Разработка и исследование высокоэффективной поршневой гибридной энергетической машины с двумя всасывающими клапанами

На основе анализа главных недостатков поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с двумя всасывающими клапанами разработана принципиально новая схема такой машины с циклической подачей сжимаемого газа в полость всасывания для организации необходимых поверхностных сил, используемых для перемещения жидкости от головки машины по рубашке охлаждения до источника охлаждающей жидкости. На базе разработанной схемы создана 3D-модель поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с двумя всасывающими клапанами. Приведены результаты прочностных расчетов в программном пакете SolidWorks, которые показали, что возникающие напряжения не превышают допускаемых значений для использованных типов материалов. Для исследования основных рабочих процессов и интегральных характеристик машины создан экспериментальный стенд, оснащенный необходимой измерительной аппаратурой.
EDN: SNOYLC, https://elibrary/snoylc

Литература

[1] Хиненгер Т., Шмидт-Фоллус Р., Норден М. Оптимизация процессов за счет самонастройки в насосных системах — одна из возможностей повышения эффективности. Насосы, компрессоры, арматура, 2017, № 8, с. 4–10.

[2] Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Т. 1. Теория и расчет. Москва, Колос, 2006. 456 с.

[3] Болштянский А.П., Щерба В.Е., Кайгородов С.Ю. и др. Поршневой компрессор с автономным жидкостным охлаждением. Патент РФ 2578748. Заявл. 19.02.2015, опубл. 27.03.2016.

[4] Щерба В.Е., Орех Д.В., Болштянский А.П. и др. Поршневой двухцилиндровый компрессор с автономным жидкостным рубашечным охлаждением. Патент РФ 2754489. Заявл. 18.12.2020, опубл. 02.09.2021.

[5] Щерба В.Е., Овсянников А.Ю., Болштянский А.П. и др. Поршневой двухцилиндровый компрессор с автономным жидкостным охлаждением. Патент РФ 2755967. Заявл. 20.11.2020, опубл. 23.09.2021.

[6] Тегжанов А.С., Щерба В.Е., Болштянский А.П. Поршневой компрессор с автономным жидкостным рубашечным охлаждением. Патент РФ 2784267. Заявл. 29.07.2022, опубл. 23.11.2022.

[7] Щерба В.Е., Овсянников А.Ю., Носов Е.Ю. и др. Анализ влияния интенсивности охлаждения двухцилиндровой одноступенчатой поршневой гибридной энергетической машины с движением жидкости под действием разряжения при всасывании на рабочие процессы и индикаторный КПД. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 11, с. 62–72, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2020-11-62-72

[8] Щерба В.Е., Аверьянов Г.С., Корнеев С.А. и др. Анализ применения различных охлаждающих жидкостей в двухцилиндровой одноступенчатой поршневой гибридной энергетической машине с движением жидкости под действием разрежения на всасывании по результатам экспериментальных исследований. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 12, с. 40–49, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2020-12-40-49

[9] Shcherba V.E., Khait A., Pavlyuchenko E.A. et al. Development and research of a promising pumpless liquid cooling system for reciprocating compressors. Energies, 2023, vol. 16, no. 3, art. 1191, doi: https://doi.org/10.3390/en16031191

[10] Shcherba V.E., Tegzhanov A.S., Zaloznov I.P. et al. Experimental study of the influence of the crankshaft rotational speed on the working processes of a piston-type positive displacement hybrid power machine with two suction valves. Chem. Petrol. Eng., 2023, vol. 59, no. 5–6, pp. 403–411, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-024-01256-2

[11] Tegzhanov A.S., Shcherba V.E., Dorofeev E.A. et al. Experimental study of the characteristics of a piston-type machine with positive-displacement hybrid power and two suction valves using various coolants. Chem. Petrol. Eng., 2023, vol. 59, no. 5–6, pp. 412–418, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-024-01257-1

[12] Щерба В.Е., Тегжанов А.С. Анализ влияния объема мертвого пространства на рабочие процессы и характеристики поршневой гибридной энергетической машины с двумя всасывающими клапанами. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2023, № 7, с. 31–35.

[13] Shcherba V.E., Tegzhanov A.S. Analysis of the dynamics of coolant movement and working processes in a piston hybrid positive displacement energy machine with a gas dome and two suction valves with injection pressure variation. Chem. Petrol. Eng., 2022, vol. 58, no. 7–8, pp. 658–668, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-023-01144-1

[14] Shcherba V.E., Tegzhanov A.S. Analysis of dynamics and integral characteristics of a reciprocating hybrid energy machine with two suction valves when changing the rotational speed of the crankshaft. Chem. Petrol. Eng., 2022, vol. 58, no. 7–8, pp. 669–676, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-023-01145-0

[15] Екимов Г.И., Тегжанов А.С., Щерба В.Е. Анализ основных недостатков поршневой гибридной энергетической машины с двумя всасывающими клапанами и пути их преодоления. Гидравлические и теплотехнические системы и агрегаты. XXVII Межд. науч.-тех. конф. Москва, Мир науки, 2023, с. 79–85.

[16] Shcherba V.E., Tegzhanov A.Kh.-S., Ekimov G.I. Development of a prototype positive displacement piston hybrid power machine with two suction valves and a facility for its testing. Chem. Petrol. Eng., 2023, vol. 59, no. 1–2, pp. 144–152, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-023-01220-6

[17] Кулебякин В.В. Методы и приборы для измерения давления. Минск, БНТУ, 2015. 36 с.

[18] Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ. Кн. 1. Санкт-Петербург, Политехника, 2002. 409 с.