Введение
1. Состояние проблемы и основные задачи исследования 10
1.1. Конструкции и анализ типичных отказов уплотиительных соединений гидросистем 10
1.2. Механизм герметизации и анализ факторов, определяющих герметичность эластомерных уплотиительных соединений 16
1.2.1. Влияние типа соединения «уплотнитель - контртело» 17
1.2.2. Влияние материала уплотнителя 19
і .2.3. Влияние рельефа уплотняемой поверхности 21
1.2.4. Влияние точности сопрягаемых размеров уплотнителя и контртел 25
1.2.5. Влияние избыточного давления 28
1.2.6. Влияние уплотняемой среды 30
1.2.7. Влияние температуры эксплуатации уплотнительного соединения 32
1.3. Принципы проектного расчета и методы прогнозирования ресурса уплотиительных соединений на основе колец круглого сечения 33
1.3.1. Требования стандартов к системе «уплотнитель - контртело» и гарантийные обязательства 33
1.3.2. Критерии исчерпания ресурса уплотиительных соединений 35
1.3.3. Методы прогнозирования 38
1.3.4. Математические модели утечек уплотняемой среды 42
1.3.5. Приборы и методы испытания уплотиительных соединений 45
1.4. Основные особенности и методы, описания механического поведения эластомерных уплотиительных материалов 47
1.5. Цели и задачи исследования 52
2. Разработка математической модели герметизации активными уплотнениями соединений с микрорельефом на контактной поверхности 54
2.1. Нелинейная математическая модель контактного взаимодействия эластомерного уплотнителя и контртела с микрорельефом 54
2.1.1. Выбор и обоснование реологической модели эластомерной среды.. 54
2.1.2. Определение системы КЭ - уравнений, описывающих процесс иа-гружения уплотнителя в составе соединения 60
2.1.3. Математическая модель топографии контактной поверхности 64
2.1.4. Описание алгоритма и программы конечно-элементного расчета взаимодействия уплотнителя и контртела с микрорельефом 68
2.1.5. Тестирование модели и программы конечно-элементного расчета.. 70
2.2. Описание и анализ результатов численного исследования взаимодействия эластомерного кольца круглого сечения и контртела с микрорельефом в неподвижных уплотнительных соединениях 76
2.2.1. Влияние температуры эксплуатации и точности сопрягаемых размеров уплотнителя и контртела на ресурс соединения по критерию предельных контактных напряжений 76
2.2.2. Влияние шероховатости поверхности контртела на работоспособность и ресурс соединения по критерию полноты перекрытия микрорельефа 78
2.2.3. Влияние типа напряженно-деформированного состояния уплотнителя на ресурс соединения по критериям предельных контактных напряжений и полноты перекрытия микрорельефа 82
2.3. Математическая модель утечек рабочей жидкости в неподвижных уплотнительных соединениях 88
3. Методики экспериментальных исследований 94
3.1. Методики микрометражных исследований элементов уплотнительных соединений ГУР тракторов МТЗ 80/82 94
3.1.1. Методика исследования отклонений и установления статистических законов распределения сопрягаемых размеров 94
3.1.2. Методика исследования равновесного модуля упругости при растяжении колец 99
3.1.3. Методика исследования шероховатости контакти ых поверхностей 101
3.2. Универсальная экспериментальная установка для исследования реологических характер ист и к структурированных эластомеров 102
3.3. Описание методик исследования изменения физико-механических характеристик вулканизатов шифра 7-В14-1 при длительном статическом нагружении в среде гидравлической жидкости И-20А 109
3.3.1 Методика исследования компрессионных характеристик в услови ях длительного статического нагружения 109
3.3.2 Методика исследования релаксационных характеристик 111
3.3.3. Методика исследования равновесного модуля упругости 116
3.4. Методика исследования ресурса радиальных уплотнительных соединений с различной конфигурацией контртел 118
3.5. Методика прогнозирования межремонтного ресурса неподвижных уплотнительных соединений 122
3.6. Методика расчета потока утечек 124
4. Результаты экспериментальных и теоретических исследований 127
4.1. Результаты микрометражных исследований элементов уплотни тельных соединений и анализ причин их отказов 127
4.1.1. Результаты исследования отклонений и установления статистических законов распределения сопрягаемых размеров 127
4.1.2. Результаты исследования равновесного модуля упругости при растяжении колец 136
4.1.3. Результаты исследования шероховатости контактных поверхно стей 137
4.2. Компрессионные характеристики вулканизата шифра 7-В-14-1 }38
4.3. Релаксационные характеристики вулканизата шифра 7-В-14-1 141
4.4. Характеристики изменения равновесного модуля упругости вулканизата шифра 7-В-14-1 143
4.5. Результаты стендовых испытаний и прогнозирования ресурса неподвижных уплотнительных соединений 145
1. Оценка результатов стендовых испытаний 145
2. Результаты оценки ресурса уплотнительных соединений ГУР
тракторов МТЗ 80/82 149
Результаты расчета потока утечек в неподвижных уплотнительных соединениях 152
Разработка рекомендаций по повышению ресурса неподвижных уплотнительных соединений гур тракторов МТЗ 80/82 157
Рекомендации по повышению ресурса торцевых соединений 157
Рекомендации по повышению ресурса радиальных соединений 159
Расчет экономической эффективности предлагаемых мероприятий 161
Общие выводы 166
Список использованных источников
