Профилирование рабочих органов героторного винтового компрессора

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Сакун И. А. Винтовые компрессоры: основы теории, методы расчета, конструкции. 2-е изд., перераб. и доп. Ленинград: Машиностроение, 1970. 400 с.

9. Балденко Д. Ф., Балденко Ф. Д., Гноевых А. Н. Одновинтовые гидравлические машины. В 2 т. Т. 1. Одновинтовые насосы. Mосква, 2005. 488 с.

10. Балденко Д. Ф., Балденко Ф. Д., Гноевых А. Н. Винтовые забойные двигатели: справочное пособие. Москва: ОАО Изд-во «Недра», 1999. 375 с.

11. Яо Ян. Исследование и оптимизация циклоидального зацепления рабочих органов винтовых забойных двигателей для бурения скважин: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2022. 151 с.

12. Рязанцев В. М. Теоретические основы проектирования роторно-вращательных насосов с циклоидальными зацеплениями: дис. … д-ра техн. наук. Тула, 2009. 395 с.

13. 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.

14. 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.

15. Wu H. Research on performance of variable-lead rotor twin screw compressor. Energies. 2021. Vol. 14, no. 21. 6970. DOI: 10.3390/en14216970.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.