Systems. Methods. Technologies 3(35) 2017

Системы Методы Технологии . П . М . Огар и др . Обеспечение герметичности … 2017 № 3 (35) с . 7-14 7 ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ И МАШИНОСТРОЕНИЯ УДК 621.01:621.646 DOI: 10.18324/2077-5415-2017-3-7-14 Обеспечение герметичности неподвижных соединений с низкомодульными материалами П . М . Огар а , Д . Б . Горохов b , В . К . Елсуков с Братский государственный университет , ул . Макаренко 40, Братск , Россия а ogar@brstu.ru , b denis_gorohov@mail.ru , c elswk@mail.ru Статья поступила 7.07. 2017, принята 3.08. 2017 Указано , что основными контактными характеристиками , обеспечивающими герметичность уплотнительных соедине - ний , являются относительная площадь контакта , плотность зазоров в стыке , степень слияния пятен контакта отдельных неровностей , определяющая вероятность протекания среды . Использована дискретная модель шероховатости , где неровно - сти представлены набором одинаковых сферических сегментов , распределение которых по высоте соответствует опорной кривой профиля в виде регуляризованной бета - функции . При рассмотрении контакта отдельной неровности влияние осталь - ных контактирующих неровностей заменено действием равномерно распределенной нагрузки q c в некоторой круговой облас - ти . Определены уравнения поверхностей неровностей и полупространства в процессе нагружения . Это позволило определить объем и плотность зазоров в уплотнительном стыке . Указано на роль взаимного влияния неровностей и параметров регуля - ризованной бета - функции на зависимости плотности зазоров от безразмерного силового упругогеометрического параметра f q . При этом вероятность протекания среды определяется степенью слияния отдельных пятен контакта и шириной зоны уплотнения . Получена зависимость функционала проницаемости от безразмерного силового упругогеометрического пара - метра f q , из которой можно выделить три зоны герметизации : начальной , за счет внедрения наиболее высоких неровностей ; стабильной , за счет уменьшения плотности зазоров ; эффективной , за счет слияния отдельных пятен контакта . Ключевые слова : герметичность ; шероховатая поверхность ; сферическая неровность ; упругий контакт ; низкомодульные материалы ; взаимное влияние неровностей ; плотность зазоров . Ensuring tightness of fixed joints with low-modulus materials P.M. Ogar а , D.B. Gorokhov b , V.K. Elsukov c Bratsk State University; 40, Makarenko St., Bratsk, Russia а ogar@brstu.ru , b denis_gorohov@mail.ru , c elswk@mail.ru Received 7.07.2017, accepted 3.08.2017 It is indicated that the main contact characteristics ensuring the tightness of the sealing joints are the relative contact area, the gap density in the joint, the degree of fusion of the contact spots of individual asperities, which determines the probability of the medium flowing. A discrete roughness model is used in which asperities are represented by a set of identical spherical segments, the distribution of which in height corresponds to the profile support curve in the form of a regularized beta function. When considering the contact of a particular unevenness, the effect of the remaining contacting irregularities is replaced by the action of a uniformly distributed load q c in some circular region. The equations of the surfaces of asperities and half-spaces in the process of loading are defined. This allowed to determine the volume and density of gaps in the sealing joint. The role of the mutual influence of irregularities and parameters of the regularized beta function on the dependence of the gap density on the dimensionless force elastic geometric parameter f q . is pointed out. It is indicated that the probability of the medium flowing is determined by the degree of confluence of individual contact spots and the width of the compaction zone. The dependence of the permeability functional on the dimensionless force elastic geometric parameter f q , is obtained, from which three sealing zones can be distinguished: initial, due to the introduction of the highest irregularities; stable, due to a decrease in the gap density; effective, due to the fusion of individual contact spots. Keywords: tightness; r ough surface; spherical asperity; elastic contact; low-modulus materials; mutual influence of asperities; gap density. Введение Надежность современных машин , агрегатов и аппа - ратов во многом определяется качеством уплотнитель - ных соединений . Обеспечение их надежности заклады - вается еще на стадии проектирования . Исследования показывают , что в 80 % случаев выход из строя герме - тизирующих устройств обусловлен процессами , проис - ходящими в зоне их контакта . Герметичность — это свойство соединений обеспе - чивать допустимую величину утечки , определяемую из условий нормальной работы различных систем и обо - рудования , безопасности людей , охраны окружающей среды . Под уплотнительным соединением ( УС ) подра - зумеваем совокупность деталей , образующих конст - рукцию для обеспечения герметичности .