avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2024-8-2-52-60MBNPVNavroen-10Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGВыбор способа снижения трения в разрабатываемых для импортозамещения ротационных холодильных компрессорахSelecting a method for reducing friction in rotary refrigeration compressors developed for import substitutionКудлаН. А.KudlaN. A.

Кудла Наталия Александровна - аспирант кафедры компрессорной, вакуумной и холодильной техники Института энергетики Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого; ведущий инженер АО НПО «Компрессор». SPIN-код: 1597-6040. AuthorID (РИНЦ): 1160820.

194044, Санкт-Петербург, пр. Большой Сампсониевский, 644 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Kudla Nataliya Aleksandrovna - Graduate Student of Compressor, Vacuum and Refrigeration Engineering Department at the Institute of Energy, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Lead Engineer of JSC Scientific and Production Association «Compressor», SPIN-code: 1597-6040. AuthorID (RSCI): 1160820.

Saint Petersburg, Politechnicheskaya Str., 29, 195251; Saint Petersburg, Bolshoi Sampsonievsky Ave., 64, 194044

graf_fi@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3553-2854БураковА. В.BurakovA. V.

Бураков Александр Васильевич - главный конструктор АО НПО «Компрессор». SPIN-код: 8501-1234. AuthorID (РИНЦ): 994917. AuthorID (SCOPUS): 57210981312.

194044, Санкт-Петербург, пр. Большой Сампсониевский, 64

Burakov Aleksandr Vasilyevich - Chief Designer of JSC Scientific and Production Association «Compressor. SPIN-code: 8501-1234. AuthorID (RSCI): 994917. AuthorID (SCOPUS): 57210981312.

Saint Petersburg, Bolshoi Sampsonievsky Ave., 64, 194044

47otdel@compressor.spb.ruСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; АО НПО «Компрессор»РоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic University; JSC Scientific and Production Association «Compressor»Russian FederationАО НПО «Компрессор»РоссияJSC Scientific and Production Association «Compressor»Russian Federation202430062024825260Copyright © Кудла Н.А., Бураков А.В., 20242024Кудла Н.А., Бураков А.В.Kudla N.A., Burakov A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/10

В статье рассмотрен один из способов снижения трения, используемый для вновь разрабатываемых ротационных компрессоров в рамках работ по импортозамещению. Проанализирован опыт применения ротационных холодильных компрессоров, выявлены основные факторы, определяющие холодопроизводительность. Выявлены применяемые в авиаракетостроении и энергетике методы снижения трения и повышения ресурса механических элементов и узлов с использованием металлических и неметаллических материалов, проанализированы наиболее перспективные материалы и тенденции развития. Выбран для изучения достаточно распространенный способ снижения трения, основанный на эффекте безызносности. На базе уже известных результатов предложено техническое решение на основе эффекта безызносности для снижения трения холодильного компрессора с катящимся ротором.

The article discusses one of the methods for reducing friction, used for newly developed rotary compressors as part of import substitution work. The experience of using rotary refrigeration compressors is analyzed and the main factors determining refrigeration capacity are identified. Methods used in aerospace engineering and power engineering to reduce friction and increase the service life of mechanical elements and assemblies using metallic and non-metallic materials have been identified, and the most promising materials and development trends have been analyzed. A fairly common method of reducing friction, based on the weariness effect, is chosen for study. Based on already known results, a technical solution based on the wear-free effect has been proposed to reduce friction of a refrigeration compressor with a rolling rotor.

компрессорхолодильныйротационныйэффективностьэффект безызносностикомпрессор с катящимся роторомметаллоплакирующаяcompressorrefrigerationrotaryefficiencywearlessness effectrolling-rotor compressormetal-cladReferencesПронин В. А., Кованов А. В., Цветков В. А. Современное состояние и перспективы развития холодильного компрессоростроения. Часть 1. Рынок и производство // Вестник Международной академии холода. 2023. № 1. С. 10–22. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-10-22. EDN: LRHXKI.Pronin V. A., Kovanov A. V., Tsvetkov V. A. Sovremennoye sostoyaniye i perspektivy razvitiya kholodil’nogo kompressorostroyeniya. Chast’ 1. Rynok i proizvodstvo [State of the art and prospects for refrigerating compressor industry. Part 2. Technology and science] // Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2023. No. 1. P. 10–22. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-10-22. EDN: LRHXKI. (In Russ.).Пронин В. А., Кованов А. В., Цветков В. А. Современное состояние и перспективы развития холодильного компрессоростроения. Часть 2. Технологии и наука // Вестник Международной академии холода. 2023. № 2. С. 14–25. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-2-14-25. EDN: RPHILW.Pronin V. A., Kovanov A. V., Tsvetkov V. A. Sovremennoye sostoyaniye i perspektivy razvitiya kholodil’nogo kompressorostroyeniya. Chast’ 2. Tekhnologii i nauka [State of the art and prospects for refrigerating compressor industry. Part 2. Technology and science] // Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2023. No. 2. P. 14–25. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-2-14-25. EDN: RPHILW. (In Russ.).Юша В. Л., Громов А. Ю., Потапов Ю. А. Анализ перспективных направлений создания отечественной компонентной базы ротационных машин объёмного действия для малой энергетики, холодильной и климатической техники // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. № 4. С. 9–25. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-4-9-25. EDN: PKVOWK.Yusha V. L., Gromov A. Yu., Potapov Yu. A. Analiz perspektivnykh napravleniy sozdaniya otechestvennoy komponentnoy bazy rotatsionnykh mashin ob”yëmnogo deystviya dlya maloy energetiki, kholodil’noy i klimaticheskoy tekhniki [The analysis of promising directions for creation of domestic component base of volumetric rotary machines for low power energy, refrigeration and climate technology] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series AviationRocket and Power Engineering. 2022. No. 4. P. 9–25. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-4-9-25. EDN: PKVOWK. (In Russ.).Кузнецов Л. Г., Бураков А. В., Котлов Н. А., Семенов А. А. Роторные компрессорные станции для кораблей ВМФ, гражданского флота, нефтегазового сектора и энергетики // Морской вестник. 2021. № 3 (79). С. 55–58. EDN: XOREWF.Kuznetsov L. G., Burakov A. V., Kotlov N. A. [et al.]. Rotornyye kompressornyye stantsii dlya korabley VMF, grazhdanskogo flota, neftegazovogo sektora i energetiki [Rotary compressor stations for ships of the Navy, civil fleet, oil and gas sector and energy] // Morskoy vestnik. Morskoy Vestnik. 2021. No. 3 (79). P. 55–58. EDN: XOREWF. (In Russ.).Кузнецов Л. Г., Кузнецов Ю. Л., Бураков А. В., Кудла Н. А. Повышение эффективности роторных компрессоров // Научно-технические ведомости СПБПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25, № 1. С. 101–110. DOI 10.18721/JEST.25110. EDN: IWBQZY.Kuznetsov L. G., Kuznetsov Yu. L., Burakov A. V. [et al.]. Povysheniye effektivnosti rotornykh kompressorov [Improving the efficiency of rotary compressors] // Nauchno-tekhnicheskiye vedomosti SPBPU. Estestvennyye i inzhenernyye nauki. St. Petersburg polytechnical university. Journal of engineering sciences and technology. 2019. Vol. 25, no. 1. P. 101–110. DOI 10.18721/JEST.25110. EDN: IWBQZY. (In Russ.).Носов Е. Ю., Павлюченко Е. А. Интенсификация охлаждения ротационных компрессоров с катящимся ротором // Омский научный вестник. 2006. № 10 (48). С. 56–59. EDN: IBINJP.Nosov E. Yu., Pavlyuchenko E. A. Intensifikatsiya okhlazhdeniya rotatsionnykh kompressorov s katyashchimsya rotorom [Intensive cooling of rotary compressors with rolling rotor] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2006. No. 10 (48). P. 56–59. EDN: IBINJP. (In Russ.).Aw K. T., Ooi K. T. Review on Sliding Vane and Rolling Piston Compressors // Machines. 2021. № 9 (6). P. 125. DOI: 10.3390/machines9060125.Aw K. T., Ooi K. T. Review on Sliding Vane and Rolling Piston Compressors // Machines. 2021. No. 9 (6). P. 125. DOI:10.3390/machines9060125. (In Engl.).Кулагина Г. С., Железина Г. Ф., Кан А. Ч. [и др.]. Эксплуатационные свойства антифрикционного самосмазывающегося органопластика на основе тканого наполнителя из политетрафторэтиленовых волокон и нитей Арселон // Труды ВИАМ. 2023. № 11 (129). C. 37–46. DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-11-37-46.Kulagina G. S., Zhelezina G. F., Kan A. Ch. [et al.]. Ekspluatatsionnyye svoystva antifriktsionnogo samosmazyvayushchegosya organoplastika na osnove tkanogo napolnitelya iz politetraftoretilenovykh volokon i nitey Arselon [Exploitation properties of antifriction selflubricating organoplastic based on fabric made of polytetrafluoroethylene and arcelon fibers] // Trudy VIAM. Proceedings of VIYAM. 2023. No. 11 (129). P. 37–46. DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-11-37-46. (In Russ.).Галиев А. Р., Есина П. А., Корнев В. М. [и др.]. Исследование безызностности материалов // Машиностроение: новые концепции и технологии: всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Красноярск, 22 октября 2021 г. Красноярск: Изд-во СибГУ им. М. Ф. Решетнева, 2021. С. 87–90. EDN XWWCSI.Galiyev A. R., Esina P. A., Kornev V. M. [et al.]. Issledovaniye bezyznostnosti materialov [Study of the neutrality of materials] // Mashinostroyeniye: novyye kontseptsii i tekhnologii. Mechanical Engineering: New Concepts and Technologies. Krasnoyarsk, 2021. P. 87–90. EDN: XWWCSI. (In Russ.).Романович Ж. А. Повышение износостойкости и долговечности деталей герметичного ротационного компрессора // НиКа. 2008. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenieiznosostoykosti-i-dolgovechnosti-detaley-germetichnogorotatsionnogo-kompressora (дата обращения: 31.03.2024).Romanovich Zh. A. Povysheniye iznosostoykosti i dolgovechnosti detaley germetichnogo rotatsionnogo kompressora [Increasing the wear resistance and durability of hermetic rotary compressor parts] // NiKa. NiKa. 2008. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-iznosostoykosti-i-dolgovechnostidetaley-germetichnogo-rotatsionnogo-kompressora (accessed: 31.03.2024). (In Russ.).Meng X., Qi Y., Sheng L. [et al.]. Investigations on efficiency improvement of rolling piston type rotary compressor with a new-designed cylinder // Applied Thermal Engineering. 2022. Vol. 222. P. 119920. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2022.119920.Meng X., Qi Y., Sheng L. [et al.]. Investigations on efficiency improvement of rolling piston type rotary compressor with a new-designed cylinder // Applied Thermal Engineering. 2022. Vol. 222. P. 119920. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2022.119920. (In Engl.).Li R., Jing L., Meng X. [et al.]. Numerical analysis of vane–slot friction pair in a rolling piston compressor considering deformation and groove design. 2021. Vol. 162. P. 107124. DOI: 10.1016/j.triboint.2021.107124.Li R., Jing L., Meng X. [et al.]. Numerical analysis of vane–slot friction pair in a rolling piston compressor considering deformation and groove design. 2021. Vol. 162. P. 107124. DOI: 10.1016/j.triboint.2021.107124. (In Engl.).Shi H., Lei B., Wu J. Dynamic characteristics of refrigerant and lubricant in R290 rolling piston compressor of low-temperature air to water heat pump (LT-AWHP) during defrosting cycle // International Journal of Refrigeration. 2022. Vol. 144. P. 163–174. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2022.07.007.Shi H., Lei B., Wu J. Dynamic characteristics of refrigerant and lubricant in R290 rolling piston compressor of lowtemperature air to water heat pump (LT-AWHP) during defrosting cycle // International Journal of Refrigeration. 2022. Vol. 144. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2022.07.007. (In Engl.).Ding S., Wei H., Yang O. [et al.]. Tribological behavior and applicability analysis of cast iron and iron-based powder metallurgy for rolling piston rotary compressor under different applied loads // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2022. Vol. 45, no. 1. 9 p. DOI: 10.1007/s40430-022-03934-9.Ding S., Wei H., Yang O. [et al.]. Tribological behavior and applicability analysis of cast iron and iron-based powder metallurgy for rolling piston rotary compressor under different applied loads // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2022. Vol. 45, no. 1. DOI: 10.1007/s40430-022-03934-9. (In Engl.).Крылов Д. А., Цветков Ю. Н. Влияние добавок ультрадисперсного порошка оловянистой бронзы в моторное масло на работу дизеля // Журнал университета водных коммуникаций. 2012. № 3 (15). C. 75–85. EDN: PCREID.Krylov D. A., Tsvetkov Yu. N. Vliyaniye dobavok ul’tradispersnogo poroshka olovyanistoy bronzy v motornoye maslo na rabotu dizelya [The effect of adding ultradisperse tin bronze powder to engine oil on diesel performance] // Zhurnal universiteta vodnykh kommunikatsiy. The Journal of University of Water Communications. 2012. No. 3 (15). P. 75a–85. EDN: PCREID. (In Russ.).Пат. 223821 Российская Федерация, МПК F 04 C 18/356. Ротационная компрессорная установка / Бураков А. В., Кудла Н. А., Ховалко А. А. № 2023135511; заявл. 26.12.2023; опубл. 05.03. 2024. Бюл. № 7. 10 с.Patent 223821 Russian Federation, IPC F04C 18/356. Rotatsionnaya kompressornaya ustanovka [Rotary compressor unit] / Burakov A. V., Kudla N. A., Khovalko A. A. No. 2023135511. (In Russ.).Прокопенко А. К., Голубев А. П., Зикеев Г. П. [и др.]. Повышение срока службы деталей машин и инструмента металлоплакированием: моногр. Москва: Изд-во ИИЦ МГУДТ, 2010. 87 с. ISBN 978-5-87055-124-1.Prokopenko A. K., Golubev A. P., Zikeyev G. P. [et al.]. Povysheniye sroka sluzhby detaley mashin i instrumenta metalloplakirovaniyem [Increasing the service life of machine parts and tools by metal cladding]. Moscow, 2010. 87 p. ISBN 9785-87055-124-1. (In Russ.).Кудла Н. А., Бураков А. В., Хотский Р. Р. Создание перспективного компрессора для судовых холодильных установок // Морской вестник. 2023. № 4 (88). С. 51–56. EDN: JJQSQK.Kudla N. A., Burakov A. V., Khotskiy R. R. Sozdaniye perspektivnogo kompressora dlya sudovykh kholodil’nykh ustanovok [Creation of a promising compressor for ship refrigeration units] // Morskoy vestnik. Morskoy Vestnik. 2023. No. 4 (88). P. 51–56. EDN: JJQSQK. (In Russ.).Гаркунов Д. Н. Триботехника, конструирование, изготовление и эксплуатация машин. Москва: Изд-во МСХА, 2001. 629 с. ISBN 5-94327-093-0.Garkunov D. N. Tribotekhnika, konstruirovaniye, izgotovleniye i ekspluatatsiya mashin [Tribotechnics, design, manufacture and operation of machines]. Moscow, 2001. 629 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.