10.14489/hb.2018.09.pp.007-015

2018, 09 сентябрь (September)

DOI: 10.14489/hb.2018.09.pp.007-015

Труханов К. А., Долгин Б. А., Попов Д. Н.
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ УПЛОТНЕНИЯ БУРОВЫХ НАСОСОВ
(c. 7-15)

Аннотация. Рассмотрена методика выбора оптимальных параметров уплотнения и ее применение для выбора оптимальных размеров уплотнения поршня бурового насоса. Описано определение критериев, позволяющих выбрать оптимальные параметры уплотнения поршня. В качестве критериев предлагается использовать объемный КПД h_о насоса, характеризующий степень герметичности и условия его работы, и гидромеханический h_гм КПД насоса, учитывающий потери энергии вследствие гидравлического сопротивления каналов и трения в нем. Приведены расчетные зависимости для h_о и h_гм. Рассмотрен выбор материала для уплотнения поршня бурового насоса. Приведено исследование уплотнения поршня, изготовленное из полиуретана, отвечающее всем современным требованиям, предъявляемым к гидравлическим и пневматическим уплотнениям. Экспериментально определена зависимость «напряжение–деформация» для выбранного материала уплотнения. Решена задача многокритериальной оптимизации по выбору оптимальных параметров уплотнения поршня бурового насоса. При решении данной задачи использован ЛП_t-поиск с двумя критериями – h_о и h_гм. Научной новизной представленных в статье результатов является то, что решена задача двухкритериальной оптимизации конструкции уплотнения поршня буровых насосов. Отличительная особенность приведенной методики выбора оптимальных параметров уплотнения заключается в том, что она используется не на заключительном этапе разработки, а на стадии проектирования вновь разрабатываемого изделия, что позволяет экономить средства, время и затраты на проведение дорогостоящих испытаний. Результаты работы состоят в создании способа, позволяющего сделать обоснованный выбор оптимальных параметров уплотнения. По своему содержанию статья представляет интерес для специалистов, занимающихся вопросами разработки гидравлического и пневматического оборудования, требующего устанавливать в своем составе уплотнения подвижных элементов конструкции.

Ключевые слова: уплотнение поршня; насос буровой; оптимизация; материал полиуретан; ЛП_t-поиск; зависимость «напряжение–деформация».

Trukhanov K. A., Dolgin B. A., Popov D. N.
THE OPTIMUM PARAMETERS’S CHOOSING FOR THE PISTON SEALING OF MUD PUMPS
(pp. 7-15)

Abstract. The article describes a method of choosing optimal parameters of the seal. Its application is considered for choosing the optimum dimensions for the piston seal of the mud pump. Its described of the criteria definition allowing to choose the optimum parameters of the piston seal. As criteria, it is proposed to use of the pump’s volume efficiency h_о , characterizing the degree of tightness and operating conditions, and hydromechanical h_гм efficiency of the pump, taking into account energy losses due to hydraulic resistance in the channels and friction in it. There are given the calculated dependences for h_о and h_гм. There is considered of the choice of the material for the piston sealing of the mud pump. A study is given of a piston seal made of polyurethane, meeting all modern requirements for hydraulic and pneumatic seals. The “stress–strain” relationship for the selected seal material was determined by experimentally. There is solved the task of multi-criteria optimization for the choice of optimal parameters for the piston sealing of the mud pump. At a solving of this problem was used the method called “ЛП_t-search” with two criteria – h_о и h_гм . The scientific novelty of the results presented in the articleis that the task is solved for two-criteria optimization of the piston seal design of a mud pumps.A distinctive feature of this method of selecting optimal sealing parameters is that it is used not at the final stage of development but at the design stage of a newly developed product, which saves money, time and costs for carrying out costly tests. The results of the work consist in the creation of a method allowing to make an informed choice of optimal sealing parameters. The content of the article is of interest to specialists involved in the development of hydraulic and pneumatic equipment, which requires the installation of seals for mobile elements of the structure.

Keywords: Piston seal; Mud pump; Optimization; Polyurethane material; ЛП_t-search; The “stress–strain” relationship.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

К. А. Труханов, Б. А. Долгин (ЗАО «НПО Союзнихром», Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Д. Н. Попов (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия)

Eng

K. A. Trukhanov, B. A. Dolgin (ZAO “NPO Soyuznihrom”, Russia, Moscow) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
D. N. Popov (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Уплотнения и уплотнительная техника: справочник / Л. А. Кондаков, А. И. Голубев, В. Б Овандер и др.; под общ. ред. А. И. Голубева, Л. А. Кондакова. М.: Машиностроение, 1986. 464 с.
2. Машиностроение. Энциклопедия Т. IV-20. Гидравлические машины, агрегаты и установки / Ю. С. Васильев, В. А. Умов, Ю. М. Исаев и др.; ред. совет: К. В. Фролов (пред.) и др.; под общ. ред. Ю. С. Васильева, Г. П. Поршнева. М.: Машиностроение, 2015. 584 с.
3. Труханов К. А. Использования гидравлического канала связи в технических системах // Известия МГТУ «МАМИ». 2017. № 2(32). С. 54 – 63.
4. Машиностроение. Энциклопедия Т. IV-2. Электропривод. Гидро- и виброприводы. В 2-х кн. Кн. 2. Гидро- и виброприводы / Д. Н. Попов, В. К. Асташев, А. Н. Густомясов и др.; ред. совет: К. В. Фролов (пред.) и др.; под общ. ред. Д. Н. Попова, В. К. Асташева. М.: Машиностроение, 2012. 304 с.
5. Уилкинсон У. Л. Неньютоновские жидкости: пер. с англ. М.: МИР, 1964. 216 с.
6. Труханов К. А., Рябинин М. В. Способ определения реологических характеристик неньютоновских жидкостей ротационным вискозиметром // Глобальный научный потенциал. 2015. № 6(51). С. 67 – 75.
7. Вихарев А. В., Рябинин М. В., Труханов К. А. Математическое описание движения псевдопластичной жидкости и его применение // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2016. № 6. С. 44–45.
8. Яковлев С. Н. Выбор критериев работоспособности деталей и машин из полиуретана: дис. … д-ра техн. наук. М.-СПб., 2015. 223 с.
9. ГОСТ 4651–2014. Пластмассы. Методы испытания на сжатие. М: Стандартинформ, 2014. 19 с.
10. Соболь И. М., Статников Р. Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями: учеб. пособие для вузов. М.: Дрофа, 2006. 176 с.
11. Труханов К. А., Попов Д. Н. Выбор оптимальных параметров гидропривода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана [Электрон. журн.]. 2013. № 7. DDI: 10.7463/0713.0590873.
12. Ефремова К. Д., Труханов К. А. Синтез следящего пневмо/гидропривода: научное издание // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2017. № 7. С. 75 – 86.
13. Карпенко А. П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленные природой: учеб. пособие. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. 448 с.

Eng

1. Golubev A. I. (Ed.). Kondakov L. A., Ovander V. B et al. (1986). Seals and sealing machinery: handbook. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
2. Vasil'ev Yu. S. (Ed.), Porshnev G. P., Frolov K. V., Umov V. A., Isaev Yu. M. et al. (2015). Mechanical engineering. Encyclopedia Vol. IV-20. Hydraulic machines, units and installations. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
3. Truhanov K. A. (2017). Use of hydraulic communication channel in technical systems. Izvestiya MGTU «MAMI», 32(2), pp. 54-63. [in Russian language]
4. Popov D. N. (Ed.), Astashev V. K., Gustomyasov A. N., Frolov K. V. et al. (2012). Mechanical engineering. Encyclopedia Vol. IV-2. The electric drive. Hydro and vibration drives. In 2 books. Book. 2. Hydro and vibration drives. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
5. Uilkinson U. L. (1964). Non-Newtonian fluids. Moscow: MIR. [in Russian language]
6. Truhanov K. A., Ryabinin M. V. (2015). A method for determining the rheological characteristics of non-Newtonian fluids by a rotational viscometer. Global'nyy nauchnyy potentsial, 51(6), pp. 67-75. [in Russian language]
7. Viharev A. V., Ryabinin M. V., Truhanov K. A. (2016). Mathematical description of the motion of pseudoplastic fluid and its application. Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal, (6), pp. 44-45. doi: 10.14489/hb.2016. 06.pp.044-054 [in Russian language]
8. Yakovlev S. N. (2015). Choice of performance criteria for parts and machines from polyurethane. Moscow, St. Petersburg. [in Russian language]
9. Plastics. Compression test methods. (2014). Ru Standard No. GOST 4651–2014. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
10. Sobol' I. M., Statnikov R. B. (2006). The choice of optimal parameters in problems with many criteria: textbook for universities. Moscow: Drofa. [in Russian language]
11. Truhanov K. A., Popov D. N. (2013). Selection of the optimum parameters of the hydraulic drive of the fan for the engine cooling system of the vehicle. Nauka i obrazovanie. MGTU im. N. E. Baumana, (7). doi: 10.7463/0713.0590873. [in Russian language]
12. Efremova K. D., Truhanov K. A. (2017). Synthesis of servomotor pneumatic hydraulic drive: scientific edition. Nauka i obrazovanie. MGTU im. N. E. Baumana, (7), pp. 75-86. [in Russian language]
13. Karpenko A. P. (2017). Modern algorithms of search optimization. Algorithms inspired by nature: textbook. Moscow: MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2018.09.pp.007-015

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2018.09.pp.007-015

and fill out the form