Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

3. Проницаемость.

Поток газопроницаемости тонкостенного элемента по i-му газу (H₂, He и т. д.) может быть рассчитан по формуле

Q_пi = ;

где q_п, – коэффициент проницаемости для данной пары “газ – материал”;

F – площадь тонкой стенки (оболочки, сильфона манжеты);

∆p – перепад давления проникающего газа на стенке, Па; ∆p_i = p_i – p’₁

δ - толщина стенки, м;

j – показатель диссоциации газов в материале стенки (1 – для полимеров, резин; 2 – для металлов).

q_п = q₀*exp ,

где q₀ – константа проницаемости, м²*Па^1/j*с^-1

Е_п – энергия активации проницаемости, Дж*моль^-1

Напомним, что основным газом, диффундирующим (проникающим) через резину является гелий, с парциальным давлением в атмосфере р₁=5,32*10^-1 Па. Основным газом, диффундирующим через сталь является водород с парциальным давлением в атмосфере р₁=3,99*10^-2 Па.

При давлении в вакуумной камере р=10^-5 Па, откачиваемой диффузионным насосом, парциальные давления этих газов составят: р₂=10^-8 Па (Не), р₂=10^-7 Па (Н₂).

Таким образом при расчетах потоков проницаемости можно принять:

QпO2 ≈ 0;

Q_пN2 ≈ 0;

Q_пHe ≈ ;

Q_пH2 ≈ Q_пi = ;

Q_∑ Q_пHe+Q_пH2 +

Рис. 2. Схема проникновения (диффузии) газов через уплотнительные элементы:

а) уплотнительное кольцо,

б) манжета сальникового ввода.

Таблица 4.

Коэффициенты проницаемости атмосферных газов через металлы.

Таблица 5.

Константы и энергии активации проницаемости Н₂ через различные материалы.

Рис.3. График зависимости потока проникающего водорода Q_п от Т для сильфона D*d*h*n=22*10*0,08*10.

Пример 5. Рассчитать поток газопроницаемости манжеты из материала ИРП-1345М.

Dв=20мм =0,02 м; D=30мм=0,03м; δ=0,3мм=3*10^-4м.

Коэффициент проницаемости:

q_п =6*10^-9 .

Площадь стенки манжеты:

F≈ .

Перепад давления поникающего газа на стенке:

(∆р_Не)′=3*10^-1 Па.

Поток газопроницаемости:

Q_{п Не-резина} .

Пример 6. Рассчитать поток газопроницаемости сильфона из стали Х18Н10Т с размерами

D*d*h*n=63*47,5*0,16*15, где n – число гофр сильфона, см. рис. 4.

Рис. 4. Схема проникновения (диффузии) газов (водорода) через металлический сильфон:

1 – заглушка, приваренная к торцу сильфона;

2 – кольцо обжимное (для лучшей приварки сильфона);

3 – сильфон;

4 – стенка (фланец);

5 – кольцо распорное (для лучшей приварки сильфона).

Суммарная площадь стенок сильфона:

F_∑= *2*n = 4,1*10^-2 м²;

δ = 1,6*10^-4 м;

Перепад давления поникающего газа на стенке:

(∆р)^1/2=(5*10^-2)^1/2 Па^1/2=2,2*10^-1 Па^1/2.

Коэффициент проницаемости:

q_п = 10^-12 .

Поток газопроницаемости:

Q_{п Н2-Fe} = .

4. Натекание.

Определяется чувствительностью течеискателя, используемого при контроле.

Т
ак, для высоковакумных непрогреваемых системы, герметичность системы проверяется с помощью галоидного течеискателя, для которого максимальная чувствительность( минимальный поток натекания) составляет:

При проверке с помощью масс-спектрометрического течеискателя (без азота) чувствительность метода, соответственно, расчетный поток натекания составляет

Д
ля СВВ прогреваемых систем должен использоваться масс-спектрометрический течеискатель с азотной ловушкой и, соответственно, расчетная величина течи составляет

Рис. 5. Изменение натекания через инжекторный ввод в зависимости от времени работы и от шероховатости поверхности вала представлено на следующем графике.

В вводах движения манжеты изнашиваются в прцессе работы, циклически работающие на изгиб сильфоны “устают”, поэтому поток натекания через эти вводы с течением времени растет, как показано на рис. 5.

Лекция 28.

Расчёт газовыделения из кинематических пар.

В общем виде поток газовыделения из кинематической пары определяется зависимостью:

Q_К≈F∙q_К , Q_К≈ F_i∙q_Кi

Где F_i—площадь поверхности контакта i-й кинематической пары;

q_Кi—удельное газовыделение из кинематической пары в контакте;

1. Вал-втулка

рис.1 Схема кинематической пары ‘вал-втулка’

Удельное газовыделение для кинематической пары вал/втулка определяется по

формуле:

П

лощадь контакта:

В диапазоне варьирования параметров:

V_ск=0,2-0,9 м/с, σ_к=10-50 МПа

Скорость скольжения определяется следующим соотношением:

V_ск=πR₂n/30,

где n-частота вращения, об/мин.

где

Здесь: μ₁,μ₂—коэффициенты Пуассона для материалов вала и втулки;

Е₁,Е₂—модули упругости материалов вала и втулки;

N—нормальная нагрузка;

L—длина контакта;

P_o— удельная нагрузка;

V_СК—скорость скольжения;

σ_К—контактное напряжение;

Пример 1

Расчёт газовыделения из пары ‘вал-втулка’ со следующими геометрическими размерами и параметрами:

N=12 H (=1 кг)

L=10^-2 м

Определяем скорость скольжения:

Q_к=?

Определяем контактные напряжения:

Площадь контакта:

Тогда газовыделение пары ‘вал-втулка’:

2. Шарикоподшипники:

рис.2 Схема шарикоподшипника

Удельное газовыделение для кинематической пары кольцо подшипника-тела качения выражается соотношением:

Пример 2: рассчитать газовыделение Q_К из шарикоподшипника серии 100 в вакууме при следующих параметрах:

N=80H; n=2000об/мин; радиус желоба: ρ_ж=2,56•10^-3м; диаметр шариков D_Т=4,74•10^-3м;

D=2,6•10^-2м; d=10^-2м; Е=2•10¹¹Н/м² (для стали ШХ15); μ=0,3;

Расчет:

Пример 3: тот же подшипник (серии 100) вращается при той же нагрузке N=80H, но с частотой n=20об/мин. В этом случае поток газовыделения составит:

V
_СК=1,6•10^-4м/с;

3. Зубчатая волновая передача.

Рис. 3 Схема контактного взаимодействия в зоне зацепления волновой зубчатой передачи:

1—жесткое колесо (ведомое);

2—двухкулачковый генератор волн (закрепление на ведущем валу);

3-гибкое герметичное колесо;

Удельное газовыделение из зубчатого зацепления для волновой передачи определяется по формуле:

П
ример 4: Рассчитать поток газовыделения из волновой зубчатой передачи ГВЗП-42 при следущих параметрах:

D_дж=4,385•10^-2м; Z_ж=144; α_w=20˚; φ=30˚

М_вых=5,3Н•м; С_Z=0.15; m=3•10^-4м

Н_д=0,562•10^-3м; h_д=Н_д/m=1.88

w_o=4•10^-4м; n₁=10•c^-1; В=8•10^-3м

4. Планетарно-винтовая передача.

Рис. 4 Схема контактного взаимодействия в планетарно-винтовой передаче

ЛЕКЦИЯ №29

АДСОРБЦИЯ И ДЕСОРБЦИЯ ГАЗОВ

В зависимости от характера взаимодействия газов с поверхностью твердого тела различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию).

При физической адсорбции энергия связи молекул газа с поверхностью большинства материалов сравнительно невелика (до 4*10⁴ Дж/моль), а характер взаимодействии определяется силами Ван-дер-Ваальса.

Характеристики

Список файлов лекций