avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2025-9-2-5-12YIUTDGavroen-82Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGПрофилирование рабочих органов героторного винтового компрессораProfiling of operating elements of gerotor screw compressorhttps://orcid.org/0000-0002-9278-5903ПронинВ. А.ProninV. A.

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

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

AuthorID (РИНЦ) 706161

AuthorID (SCOPUS) 57188556577

ResearcherID F-4743-2019

Vladimir A. Pronin - Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor at the Educational Centre “Energy Efficient Engineering Systems”, ITMO University.

St. Petersburg, Lomonosova St., 9, 191002

AuthorID (RSCI) 706161

AuthorID (SCOPUS) 57188556577

ResearcherID F-4743-2019

maior.pronin@mail.ruБеловП. А.BelovP. A.

Белов Павел Андреевич - аспирант образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы».

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

Pavel A. Belov - Postgraduate at the Educational Centre “Energy Efficient Engineering Systems”, ITMO University.

St. Petersburg, Lomonosova St., 9, 191002

mr.belofff99@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4357-0022ЦветковВ. А.TsvetkovV. A.

Цветков Вадим Александрович - кандидат технических наук, ассистент образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы» Университета ИТМО; доцент АНО «УНЦ».

191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9; 190005, Санкт-Петербург, ул. 7-я Красноармейская, д. 16, лит. А

AuthorID (РИНЦ) 8455-6307

Vadim A. Tsvetkov - Candidate of Technical Sciences, Assistant at the Educational Centre “Energy Efficient Engineering Systems”, ITMO University; Associate Professor at the AUO “Ural Scientific Center”.

St. Petersburg, Lomonosova St., 9, 191002; St. Petersburg, 7th Krasnoarmeyskaya St., 16, lit. A, 190005

AuthorID (RSCI) 8455-6307

wadimtsvetkov@mail.ruДжумаевМ. Х.DzhumaevM. H.

Джумаев Мухаммед Хемраевич - аспирант образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы».

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

Mohammed Kh. Dzhumaev - Postgraduate at the Educational Centre “Energy Efficient Engineering Systems”, ITMO University.

St. Petersburg, Lomonosova St., 9, 191002

genri001@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-1529-8104ЕгоровП. А.EgorovP. A.

Егоров Павел Алексеевич - аспирант образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы».

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

Pavel A. Egorov - Postgraduate at the Educational Centre “Energy Efficient Engineering Systems”, ITMO University.

St. Petersburg, Lomonosova St., 9, 191002

egorovpavel331@mail.ruУниверситет ИТМОРоссияITMO UniversityRussian FederationУниверситет ИТМО; АНО «Уральский научный центр»РоссияITMO University; AUO “Ural Scientific Center”Russian Federation20253006202592512Copyright © Пронин В.А., Белов П.А., Цветков В.А., Джумаев М.Х., Егоров П.А., 20252025Пронин В.А., Белов П.А., Цветков В.А., Джумаев М.Х., Егоров П.А.Pronin V.A., Belov P.A., Tsvetkov V.A., Dzhumaev M.H., Egorov P.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/82

Героторный винтовой компрессор с внутренним зацеплением роторов представляет собой инновационный тип машин объемного принципа сжатия различных газовых сред, обладающий значительным потенциалом для расширения области применения технологии винтовых компрессоров. Основным компонентом данного типа компрессора является винтовая пара с внутренним зацеплением, методология профилирования которой до настоящего времени оставалась недостаточно изученной. В статье представлена расчетная модель профилирования рабочих органов на основе теории циклоидального зацепления, включающая получение координат торцовых профилей и винтовых образующих для роторов с различными типами профиля. Разработан алгоритм генерации геометрических 3D моделей с использованием программы твердотельного моделирования.

The gerotor screw compressor with internally meshing rotors is an innovative type of machines of the volumetric principle of compression of various gas media, which has a significant potential for expanding the applications of screw compressor technology. The main component of this compressor model is an internally meshed screw pair, the methodology of profiling of which has remained insufficiently studied. The paper presents a computational model for the operating element profiling based on the theory of cycloidal meshing, including the generation of front profile coordinates and helical formations for rotors with different profile types. The article develops an algorithm for generating geometric 3D models using solid modeling software.

героторный винтовой компрессоррабочие органыроторывнутреннее зацеплениеобъемное сжатиеторцовый профильвинтовые образующиеCAD-модельgerotor screw compressoroperating elementsrotorsinternal meshingvolumetric compressionfront sectionscrew formersCAD-modelReferencesWang 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.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.Dmitriev O., Tabota E. A working conical screw compressor. Fluid Machinery Congress. Woodhead Publishing Boston, 2014. P. 103–108. DOI: 10.1016/B978-0-0810-0109-7.50010-8.Dmitriev O., Tabota E. A working conical screw compressor. Fluid Machinery Congress. Woodhead Publishing Boston, 2014. P. 103–108. DOI: 10.1016/B978-0-0810-0109-7.50010-8.Dmitriev O., Tabota E., EurIng I. A. A miniature rotary compressor with a 1: 10 compression ratio. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 90, no. 1. 012055. DOI: 10.1088/1757-899X/90/1/012055.Dmitriev O., Tabota E., EurIng I. A. A miniature rotary compressor with a 1: 10 compression ratio. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 90, no. 1. 012055. DOI: 10.1088/1757-899X/90/1/012055.Dmitriev O., Arbon I. M. D. Comparison of energy-efficiency and size of portable oil-free screw and scroll compressors. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 232, no. 1. P. 2–9. DOI: 10.1088/1757-899X/232/1/012057.Dmitriev O., Arbon I. M. D. Comparison of energy-efficiency and size of portable oil-free screw and scroll compressors. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 232, no. 1. P. 2–9. DOI: 10.1088/1757-899X/232/1/012057.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. 2023. P. 515–525. DOI: 10.1007/978-3-031-42663-6_42.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. 2023. P. 515–525. DOI: 10.1007/978-3-031-42663-6_42.Read M. G., Stosic N., Smith I. K. The influence of rotor geometry on power transfer between rotors in gerotor-type screw compressors. Journal of Mechanical Design. 2020. Vol. 142, no. 7. 073501. DOI: 10.1115/1.4045508.Read M. G., Stosic N., Smith I. K. The influence of rotor geometry on power transfer between rotors in gerotor-type screw compressors. Journal of Mechanical Design. 2020. Vol. 142, no. 7. 073501. DOI: 10.1115/1.4045508.Read M. G., Smith I. K., Stosic N. Influence of rotor geometry on tip leakage and port flow areas in gerotor-type twin screw compressors. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 2022. Vol. 236, no. 1. P. 94–102. DOI: 10.1177/0954408920962412.Read M. G., Smith I. K., Stosic N. Influence of rotor geometry on tip leakage and port flow areas in gerotor-type twin screw compressors. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 2022. Vol. 236, no. 1. P. 94–102. DOI: 10.1177/0954408920962412.Сакун И. А. Винтовые компрессоры: основы теории, методы расчета, конструкции. 2-е изд., перераб. и доп. Ленинград: Машиностроение, 1970. 400 с.Sakun I. A. Vintovyye kompressory: Osnovy teorii, metody rascheta, konstruktsii [Screw compressors: fundamentals of theory, calculation methods, designs calculations, designs]. 2nd., rev. and suppl. Leningrad, 1970. 400 p. (In Russ.).Балденко Д. Ф., Балденко Ф. Д., Гноевых А. Н. Одновинтовые гидравлические машины. В 2 т. Т. 1. Одновинтовые насосы. Mосква, 2005. 488 с.Baldenko D. F., Baldenko F. D., Gnoyevykh A. N. Odnovintovyye gidravlicheskiye mashiny. V 2 t. T. 1. Odnovintovyye nasosy [Single-screw hydraulic machines. In 2 vols. Vol. 1. Single screw pumps]. Moscow, 2005. 488 p. (In Russ.).Балденко Д. Ф., Балденко Ф. Д., Гноевых А. Н. Винтовые забойные двигатели: справочное пособие. Москва: ОАО Изд-во «Недра», 1999. 375 с.Baldenko D. F., Baldenko F. D., Gnoev A. N. Vintovyye zaboynyye dvigateli: spravochnoye posobiye [Screw downhole motors: a reference guide]. Moscow, 1999. 375 p. (In Russ.).Яо Ян. Исследование и оптимизация циклоидального зацепления рабочих органов винтовых забойных двигателей для бурения скважин: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2022. 151 с.Yao Yang. Issledovaniye i optimizatsiya tsikloidal’nogo zatsepleniya rabochikh organov vintovykh zaboynykh dvigateley dlya bureniya skvazhin [Research and optimization of cycloidal meshing of operating elements of screw downhole motors for drilling wells]. Moscow, 2022. 151 p. (In Russ.).Рязанцев В. М. Теоретические основы проектирования роторно-вращательных насосов с циклоидальными зацеплениями: дис. … д-ра техн. наук. Тула, 2009. 395 с.Ryazantsev V. M. Teoreticheskiye osnovy proyektirovaniya rotorno-vrashchatel’nykh nasosov s tsikloidal’nymi zatsepleniyami [Theoretical basis for design of rotary pumps with cycloidal gears]. Tula, 2009. 395 p. (In Russ.).Васильев А. С. Специальная стратегия обработки сложнопрофильных конических винтовых поверхностей рабочих органов одновинтовых компрессоров // Записки Горного института. 2019. Т. 235. С. 60–64. DOI: 10.31897/PMI.2019.1.60. EDN: ZDTUQX.Vasil’yev A. S. Spetsial’naya strategiya obrabotki slozhnoprofil’nykh konicheskikh vintovykh poverkhnostey rabochikh organov odnovintovykh kompressorov [Special strategy of treatment of difficulty-profile conical screw surfaces of single-screw compressors working bodies]. Zapiski Gornogo instituta. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 235. P. 60–64. DOI: 10.31897/PMI.2019.1.60. EDN: ZDTUQX. (In Russ.).Айметдинов Б. И., Сызранцев В. Н., Черная Л. А. Расчет образующих поверхностей рабочих элементов конусно-винтовых компрессоров // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. № 8 (653). С. 44–51. EDN: SJUVSX.Aimetdinov B. I., Syzrantsev V. N., Chernaya L. A. Calculation of forming surfaces of working elements of cone-screw compressors [Calculation of the generating lines of working surfaces of conical screw compressors]. Izvestiya vysshee obrazovaniya vysshee obrazovaniya. Mechanical Engineering. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2014. No. 8 (653). P. 44–51. EDN: SJUVSX. (In Russ.).Wu H. Research on performance of variable-lead rotor twin screw compressor. Energies. 2021. Vol. 14, no. 21. 6970. DOI: 10.3390/en14216970.Wu H. Research on performance of variable-lead rotor twin screw compressor. Energies. 2021. Vol. 14, no. 21. 6970. DOI: 10.3390/en14216970.Baroiu N., Viorel P., Teodor V. [et al.]. Geometrical analysis, for rapid prototyping, of the compressor’s helical conic rotor model. MATEC Web of Conferences. EDP Sciences. 2018. Vol. 176. P. 02006. DOI: 10.1051/matecconf/201817802006.Baroiu N., Viorel P., Teodor V. [et al.]. Geometrical analysis, for rapid prototyping, of the compressor’s helical conic rotor model. MATEC Web of Conferences. EDP Sciences. 2018. Vol. 176. P. 02006. DOI: 10.1051/matecconf/201817802006.Baroiu N., Viorel P., Teodor V. [et al.]. Comparative study regarding two constructive solutions for conical worm from pump construction. Technologies in Machine Building. 2018. Vol. 36. P. 41–48. DOI: 10.35219/tmb.2018.1.06.Baroiu N., Viorel P., Teodor V. [et al.]. Comparative study regarding two constructive solutions for conical worm from pump construction. Technologies in Machine Building. 2018. Vol. 36. P. 41–48. DOI: 10.35219/tmb.2018.1.06.Aissa M. H., Verstraete T. Metamodel-assisted multidisciplinary design optimization of a radial compressor. International Journal of Turbomachinery, Propulsion and Power. 2019. Vol. 4, no. 4. P. 35. DOI: 10.3390/ijtpp4040035.Aissa M. H., Verstraete T. Metamodel-assisted multidisciplinary design optimization of a radial compressor. International Journal of Turbomachinery, Propulsion and Power. 2019. Vol. 4, no. 4. P. 35. DOI: 10.3390/ijtpp4040035.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.).

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