avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2024-8-4-12-20TTKYRWavroen-45Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGУчет гидродинамических сил при определении силовых факторов, действующих на рабочие органы спирального компрессораConsideration of hydrodynamic forces in determining the force factors acting operating elements of a scroll compressorПронинВ. А.ProninV. A.

ПРОНИН Владимир Александрович, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы» 

AuthorID (РИНЦ): 706161

AuthorID (SCOPUS): 57188556577

ResearcherID: F-4743-2019

191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9

PRONIN Vladimir Aleksandrovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of Educational Centre «Energy Efficient Engineering Systems»

Saint Petersburg

AuthorID (RSCI): 706161

AuthorID (SCOPUS): 57188556577

ResearcherID: F-4743-2019

https://orcid.org/0000-0003-2821-795XКовановА. В.KovanovA. V.

КОВАНОВ Александр Викторович, кандидат технических наук, доцент образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы» 

191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9

KOVANOV Alexander Victorovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Educational Centre «Energy Efficient Engineering Systems»

Saint Petersburg

МихайловаЕ. Н.MikhailovaE. N.

МИХАЙЛОВА Екатерина Николаевна, аспирант образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы» 

191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9

MIKHAILOVA Ekaterina Nikolaevna, Graduate Student of Educational Centre «Energy Efficient Engineering Systems»

Saint Petersburg

ЖилкинА. Ю.ZhilkinA. Yu.

ЖИЛКИН Антон Юрьевич, аспирант образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы» 

191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9

ZHILKIN Anton Yuryevich, Graduate Student of Educational Centre «Energy Efficient Engineering Systems»

Saint Petersburg

Университет ИТМОРоссияITMO UniversityRussian Federation202430122024841220Copyright © Пронин В.А., Кованов А.В., Михайлова Е.Н., Жилкин А.Ю., 20242024Пронин В.А., Кованов А.В., Михайлова Е.Н., Жилкин А.Ю.Pronin V.A., Kovanov A.V., Mikhailova E.N., Zhilkin A.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/45

Высокий спрос на машины спиральных типов обусловливает актуальность исследования и совершенствования характеристик спиральных компрессоров. Целью данного исследования является уточнение вероятности и степени влияния гидродинамических сил на рабочие органы спирального компрессора при движении подвижной спирали, а вместе с этим уточнение методики расчёта тангенциального зазора. В результате, с учётом подобия процессов в подшипниках скольжения, были исследованы силовые факторы с учётом гидродинамической силы и возможность применения теории гидродинамической теории смазки для её расчёта.

Increasing the efficiency of compressor equipment is an important task, the solution of which contributes to the rational use of economic resources and improvement of the environmental situation. In this regard, the task of improving the characteristics of oil-filled scroll compressors is relevant. The purpose of this study is to clarify the degree of influence of hydrodynamic forces on the working elements of a scroll compressor during the movement of a movable scroll. When the tangential gap is filled with oil and the spiral moves during operation, we can talk about the influence of the hydrodynamic lifting force, on the basis of which the operating principle of hydrodynamic plain bearings is implemented. As a result, the hydrodynamic forces in the tangential gap of a scroll compressor and the possibilities of applying the theory of hydrodynamic lubrication for its calculation are investigated.маслозаполненный спиральный компрессорсиловые факторырадиальные га- зовые силыгидродинамические силыметодика расчётаназначение зазоров.oil-filled scroll compressorforce factorsradial gas forceshydrodynamic forcescalculation methodgap assignmentReferencesКочетова Г. С., Сакун И. А. Состояние и направление развития спиральных компрессоров. Москва: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988. 57 с.Kochetova G. S., Sakun I. A. Sostoyaniye i napravleniye razvitiya spiral’nykh kompressorov [Status and development direction of scroll compressors]. Moscow, 1988. 57 p. (In Russ).Бурданов Н. Г., Канышев Г. А. Спиральные компрессоры для холодильных машин. Москва: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 31 с.Burdanov N. G., Kanyshev G. A. Spiral’nyye kompressory dlya kholodil’nykh mashin [Scroll compressors for refrigeration machines]. Moscow, 1991. 31 p. (In Russ).Бабкин Б. С., Выгодин В. А. Спиральные компрессоры в холодильных системах: моногр. Рязань: Узорочье, 2003. 379 с.Babkin B. S., Vygodin V. A. Spiral’nyye kompressory v kholodil’nykh sistemakh [Scroll compressors in refrigeration systems]. Ryazan, 2003. 379 p. (In Russ).Lemort V. Contribution to the characterization of scroll machines in compressor and expander modes: Thesis. Liège, 2008. 307 p.Lemort V. Contribution to the characterization of scroll machines in compressor and expander modes: Thesis. Liège, 2008. 307 p. (In Engl.).Косачевский В. А. О производительности спирального компрессора // Вестник Международной академии холода. 2016. № 4. С. 40–46. DOI: 10.21047/1606-4313-2016-15-4-40-46. EDN: XICBRX.Kosachevskiy V. A. O proizvoditel’nosti spiral’nogo kompressora [About the performance of scroll compressor] // Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2016. No. 4. P. 40–46. DOI: 10.21047/1606-4313-2016-15-4-40-46. EDN: XICBRX. (In Russ.).Pereira E. L. L., Braga V. M., Deschamps C. J. Data from the numerical analysis of radial and tangential leakage of gas in scroll compressors // Data in Brief. 2020. Vol. 29. P. 105197. DOI: 10.1016/j.dib.2020.105197.Pereira E. L. L., Braga V. M., Deschamps C. J. Data from the numerical analysis of radial and tangential leakage of gas in scroll compressors // Data in Brief. 2020. Vol. 29. P. 105197. DOI: 10.1016/j.dib.2020.105197. (In Engl.).Pereira E. L. L., Deschamps C. J. Numerical analysis and correlations for radial and tangential leakage of gas in scroll compressors // International Journal of Refrigeration. 2019. Vol. 110 (12). P. 239–247. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2019.11.002.Pereira E. L. L., Deschamps C. J. Numerical analysis and correlations for radial and tangential leakage of gas in scroll compressors // International Journal of Refrigeration. 2019. Vol. 110 (12). P. 239–247. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2019.11.002. (In Engl.).Wang J., Liu T. Leakage model of axial clearance and test of scroll compressors // Journal of Shanghai Jiaotong University (Science). 2020. Vol. 25, no. 4. P. 531–537. DOI: 10.1007/s12204020-2163-6.Wang J., Liu T. Leakage model of axial clearance and test of scroll compressors // Journal of Shanghai Jiaotong University (Science). 2020. Vol. 25, no. 4. P. 531–537. DOI: 10.1007/s12204020-2163-6. (In Engl.).Пат. 2592153, Российская Федерация, МПК F04C 18/02 (2006.01). Спиральный компрессор / Нагахара К., Нисиде Й., Уекава Т. № 2015100891/06; заявл. 18.04.2013; опубл. 20.07.2016. Бюл. № 20.Patent 2592153, Russian Federation, IPC F04C 18/02 (2006.01). Spiral’nyy kompressor [Scroll compressor] / Nagahara K., Nishide Y., Uekawa T. No. 2015100891/06. (In Russ).Bush Ch. Scroll compressor for generating oil-free compressed air. US patent 2024/0102470 A1; filed December 17th, 2021; published July 13th, 2023.Bush Ch. Scroll compressor for generating oil-free compressed air. US patent 2024/0102470 A1; filed December 17th, 2021; published July 13th, 2023. (In Engl.).Sekiya S., Kakuda M., Koda T. [et al.]. Scroll compressor with an orbiting scroll and two fixed scrolls and ring and tpseals. US patent 2008/O193313 A1; filed January 30th, 2006; published August 23rd, 2007.Sekiya S., Kakuda M., Koda T. [et al.]. Scroll compressor with an orbiting scroll and two fixed scrolls and ring and tpseals. US patent 2008/O193313 A1; filed January 30th, 2006; published August 23rd, 2007. (In Engl.).Михайлова Е. Н., Кованов А. В., Цветков В. А., Калашникова Е. А. Методика расчёта протечек в маслозаполненном спиральном компрессоре с учётом подвижности стенок щели // Исследования и инновации в машиностроительном производстве: сб. ст. по материалам всерос. науч.-практ. конф. (Махачкала, 21–22 октября 2022 г.). Махачкала: Тип. Формат, 2022. С. 73–77. ISBN 978-5-907484-88-7.Mikhaylova E. N., Kovanov A. V., Tsvetkov V. A., Kalashnikova E. A. Metodika rascheta protechek v maslozapolnennom spiral’nom kompressore s uchetom podvizhnosti stenok shcheli [Methodology for calculating leaks in an oil-filled scroll compressor taking into account the mobility of the gap walls] // Issledovaniya i innovatsii v mashinostroitel’nom proizvodstve. Research and Innovation in Engineering Production. Makhachkala, 2022. P. 73–77. ISBN 978-5-907484-88-7. (In Russ).Фоменко М. В. Разработка методики расчета и исследование спирального холодильного компрессора: дис. канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 1994. 160 с.Fomenko M. V. Razrabotka metodiki rascheta i issledovaniye spiral’nogo kholodil’nogo kompressora [Development of calculation methods and study of a spiral refrigeration compressor]. Saint Petersburg, 1994. 160 p. (In Russ).Minikaev A., Yerezhep D., Zhignovskaia D., Pronin V., Kovanov A. Power interactions of scroll compressor elements // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 826 (1). 012022. DOI: 10.1088/1757-899X/826/1/012022.Minikaev A., Yerezhep D., Zhignovskaia D., Pronin V., Kovanov A. Power interactions of scroll compressor elements // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 826 (1). 012022. DOI: 10.1088/1757-899X/826/1/012022. (In Engl.).Райков А. А., Бронштейн М. Д., Бурмистров А. В., Саликеев С. И. Радиальные и осевые газовые силы в безмасляных спиральных вакуумных насосах // Вестник Казанского технологического университета. 2014. T. 17, № 2. C. 267–270. EDN: RWUOQF.Raykov A. A., Bronshteyn M. D., Burmistrov A. V., Salikeyev S. I. Radial’nyye i osevyye gazovyye sily v bezmaslyanykh spiral’nykh vakuumnykh nasosakh [Radial and axial gas forces in oil-free scroll vacuum pumps] // Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. Vestnik Kazanskogo Tekhnologicheskogo Universiteta. 2014. Vol. 17, no. 2. P. 267–270. EDN: RWUOQF. (In Russ).Паранин Ю. А., Хисамеев И. Г. Математическая модель рабочего процесса спирального компрессора сухого сжатия с учетом теплообмена и упругой деформации спиралей // Компрессорная техника и пневматика. 2011. № 5. С. 16–23. EDN: OFEMGN.Paranin Yu. A., Khisameyev I. G. Matematicheskaya model’ rabochego protsessa spiral’nogo kompressora sukhogo szhatiya s uchetom teploobmena i uprugoy deformatsii spiraley [Mathematical model of oil-free scroll compressor working process including heat exchange and elastic deformation of the scrolls] // Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressor Technology and Pneumatics. 2011. No. 5. P. 16–23. EDN: OFEMGN. (In Russ).Ибрагимов Е. Р. Повышение эффективности спирального компрессора сухого сжатия: дис. канд. техн. наук. Казань, 2009. 134 с.Ibragimov E. R. Povysheniye effektivnosti spiral’nogo kompressora sukhogo szhatiya [Increasing the efficiency of a drycompression scroll compressor]. Kazan, 2009. 134 p. (In Russ).Пронин В. А., Кузнецов Ю. А., Жигновская Д. В., Кованов А. В. Определение силовых факторов, действующих в рабочей полости винтового однороторного компрессора с окружным профилем зуба отсекателя // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 10-й Междунар. науч.-техн. конф., Омск, 26–29 февраля 2020 года / pедкол.: В. А. Лихолобов [и др.]. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2020. С. 94–95. EDN: OGOWHU.Pronin V. A., Kuznetsov Yu. A., Zhignovskaya D. V., Kovanov A. V. Opredeleniye silovykh faktorov, deystvuyushchikh v rabochey polosti vintovogo odnorotornogo kompressora s okruzhnym profilem zuba otsekatelya [Determination of force factors acting in the working cavity of a screw single-rotor compressor with a circumferential profile of the cutter tooth] // Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva. Engineering and Technology of Petrochemical and Oil and Gas Production / Ed. by V. A. Likholobov [et al.]. Omsk, 2020. P. 94–95. EDN: OGOWHU. (In Russ).Иванов М. А., Финогенов В. А. Детали машин. 12-е изд. испр. Москва: Высш. шк., 2008. 408 с.Ivanov M. A., Finogenov V. A. Detali mashin [Machine parts]. 12th ed., corrected. Moscow, 2008. 408 p.(In Russ).Чернавский С. А. Подшипники скольжения. Москва: Гос. науч.-техн. Изд-во машиностроительной лит., 1963. 244 с.Chernavskiy S. A. Podshipniki skol′zheniya [Plain bearings]. Moscow, 1963. 244 p. (In Russ).

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