avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2023-7-1-26-31avroen-53Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGМетодика расчета толщины стенки лепестка манжетного цилиндропоршневого уплотненияThe method of calculating the lobe wall thickness of cuff cylinder piston sealБусаровС. С.BusarovS. S.

Бусаров Сергей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология» Омского государственного технического университета (ОмГТУ), AuthorID (РИНЦ): 610336. AuthorID (SCOPUS): 51560987400.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Busarov Sergey Sergeyevich - Candidate of Technical Sciences, Assosiate Professor of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department, AuthorID (RSCI): 610336. AuthorID (SCOPUS): 51560987400.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

bssi1980@mail.ruКобыльскийР. Э.KobylskyR. E.

Кобыльский Роман Эдуардович - ассистент кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология» ОмГТУ, AuthorID (РИНЦ): 3985-1096. AuthorID (SCOPUS): 57220077521.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Kobylskiy Roman Eduardovich - Assistant of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department, OmSTU, AuthorID (RSCI): 3985-1096. AuthorID (SCOPUS): 57220077521.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

ГромовА. Ю.GromovA. Yu.

Громов Антон Юрьевич - кандидат технических наук, заместитель генерального директора по гражданской продукции АО НТК «Криогенная техника».

644105, Омск, ул. 22 Партсъезда, д. 97, корп. 1

Gromov Anton Yuryevich - Candidate of Technical Sciences, Deputy General Director for Civilian Products of Scientific and Technical Complex «Cryogenic technique» JSC.

Omsk, 22 Parts’ezda str., bld. 97/1, 644105

azot111@bk.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationАО НТК «Криогенная техника»РоссияJSC Scientific and Technical Complex «Cryogenic Technique»Russian Federation202330032023712631Copyright © Бусаров С.С., Кобыльский Р.Э., Громов А.Ю., 20232023Бусаров С.С., Кобыльский Р.Э., Громов А.Ю.Busarov S.S., Kobylsky R.E., Gromov A.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/53

В представленной статье изложена методика расчета толщины стенки лепестка манжетного уплотнения в программном комплексе ANSYS Workbench Mechanical. Описана основная проблема, с которой сталкиваются проектировщики при выборе толщины стенки лепестка манжетных уплотнений для поршневых компрессорных агрегатов, работающих без смазки. В результате выполнения работы была рассчитана максимальная и минимальная толщина стенки для материалов, наиболее распространенных в бессмазочных компрессорных агрегатах. Антифрикционные материалы группы Флубон и Флувис, содержащих в своем составе до 20 % углеродных волокон, имеют наименьшую толщину стенки во всех рассмотренных диапазонах давлений. При этом полученные результаты позволяют говорить о низкой эффективности манжетных уплотнений с максимальной толщиной стенки при давлениях ниже 1 МПа.

The presented article describes a method for calculating the wall thickness of the lip seal lobe in the ANSYS Workbench Mechanical software package. The main problem that designers face when choosing the wall thickness of the lobe of cuff seals for reciprocating compressor units operating without lubrication is described. As a result of the work, the maximum and minimum wall thickness are calculated for the materials most common in oil-free compressor units. Antifriction materials of the Flubon and Fluvis groups containing up to 20 % carbon fibers have the smallest wall thickness in all pressure ranges considered. At the same time, the results obtained allow us to speak about the low efficiency of cuff seals with a maximum wall thickness at pressures below 1 MPa.

манжетные уплотнениягерметизацияантифрикционный материалпоршневой компрессорконтактное давлениетолщина стенкиcuff sealssealingantifriction materialpiston compressorcontact pressurewall thicknessReferencesМирзоев Р. Г., Кутушев И. Д. Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и технологической оснастки для их изготовления. Ленинград: Машиностроение, 1972. 416 с.Mirzoyev R. G., Kutushev I. D. Osnovy konstruirovaniya i rascheta detaley iz plastmass i tekhnologicheskoy osnastki dlya ikh izgotovleniya [Fundamentals of design and calculation of plastic parts and technological equipment for their manufacture]. Leningrad, 1972. 416 p. (In Russ.).Макаров Г. В. Уплотнительные устройства. Изд. 2-е, переработ. и доп. Ленинград: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1973. 232 с.Makarov G. V. Uplotnitel’nyye ustroystva [Sealing devices]. 2nd ed. Leningrad, 1973. 232 p. (In Russ.).Уплотнения: сб. ст. / Пер. с англ. В. П. Харитонова; под ред. В. К. Житомирского. Москва: Машиностроение, 1964. 293 с.Uplotneniya [Seals] / Trans. from Engl. V. P. Kharitonova; ed. by V. K. Zhitomirskogo. Moscow, 1964. 293 p. (In Russ.).Холан К., Калина А. Уплотнения в машиностроении / пер. с чеш. А. А. Жукова. Москва: Машгиз,1961. 67 с.Kholan K., Kalina A. Uplotneniya v mashinostroyenii [Seals in mechanical engineering] / trans. from Czech. A. A. Zhukova. Moscow, 1961. 67 p. (In Russ.).Кокичев В. Н. Уплотняющие устройства в машиностроении. Ленинград: Судостроение, 1962. 253 c.Kokichev V. N. Uplotnyayushchiye ustroystva v mashinostroyenii [Sealing devices in mechanical engineering]. Leningrad, 1962. 253 p. (In Russ.).Захаренко В. П. Основы теории уплотнений и создание поршневых компрессоров без смазки: дис. … д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 2001. 159 c.Zakharenko V. P. Osnovy teorii uplotneniy i sozdaniye porshnevykh kompressorov bez smazki [Fundamentals of the theory of seals and the creation of reciprocating compressors without lubrication]. St. Petersburg, 2001. 159 p. (In Russ.).Юша В. Л., Бусаров С. С., Недовенчаный А. В., Гошля Р. Ю. Экспериментальное исследование рабочих процессов тихоходных длинноходовых бессмазочных поршневых компрессорных ступеней при высоких отношениях давлений нагнетания к давлению всасывания // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2018. Т. 2, № 2. С. 13–18. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-2-13-18.Yusha V. L., Busarov S. S., Nedovenchany A. V., Goshlya R. Yu. Eksperimental’noye issledovaniye rabochikh protsessov tikhokhodnykh dlinnokhodovykh bessmazochnykh porshnevykh kompressornykh stupeney pri vysokikh otnosheniyakh davleniy nagnetaniya k davleniyu vsasyvaniya [Experimental study of working processes of low-speed longstroke lubrication free piston compressor stages at high discharge pressure to suction pressures] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2018. Vol. 2, no. 2. P. 13–18. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-2-13-18. (In Russ.).Nedovenchanyi A. V., Yusha V. L., Busarov S. S. Experimental evaluation of the efficiency of long-stroke, lowspeed reciprocating compressor stages in compression of different gases // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 54. Р. 593–597. DOI: 10.1007/s10556-018-0520-1.Nedovenchanyi A. V., Yusha V. L., Busarov S. S. Experimental evaluation of the efficiency of long-stroke, lowspeed reciprocating compressor stages in compression of different gases // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 54. Р. 593–597. DOI: 10.1007/s10556-018-0520-1. (In Engl.).Бусаров С. С., Недовенчаный А. В., Титов Д. С. Методика моделирования рабочих процессов тихоходных длинноходовых компрессорных ступеней: cвидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ: свидетельство о регистрации электронного ресурса № 2019660287 от 02.09. 2019 // Реестр программ для ЭВМ.Busarov S. S., Nedovenchany A. V., Titov D. S. Metodika modelirovaniya rabochikh protsessov tikhokhodnykh dlinnokhodovykh kompressornykh stupeney: cvidetel’stvo o gosudarstvennoy registratsii programmy dlya EVM [Method of modeling the working processes of low-speed long-stroke compressor stages: certificate of state registration of a computer program]: Electronic resource registration certificate No. 2019660287. (In Russ.).Yusha V. L., Karagusov V. I., Busarov S. S. Modeling the work processes of slow-speed, long-stroke piston compressors // Сhemical and Petroleum Engineering. 2015. Vol. 51, Issue 3-4. P. 177–182. DOI: 10.1007/s10556-015-0020-5.Yusha V. L., Karagusov V. I., Busarov S. S. Modeling the work processes of slow-speed, long-stroke piston compressors // Сhemical and Petroleum Engineering. 2015. Vol. 51, Issue 3-4. P. 177–182. DOI: 10.1007/s10556-015-0020-5. (In Engl.).Юша В. Л., С. С. Бусаров. Экспериментальная оценка индикаторного коэффициента подачи поршневой длинноходовой компрессорной ступени // Компрессорная техника и пневматика. 2020. № 3. С. 39–41.Yusha V. L., Busarov S. S. Eksperimental’naya otsenka indikatornogo koeffitsiyenta podachi porshnevoy dlinnokhodovoy kompressornoy stupeni [Experimental evaluation of the indicator feed rate of a long-stroke pistons compressors stage] // Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressors and Pneumatics. 2020. No. 3. P. 39–41. (In Russ.).Madenci E., Guven I. The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS. 2015. DOI: 10.1007/978-1-4899-7550-8.Madenci E., Guven I. The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS. 2015. DOI: 10.1007/978-1-4899-7550-8. (In Engl.).Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 2. Основы проектирования. Конструкции. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: КолосC, 2008. 711 с.Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory. V 2 t. T. 1. Osnovy proyektirovaniya. Konstruktsii [Piston compressors. In 2 vols. Vol. 2. Fundamentals of Design. Constructions]. 3rd ed. Moscow, 2008. 711 p. (In Russ.).

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