ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ УТЕЧЕК РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ РАДИАЛЬНЫЙ ЗАЗОР СОПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОЦИЛИНДРА ВЫВЕШИВАНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО КРАНА

Введение. В настоящей статье на основе определения ресурса уплотнительных элементов гидроцилиндра вывешивания грузоподъемного крана проводится численный расчет утечек рабочей жидкости через радиальный зазор сопряженного узла «поршень – зеркало гидроцилиндра».
Материалы и методы. Применяется метод математического моделирования, позволяющий на основе единой методологической базы моделировать взаимодействие объектов, содержащих элементы различной физической природы. Используемые системы  моделирования: функционал Simulation (метод конечных элементов) и Flow Simulation (метод конечных объемов) программы САПР SolidWorks; графическая среда имитационного моделирования Simulink Matlab и его пакеты расширения.
Результаты. Приведена трехмерная и неравномерная по сечению сопряжения модель радиального зазора сопряженного узла «поршень – зеркало гидроцилиндра». Предложена методика расчета герметичности гидроцилиндра, устанавливающая следующую взаимосвязь: «нагрузка на гидроцилиндр – число циклов работы уплотнений – неравномерный радиальный зазор между поршнем и гильзой – величина перетечек рабочей жидкости – усадка штока».
Обсуждение и заключение. Полученные результаты позволяют повысить надежность работы силовых гидроцилиндров строительно-дорожных машин и оборудования. 

1. Макаров Г.В. Уплотнительные устройства. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: «Машиностроение» (Ленинградское отделение), 1973. 232 с.

2. Wang C.-S., Qin Y., An Q. Finite element analysis for the rubber O-ring in a mechanical seal. Tribology in Industry. 2013. Vol. 39, Issue 6. pp. 761–767.

3. Chao Peng, Shengrong Guo, Xiaoping Ouyang, Qinghe Zhou, Huayong Yang. Mixed Lubrication Modeling of Reciprocating Seals Based on a Developed Multiple-Grid Method. Tribology Transactions. 2018, 10, pp. 1151-1161

4. Bhaumik S., Bhandari P., Guruprasad S., Adepu K. Study of effect of seal profile on tribological characteristics of reciprocating hydraulic seals. Tribology in Industry. 2015. Vol. 37, No. 2. pp. 264–274.

5. Burenin V. V. New seals for the moving joint of hydraulic power cylinders. Russian Engineering Research. 2011. Т. 31, № 10. pp. 1036–1038.

6. A. Wohlers, O. Heipl, B.N.J. Persson, M. Scaraggi, and H. Murrenhoff. Numerical and Experimental Investigation on O-Ring-Seals in Dynamic Applications. International Journal of Fluid Power. 2009. 10(3), pp. 51–59.

7. Cui. T., Chien C.H., Chao Y. J., Lin C.-W., Zee J. W. Van. Service life estimation of liquid silicone rubber seals in polymer electrolyte membrane fuel cell environment. Journal of Power Sources. 2011. Vol. 196, Issue 3. pp. 1216–1221.

8. Zhang X., Wang G., Xia P., Li H.P., He M. Finite element analysis and experimental study on contact pressure of hydraulic support bud-shaped composite sealing ring. Advances in Mechanical Engineering. 2016, 10, pp. 1 –9.

9. Kurowski Paul. Engineering Analysis with SOLIDWORKS Simulation 2017, SDC Publications, 2017, 600 p.

10. Kurowski Paul. Thermal Analysis with SOLIDWORKS Simulation 2018 and Flow imulation 2018, SDC Publications, 2018, 302 p.

11. Agam Kumar Tyagi, MATLAB and Simulink for Engineers, Oxford University Press, 2012, 492 p.

12. Nuruzzaman Mohammad, Modeling and Simulation In SIMULINK for Engineers and Scientists, AuthorHouse, 2005, 240 p.

13. The MathWorks Inc.: SimHydraulics User’s Guide, Version 1.16, 2015, The MathWorks Inc., Natick, MA

14. Atlas of Fatigue Curves, Edited by H.E. Boyer, ASM International, 1986, 518 p.

15. Collins J. A. Failure of Materials in Mechanical Design: Analysis, Prediction, Prevention. John Wiley & Sons, New York, 1993, 654 p.

16. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. 301 с.

17. Noah D. Manring, Hydraulic Control Systems, John Wiley & Sons, New York, 2005, 464 p.