Оценка влияния тепловых деформаций основных элементов героторного винтового компрессора при расчете минимально безопасных рабочих зазоров

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. 

1. Сакун И. А. Винтовые компрессоры: основы теории, методы расчета, конструкции. Ленинград: Машиностроение, 1970. 400 с.

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.

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.

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.

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.

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.

16. Френкель М. И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Машиностроение, 1969. 744 с.

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.