Математическое описание поршневого компрессора с учетом влияния параметров подвески на его выходные характеристики

Приведена математическая модель поршневого компрессора, состоящего из системы движущихся твердых тел, центр масс которой перемещается, что приводит к колебаниям корпуса компрессора, находящегося на подвеске, относительно неподвижного основания. Элементы подвески обладают диссипативными свойствами и рассеивают сообщаемую им энергию, вследствие чего часть механической энергии, вырабатываемая электрическим двигателем, теряется. Колебания поршневой машины на подвеске определяет вибрационная скорость, которая является одним из важнейших экологических показателей. В связи с этим становятся актуальными оценка и при необходимости минимизация этих потерь, а также исследование влияния параметров подвески на выходные характеристики компрессора. Предлагаемая математическая модель базируется на методологии термодинамики открытых систем, законах механики, описывающих относительное движение поршня и законах, определяющих движение центра масс системы подвижных элементов, а также движение системы относительно центра масс. Математическая модель апробирована на компрессоре бытового холодильника КХ-0,125. Полученные результаты подтвердили адекватность разработанной математической модели.

Литература

[1] Васильев А.В. Об опыте исследования и снижения вибрации компрессорных установок. Noise Theory and Practice, 2016, № 2, с. 27–34.

[2] Козлов А.А., Бураков А.В., Кузнецов Л.Г. Снижение вибрации поршневого компрессора за счет обеспечения знакопостоянства диаграммы крутящего момента. Материаловедение. Энергетика, 2020, т. 26, № 4, с. 64–74, doi: https://doi.org/10.18721/JEST.26405

[3] Науменко А.П. Виброакустическая модель диагностического сигнала поршневого компрессора. Динамика систем, механизмов и машин. Мат. VII межд. науч.-тех. конф. Кн. 2. Омск, ОмГТУ, 2009, с. 39–44.

[4] Яманин А.И. О критериях уравновешенности поршневых машин. 8-е Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса. Сб. тр. межд. науч.-тех. конф. Москва, МАИ, 2019, с. 588–596.

[5] Малиованов М.В., Федина Т.О., Хмелев Р.Н. Об определении реакции опор двигателя внутреннего сгорания при учете неравномерности вращения коленчатого вала. Автомобиль и техносфера. ICATS ‘2005. Мат. IV межд. науч.-практ. конф. Казань, КГТУ, 2005, с. 165.

[6] Малиованов М.В., Хмелев Р.Н. Иерархическая система моделей ДВС. Двигатель — 2007. Сб. науч. тр. по мат. межд. конф. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007, с. 113–118.

[7] [Малиованов М.В., Федина Т.О., Хмелев Р.Н. О влиянии параметров подвески двигателя внутреннего сгорания на внутрицилиндровые процессы в нем. Прогресс транспортных средств и систем — 2005. Мат. межд. науч.-практ. конф. Волгоград, ВолГТУ, 2005, с. 342–343.

[8] Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. Т. 2. Динамика. Москва, Наука, 1983. 640 с.

[9] Попов А.Н. Исследование реакций опор двигателей внутреннего сгорания на основе общих теорем динамики системы с применением ЭЦВМ. Горький, Изд-во ТПИ, 1975. 35 с.

[10] Малиованов М.В., Плешанов А.А., Хмелев Р.Н. и др. Об определении реакции опор ДВС с учетом подвижности корпуса, неравномерности вращения и частичной неуравновешенности коленчатого вала. Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей. Мат. X МНПК. Владимир, ВлГУ, 2005, с. 64.

[11] Попов И.В., Толмачев П.В., Хмелев Р.Н. Виртуальный стенд для снятия статических и динамических характеристик двигателей внутреннего сгорания. Известия ТулГУ. Технические науки, 2016, № 3, с. 164–170.

[12] Мамонтов М.А. Основы термодинамики тела переменной массы. Тула, Приокское книжное изд-во, 1970. 87 с.

[13] Елагин М.Ю. Термодинамика открытых систем. Практическое применение. Тула, Изд-во ТулГУ, 2020. 480 с.

[14] Елагин М.Ю. Математическое моделирование рабочих процессов компрессоров объемного принципа сжатия. Тула, Изд-во ТулГУ, 2022. 154 с.

[15] Важнов А.И. Электрические машины. Ленинград, Энергия, 1969. 769 с.

[16] Розенблит Г.Б. Теплопередача в дизелях. Москва, Машиностроение, 1977. 216 с.

[17] ГОСТ 30938–2002. Компрессорное оборудование. Определение вибрационных характеристик малых и средних поршневых компрессоров и нормы вибрации. Минск, ЕАСС, 2002. 14 с.

[18] Розенберг Г.Ш., ред. Вибродиагностика. Санкт-Петербург, ПЭИПК, 2003. 284 с.

[19] Видякин Ю.А., Кондратьева Т.Ф., Петрова Ф.П. и др. Колебания и вибрации в поршневых компрессорах. Ленинград, Машиностроение, 1972. 224 с.