omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-191-22-30YQHMHQomna-154Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGДинамический анализ напряженного состояния штока поршня одноступенчатого длинноходового поршневого компрессораThe dynamic analysis of stress state of the piston rod of single-stage long-stroke piston compressorhttps://orcid.org/0000-0002-7585-433XЧернявскийД. И.ChernyavskyD. I.

Чернявский Дмитрий Иванович - доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Машиноведение». SPIN-код: 8610-2957. AuthorID (РИНЦ): 473365. AuthorID (SCOPUS): 6506002416. ResearcherID: N-2038-2015.

Омск

Chernyavsky Dmitry Ivanovich - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Machine Engineering Technology Department, SPIN-code: 8610-2957. AuthorID (RSCI): 473365. AuthorID (SCOPUS): 6506002416. ResearcherID: N-2038-2015.

Omsk

dichernyavskiy@omgtu.techЧернявскийД. Д.ChernyavskyD. D.

Чернявский          Даниил        Дмитриевич - студент гр. ФИТ-201 факультета информационных технологий и компьютерных систем ОмГТУ.

Омск

Chernyavsky Daniil Dmitrievich - Student, gr. ФИТ-201 of Information Technologies and Computer Systems Faculty, OmSTU.

Omsk

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202430092024032230Copyright © Чернявский Д.И., Чернявский Д.Д., 20242024Чернявский Д.И., Чернявский Д.Д.Chernyavsky D.I., Chernyavsky D.D.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/154

В работе проводится анализ напряженного состояния системы шток поршня — поршень одноступенчатого длинноходового поршневого компрессора. Данные компрессоры применяются для изменения давления сжатого газа от нормального атмосферного давления (760 мм рт. ст. = 0,101 МПа) до давления нагнетания (2–10 МПа). Определены критерии расчета штока поршня с точки зрения его динамики с учетом частоты собственных колебаний штока поршня. Сделаны выводы и приведены практические рекомендации, которые можно использовать в процессе проектирования данных компрессорных ступеней.

The analysis of loaded state of system piston rod – piston of single-stage longstroke piston compressor is performed. These compressors are used to change the compressed gas pressure from normal atmospheric pressure (760 mmHg = =0,101 MPa) to discharge pressure (2–10 MPa). The criteria for calculating the piston rod from the point of view of its dynamics, taking into account the natural vibration frequency of the piston rod, are determined. Conclusions are drawn and practical recommendations are given that can be used in the design process of these compressor stages.

одноступенчатый длинноходовый поршневой компрессорпотеря устойчивости сжатых стержнейрезонанскритическая сила сжатия Эйлераполитропный процессчастота свободных колебаний штокачастота вынужденных колебаний штокаsingle-stage long-stroke piston compressorloss of stability of compressed rodsresonanceEuler critical compression forcepolytropic processfrequency of free vibrations of the rodfrequency of forced vibrations of the rodReferencesФотин Б. С. Поршневые компрессоры / под ред. Б. С. Фотина, И. Б. Пирумова, И. К. Прилуцкого. Ленинград: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. 372 с.Fotin B. S. Porshnevyye kompressory [Piston compressors] / ed. by B. S. Fotina, I. B. Pirumova, I. K. Prilutskogo. Leningrad, 1987. 372 p. (In Russ.).Титов Д. С. Разработка и исследование длинноходовой поршневой компрессорной ступени с упругодеформируемым тонкостенным цилиндром: автореф. дис. … канд. техн. наук. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2021. 20 с.Titov D. S. Razrabotka i issledovaniye dlinnokhodovoy porshnevoy kompressornoy stupeni s uprugo deformiruyemym tonkostennym tsilindrom [Development and research of a longstroke piston compressor stage with an elastically deformable thin-walled cylinder]. Omsk, 2021. 20 p. (In Russ.).Юша В. Л., Бусаров С. С. Методика расчета действительной производительности одноступенчатых длинноходовых поршневых компрессоров // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2020. Т. 4, № 4. С. 9–15. DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-4-9-15. EDN: OQNZMY.Yusha V. L., Busarov S. S. Metodika rascheta deystvitel’noy proizvoditel’nosti odnostupenchatykh dlinnokhodovykh porshnevykh kompressorov [Method for calculating actual capacity of single-stage long-stroke reciprocating compressors] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2020. Vol. 4, no. 4. P. 9–15. DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-4-9-15. EDN: OQNZMY. (In Russ.).Юша В. Л., Бусаров С. С., Недовенчаный А. В., Гошля Р. Ю. Экспериментальное исследование рабочих процессов тихоходных длинноходовых бессмазочных поршневых компрессорных ступеней при высоких отношениях давлений нагнетания к давлению всасывания // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2018. Т. 2, № 2. С. 13–18. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-2-13-18. EDN: XQGZIT.Yusha V. L., Busarov S. S., Nedovenchanyy A. V., Goshlya R. Yu. Eksperimental’noye issledovaniye rabochikh protsessov tikhokhodnykh dlinnokhodovykh bessmazochnykh porshnevykh kompressornykh stupeney pri vysokikh otnosheniyakh davleniy nagnetaniya k davleniyu vsasyvaniya [Experimental study of working processes of low-speed long-stroke lubrication free piston compressor stages at high discharge pressure to suction pressures] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionnoraketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2018. Vol. 2, no. 2. P. 13–18. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-2-13-18. EDN: XQGZIT. (In Russ.).Недовенчаный А. В. Повышение энергетической и динамической эффективности поршневого малорасходного одноступенчатого компрессорного агрегата с линейным гидроприводом: дис. … канд. техн. наук. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2020. 232 с.Nedovenchanyy A. V. Povysheniye energeticheskoy i dinamicheskoy effektivnosti porshnevogo maloraskhodnogo odnostupenchatogo kompressornogo agregata s lineynym gidroprivodom [Increasing the energy and dynamic efficiency of a piston low-flow single-stage compressor unit with a linear hydraulic drive].Omsk, 2020. 232 p. (In Russ.).Татевосян А. А. Методы проектирования и разработка тихоходных синхронных магнитоэлектрических машин в составе электротехнических комплексов: дис. … докт. техн. наук. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2021. 365 с.Tatevosyan A. A. Metody proyektirovaniya i razrabotka tikhokhodnykh sinkhronnykh magnitoelektricheskikh mashin v sostave elektrotekhnicheskikh kompleksov [Design methods and development of low-speed synchronous magnetoelectric machines as part of electrical complexes]. Omsk, 2021. 365 p. (In Russ.).Shungen X., Hongli Z., Shulin L. [et al.]. Dynamic behavior analysis of reciprocating compressor with subsidence fault considering flexible piston rod // Journal of Mechanical Science and Technology. 2018. Vol. 32 (9). P. 4103–4124. DOI: 10.1007/s12206-018-0809-1.Shungen X., Hongli Z., Shulin L. [et al.]. Dynamic behavior analysis of reciprocating compressor with subsidence fault considering flexible piston rod // Journal of Mechanical Science and Technology. 2018. Vol. 32 (9). P. 4103–4124. DOI: 10.1007/s12206-018-0809-1. (In Engl.).Вольмир А. С. Устойчивость деформируемых систем. Москва: Наука, 1967. 984 c.Volmir A. S. Ustoychivost’ deformiruyemykh sistem [Stability of deformable systems]. Moscow, 1967. 984 p. (In Russ.).Тимошенко С. П., Янг Д. Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле / пер. с англ. Л. Г. Корнейчука; под ред. Э. И. Григолюка. Москва: Машиностроение, 1985. 472 с.Timoshenko S. P., Yang D. Kh., Uiver U. Kolebaniya v inzhenernom dele [Fluctuations in engineering] / trans. from Engl. L. G. Korneychuka; ed. by E. I. Grigolyuka. Moscow, 1985. 472 p. (In Russ.).Григолюк Э. И., Селезнева И. Т. Механика твердых деформируемых тел. В 7 т. Т. 5. Неклассические теории колебаний стержней, пластин и оболочек. Москва: Наука, 1973. 272 c.Grigolyuk E. I., Selezneva I. T. Mekhanika tverdykh deformiruyemykh tel. V 7 t. T. 5. Neklassicheskiye teorii kolebaniy sterzhney, plastin i obolochek [Mechanics of solid deformable bodies. In 7 vols. Vol. 5. Non-classical theories of vibrations of rods, plates and shells]. Moscow, 1973. 272 p. (In Russ.).Пановко Я. Г., Губанова И. И. Устойчивость и колебания упругих систем: Современные концепции, парадоксы и ошибки. 4-е изд., перераб. Москва: Наука, 1987. 352 c.Panovko Ya. G., Gubanova I. I. Ustoychivost’ i kolebaniya uprugikh sistem: Sovremennyye kontseptsii, paradoksy i oshibki [Stability and vibrations of elastic systems: Modern concepts, paradoxes and errors]. 4th ed. Moscow, 1987. 352 p. (In Russ.).Чернявский Д. И., Чернявский Д. Д., Панютич А. А. Определение прочностных характеристик элементов длинноходового поршневого компрессора // Омский научный вестник. 2022. № 3 (183). С. 18–22. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-183-18-22. EDN: MHXGHU.Chernyavskiy D. I., Chernyavskiy D. D., Panyutich A. A. Opredeleniye prochnostnykh kharakteristik elementov dlinnokhodovogo porshnevogo kompressora [Determination of strength characteristics of elements of long-stroke piston compressor] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2022. No. 3 (183). P. 18–22. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-183-18-22. EDN: MHXGHU. (In Russ.).Юша В. Л., Бусаров С. С. Определение показателей политропы схематизированных рабочих процессов воздушных поршневых тихоходных длинноходовых компрессорных ступеней // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2020. Т. 4, № 1. С. 15–22. DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-1-15-22. EDN: OILEDY.Yusha V. L., Busarov S. S. Opredeleniye pokazateley politropy skhematizirovannykh rabochikh protsessov vozdushnykh porshnevykh tikhokhodnykh dlinnokhodovykh kompressornykh stupeney [Determination of polytropic indicators of schematized working processes of air piston slow-moving long-stroke compressor stages] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2020. Vol. 4, no. 1. P. 15–22. DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-1-15-22. EDN: OILEDY. (In Russ.).Писаренко Г. С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Справочник по сопротивлению материалов. 2-е изд., перераб. и доп. Киев: Наукова думка, 1988. 736 с. ISBN 5-12-000299-4.Pisarenko G. S., Yakovlev A. P., Matveyev V. V. Spravochnik po soprotivleniyu materialov [Handbook of strength of materials]. 2nd ed. Kyiv, 1988. 736 p. ISBN 5-12-000299-4. (In Russ.).Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Санкт-Петербург: Лань, 2010. 608 с. ISBN 978-5-8114-0906-8.Bronshteyn I. N., Semendyayev K. A. Spravochnik po matematike dlya inzhenerov i uchashchikhsya vtuzov [Handbook of mathematics for engineers and college students]. Saint Petersburg, 2010. 608 p. ISBN 978-5-8114-0906-8. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.