АНАЛІЗ І ОЦІНКА ТОЧНОСТІ МЕТОДІВ РОЗРАХУНКУ ЩІЛЬНОСТІ КАНАЛІВ ТА ПИТОМОЇ ПЛОЩІ ПОВЕРХНІ КОНТАКТУ БЕЗЗМАЩУВАЛЬНИХ ПОРШНЕВИХ УЩІЛЬНЕНЬ
ANALYSIS AND EVALUATION OF THE ACCURACY OF METHODS FOR CALCULATING THE DENSITY OF CHANNELS AND THE COMBINED AREA OF THE CONTACT SURFACE OF LUBRICATION-FREE PISTON SEALS
Сторінки: 125-131. Номер: №6.т.2, 2022 (315) 
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-315-6(2)-125-131
Автори:
Олександр ТИМОЩУК
Хмельницький національний університет
https://orcid.org/0000-0003-0149-8878
e-mail: alex.tymoschuk@gmail.com
Oleksandr TYMOSHCHUK
Khmelnytsky National University
Анотація мовою оригіналу
На основі теорії стохастичних полів були розроблені методи розрахунку герметичності беззмащувальних поршневих ущільнень для виконання інженерних методик обчислень, призначені для галузі машинобудування. Мета роботи полягає в проведенні аналізу точності створених методів розрахунку щільності каналів та питомої площі поверхні контакту, що омивається робочим середовищем, беззмащувальних поршневих ущільнень.
Досліджена залежність щільності ймовірності каналів від комплексу умов контактування на основі теорії стохастичних полів. Аналіз досліджень показує, що залежність щільності ймовірності каналів від комплексу умов контактування носить екстремальний характер. Даний результат пояснюється впливом процесу злиття плям контакту в процесі навантаження. Для визначення щільності каналів виведена точна формула, яка залежить від спектральних моментів та ефективного рівня деформації. Значення, розраховані за точною та розрахунковою формулою щільності каналів різняться не більше, ніж на 0,45%.
Виведена і досліджена точна формула питомої площі поверхні стику, що омивається робочим середовищем.
Досліджена залежність зведеної площі поверхні стику, що омивається середовищем, від комплексу умов контактування. Значення величин, розраховані за точними та розрахунковими формулами питомої площі поверхні стику, що омивається середовищем, різняться не більше, ніж на 6,1%.
Ключові слова: контакт; спряжені контактуючі поверхні; щільність ймовірності висот впадин; щільність ймовірності висот вершин; питома площа шорсткої поверхні; питома площа поверхні стику, що омивається робочим середовищем; щільность каналів; комплекс умов контактування; відносна фактична площа контакту; герметичність беззмащувальних поршневих ущільнень; теорія стохастичних полів; нормальний стохастичний процес
Розширена анотація англійською мовою
On the basis of the theory of stochastic fields, methods of calculating the tightness of the deadly piston seals were developed to perform the engineering methods of calculations intended for the field of mechanical engineering.
The dependence of the channel probability density on the set of contact conditions was investigated based on the theory of stochastic fields. Analysis of research shows that the dependence of the channel probability density on the complex of contact conditions is extreme. This result is explained by the influence of the process of merging the contact spots during the loading process. To determine the density of the channels, an exact formula is derived that depends on the spectral moments and the effective level of deformation. On the basis of the exact formula, the calculation formula of the probability density of the channels was obtained for carrying out engineering calculations of the tightness of lubrication-free piston seals. The values calculated by the exact and estimated channel density formulas differ by no more than 0.0045.
The exact formula of the specific surface area of the joint washed by the working medium is derived and investigated.
The dependence of the combined surface area of the joint washed by the medium on the set of contact conditions was investigated. Values of quantities calculated according to exact and calculation formulas of the specific surface area of the joint washed by the medium differ by no more than 6.1%.
Keywords: contact; interconnected surfaces; density of probability of heights of depressions; the density of the heights of the vertices; the specific area of the rough surface; the specific surface area of the contact joint, which is washed by the working environment; tightness of channels; complex of contact conditions; relative actual contact area; tightness of the penetrating piston seals; the specific surface area of the joint washed by the environment; stochastic field theory
Література
- Тимощук О.Г. Розробка методів розрахунку та експериментального дослідження герметичності беззмащувальних циліндро-поршневих ущільнень: Дис. … канд. техн. наук. – Хмельницький, 2003. – 386 с.
- Evaluation of accuracy of the method of calculation of the effective level of deformation of contacting surfaces of cylinder-piston seals, Tymoshchuk O. Actual problems of modern science. Monograph: edited by Matiukh S., Skyba M., Musial J., Polishchuk O. – Bydgoszcz University of Science and Technology, Poland, KhNU – 2021. – р. 425-431.
- 3. Семенюк Н.Ф., Сиренко Г.А. Описание топографии анизотропных шероховатых поверхностей трения с помощью модели случайного поля. Полная кривизна, главные кривизны и отношение главных кривизн в вершинах микронеровностей. Удельная площадь гауссовской поверхности и удельный объем зазора // Трение и износ. – 1980. – № 5. – С. 815 –
References
- 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.
- Evaluation of accuracy of the method of calculation of the effective level of deformation of contacting surfaces of cylinder-piston seals, Tymoshchuk O. Actual problems of modern science. Monograph: edited by Matiukh S., Skyba M., Musial J., Polishchuk O. – Bydgoszcz University of Science and Technology, Poland, KhNU – 2021. – р. 425-431.
3. 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.
