Safety in TechnosphereSafety in TechnosphereБезопасность в техносфере1998-071X798710.12737/14433Методы и средства обеспечения безопасностиMethods and means of safetyМетоды и средства обеспечения безопасностиFiltering Walls Мade of Sintered Metal Gauzes for Built-in Filters of Aviation Hydraulic SystemsФильтровальные перегородки из спеченных металлических сеток для встроенных фильтров авиационных гидросистемНовиковЮ. М.NovikovYu. M.spir-vs0346@yandex.ru
БольшаковВадим АлександровичBolshakovVadim АлександровичНаучно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им. Н. Э. БауманаМоскваРоссияResearch Institute of Power Engineering of Bauman Moscow State Technical UniversityMoscowRussian FederationМосковский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (МГТУ им. Н. Э. Баумана)МоскваРоссияBauman Moscow State Technical UniversityMoscowRussian FederationНаучно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им. Н. Э. БауманаМоскваРоссияResearch Institute of Power Engineering of Bauman Moscow State Technical UniversityMoscowRussian Federation2508201525082015443945https://naukaru.ru/en/nauka/article/7987/view
Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования влияния степени холодной деформации при прокатке на прочностные и
гидравлические характеристики металлических сеток, используемых для изготовления фильтровальных перегородок встроенных фильтров. На основе
капиллярной модели идеального пористого тела получена аналитическая
зависимость коэффициента проницаемости сетки от степени ее обжатия
и относительного удлинения при прокатке. Результаты теоретического исследования сопоставлены с экспериментальными данными, полученными при
фильтрации сжатого воздуха и минерального масла через образцы сеток с различной степенью холодной деформации. Представлены экспериментальные зависимости относительного удлинения и предела прочности сеток от
степени их холодной деформации. Приведены результаты визуальных исследований состояния поверхности деформированных сеток. Получена зависимость площади пятен контакта на поверхности сеток от степени обжатия.
Проведен анализ влияния пятен контакта на гидравлические характеристики многослойного сетчатого материала, используемого для изготовления
фильтровальных перегородок. Результаты экспериментальных исследований
гидравлических характеристик сеток обработаны в виде безразмерной зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса
потока фильтруемой среды.
Results of theoretical and experimental researches related to cold deformation degree influence when rolling on strength
and hydraulic characteristics of metal gauzes used for production of built-in filters’ filtering walls have been presented.
An analytical dependence of gauze’s permeation coefficient on the gauze’s reduction ratio and relative lengthening when
rolling has been received based on ideal porous body’s capillary model. Theoretical research results have been compared
with the experimental data obtained at filtration of compressed air and mineral oil through samples of gauzes with various
degree of cold deformation. Experimental dependences of gauzes’ relative lengthening and strength limit on their cold
deformation degree have been presented. Results of visual researches of deformed gauzes’ surface condition have been
presented. A dependence of contact spots’ square at gauzes’ surfaces on reduction ratio has been received. The analysis of
contact spots’ influence on hydraulic characteristics of the multilayered mesh material used for filtering walls production
has been carried out. Results of experimental studies of gauzes’ hydraulic characteristics have been processed in the form
of dimensionless dependence of hydraulic resistance coefficient on filtered environment stream’s Reynolds number.
1. Введение в проблемуБезопасность полетов воздушных судов в значительной степени зависит от чистоты рабочих жидкостей авиационных гидросистем, поддерживаемой на требуемом уровне встроенными фильтрами [1, 2]. Условия эксплуатации этих фильтров характеризуются широким диапазоном рабочих температур (от –50 °С до +150 °С), высокими уровнями давления и значительной вязкостью рабочих жидкостей, а также наличием ударных пусковых нагрузок на фильтровальные перегородки. Жесткие условия эксплуатации встроенных фильтров дополняются повышенными требованиями к их надежности, обусловленными тяжелыми социально-экономическими последствиями аварий на авиационном транспорте [3].В наибольшей степени сложным условиям эксплуатации отвечают фильтры, оснащенные фильтровальными перегородками из комбинированных пористых сетчатых металлов (КПСМ), получаемых горячей прокаткой в вакууме многослойных пакетов проволочных сеток [4, 5]. Эти материалы обладают высокой механической прочностью, технологичны при изготовлении фильтровальных перегородок сложной конфигурации, а использование в пакете различных комбинаций проволочных сеток позволяет получать фильтровальные перегородки с разнообразными эксплуатационными характеристиками. Требуемая тонкость фильтрования КПСМ обеспечивается фильтровальным слоем, образованным сетками с мелкими ячейками, а высокая механическая прочность достигается за счет наличия в пакете опорного слоя, формируемого из сеток с крупными ячейками, изготавливаемых из более толстой проволоки.
Косточкин В.В. Надежность двигателей и силовых установок. М.: Машиностроение, 1988.Kostochkin V.V. Nadezhnost dvigatelei i silovykh ustanovok [Reliability of engines and power plants]. Moscow, Machinostroenie Publ., 1988.Сырицын Т.А. Эксплуатация и надежность гидро- и пневмоприводов. М.: Машиностроение, 1990.Siritsin T.A. Ekspluatatsiia i nadezhnost gidro-i pnevmoprivodov [Operation and reliability of hydraulic and pneumatic drives]. Moscow, Machinostroenie Publ., 1990. 248 p.Шумилов И.С. Системы управления рулями самолета. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2009.Shumilov I.S. Sistemy upravleniia ruliami samoletov [The rudder control system aircraft]. Moscow, MSTU named after N.E. Bauman Publ., 2009.Синельников Ю.И., Третьяков А.Ф., Матурин Н.И., Колесников А.Г. Пористые сетчатые материалы. М.: Металлургия, 1983.Sinel’nikov J.I., Tret’iakov A.F., Maturin N.I., Kolesnikov A.G. Poristye setchatye materialy [The porous mesh materials]. Moscow, Metallurgiia Publ., 1983.Новиков Ю.М., Большаков В.А. Высоконадежные регенерируемые фильтры и фильтроэлементы из комбинированного пористого сетчатого металла (КПСМ) для сложных технических объектов // Безопасность жизнедеятельности (БЖД). 2001. № 7. С. 13-18.Novikov J.M., Bol’shakov V.A. Vysakonadezhnye regeneriruemye filtry i filtroelementy is kombinirovannogo poristogo setchatogo metalla (KPSM) dlij slozhnysh teshnicheskish obiektov [Highly reginerable filters and filter elements of combined porous metal mesh for complex technical systems]. Bezopasnost zhiznedeiatel’nosti (BGD) [Life Safety], 2001, I. 7, pp.13-18.Белов С.В., Новиков Ю.М., Колесников А.Г., Большаков В.А. Многослойные комбинированные фильтрующие материалы // Вестник машиностроения. 1991. № 6. С. 31-33.Belov S.V., Novikov J.M., Kolesnikov A.G., Bol’shakov V.A. Mnogosloinye kombinirovannye filtruiushchie materialy [Multilayer composite filter media] Vestnik mashinostroeniia [Engineering Herald]. 1991, I. 6. pp. 31-33.Collins K.E. Flow of fluids through porous materials. New York, 1961.Collins K.E. Flow through porous materials. New York, 1961.Кирсанов Ю.А., Назимов Р.А., Башкирцев Г.В. Геометрические и теплофизические характеристики высокопористой структуры // Известия вузов. Авиационная техника. 2010. № 2. С. 49-52.Kirsanov J.A., Nazimov P.A., Bashkirtsev G.V. Geometricheskie I termofizicheskie sharacteristiki vysokoporistysh struktur [Geometric and thermophysical characteristics of higher-porous structure]. Proceedings of Higher Educational Institutions. Aviation eqvipment. 2010, I. 2, pp. 49-52. (in Russian)Пористые проницаемые материалы / Под общ. ред. С.В. Белова. М.: Металлургия, 1987.Belov S.V. Poristye pronitsaemye materialy [Porous permeable materials]. Moscow, Metallurgiia Publ., 1987.Зейгарник Ю.А., Поляков А.Ф., Сухорученко С.Ю., Шехте Ю.П. Гидравлические характеристики оболочек из пористых сетчатых материалов // ТВТ. 1996. Т. 34, вып. 6. С. 924-928.Zeigarnik J.A., Poliakov A.F., Sushoruchenko S.J., Shekhter J.P. Gidravlicheskie kharakteristiki obolochek is poristykh setchatykh materialov [The hydraulic performance of the membranes made of porous mesh materials]. Teplofizica vysokikh temperatyr [High temperatures phisics]. 1996, V. 34, I. 6. pp. 924-928.Девисилов В.А., Спиридонов В.С. Металлические проволочные сетки для фильтрования жидкостей и газов // Безопасность в техносфере. 2009. № 3. С. 36-45.Devisilov V.A., Spiridonov V.S. Metallicheskie provolochnye setki dlia filtrovania zhidkostei i gazov [Metal wire mesh for filtering liquid and gas]. Bezopasnost v Teshnosfere [Safety in the technosphere], 2009, I. 3, pp. 36-45.Белов С.В., Девисилов В.А., Жданов В.Н. Гидравлическое сопротивление тканых металлических сеток // Химическое и нефтяное машиностроение. 1989. № 8. С. 26-28.Belov S.V., Devisilov V.A., Zhdanov V.N. Gidravlicheskoe soprotivlenie provolochnykh metallicheskikh setok [Hydraulic resistance of woven metal mesh]. Khimicheskoe i neftianoe mashinostroenie [Chemical and petroleum engineering]. 1989, I. 8, pp. 26-28.