|
DOI: 10.14489/hb.2025.05.pp.044-051
Приходько А. А., Курапов Г. В., Поливода Н. А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ДВУХЦИЛИНДРОВОГО ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА С ПЛАНЕТАРНЫМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ
(c. 44-51)
Аннотация. Поршневые компрессоры широко распространены в различных отраслях промышленности: химической, нефтегазовой, медицинской, пищевой и многих других. Одной из актуальных задач является повышение эффективности работы таких устройств, в том числе посредством разработки перспективных исполнительных механизмов, реализующих возвратно-поступательное движение рабочего органа. В работе рассматривается задача динамического анализа двухцилиндрового поршневого компрессора с новым планетарным механизмом возвратно-поступательного движения. Методом приведения сил, масс и моментов к начальному звену (входному валу исполнительного механизма) построена динамическая модель устройства. Исследование модели проведено методом энергомасс, в результате чего рассчитан требуемый движущий момент, найден закон движения входного вала и оценена неравномерность его вращения, а также определен момент инерции маховика.
Ключевые слова: планетарный механизм; некруглые зубчатые колеса; динамический анализ; одномассовая динамическая модель; неравномерность вращения.
Prikhodko A. A., Kurapov G. V., Polivoda N. A.
DYNAMIC ANALYSIS OF A TWO-CYLINDER PISTON COMPRESSOR WITH A PLANETARY ACTUATOR ABSTRACT
(pp. 44-51)
Abstract. Piston compressors are widely used in various industries: chemical, oil and gas, medical, food and many others. One of the urgent tasks is to improve the efficiency of such devices, including through the development of promising actuators that implement the reciprocating motion of the working element. The paper considers the problem of dynamic analysis of a two-cylinder piston compressor with a new reciprocating motion planetary mechanism. A dynamic model of the device is constructed by reducing forces, masses and moments to the initial link (input shaft of the actuator). The model is studied using the energy-mass method, as a result of which the required driving moment is calculated, the law of motion of the input shaft is found and the unevenness of its rotation is estimated, and the moment of inertia of the flywheel is determined.
Keywords: Planetary gear; Non-circular gears; Dynamic analysis; Single-mass dynamic model; Rotational unevenness.
А. А. Приходько, Г. В. Курапов, Н. А. Поливода (Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. A. Prikhodko, G. V. Kurapov, N. A. Polivoda (Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. В 2-х т. Т. 1. Теория и расчет. М.: Колос, 2000. 456 с.
2. Пронин В.А., Кованов А.В., Цветков В.А. Современное состояние и перспективы развития холодильного компрессоростроения. Часть 1. Рынок и производство. // Вестник Международной академии холода. 2023. № 1. С. 10–22.
3. Giampaolo T. Compressor Handbook: Principles and Practice. New York: River Publishers, 2023. 428 p.
4. Байков И.Р., Китаев С.В., Файрушин Ш.З. Диагностирование технического состояния поршневых компрессоров // Энергобезопасность и энергосбережение. 2015. № 3. С. 28-30.
5. Устинов Ю.Ф., Ханкин Е.И., Щиенко А.Н. Математическая модель кривошипно-ползунного механизма с учетом влияния упругой деформации шатуна // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Высокие технологии. Экология. 2013. № 1. С. 189–194.
6. Особенности кулисных поршневых компрессоров / В.Ф. Моисеев, А.М. Шатравка, А.Н. Аретинский и др. // Вестник международной академии холода. 2006. № 1. С. 22-27.
7. Зайкин О.А. Проектирование малогабаритных двигателей и компрессоров с точным поступательным движением поршней без направляющей на основе схем замкнутых дифференциалов // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2005. № 2. С. 44–51.
8. Балакин П.Д., Згонник И.П. Длинноходовые механизмы с минимальной боковой реакцией в поступательной паре // Омский научный вестник. Серия «Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение». 2018. Т. 2. № 1. С. 17–21.
9. Massimo C., Bonaventura G. Experimental analysis and thermo-fluid-dynamic simulation of a reciprocating compressor with non-conventional crank mechanism // Energy Procedia. 2017. V. 126. P. 1139–1146.
10. Балакин П.Д., Згонник И.П. Преобразование движения и силового потока в приводе механизма с минимальной боковой реакцией в поступательной паре // Омский научный вестник. Сер.: Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2018. Т. 2. № 2. С. 9–11.
11. Litvin F.L., Gonzalez-Perez I., Fuentes A., Hayasaka K. Design and investigation of gear drives with non-circular gears applied for speed variation and generation of functions // Computer methods in applied mechanics and engineering. 2008. V. 197. Is. 45–48. P. 3783–3802.
12. Пожбелко В.И., Шагиахметов А.И., Ахметшин Н.И. Новый способ регулирования угла выстоя и классификация регулируемых зубчаторычажных механизмов периодического поворота // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер.: Машиностроение. 2005. № 1 (41). С. 181–184.
13. Prikhodko A.A. Experimental kinematic analysis of an intermittent motion planetary mechanism with elliptical gears // Journal of Measurements in Engineering. 2020. V. 8. Is. 3. P. 122–131.
14. Приходько А.А., Смелягин А.И. Планетарный механизм преобразования вращательного движения в возвратно-вращательное. Патент РФ 2616457. 2017. 10 с.
15. Приходько А.А., Мовсисян М.Н. Структурный анализ и уравновешивание механизма возвратно-поступательного движения // Механика машин, механизмов и материалов. 2023. № 1(62). С. 23–30.
16. Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. М.: Инфра-М, 2014. 263 с.
17. Приходько А.А., Смелягин А.И. Кинематический анализ планетарного зубчатого механизма преобразования вращательного движения в возвратно-вращательное // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 12. C. 21-27.
18. Перекрест А.Л., Яценко А.Н. Нагрузочная характеристика поршневого компрессора // Вісник КДПУ. 2006. № 4–1 (39). С. 57–59.
19. Experiments on air compression with an isothermal piston for energy storage / T. Ren, W. Xu, M. Cai and et al. // Energies. 2019. Т. 12. № 19. 3730.
20. Моделирование динамики гидроопоры с инерционным гидравлическим преобразователем при ударных воздействиях / А.Е. Шохин, Г.Я. Пановко, А.Н. Брысин и др. // Машиностроение и инженерное образование. 2013. № 4. С. 63–63.
21. Киселев С.В., Фомин А.С., Антонов А.В. Синтез, кинематическое и динамическое моделирование складных механизмов параллельной структуры с круговой направляющей // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2023. № 12 (765). С. 20–27.
1. Plastinin P. I. (2000). Piston compressors. Vol. 1. Theory and calculation. Moscow: Kolos. [in Russian language]
2. Pronin V. A., Kovanov A. V., Tsvetkov V. A. (2023). Current status and development prospects of refrigeration compressor engineering. Part 1. Market and production. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii holoda, (1), 10 – 22. [in Russian language]
3. Giampaolo T. (2023). Compressor Handbook: Principles and Practice. New York: River Publishers.
4. Baykov I. R., Kitaev S. V., Fayrushin Sh. Z. (2015). Diagnostics of the technical condition of piston compressors. Energobezopasnost' i energosberezhenie, (3), 28 – 30. [in Russian language]
5. Ustinov Yu. F., Hankin E. I., Schienko A. N. (2013). Mathematical model of a crank-slider mechanism taking into account the influence of elastic deformation of the connecting rod. Nauchnyy vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Vysokie tekhnologii. Ekologiya, (1), 189 – 194. [in Russian language]
6. Moiseev V. F., Shatravka A. M., Aretinskiy A. N. et al. (2006). Features of rocker piston compressors. Vestnik mezhdunarodnoy akademii holoda, (1), 22 – 27. [in Russian language]
7. Zaykin O. A. (2005). Design of small-sized engines and compressors with precise reciprocating piston motion without a guide based on closed differential schemes. Vestnik Astrahanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, (2), 44 – 51. [in Russian language]
8. Balakin P. D., Zgonnik I. P. (2018). Longstroke mechanisms with minimal lateral reaction in a linear pair. Omskiy nauchnyy vestnik. Seriya Aviatsionno-raketnoe i energeticheskoe mashinostroenie, 2(1), 17 – 21. [in Russian language]
9. Massimo C., Bonaventura G. (2017). Experimental analysis and thermo-fluid-dynamic simulation of a recipro-cating compressor with non-conventional crank mechanism. Energy Procedia, 126, 1139 – 1146.
10. Balakin P. D., Zgonnik I. P. (2018). Transformation of motion and power flow in the drive of a mechanism with minimal lateral reaction in a linear pair. Omskiy nauchnyy vestnik. Seriya: Aviatsionno-raketnoe i energeticheskoe mashinostroenie, 2(2) 9 – 11. [in Russian language]
11. Litvin F. L., Gonzalez-Perez I., Fuentes A., Hayasaka K. (2008). Design and investigation of gear drives with non-circular gears applied for speed variation and generation of functions. Computer methods in applied mechanics and engineering, Vol. 197, 3783 – 3802.
12. Pozhbelko V. I., SHagiahmetov A. I., Ahmetshin N. I. (2005). New method of adjusting the stand-off angle and classification of adjustable gear-lever mechanisms of periodic rotation. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Mashinostroenie, 41(1), 181 – 184. [in Russian language]
13. Prikhodko A. A. (2020). Experimental kinematic analysis of an intermittent motion planetary mechanism with elliptical gears. Journal of Measurements in Engineering, 8(3), 122 – 131.
14. Prihod'ko A. A., Smelyagin A. I. (2017). Planetary mechanism for converting rotary motion into reciprocating rotary motion. Ru patent No. 2616457. Russian Federation. [in Russian language]
15. Prihod'ko A. A., Movsisyan M. N. (2023). Structural analysis and balancing of the reciprocating mechanism. Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov, 62(1), 23 – 30. [in Russian language]
16. Smelyagin A. I. (2014). Theory of mechanisms and machines. Moscow: Infra-M. [in Russian language]
17. Prihod'ko A. A., Smelyagin A. I. (2016). Kinematic analysis of a planetary gear mechanism for converting rotary motion into reciprocating motion. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Mashinostroenie, (12), 21 - 27. [in Russian language]
18. Perekrest A. L., Yatsenko A. N. (2006). Load characteristic of a piston compressor. Vіsnik KDPU, 39(4), 57 – 59. [in Russian language]
19. Ren T., Xu W., Cai M. et al. (2019). Experiments on air compression with an isothermal piston for energy storage. Energies, 19(12).
20. Shohin A. E., Panovko G. Ya., Brysin A. N. et al. (2013). Modeling the dynamics of a hydraulic support with an inertial hydraulic converter under impact loads. Mashinostroenie i inzhenernoe obrazovanie, (4), 63 – 63. [in Russian language]
21. Kiselev S. V., Fomin A. S., Antonov A. V. (2023). Synthesis, kinematic and dynamic modeling of folding mechanisms of parallel structure with a circular guide. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Mashinostroenie, 765(12), 20 – 27. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2025.05.pp.044-051
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2025.05.pp.044-051
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»