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왕복동형 압축기 피스톤의 동적 거동 해석
Dynamic Behavior Analysis of Reciprocating Compressor Pistons

김태종   (부산대학교 기계공학부UU0000613  );
  • 초록

    In this study, a numerical analysis for the piston secondary dynamics of small refrigeration reciprocating compressors is performed. In general, the length of cylinder in this class of compressors is shortened to diminish the frictional losses of the piston-cylinder system. So, the contacting length between piston and cylinder wall is in variable with the rotating crank angle around the BDC of the reciprocating piston. In the problem formulation of the piston dynamics, the change in bearing length of the piston and all corresponding forces and moments are considered in order to determine the piston trajectory, velocity and acceleration at each step. A Newton-Raphson procedure was employed in solving the secondary dynamic equations of the piston. The developed computer program can be used to calculate the entire piston trajectory and the hydrodynamic force and moment as functions of crank angle under compressor running conditions. The results explored the effects of the radial clearance, lubricant viscosity, length of the cylinder wall, and pin location on the stability of the piston.


  • 주제어

    왕복동형 압축기 .   피스톤의 2차적 동역학 .   동수력 힘 및 모멘트 .   피스톤 궤적 .   피스톤 경사각도.  

  • 참고문헌 (10)

    1. Zhu, D, Hu, Y. Z., Cheng, H. S., Arai, T. and Hamai, K., 1993, "A Numerical Analysis for Piston Skirts in Mixed Lubrication Part 2: Deformation Consideration," Journal of Tribology, Vol. 115, pp. 125-133. 
    2. 김태종, 2001, "가변속 왕복동형 압축기 크랭크축-베어링계의 동적 거동 해석," 한국윤활학회지, 제 17 권 제 6 호, pp. 426-434. 
    3. Gommed, K. and Etsion, I., 1994, "Parametric Study of the Dynamic Performance of Gas Lubricated Ring-less Piston," Trans ASME, Journal of Tribology, Vol. 116, pp. 63-69. 
    4. Zhu, D., Cheng, H. S., Arai, T. and Hamai, K., 1992, "A Numerical Analysis for Piston Skirts in Mixed Lubrication Part 1: Basic Modeling," Journal of Tribology, Vol. 114, pp. 553-562. 
    5. Gommed, K. and Etsion, I., 1993, "Dynamic Analysis of Gas Lubricated Reciprocating Ringless Piston-basic Modeling," Trans ASME, Journal of Tribology, Vol. 115, pp. 207-213. 
    6. Etsion, I. and Gommed, K., 1995, "Improved Design with Non-cylindrical Profile of Gas Lubricated Ringless Piston," Trans ASME, Journal of Tribology, Vol. 117, pp. 143-147. 
    7. Prata, A. T., Fernando Julio R. S. and Fagotti, F., 2000, "Dynamic Analysis of Piston Secondary Motion for Small Reciprocating Compressor," Trans ASME, Journal of Tribology, Vol. 122, pp. 752-760. 
    8. Nakada, T., Yamamoto, A. and Abe, T., 1997, "A Numerical Approach for Piston Secondary Motion Analysis and Its Application to the Piston Related Noise," SAE paper No. 972043. 
    9. Li, D. F., Rohde, S. M. and Ezzat, H. A., 1983, "An Automotive Piston Lubrication Model," ASLE Transactions, Vol. 26, No. 2, pp. 151-160. 
    10. 조성호, 안상태, 김양한, 2000, "피스톤 슬랩 충격력 예측을 위한 충돌점 모델," 한국소음진동공학회지, 제 10 권 제 3 호, pp. 474-479. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. 2002. "Dynamic Analysis of the Small Reciprocating Compressors Considering Viscous Frictional Force of a Piston" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, 12(11): 904~913     
    2. Jung, Byung-Kyoo ; Lee, Yun-Gon ; Jeong, Weui-Bong 2016. "Analysis and Estimation of Vibration Characteristics of a Reciprocal Compressor with Variable Rotating Speed" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, 26(3): 290~297     
    3. Lee, Yun-Gon ; Jung, Byung-Kyoo ; Jeong, Weui-Bong 2016. "Optimization of the Shape of Loop-pipe in a Reciprocating Compressor Using Genetic Algorithm" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, 26(4): 398~405     

 저자의 다른 논문

  • 김태종 (25)

    1. 1998 "스크롤 압축기의 특성 및 기술개발 동향" 機械와 材料 = State of the art report 10 (4): 91~96    
    2. 2000 "HDD 스핀들 구동용 BLDC 전동기의 편심을 고려한 동적 거동 해석" 소음진동 = Journal of KSNVE 10 (6): 977~984    
    3. 2001 "가변속 왕복동형 압축기 본체의 동적 거동 해석" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering 11 (8): 374~383    
    4. 2001 "가변속 왕복동형 압축기 크랭크축-베어링계의 동적 거동 해석" 윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers 17 (6): 426~434    
    5. 2001 "외부 가진력을 고려한 사판식 압축기 회전축-베어링계의 동적 거동 해석" 윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers 17 (1): 56~63    
    6. 2002 "왕복동형 압축기 피스톤-실린더계의 동적 거동 및 윤활특성 해석" 윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers 18 (4): 291~298    
    7. 2002 "Convergence Characteristics of the Crank-Nicolson-Galerkin Scheme for Linear Parabolic Systems" KSME international journal 16 (10): 1264~1275    
    8. 2002 "피스톤의 점성 마찰력을 고려한 소형 왕복동 압축기의 동적 해석" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering 12 (11): 904~913    
    9. 2002 "Effects of Rotor Misalignment in Airgap on Dynamic Response of an Eccentric Rotor in BLDC Motor" KSME international journal 16 (12): 1576~1582    
    10. 2002 "유한 베어링 모델링을 이용한 왕복동형 압축기 크랭크축의 동적 거동 및 윤활특성 해석" 윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers 18 (6): 402~410    

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