Підвищення герметизуючої здатності осевих ущільнень обертового руху
Автор: Слив'як Микола Русланович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Герметологія – це галузь техніки, яка займається розробкою наукових основ та практичних методів герметизації об’єктів, проектування та експлуатації ущільнюючих пристроїв та ущільнювальної техніки. У сучасному машинобудуванні, а також у галузях енергетики, нафтохімії, електронного виробництва, космічних досліджень та інших, виникає потреба в підвищенні технічного рівня ущільнювальних пристроїв. Інтенсифікація технологічних процесів, підвищення якості продукції та економія матеріальних та енергетичних ресурсів в багатьох випадках залежать від можливостей забезпечення високих фізичних показників робочих середовищ. Досягнення високого вакууму чи високого тиску робочих середовищ в машинах, технологічних або дослідницьких апаратах можливе лише за наявності ефективних герметизуючих з’єднань. Надійність машини чи апарата в цілому значною мірою залежить від якості ущільнювальних пристроїв. Ресурс та надійність більшості технічних об’єктів визначається працездатністю ущільнювальних пристроїв. Це стимулює постійне підвищення вимог до ущільнюючих пристроїв та роботи по їх удосконаленню. Запропонована в роботі інженерна методика створення осевих ущільнень обертового руху використовує достатньо прості рекомендацій і залежності, що дозволяє використовувати їх на практиці. В роботі аналізуються залежності отримані на основі експериментальних даних. Об’єкт дослідження: осеве ущільнення обертового руху. Предмет дослідження: геометричні, конструктивні, технологічні параметри осевих ущільнень обертового руху. Мета дослідження: вивчення впливу геометричних, конструктивних та технологічних параметрів осевих ущільнень обертового руху на ефективність герметизації рідинних та газоподібних середовищ. Дослідження гідродинамічних явищ в зоні герметизації осевого ущільнення з метою оптимізації геометричних та конструктивних параметрів як окремих елементів так і цілого вузла осевого ущільнення. В першому розділі роботи наведено класифікаційні ознаки, методи та устаткування для використання осевих ущільнень обертового руху для герметизації рідинних та газоподібних середовищ. Описані особливості роботи осевих ущільнень. В другому, аналітичному розділі роботи розглянуто особливості конструкцій аксіальних та радіальних осевих ущільнень і галузі їх застосування, наведена класифікація аксіальних осевих ущільнень в залежності від тиску, швидкості ковзання та навантаження. Проаналізовано осьові сили, що діють на кільцеві елементи ущільнення. Наведені основні конструктивні параметри осевих ущільнень. В третьому, дослідницькому розділі роботи розглянуто явище механічного спотворення ущільнювального зазору, дослідження впливу осьових сил на механічну деформацію кільцевих елементів ущільнення при дії внутрішнього і зовнішнього тисків при різних коефіцієнтах навантаження. Вплив радіальних сил, вплив мікрошорсткості ущільнювальних поверхонь. За результатами експериментальних досліджень побудовано епюри тисків по ширині зазору осевого ущільнення. Виявлено оптимальні силові параметри тиску герметизації при якому фрикційне зношування стає неможливим, що виключає взаємне згладжування мікронерівностей ущільнювальних поверхонь. В четвертому розділі роботи здійснено економічну оцінку отриманого проектного рішення. Спершу проведено планування виконання магістерської роботи та розрахунок витрат на її виконання. Далі виконано розрахунки експлуатаційних витрат для отриманого проектного рішення та визначено ціни споживання проектного рішення. Термін розробки та впровадження проектного рішення становить 77 днів, а витрати на його розробку і впровадження складатимуть 31154,7 грн. Дане проектне рішення матиме термін використання – 5 років. Річні витрати на експлуатацію проектного рішення становитимуть 16185,5 грн. Проектне рішення матиме ціну споживання для організації-розробника 176,67 грн. за день та для організації-покупця – 181,77 грн. за день протягом усього терміну використання. Отримані в роботі проектні рішення та відповідні досліджень вказують на їх та доцільність використання на практиці. Проведені економічні розрахунки – свідчать про економічну ефективність їх виконання та подальшого застосування. Ключові слова: ущільнення, ущільнення обертового руху, герметичність, осеве ущільнення, дослідження, експеримент, комп’ютерний інжиніринг.