РОЗРОБКА І АНАЛІЗ ТОЧНОСТІ ІНЖЕНЕРНИХ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ МІЖКОНТАКТНОГО ОБ’ЄМУ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ ГЕРМЕТИЧНОСТІ БЕЗЗМАЩУВАЛЬНИХ ПОРШНЕВИХ УЩІЛЬНЕНЬ
DEVELOPMENT AND ANALYSIS OF THE ACCURACY OF ENGINEERING METHODS FOR DETERMINATION OF INTERACTION VOLUME FOR CALCULATION OF THE TIGHTNESS OF NON-LUBRICATING CYLINDER-PISTON SEALS
Сторінки: 256-259. Номер: №6, 2021 (303) 
Автори:
ТИМОЩУК О.Г.
Хмельницький національний університет
ORCID: 0000-0003-0149-8878
e-mail: alex.tymoschuk@gmail.com
Oleksandr TYMOSHCHUK
Khmelnytskyi National University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2021-303-6-256-259
Рецензія/Peer review : 02.11.2021 р.
Надрукована/Printed : 30.12.2021 р.
Анотація мовою оригіналу
На основі теорії стохастичних процесів розроблені методи інженерного розрахунку міжконтактного об’єму для розрахунку герметичності беззмащувальних циліндро-поршневих ущільнень компресорів. Результатом є створення методів розрахунку герметичності (тривалості натікання газу) в беззмащувальних циліндро-поршневих металополімерних ущільненнях, а також оцінка точності створених методів для поршневих ущільнень. В статті розглядається пружний контакт сильно анізотропної шорсткої поверхні (полімерна поверхня) з гладкою (металевою) поверхнею. Досліджена залежність міжконтактного об’єму газу від комплексу умов контактування на основі теорії стохастичних полів. Виконана оцінка похибки, яка виникає при заміні точної формули розрахунку міжконтактного об’єму наближеною формулою. Значення, розраховані за точною та розрахунковою формулою зведеного натікання різняться не більше, ніж на 0,17 відсотків. Теоретично обґрунтовані і розроблені точні методи розрахунку герметичності беззмащувальних циліндро-поршневих ущільнень для молекулярного та в’язкісного режимів плину газу, що є основою для практичних розрахунків герметичності ущільнень беззмащувальних пневмокомпресорів. Досліджена залежність міжконтактного об’єму, ефективного рівня деформації та середньої висоти зазору від комплексу умов контактування. Встановлено, що при малих навантаженнях рівень деформації , ефективний рівень деформації , зведений міжконтактний об’єм та зведена середня висота зазору чисельно рівні. Значення, розраховані за точною та розрахунковою формулою міжконтактного об’єму різняться не більше, ніж на 0,17 відсотків при К > 1 та не більше, ніж на 0,00029 відсотків при К > 1.
Ключові слова: контакт; спряжені контактуючі поверхні; рівень деформації; питома площа шорсткої поверхні контакту; зведений модуль Юнга; відносна фактична площа контакту; герметичність циліндро-поршневих ущільнень; міжконтактний об’єм; профілограма; теорія стохастичних полів
Розширена анотація англійською мовою
Based on the theory of stochastic processes, methods of engineering calculation of the contact volume for the calculation of the tightness of non-lubricating cylinder-piston seals of compressors have been developed. The result is the creation of methods for calculating the tightness (duration of gas flow) in non-lubricating cylinder-piston metal-polymer seals, as well as assessing the accuracy of the created methods for piston seals. The article considers the elastic contact of a strongly anisotropic rough surface (polymer surface) with a smooth (metal) surface. The dependence of the intercontact gas volume on the complex of contact conditions based on the theory of stochastic fields is investigated. An estimate of the error that occurs when replacing the exact formula for calculating the contact volume with an approximate formula is performed. The values calculated according to the exact and calculated formula of the consolidated inflow differ by no more than 0.17 percent. Accurate methods for calculating the tightness of non-lubricating cylinder-piston seals for molecular and viscous modes of gas flow, which is the basis for practical calculations of the tightness of the seals of non-lubricating pneumatic compressors, are theoretically substantiated and developed. The dependence of the contact volume, the effective level of deformation and the average height of the gap on the set of contact conditions has been studied. It is established that at low loads the deformation level, the effective deformation level, the reduced contact volume and the reduced average gap height are numerically equal. The values calculated by the exact and calculated formula of the contact volume differ by no more than 0.17 percent at K 1 and no more than 0.00029 percent at K> 1.
Keywords: contact; conjugate contact surfaces; level of deformation; specific area of the rough contact surface; Jung’s consolidated module; relative actual contact area; tightness of cylinder-piston seals; contact volume; profilogram; stochastic field theory
References
- Semenyuk N.F., Sirenko G.A. Description of the topography of anisotropic rough friction surfaces using a random field model. Total curvature, principal curvatures, and ratio of principal curvatures at the vertices of microroughnesses. Specific area of the Gaussian surface and the specific volume of the gap. Friction and wear. 1980. № 5. P. 815–823.
- Terletskaya E. Investigation of the characteristics of the frictional elastic contact of rough isotropic surfaces: Dis. … cand. tech. science. Khmelnytsky, 1996. 195 p.
- Prudnikov A.P., Brychkov Yu.A., Marichev O.I. Integrals and series. Special functions. M. Nauka, 1983. 752 p.
- Semenyuk N. Research of topography of surfaces by a method of a random field and development of settlement methods of an estimation of an actual site of contact at friction of firm bodies: Dis. … cand. tech. science. Yakutsk, 1983. 149 p.
- Tymoschuk O. Development of methods for calculation and experimental study of the tightness of non-lubricating cylinder-piston seals: Dis. … Cand. tech. science. Khmelnytsky, 2003. 386 p.
