-2013». Санкт-Петербург. 2013. С. 146-154.
5. Конструкторско-технологическое обеспечение производства пресс-форм для изготовления манжетных уплотнений / А. В. Мальцева, В. С. Ереско, С. П. Ереско, Т. Т. Ереско // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2013. Т. 1. № 9. С. 159-160.
6. Стенд для испытания уплотнений / С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, А. Ю. Грибов, А. С. Ереско, В. С. Ереско, С. И. Васильев // Пат. на изобретение RUS 2232323 13.05.2003.
7. Стенд для испытания уплотнений / С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, В. С. Ереско, В. А. Меновщиков, А. С. Янюшкин // Пат. на полезную модель RUS 114496 29.06.2011.
8. Стенд для испытания уплотнений / В. С. Ереско, С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, А. Н. Антамош-кин, В. И. Усаков // Пат. на полезную модель RUS 119833 03.04.2012.
© Ереско В. С., 2015
