Исследование герметизирующей способности резино-металлических клапанов пневмосистем высокого давления

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО сввхнлльвого оволвовлвня всоси иосковския инстнттт тонков хниитвскоя твхиоиотии лыенн М. В. ЛОМОНОСОВА На нравах Рукьнпса В С. ЮРОВСКИИ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕИ СПОСОВНОСТИ РЕЗИНО-МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КЛАПАНОВ ПНЕВМОСИСТЕМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Автореферат днссертацнн на сойсканне ученой степана каадвдата техннческнд наук Научныа руководнтель— васлуженныа деятель наукн РСФСР, доктор хннпческнх наук, проФессор Г.

М. ВАР1ЕНЕВ Консультант — кандндат техпнческнх паук, проФессор В, А. ЛЕНЕ10В Москва — 1ВВ7 МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР московскии институт тонкои химическои технолории имени М. В. ЛОМОНОСОВА На правах рукописи В. С.

ЮРОВСКИЙ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РЕЗИНО-МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КЛАПАНОВ ПНЕВМОСИСТЕМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Автореферат диссертации на срискание ученой степени кандидата тещ9фских наук- с раута одйтель— хцелуМен ель науки РСФСР ических наук, оф с . М. ВАРТЕЙЕВ Консультал~ — кандидат технических наук, йрофессор В. А. ЛЕПЕТОВ ттткьйк в„аг — 1967 У Работа выполнена в Научно-исследовательском институте резнновой промышленности. Проснм Вас н сотрудников Вашего учреждения, интересуюаихся темой днссертацнн, принять участие в заседании Ученого совета нли прислать свои отзывы, (в 2-х экз.). Зашнта диссертации назначена на (;АЙ,АК~ 1967 г. С днссертацней можно ознакомиться в библиотеке Московского института тонкой хнмнческой технологии имени М.

В. Ломоносова (Москва, М. Пироговская ул., дом 1). Дата отправки реферата ас.,ас нечаев 1967 г. Ученый секретарь Совета МИТХТ нм. М. В. Ломоно овэ П. Ф. ФЕДОРОВ, Одной из актуальных проблем в современном машиностроении является проблема создания надежных н долговечных уплотнений. От нх надежной работы зависят важные эксплуатационные характеристики отдельных агрегатов и целых машин. Наиболее распространенным видом уплотнений являются уплотнители из резины. К нх числу относятся резино-металлические клапаны, применяемые для уплотнения жидких и газообразных сред.

Настоящее исследование посвящено изучению резинометаллических клапанов для узлов пневматических систем высокого давления (до 200 ати). Определение эксплуатационных характеристик резинометаллических клапанов обычно требует их испытания на тех узлах, которые они комплектуют. Однако в последние годы сроки эксплуатации и хранения многих узлов настолько возросли, что возможность прямого экспериментального определения эксплуатационных характеристик комплектующих деталей практически исключается.

Так, до недавнего времени резиновая промышленность должна была гарантировать неизменность рабочих характеристик резиновых изделий в течение 2 — 3 лет. Для этого изучались изменения нх эксплуа. тационных свойств в процессе натурного хранения. В настоящее время машиностроение требует сохранности рабочих характеристик деталей в течение 8 — 10 лет. При этом гарантийный срок должен быть установлен гораздо быстрее, обычно одновременно с разработкой детали. В этих условиях очевидна необходимость привлечения расчетных и ускоренных экспериментальных методов для прогнозирования эксплуатационных свойств клапанов.

Наблюдение за натурным хранением изделий может быть использовано только для проверки н подтверждения данных, полученных другими методами. Для такого типа резиновых уплотнений как фланцевые прокладки предложены количественные методы оценки работоспособности, основанные на теоретическйх расчетах и экспериментальном исследовании рабочих характеристик. В то же время основные закономерности работы резино-металли- а ческнх клапанов изучены недостаточно.

Имеется только небольшое количество работ,-посвященных нх исследованию. Основная, трудность, которая возникает прн решении подобной задачн, связана со сложным характером деформации, нспытываемой 'резиной прн работе клапана. Кроме того, эксплуатационные характеристики клапанов зависят от многочнсленных параметров, связанных с конструктивным исполнением элементов уплотнения н чувствительностью резины к внешним воздействиям, таким как температура внешней среды, налнчне в ней кислорода и т. д.

Все это затрудняет решение поставленной задачи. Целью настоящей работы явилось выяснение и количественное описание закономерностей работы резино-металлических клапанов. В работе предлагаются расчетные н ускоренные экспериментальные методы, позволяющие избежать длительных испытаний, необходимых прн конструировании клапанов, уплотняющнх воздух н др.

среды под высокими избыточными давленнямн. В главе!-ой «Основные сведения о закономерностях рабо. ты резино-металлнческнх клапанов н влнянне свойств резин на нх работоспособность» приведены литературные данные по теме диссертации. Рассмотрены работы, посвященные классификации уплотнений н клапанов, исследованию механизма уплотнения прокладками н клапанами, особенностям деформации резины прн вдавливании штампов н других тел, нсследованню влияния различных внешних воздействий, которым подвержены клапаны, на свойства резин, а также некоторым другим вопросам. Применение резины в уплотнениях объясняется ее преимушествами перед другими материалами, заключающимися в относительно легкой деформнруемостн н, в то же время, практической несжнмаемостн.

Резина легко заполняет все неровности соединяемых деталей машнн н аппаратов. Поэтому не т ебуется нх особо тщательная обработка. езнно-металлнческие клапаны относятся к уплотнениям контактного типа. Онн образуют отдельную группу уплотнений нз резнны. Название клапанов, данное этой группе резико-металлнческнх деталей, происходит от названия сложных узлов, в состав которых онн входят. Одинаковое наименованне целого узла н одной из деталей подчеркивает важную роль, которая ей отводится. Известно несколько классификаций клапанов.

Наиболее важной нз них является классификация по назначению. Клапаны, исследуемые в данной работе, относятся к числу запорных, распределительных н отсечных, т. е. предназначенных для эпизодической герметизации потока жидкости илн газа нлн для изменения направления их движения. 4 Резино-металлические клапаны состоят из двух контаптно-работающих деталей.

Металлическая деталь — седло имеет вид кольцевого штампа кругового или конического профиля. Резино-металлическая деталь клапана содержит резиновый элемент в виде шайбы или, чаще всего, полого цилиндра, который завулканизован в канавку металлической арматуры и свободен лишь по верхней торцевой поверхности. Уплотнение клапаном происходит за счет напряжений в резине, возникающих в ней при вдавливании седла. В клапанах исследуемого типа элементы уплотнения не находятся в постоянном контакте, т. е.

резина не испытывает статической нагрузки. Закрытие клапана может происходить при плавном или ударном погружении седла в резину. По характеру работы резины в клапанах этого типа их относят к числу открытых. Конфигурация резинового элемента в клапанах подобна форме резиновых прокладок, применяемых для уплотнения фланцевых соединений. Физнческие основы уплотнения резиновыми прокладками, разработанные Г.

М. Бартеневым, Н. Г. Калядиной, В. А. Лепетовым, В. И. Новиковым и др, имеют большое значение для понимания закономерностей работы клапанов. Результаты работ по исследованию прокладок позволяют предположить, что герметизирующая способность клапанов будет зависеть от упругих свойств резни, размеров резинового элемента и сопряженных деталей.

Однако специфику клапанов составляет то, что вследствйе неподвижности резинового элемента, который привулканизован к стенкам канавки, силы трения не могут играть столь существенную роль при разгерметизации клапанов, как в случае прокладок. Наиболее вероятной является потеря герметичности клапанами по механизму контактного натекания. Кроме того, резина в клапанах, в отличие от прокладок, испытывает более сложный вид деформации, так как одна из опорных поверхностей имеет заострение. Подобный вид деформации испытывается резиной при определении твердости, когда происходит вдавливание в нее индеитеров различной формы. Во многих работах устанавливается зависимость между твердостью н модулем резин.