Оценка герметичности затворных узлов по результатам моделирования шероховатых поверхностей после шлифования одно- и пятидисковым инструментами

Выполнена оценка герметичности шероховатых металлических поверхностей затворных узлов трубопроводной арматуры после шлифования одно- и пятидисковым инструментами. Обработанные уплотнительные поверхности являются фрагментами случайных полей, зависящими от трех пространственных координат: координат точки на уплотнительной поверхности и ее высоты. Для оценки статистических свойств таких полей использован закон распределения вероятностей и его числовых характеристик в виде автокорреляционных функций и спектральных плотностей. Определены статистические свойства микрорельфа поверхности, воспроизведены случайные поля со статистическими свойствами опытных деталей. Установлено, что случайные поля являются моделями уплотнительных поверхностей, с которыми можно проводить эксперименты по оценке герметичности. Моделирование прижатия контактных поверхностей и площадок контакта выполнено методом среза максимальной высоты исследуемой поверхности. Проведены численные эксперименты по моделированию прижатия деталей, вычислен зазор между случайными полями — моделями двух уплотнительных поверхностей. С помощью моделирования случайных полей получены математические модели шероховатости после шлифования одно- и пятидисковым инструментами, отражающие статистические свойства обработанных поверхностей. По результатам моделирования шероховатых поверхностей установлено, что пятидисковый инструмент обеспечивает более высокую герметичность, чем однодисковый.
EDN: DGKBRA, https://elibrary/dgkbra

Литература

[1] Погодин В.К. Концепция обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводной арматуры на промышленных предприятиях. Арматуростроение, 2006, № 1, с. 34–36.

[2] Маджумдар А., Бхушан Б. Фрактальная модель упругопластического контакта шероховатых поверхностей. Современное машиностроение. Сер. Б, 1991, № 6, с. 11–23.

[3] Калашников В.А. Оборудование и технологии ремонта трубопроводной арматуры. Москва, Машиностроение, 2001. 230 с.

[4] Сейнов С.В. Трубопроводная арматура. Исследования. Производство. Ремонт. Москва, Машиностроение, 2002. 390 с.

[5] Сейнов С.В., Сейнов Ю.С., Мартынов А.Н. Технологии и оборудование для притирки уплотнений арматуры. Москва, Прондо, 2013. 209 с.

[6] Гайсин С.Н., Зайдес С.А., Цвик Л.Б. Устройство для шлифования и притирки уплотнительных поверхностей запорной трубопроводной арматуры. Патент РФ 159212. Заявл. 17.06. 2015, опубл. 10.02.2016.

[7] Тихомиров В.П., Измеров М.А., Тихомиров П.В. Фрактальные модели инженерных поверхностей. Вестник БГТУ, 2014, № 3, с. 72–80.

[8] Lanaro F. A random field model for surface roughness and aperture of rock fractures. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2000, vol. 37, no. 8, pp. 1195–1210, doi: https://doi.org/10.1016/S1365-1609(00)00052-6

[9] Yu Y., Cui Y., Zhang H. et al. Evaluation analysis on leakage performance for beam seal with two sealing areas. IEEE Access, 2022, vol. 10, pp. 29916–29924, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3158485

[10] Murtagian G.R., Fanelli V., Villasante J.A. et al. Sealability of stationary metal-to-metal seals. J. Tribol., 2004, vol. 126, no. 3, pp. 591–596, doi: https://doi.org/10.1115/1.1715103

[11] Marie C., Lasseux D. Experimental leak-rate measurement through a static metal seal. J. Fluids Eng., 2007, vol. 129, no. 6, pp. 799–805, doi: https://doi.org/10.1115/1.2734250

[12] Greenwood J.A., Williamson J.B.P. Contact of nominally flat surfaces. Proc. Royal Soc. London. Ser. A., 1966, vol. 295, no. 1442, pp. 300–319, doi: https://doi.org/10.1098/rspa.1966.0242

[13] Богомолов Д.Ю., Порошин В.В., Радыгин В.Ю. и др. Математическое моделирование течения жидкости в щелевых каналах с учетом реальной микротопографии поверхности их стенок. Москва, МГИУ, 2010. 159 с.

[14] Гайсин С.Н., Зайдес С.А. Условие внутренней герметичности затворов трубопроводной арматуры. Вестник ИрГТУ, 2014, № 6, с. 45–49.

[15] Zaides S.A., Gaisin S.N. Creating sealing surface of shutoff assembly of pipeline fittings. Chem. Petrol. Eng., 2017, vol. 53, no. 1–2, pp. 24–27, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-017-0303-0

[16] Бучнев О.С., Гайсин С.Н., Зайдес С.А. Методика оценки герметичности затворов трубопроводной арматуры по результатам моделирования шероховатых поверхностей. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2024, № 5, с. 21–29. EDN: SFBMMJ

[17] Гайсин С.Н., Зайдес С.А. Оптимальные режимы шлифования уплотнительных поверхностей затворного узла трубопроводной арматуры. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2023, № 8, с. 44–48.