Оценка влияния тепловых деформаций основных элементов героторного винтового компрессора при расчете минимально безопасных рабочих зазоров
DOI:
https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-4-13-21Ключевые слова:
героторный винтовой компрессор, тепловые деформации, роторы, внутреннее зацепление, зазоры, конечно-элементный анализ, ANSYS.Аннотация
Одной из ключевых задач при проектировании высокоэффективных винтовых компрессоров является обоснованное назначение рабочих зазоров, которые подвергаются значительным изменениям параметров вследствие тепловых и силовых деформаций рабочих органов компрессора в условиях эксплуатации. В работе методами численного моделирования проведена оценка тепловых деформаций рабочих элементов героторного винтового компрессора с внутренним зацеплением. Исследование основано на последовательном термоструктурном анализе в инженерном пакете ANSYS, включающем расчет стационарного температурного поля и последующее определение термоупругих деформаций. Установлено, что, несмотря на существенную величину тепловых деформаций, их согласованное направление приводит к незначительному результирующему изменению рабочих зазоров. На основе векторного анализа полей перемещений предложена методика назначения минимальных безопасных эксплуатационных зазоров. Разработанный подход позволяет численно оценить влияние тепловых деформаций рабочих органов компрессора при назначении минимально безопасных зазоров.
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Сакун И. А. Винтовые компрессоры: основы теории, методы расчета, конструкции. Ленинград: Машиностроение, 1970. 400 с.
Sakun I. A. Vintovyye kompressory: оsnovy teorii, metody rascheta, konstruktsii [Screw compressors: Fundamentals of theory, calculation methods, design]. Leningrad, 1970. 400 p. (In Russ.).
(2). Wang Y., Xiong L., Feng D., Research Progress on the Manufacturing of Screw-Shaped Parts in Screw Compressors. Applied Sciences. 2024. Vol. 14, no 5. P. 1945. DOI: 10.3390/app14051945.
(3). Пронин В. А., Жигновская Д. В., Цветков В. А., Кованов А. В. Методы численного моделирования тепловых деформаций рабочих органов винтового однороторного компрессора // Вестник Международной академии холода. 2021. № 4. С. 12–17. DOI: 10.17586/1606‑4313‑2021‑20‑4-12-17. EDN: RPPFXO.
Pronin V. A., Zhignovskaya D. V., Tsvetkov V. A., Kovanov A. V. Metody chislennogo modelirovaniya teplovykh deformatsiy rabochikh organov vintovogo odnorotornogo kompressora [Methods of numerical simulating thermal deformations of working bodies for a screw single-rotor compressor]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2021. No. 4. P. 12–17. DOI: 10.17586/1606‑4313‑2021‑20‑4-12-17. EDN: RPPFXO. (In Russ.).
(4). Zhang Z., Wu W. Numerical investigation of thermal deformation of meshing pairs in single screw compressor. Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 188. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2021.116614.
(5). Пронин В. А., Белов П. А., Цветков В. А. [и др.]. Профилирование рабочих органов героторного винтового компрессора // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2025. Т. 9, № 2. С. 5–12. DOI: 10.25206/2588-0373-2025-9-2-5-12. EDN: YIUTDG.
Pronin V. A., Belov P. A., Tsvetkov V. A. [et al.]. Profilirovaniye rabochikh organov gerotornogo vintovogo kompressora [Profiling of operating elements of gerotor screw compressor]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2025. Vol. 9, no. 2. P. 5–12. DOI: 10.25206/2588-0373-2025-9-2-5-12. EDN: YIUTDG. (In Russ.).
(6). Li D., He Z., Chen X. [et al.]. Meshing pair geometry of the intersecting-axis internally geared screw compressor. International Journal of Refrigeration. 2025. Vol. 169. P. 166–183. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2024.10.012.
(7). Hsieh C. F., Chang T. L., Yang Y. T. Influence of span angle variations on fluid flow characteristics in gerotor screw vacuum pumps. Journal of Fluids Engineering. 2025. Vol. 147, no. 12. P. 124501. DOI: 10.1115/1.4068760.
(8). Lu Y., Balodimos N., Calder B. [et al.]. Experimental Study of conical rotary compressor for high pressure ratio applications. 13th International Conference on Compressors and their Systems. ICCS 2023. Springer Proceedings in Energy. Springer, Cham. 2023. P. 515–525. DOI: 10.1007/978-3-031-42663-6_42.
(9). Tsvetkov V. A., Pronin V. A., Zhilkin A. Y. [et al.]. Theoretical confirmation of energy-efficient regulation of volumetric capacity of a screw single-rotor compressor by a regulator in the form of a rotary control ring. 11th International Conference on Industrial Engineering ICIE 2025. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. 2026. P. 83–94. DOI: 10.1007/978-3-032-04273-6_8.
(10). Tsvetkov V. A., Pronin V. A., Kovanov A. V. [et al.]. Design improvement of the In-Built regulator of volumetric capacity of single screw compressor. 10th International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2025. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2024. P. 49–59. DOI: 10.1007/978-3-031-65870-9_6.
(11). Цветков В. А., Пронин В. А., Иванов Л. В., Белов П. А. Совершенствование конструкции внутреннего регулятора объемной производительности винтового однороторного компрессора // Вестник Международной академии холода. 2024. № 2. С. 3–12. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-2-3-12. EDN: JTLBCK.
Tsvetkov V. A., Pronin V. A., Ivanov L. V., Belov P. A. Sovershenstvovaniye konstruktsii vnutrennego regulyatora ob”yemnoy proizvoditel’nosti vintovogo odnorotornogo kompressora [Improving design of internal regulator of volumetric capacity for a screw single-rotor compressor]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2024. No. 2. P. 3–12. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-2-3-12. EDN: JTLBCK. (In Russ.).
(12). Chuang W., Bingqi W., Mingkun L., Ziwen X. A review of recent research and application progress in screw machines. Machines. 2022. Vol. 10, no. 1. P. 22. DOI: 10.3390/machines10010062.
(13). Позевалкин В. В., Поляков А. Н. Реализация цифровой модели тепловых характеристик на основе температурного поля // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2024. Т. 24, № 2. С. 178–189. DOI: 10.23947/2687-1653-2024-24-2-178-189. EDN: EYQXQZ.
Pozevalkin V. V., Polyakov A. N. Realizatsiya tsifrovoy modeli teplovykh kharakteristik na osnove temperaturnogo polya [Implementation of a digital model of thermal characteristics based on the temperature field]. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2024. Vol. 24, no. 2. P. 178–189. DOI: 10.23947/2687-1653-2024-24-2-178-189. EDN: EYQXQZ. (In Russ.).
(14). Yakupov R. R., Mustafin T. N., Khamidullin M. S., Khisameev I. G., Alyayev V. A. Comparison of Methods for Calculating Thermal Deformations of Screw Compressor Rotors. AIP Conference Proceedings. 2020 Vol. 2285. 030017. DOI: 10.1063/5.0027287.
(15). Осипов Э. В., Хоменко А. А., Осипова Л. Э. Применение специализированных программных комплексов для автоматизации инженерных расчетов оборудования // Программные продукты и системы. 2025. Т. 38, № 1. С. 134–142. DOI: 10.15827/0236-235X.149.134-142. EDN: RPIPIS.
Osipov E. V., Khomenko A. A., Osipova L. E. Primeneniye spetsializirovannykh programmnykh kompleksov dlya avtomatizatsii inzhenernykh raschetov oborudovaniya [Applying specialized software packages to automate engineering equipment calculation]. Programmnyye produkty i sistemy. Software & Systems. 2025. Vol. 38, no. 1. P. 134–142. DOI: 10.15827/0236-235X.149.134-142. EDN: RPIPIS. (In Russ.).
(16). Френкель М. И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Машиностроение, 1969. 744 с.
Frenkel M. I. Porshnevyye kompressory. Teoriya, konstruktsii i osnovy proyektirovaniya. 3rd ed., revised and supplemented. Moscow, 1969. 744 p. (In Russ.).
(17). Mitrofanov A. P., Zhitnikov K. O. [et al.]. Experimental modeling of contact interaction of an abrasive tool with machined material for rational choice of lubricating medium. Journal of Friction and Wear. 2025. Vol. 46, no. 2. P. 177–187. DOI: 10.3103/S1068366625700357.
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
