МОДЕЛИРОВАНИЕ МИНИАТЮРНОГО ВАКУУМНОГО КЛАПАНА НА НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Авторы
Файлы

Звягин А.В. Ершов В.С. Львов Б.Г. Статья в формате PDF 199 KB Развивающаяся быстрыми темпами миниатюризация приборов и оборудования, использующих вакуум в качестве технологической среды или инструмента, предъявила к вакуумным системам качественно новый уровень требований к массогабаритным параметрам и энергопотрeблению. В частности, необходимо создать совместимые между собой по функциональным параметрам миниатюрные форвакуумные и высоковакуумные насосы, клапаны, фланцевые соединения и другие компоненты, имеющие размеры от единиц до десятков миллиметров, массу от единиц до нескольких сотен грамм, энергопотрeбление порядка нескольких ватт, диапазон диаметров условного прохода 0,1¸2,0 мм.

В работе исследуются высоковакуумные миниатюрные клапаны (миниклапаны). Прямое масштабирование на основе известных структурных схем автоматических вакуумных клапанов не приводит к успеху из-за сложности их структуры, что влечет необходимость поиска новых принципов действия миниклапанов. Принцип действия при герметизации и открытии проходных отверстий разpaбатываемого клапана основан на прохлопывании упругого элемента с уплотнительной прокладкой, при котором происходит потеря его устойчивости [1]. Для автоматизации клапана был выбран привод, использующий эффект возникновения деформаций в упругой биметаллической пластине под действием нагрева. Для исследования работоспособности и влияния параметров материалов, геометрических хаpaктеристик элементов, технологических и эксплуатационных факторов на функциональные параметры миниклапана проведено его компьютерное моделирование.

На рис.1 представлена одна из схем, реализующих новые функционально-структурные модели клапанов, в основе которых лежит принцип совмещения функций элементов.

Рисунок 1. Схема упругого деформируемого привода в закрытом состоянии миниклапана

Упругодеформируемый привод (рис.1) состоит из двух взаимоперпендикулярных и изолировано скрепленных между собой через элемент 3 упругих прямоугольных биметаллических пластин 1 и 2, пересечение которых образуют центральную зону с уплотнительной прокладкой 5, взаимодействующей с седлом 4. Торцы пластин соприкасаются шарнирно с корпусом. При сборке упругие элементы привода заневоливают, при этом создается усилие F_герм, герметизирующее уплотнительную пару "прокладка 5 - седло 4 корпуса".

В процессе проектирования использовалось специализированное программное обеспечение, в основу которого положен метод конечных элементов. Применялся итерационный метод Ньютона-Рафсона и стратегия контроля приращения внешнего воздействия. В качестве тестового примера решалась известная задача устойчивости прямоугольной биметаллической пластины, нагруженной продольно. Погрешность между аналитическим и компьютерным решением составила менее 1%, что подтверждает адекватность процесса моделирования в целом. На рис.2 изображена общая графическая временная зависимость функционирования клапана - перемещение поверхности уплотнительного элемента во времени. Процесс моделирования был разделен на 3 этапа (области 1,2,3 на рис.2).

Рисунок 2. Временная зависимость функционирования клапана

В результате моделирования установлены:

на первом этапе - минимально возможное торцевое перемещение заневоливания упругих элементов привода для различных геометрических размеров: длины и ширины биметаллических пластин, толщины слоев пластин, толщины изолирующего элемента, а также для различных значений модулей упругости и коэффициентов Пуассона слоев;
на втором этапе - для заданной геометрии и значений свойств материалов слоев пластины максимально возможное значение усилия герметизации;
на третьем этапе - минимальная температура, при которой происходит переход привода клапана из одного устойчивого положения в другое.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Звягин А.В., Львов Б.Г., Ветров В.А. Миниатюрный высоковакуумный клапан. // Матер. Х НТК «Вакуум- 2003» в 2-х томах. - Крым. - 2003. - т.2, с.483.

ИЗМЕНЕНИЯ БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ У ШКОЛЬНИКОВ С РАЗНЫМИ БИОРИТМАМИ В ПЕРИОД ИХ РАБОТЫ ЗА КОМПЬЮТЕРОМ

Исследованы изменения биохимических показателей школьников в условиях их работы за компьютером. Дан сравнительный анализ изменений биохимических показателей у школьников с разными биоритмами в разные сезоны года. Получены результаты, свидетельствующие о значительном изменении биохимических показателей школьников в условиях их работы за компьютером в весенний период. ...

23 03 2026 7:51:54

СРЕДНЕСТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МОЗЖЕЧКА МУЖЧИН И ЖЕНЩИН

Статья в формате PDF 109 KB...

22 03 2026 18:53:25

ИЗУЧЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МЕТИЛОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ

Статья в формате PDF 351 KB...

21 03 2026 9:48:40

ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОМ РЕГИОНЕ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Статья в формате PDF 115 KB...

20 03 2026 3:14:50

СООТНОШЕНИЯ «МИР – ЧЕЛОВЕК» В ИХ СИСТЕМНО-ЦЕЛОСТНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Статья в формате PDF 161 KB...

19 03 2026 8:14:58

ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БОЛЬНЫХ, СТРАДАЮЩИХ АЛКОГОЛИЗМОМ

Статья в формате PDF 124 KB...

18 03 2026 5:22:36

ЭКДИСТЕРОИДЫ ВОЛДЫРНИКА ЯГОДНОГО (CUCUBALUS BACCIFER L.)

Статья в формате PDF 141 KB...

17 03 2026 13:29:28

ОЦЕНКА МАШИН, ОБОРУДОВАНИЯ И ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Статья в формате PDF 407 KB...

16 03 2026 21:57:13

ЭТИКЕТ ДЕЛОВОГО ОБЩЕНИЯ (ДЛЯ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗОВ) (учебно-методическое пособие)

Статья в формате PDF 115 KB...

15 03 2026 7:23:12

ВОСПИТАНИЕ СОЦИАЛЬНО-АКТИВНОЙ ЛИЧНОСТИ В СВОБОДНЫХ ШКОЛАХ

Статья в формате PDF 120 KB...

14 03 2026 11:12:55

УЧЕТ СИНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ИНТЕГРАЦИИ В ИНДУСТРИИ ТУРИЗМА

Статья в формате PDF 167 KB...

13 03 2026 6:18:50

Эндоскопическая интерпретация вариантов строения толстой кишки

Статья в формате PDF 103 KB...

12 03 2026 10:37:43

ОНКОЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ

Статья в формате PDF 111 KB...

11 03 2026 10:47:50

ЗООЛОГИЯ: БИОЛОГИЯ И РАЗВЕДЕНИЕ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 116 KB...

10 03 2026 12:39:27

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ С ГАЗОМАГНИТНЫМИ ОПОРАМИ

Статья в формате PDF 119 KB...

09 03 2026 5:41:58

СТИЛИЗАЦИЯ КАК ПРИЕМ ХУДОЖЕСТВЕННОГО ОБРАЗНОГО МЫШЛЕНИЯ БУДУЩИХ ДИЗАЙНЕРОВ

Статья в формате PDF 100 KB...

08 03 2026 10:36:40

ФОРМИРОВАНИЕ ФИЛОСОФСКИХ ОСНОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 121 KB...

07 03 2026 15:28:50

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДИСПАНСЕРИЗАЦИИ ПРИ МАСТОПАТИИ

Распространённость мастопатии в популяции может достигать более 70 % и не зависит от этнического фенотипа. 92,5 % пациенток, самостоятельно обратившихся по поводу мастопатии, – это городские жители из социальной категории «служащие» со средним специальным и высшим гуманитарным образованием. Сопутствующие заболевания органов пищеварения и урогeнитaльной системы, а также девиантные психологические черты личности достоверно чаще регистрируются у женщин с мастопатией, чем в контроле. Более 70 % женщин отмечают усиление симптомов мастопатии после обострения соматических заболеваний и нервных стрессов, а более 80 % испытывают психологический дискомфорт от направления в онкодиспансер. Необходимы специализированные маммологические кабинеты при женских консультациях и поликлиниках для квалифицированной диагностики, лечения и психологической коррекции пациенток с доброкачественными заболеваниями молочных желез. ...