ຫຼັກການປະທັບຕາວົງແຫວນໂອໂລຫະຮູບກົ່ງ: ການວິເຄາະຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບກົນໄກການປະທັບຕາທີ່ປັບຕົວໄດ້ດ້ວຍຕົນເອງໃນສະພາບທີ່ຮ້າຍແຮງ

ວົງແຫວນໂອ-ຣິງໂລຫະຮູ, ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າວົງແຫວນປະທັບຕາໂລຫະຮູ ຫຼື ປະທັບຕາໂອ-ຣິງໂລຫະ, ແມ່ນອົງປະກອບປະທັບຕາຄົງທີ່ຮູບວົງແຫວນທີ່ສ້າງຂຶ້ນຢ່າງແມ່ນຍຳຈາກທໍ່ໂລຫະທີ່ບໍ່ມີຮອຍຕໍ່ທີ່ມີຄວາມແຂງແຮງສູງ ແລະ ມີຝາບາງ. ພາກຕັດຂວາງຂອງມັນມັກຈະເປັນຮູບວົງມົນ (ສາມາດປັບແຕ່ງເປັນຮູບຕົວ C, ຮູບໄຂ່, ແລະອື່ນໆ) ແລະ ພວກມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການບິນອະວະກາດ, ພະລັງງານນິວເຄຼຍ, ປິໂຕເຄມີ, ອຸປະກອນສູນຍາກາດເຄິ່ງຕົວນຳ, ແລະ ວາວຄວາມດັນສູງທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບວົງແຫວນໂອ-ຣິງຢາງແບບດັ້ງເດີມ ຫຼື ປະเก็นໂລຫະແຂງ, ຄຸນສົມບັດທີ່ໂດດເດັ່ນທີ່ສຸດຂອງວົງແຫວນໂອ-ຣິງໂລຫະຮູແມ່ນຄວາມເປັນເອກະລັກຂອງມັນ.ຫຼັກການປະທັບຕາທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້ດ້ວຍຕົນເອງຜ່ານຜົນກະທົບຮ່ວມກັນຂອງການຜິດຮູບແບບຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງຝາທໍ່ ແລະ ຄວາມກົດດັນຂອງລະບົບ, ພວກມັນບັນລຸການປະທັບຕາເຕັມຂະບວນການຕັ້ງແຕ່ການຕິດຕໍ່ຄັ້ງທຳອິດຈົນເຖິງການປັບປຸງຕົນເອງຂອງຄວາມກົດດັນ. ບົດຄວາມນີ້ສຸມໃສ່ຫຼັກການປະທັບຕາຂອງວົງແຫວນໂອໂລຫະກົ່ງ, ໃຫ້ການວິເຄາະດ້ານວິຊາການແບບມືອາຊີບ ແລະ ລະອຽດເຊິ່ງກວມເອົາໂຄງສ້າງພື້ນຖານ, ກົນໄກການເຮັດວຽກ, ລັກສະນະການຜິດຮູບ, ຜົນກະທົບການປັບຕົວຕົນເອງຂອງຄວາມກົດດັນ, ການປຽບທຽບປະເພດຕ່າງໆ, ແລະ ສິ່ງຈຳເປັນໃນການອອກແບບ.

1. ໂຄງສ້າງພື້ນຖານ ແລະ ການໂຕ້ຕອບການຜະນຶກ

ແກນຂອງວົງແຫວນໂລຫະຮູບຊົງ O ເປັນຮູໂຄງສ້າງທໍ່ກົມທີ່ມີຝາບາງ, ໂດຍມີຄວາມໜາຂອງຝາໂດຍປົກກະຕິແມ່ນ 0.1–0.5 ມມ ແລະ ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງທໍ່ 0.5–10 ມມ. ໃນລະຫວ່າງການຕິດຕັ້ງ, ມັນຖືກວາງໄວ້ໃນຮ່ອງໂລຫະ ແລະ ຖືກບີບອັດໂດຍການໂຫຼດລ່ວງໜ້າຕາມແກນ ຫຼື ຮันທະລັດ. ການເຊື່ອມຕໍ່ການຜະນຶກສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍພື້ນຜິວດ້ານນອກຂອງຝາທໍ່ທີ່ສຳຜັດກັບຮ່ອງ ຫຼື ໜ້າແປນ.

ໃນສະພາບເບື້ອງຕົ້ນ, ທໍ່ກົ່ງມີພາກຕັດຂວາງເປັນວົງມົນ. ພາຍໃຕ້ການບີບອັດ, ຝາທໍ່ຈະເກີດການຜິດຮູບແບບທີ່ຮາບພຽງໃນທ້ອງຖິ່ນ, ປະກອບເປັນແຖບປະທັບຕາທີ່ມີຄວາມກວ້າງທີ່ແນ່ນອນໃນເຂດຕິດຕໍ່. ການຜິດຮູບແບບນີ້ສ້າງຄວາມກົດດັນໃນການຕິດຕໍ່ເບື້ອງຕົ້ນພ້ອມໆກັນ (ໂດຍທົ່ວໄປ 5–50 MPa), ເຊິ່ງພຽງພໍທີ່ຈະຕື່ມໃສ່ຄວາມບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີຂອງພື້ນຜິວທີ່ມີຂະໜາດຈຸລະທັດ (Ra 0.8–1.6 μm) ແລະ ບັນລຸການປະທັບຕາທີ່ແໜ້ນໜາແບບອາຍແກັສ ຫຼື ແຫຼວໃນເບື້ອງຕົ້ນ.

(ຮູບພາບຂ້າງເທິງນີ້ແມ່ນແຜນວາດສະເໝືອນຂອງການຜິດຮູບແບບການບີບອັດຂອງວົງແຫວນຮູບຊົງ O-ring ໂລຫະກົ່ງ, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນເຖິງການປ່ຽນແປງຈາກຮູບຮ່າງເດີມໄປສູ່ຮູບຮ່າງທີ່ຖືກບີບອັດ ແລະ ການແຈກຢາຍຄວາມຄຽດ.)

2. ຫຼັກການປະທັບຕາແກນ: ການບິດເບືອນການບີບອັດ + ການປັບຕົວດ້ວຍຄວາມກົດດັນ

ຫຼັກການປະທັບຕາຂອງວົງແຫວນໂລຫະຮູບຊົງກົ່ງສາມາດແບ່ງອອກເປັນສອງຂັ້ນຕອນຄື:

1. ຂັ້ນຕອນການຜະນຶກການບີບອັດເບື້ອງຕົ້ນການໂຫຼດລ່ວງໜ້າຈະຖືກນຳໃຊ້ໃນລະຫວ່າງການຕິດຕັ້ງ (ອັດຕາສ່ວນການບີບອັດປົກກະຕິ 10%–35%), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດການຜິດຮູບແບບຍືດຫຍຸ່ນຂອງຝາທໍ່ (ບາງສ່ວນເຂົ້າໄປໃນເຂດພາດສະຕິກ). ອີງຕາມກົດໝາຍຂອງ Hooke ແລະການວິເຄາະອົງປະກອບຈຳກັດ, ຄວາມກົດດັນຕໍ່ການສຳຜັດ σ ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມາຈາກຄວາມແຂງກະດ້າງຂອງການບິດງໍ ແລະ ຄວາມຢືດຢຸ່ນຂອງຝາທໍ່. ໃນຂັ້ນຕອນນີ້, ການປະທັບຕາແມ່ນອີງໃສ່ໂມດູນຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງໂລຫະ (ສູງກວ່າຢາງຫຼາຍ) ເພື່ອຮັກສາຄວາມກົດດັນຕໍ່ການສຳຜັດ, ຍັງຄົງມີປະສິດທິພາບເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ ຫຼື ສູນຍາກາດສູງໂດຍບໍ່ມີການເຊື່ອມໂຊມຂອງວັດສະດຸ.

2. ຂັ້ນຕອນການປັບຕົວດ້ວຍຕົນເອງຂອງຄວາມກົດດັນຂອງລະບົບ (ການເພີ່ມພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງ)ເມື່ອຄວາມດັນພາຍໃນຂອງລະບົບເພີ່ມຂຶ້ນ, ຫຼັກການປະທັບຕາສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະການປັບຕົວດ້ວຍຕົນເອງທີ່ສຳຄັນ:

• ປະເພດທີ່ໃຊ້ພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງ (ມີຮູ)ຮູນ້ອຍໆໃນຝາທໍ່ຊ່ວຍໃຫ້ຄວາມດັນປານກາງເຂົ້າໄປໃນພາຍໃນທີ່ເປັນຮູໂດຍກົງ, ຍູ້ຝາທໍ່ອອກຈາກພາຍໃນ ແລະ ເພີ່ມຄວາມກົດດັນໃນເຂດສຳຜັດຕື່ມອີກ. ຄວາມດັນສູງເທົ່າໃດ, ຄວາມກົດດັນໃນການສຳຜັດກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ, ສ້າງຜົນກະທົບຂອງ "ຄວາມດັນທີ່ຮັດແໜ້ນດ້ວຍຕົນເອງ".
• ປະເພດທີ່ບໍ່ມີພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງຄວາມກົດດັນປານກາງກະທຳໂດຍກົງຕໍ່ຝາດ້ານນອກ, ເຊິ່ງຍັງເພີ່ມຄວາມກວ້າງຂອງການຕິດຕໍ່ຜ່ານການຜິດຮູບຝາທໍ່.
• ປະເພດເຕີມດ້ວຍອາຍແກັສ: ເຕີມດ້ວຍອາຍແກັສທີ່ບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາ (ເຊັ່ນ: ໄນໂຕຣເຈນ). ເມື່ອອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມດັນພາຍໃນຈະເພີ່ມຂຶ້ນພ້ອມໆກັນ, ຊົດເຊີຍການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນຈາກການສຳຜັດທີ່ເກີດຈາກການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນ - ເໝາະສົມໂດຍສະເພາະສຳລັບສະພາບການໝູນວຽນທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ.

ການຈຳລອງອົງປະກອບຈຳກັດສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ເມື່ອການບີບອັດ δ ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 0 ຫາ 0.9 ມມ, ການແຈກຢາຍຄວາມກົດດັນ Von Mises ຈະປ່ຽນຈາກສະໝໍ່າສະເໝີໄປສູ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໃນເຂດຕິດຕໍ່, ໂດຍມີຄວາມກວ້າງຂອງການຕິດຕໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນ 20%–50%, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນອັດຕາການຮົ່ວໄຫຼລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເປັນປະມານ 10⁻⁹ mbar·L/s.

(ຮູບພາບຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນແຜນວາດຄວັນຄວາມກົດດັນຂອງ Von Mises ຂອງໂລຫະ O-rings ພາຍໃຕ້ປະລິມານການບີບອັດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນເຖິງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຄວາມກົດດັນ ແລະ ການປ່ຽນແປງການແຈກຢາຍໃນລະຫວ່າງການບີບອັດ.)

3. ການປຽບທຽບກົນໄກການຜະນຶກລະຫວ່າງວົງແຫວນໂອຣິງກອລປະເພດຕ່າງໆ

• ປະເພດພື້ນຖານ (ວົງແຫວນ O-Ring ຮູທຳມະດາ)ບໍ່ມີຮູ, ການປະທັບຕາແມ່ນອີງໃສ່ການຜິດຮູບຂອງການບີບອັດເທົ່ານັ້ນ. ເໝາະສົມສຳລັບຄວາມດັນປານກາງຫາຕ່ຳ (≤40 MPa), ໂດຍມີແຮງປະທັບຕາສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມາຈາກການໂຫຼດລ່ວງໜ້າ.
• ປະເພດທີ່ໃຊ້ພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງ (ໃຊ້ພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງ / ເຕັມໄປດ້ວຍຄວາມດັນ): ດ້ວຍຮູ, ຄວາມດັນຂອງລະບົບຊ່ວຍເພີ່ມແຮງສຳຜັດ. ເໝາະສຳລັບຄວາມດັນສູງ (>50 MPa), ມີຜົນກະທົບທີ່ແໜ້ນໜາດ້ວຍຕົນເອງຢ່າງຊັດເຈນ.
• ປະເພດເຕີມດ້ວຍແກັສ (ເຕີມດ້ວຍແກັສ / ເຕີມລົມ)ພາຍໃນຖືກເພີ່ມຄວາມດັນລ່ວງໜ້າດ້ວຍອາຍແກັສ. ຄວາມດັນພາຍໃນຈະປັບຕົວພ້ອມໆກັນກັບການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມເພື່ອຮັກສາຄວາມກົດດັນຕໍ່ການຕິດຕໍ່ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ເໝາະສຳລັບວົງຈອນອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ຄວາມດັນສູງ (ເຊັ່ນ: ເຕົາປະຕິກອນນິວເຄຼຍ, ກັງຫັນອາຍແກັສ).
• ປະເພດເຄືອບທີ່ເສີມ: ພື້ນຜິວຊຸບດ້ວຍເງິນ, ຄຳ, ຫຼື PTFE ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນແຮງສຽດທານ ແລະ ການຮົ່ວໄຫຼໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບການປະທັບຕາໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີສູນຍາກາດສູງ ຫຼື ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສະອາດ.

(ຮູບພາບຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນຕົວຢ່າງທາງກາຍະພາບຂອງວົງແຫວນໂລຫະກົ່ງປະເພດຕ່າງໆ ແລະ ລາຍລະອຽດຂອງປະເພດທີ່ມີຮູເຈາະດ້ວຍຕົນເອງ.)

4. ປັດໄຈທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບການຜະນຶກ ແລະ ສິ່ງຈຳເປັນໃນການອອກແບບ

ປະສິດທິພາບຂອງການປະທັບຕາແມ່ນຂຶ້ນກັບປັດໃຈສໍາຄັນຕໍ່ໄປນີ້:

• ອັດຕາສ່ວນການບີບອັດຕໍ່າເກີນໄປເຮັດໃຫ້ເກີດການຮົ່ວໄຫຼໃນເບື້ອງຕົ້ນ; ສູງເກີນໄປນໍາໄປສູ່ການຜິດຮູບແບບພາດສະຕິກຖາວອນ. ລະດັບທີ່ແນະນໍາແມ່ນ 10%–35%, ໄດ້ຮັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບໂດຍສະເພາະໂດຍ FEA.
• ການອອກແບບຮ່ອງ: ຄວາມກວ້າງຂອງຮ່ອງ, ຄວາມເລິກ, ແລະ ຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວ (Ra ≤0.8 μm) ສົ່ງຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ຄວາມກວ້າງຂອງການຕິດຕໍ່ ແລະ ການແຈກຢາຍຄວາມເຄັ່ງຕຶງ. ຕ້ອງຫຼີກລ່ຽງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຄວາມເຄັ່ງຕຶງທີ່ມຸມແຫຼມ (fillet R ≥0.2 ມມ).
• ການເລືອກວັດສະດຸ: Inconel 718/625 (ອຸນຫະພູມ ແລະ ຄວາມກົດດັນສູງ), SUS316L (ທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນ), ໂລຫະປະສົມ titanium (ສູນຍາກາດນ້ຳໜັກເບົາ ແລະ ສູງ).
• ເງື່ອນໄຂການດຳເນີນງານ ແລະ ສື່ກາງຜົນກະທົບຂອງການໃຫ້ພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງແມ່ນເຫັນໄດ້ຊັດເຈນກວ່າພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນສູງ; ການຈັບຄູ່ການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາໃນອຸນຫະພູມສູງ.

ອັດຕາການຮົ່ວໄຫຼມັກຈະຖືກວັດແທກໂດຍການກວດຈັບ Helium Mass Spectrometer, ບວກກັບແບບຈຳລອງຄວາມກົດດັນຕໍ່ການສຳຜັດເພື່ອການຄາດຄະເນ. ໃນວິສະວະກຳພາກປະຕິບັດ, ການຈຳລອງການຕິດຕໍ່ແບບບໍ່ເປັນເສັ້ນໂດຍໃຊ້ ANSYS ຫຼື ABAQUS ແມ່ນແນະນຳໃຫ້ໃຊ້ເພື່ອກວດສອບຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຂອງການປະທັບຕາພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນ ແລະ ອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

(ຮູບພາບຂ້າງເທິງນີ້ແມ່ນແຜນວາດຂອງການຄິດໄລ່ອັດຕາສ່ວນການບີບອັດຂອງວົງແຫວນ O; ການອອກແບບວົງແຫວນ O ທີ່ເປັນຮູບທໍ່ກົມສາມາດອ້າງອີງເຖິງກົນໄກການບີບອັດທີ່ຄ້າຍຄືກັນ.)

5. ຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ຈຳກັດຂອງແອັບພລິເຄຊັນ

ຂໍ້ດີ:

• ຊ່ວງອຸນຫະພູມສູງສຸດ (-270°C ຫາ 1000°C+);
• ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຄວາມກົດດັນສູງສຸດ ແລະ ສູນຍາກາດສູງ;
• ບໍ່ມີການແກ່ຕົວ, ບໍ່ມີການອັດ, ບໍ່ມີການປົນເປື້ອນ;
• ສາມາດນຳມາໃຊ້ຄືນໄດ້ດ້ວຍຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການບຳລຸງຮັກສາຕໍ່າ.

ຂໍ້ຈຳກັດ:

• ຕ້ອງມີການຄວບຄຸມການໂຫຼດລ່ວງໜ້າທີ່ຊັດເຈນໃນລະຫວ່າງການຕິດຕັ້ງໃນເບື້ອງຕົ້ນ;
• ບໍ່ເໝາະສົມສຳລັບການເຄື່ອນທີ່ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງດ້ວຍຄວາມໄວສູງ (ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນການປະທັບຕາແບບຄົງທີ່);
• ຕົ້ນທຶນການຜະລິດສູງກວ່າຢາງໂອຣິງ.

ສະຫຼຸບ

ຫຼັກການປະທັບຕາຫຼັກຂອງວົງແຫວນໂລຫະຮູບຊົງກົ່ງຢູ່ໃນການປັບຕົວດ້ວຍຕົນເອງແບບຮ່ວມມືກັນຂອງການຜິດຮູບຂອງທໍ່ບາງໆທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ ແລະ ຄວາມກົດດັນຂອງລະບົບການບີບອັດເບື້ອງຕົ້ນໃຫ້ແຮງຜະນຶກພື້ນຖານ, ໃນຂະນະທີ່ກົນໄກການໃຫ້ພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງຂອງຄວາມກົດດັນ (ຫຼື ການຊົດເຊີຍທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍອາຍແກັສ) ບັນລຸການຕອບສະໜອງແບບໄດນາມິກຂອງ "ຄວາມກົດດັນສູງ, ການຜະນຶກທີ່ໜ້າເຊື່ອຖືຫຼາຍກວ່າ." ຫຼັກການນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໜຶ່ງໃນວິທີແກ້ໄຂການຜະນຶກສະຖິດທີ່ໜ້າເຊື່ອຖືທີ່ສຸດສຳລັບເງື່ອນໄຂທີ່ຮຸນແຮງໃນອຸດສາຫະກຳການບິນອະວະກາດ, ພະລັງງານນິວເຄຼຍ, ແລະ ປິໂຕເຄມີ. ສຳລັບວິສະວະກອນ, ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບລັກສະນະການຜິດຮູບ, ການແຈກຢາຍຄວາມກົດດັນ, ແລະ ກົນໄກການຮັດຕົວດ້ວຍຕົນເອງແມ່ນກຸນແຈສຳຄັນຕໍ່ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຮ່ອງ, ການເລືອກວັດສະດຸ, ແລະ ການອອກແບບຄວາມໜ້າເຊື່ອຖື. ໃນການນຳໃຊ້ຕົວຈິງ, ແນະນຳໃຫ້ລວມການວິເຄາະອົງປະກອບຈຳກັດ, ການທົດສອບແບບຕັ້ງໂຕະ, ແລະ ການກວດຈັບການຮົ່ວໄຫຼຂອງຮີລຽມເພື່ອຮັບປະກັນວ່າປະສິດທິພາບການຜະນຶກຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານການອອກແບບ.