№80-19
Вибір раціональних параметрів робочих органів з еквідистантним профілемодногвинтових гідромашин гірничого обладнання
А.О. Хруцький1, В.А. Громадський1, О.Ю.Кривенко1, В.А. Громадський1, О.С. Ліфенцов1
1Криворізький національний університет, Кривий Ріг, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 80:190–198
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/80.190
АНОТАЦІЯ
Мета. Дослідження спрямоване на аналіз впливу геометричних параметрів одногвинтових насосів зі співвідношенням 3:4, зокрема довжини гвинта та діаметра утворюючого кола, на робочий об’єм насоса і протяжність лінії контакту між ротором і статором з метою зменшення енергетичні витрати та покращення його експлуатаційні характеристики.
Методика. Дослідження виконано шляхом комп’ютерного моделювання робочих порожнин насоса. Діапазони значень кроку витка гвинта (150–450 мм) та діаметра утворюючого кола (8–20 мм) визначено на основі аналізу номенклатурних рядів промислових насосів. Використано аналітичні та числові методи для встановлення математичних залежностей між досліджуваними параметрами, а також метод підсумовування для розв’язання завдання багатокритеріальної оптимізації.
Результати. Проведено аналіз взаємозв’язків геометричних характеристик гвинтової пари та експлуатаційних показників насоса.Розроблено математичні моделі залежності робочого об’єму та довжини лінії контакту від параметрів роторно-статорної пари. Оптимізація враховує максимізацію робочого об’єму і мінімізацію довжини контакту для зменшення тертя та підвищення ККД насоса.
Наукова новизна. Встановлено квадратичну залежність робочого об’єму насоса від довжини гвинта та діаметра утворюючого кола. Встановлено лінійну залежність загальної довжини лінії контакту між ротором і статором від довжини гвинта та діаметра утворюючого кола, де цих же геометричних характеристик. Визначено оптимальні геометричні параметри, що забезпечують баланс між продуктивністю насоса та зменшенням тертя.
Практична значимість. Розроблені математичні залежності можуть бути використані при проєктуванні оптимальних конструкцій одногвинтових насосів, зокрема в гірничій промисловості, для підвищення ефективності та довговічності насосного обладнання.
Ключові слова: гідропривід, гідромашини, одногвинтові насоси, робочий об’єм, лінія контакту,еквідистантний профіль,гіпо-епі-циклоїда, багатокритеріальна оптимізація.
Перелік посилань
1. Canessa, E., Baruzzo, M., & Fonda, C. (2017). Study of Moineau-based pumps for the volumetric extrusion of pellets. Additive Manufacturing, 17, 143–150. https://doi.org/10.1016/j.addma.2017.08.015
2. Yang, H. X., Zhang, S. Y., Jia, X. K., Hao, X. D., & Wu, M. (2013). Test of Coal Slime Pumping by Single-Screw Pump. Advanced Materials Research, 712–715, 1380–1385. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.712-715.1380
3. Wu, J. F., Lan, J. B., Meng, F. G., Zhang, X. P., & Yu, Y. (2013). Simulation Study for the Effects of Rotational Speed on Performance of Full Metal Single Screw Pump. Key Engineering Materials, 561, 384–389. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.561.384
4. Yu, B. L., Wu, J. F., & Yu, Y. (2013). Theory Research on Full Metal Single Screw Pump. Applied Mechanics and Materials, 345, 233–237. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.345.233
5. Fujimoto, Y., & Horie, M. (2017). Study on Stator Stage of Single Screw Pump with Narrow Gap. The Proceedings of Mechanical Engineering Congress, Japan, 2017(0), J0550104. https://doi.org/10.1299/jsmemecj.2017.j0550104
6. Wu, J. F., & Gao, W. (2011). The Finite Element Analysis of Two Line Types of Three-Thread Single-Screw Pump. Advanced Materials Research, 204–210, 1175–1179. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.204-210.1175
7. Zhang, H., Wu, X., & An, Y. (2020). Analysis of Leakage Model of All-Metal Screw Pump. Mathematical Problems in Engineering, 2020, 1–8. https://doi.org/10.1155/2020/7204859
8. Aage, N., Donaldson, J., Feng, Y., Gennip, Y., Grann, H., Gravesen, J., Hlod, A., Jensen, T.S., Larsen, A.A., Malakpoor, K., Markvorsen, S., Moreno, D., Malakpoor, K., Markvorsen, S., Moreno, D., Panhuis, P., & Panhuis, J. (6 November 2006). Mathematical problems for Moineau pumps. Engineering, Mathematics.
9. Gravesen, J. (2008). The geometry of the Moineau pump. Computer Aided Geometric Design, (25), 792–800.
10. Лінчевський, Є.А., Куценко, Л.М., Калиновський, А.Я., Семків, В.О., Назаренко, С.Ю., & Сухарькова, О.І. (2022). Геометричне моделювання епігіпотрохоїдних профілів одногвинтових насосів Муано. Scientific Journal Problems of Emergency Situations, 2(36), 195–218. https://doi.org/10.52363/2524-0226-2022-36-16
11. Росоха, С.В., & Куценко, Л.М. (2007). Геометричне моделювання об’ємів робочих камер роторно-планетарних трохоїдних машин: монографія. УЦЗУ.
12. Baroiu, N., Costin, G. A., Frumușanu, G. R., Teodor, V. G., & Oancea, N. (2021). Study of the stator geometry for a Moineau pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1009(1), 012003. https://doi.org/10.1088/1757-899x/1009/1/012003
