2022年螺旋蜗杆式空气压缩机 .pdf

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1、洛阳大学机电工程学院毕业设计第 1 页 共 25 页绪论随 着 改 革 开 放 以 来 ， 四 个 现 代 化 建 设 的 步 伐 也 飞 速 前 进 。 现 代 化 的 到来 ， 人 们 的 生 活 条 件 也 日 以 提 高 。 伴 随 着 生 活 的 提 高 人 们 对 家 电 类 的 产 品要 求 也 越 来 越 高 ， 用 电 量 也 是 与 日 俱 增 。 从 能 源 的 形 式 来 看 ， 我 国 还 是 以火 力 发 电 、 水 力 发 电 、 核 力 发 电 综 合 的 发 展 形 式 并 存 。 就 规 模 来 说 ， 水 力发 电 占 主 要 的 一 大 部 分。其 中

2、，三 峡 水 力 发 电 站 是 我 国 最 大 的 水力 发电 站 。可 是 水 力 发 电 受 季 节 的 影 响 较 大 ， 单 一 的 水 力 发 电 是 不 可 能 满 足 现 代 化 的发 展 需 要 的 ， 而 火 力 发 电 正 好 弥 补 了 季 节 影 响 。 可 是 它 有 污 染 ， 同 时 也 消耗 自 然 能 源 。 所 以 核 力 发 电 是 高 效 污 染 小 的 产 品 是 最 理 想 的 发 电 产 品 。 目前 我 国 正 向 核 力 发 展 建设 努力 。火 力 发 电 虽 有 缺 点 可 是 目 前 仍 不 可 缺 少 ， 在 这 里 我 的 设 计

3、就 是 针 对 火力 发 电 很 重 要 的 一 部 分 供 气 系 统 中 不 可 缺 少 的 空 气 压 缩 机 。 它 关 系 到 煤 资源 是 否 充 分 的 利 用 、 污染 的大 小 ， 以 及 经 济 效 益 的 问 题 。压 缩 机 的 种 类 很 多 ， 这 里 我 主 要 的 介 绍 的 是 螺 旋 式 蜗 杆 空 压 机 。 它 具有 结 构 简 单 、 工 作 可 靠 和 操 作 方 便 等 一 系 列 的 优 点 ， 因 此 在 空 气 系 统 、 制冷 空 调 及 各 种 工 艺 流 程中 获得 了 广 泛 的 应 用 。这 是 一 种 市 场 份 额持 续扩 大

4、、应 用 前 景 十 分 广 阔 的 新 型 压 缩 机 。 为 进 一 步 改 善 螺 杆 压 缩 机 的 性 能 、 阔 大其 应 用 范 围 ， 应 在 以 下 几 方 面 做 深 入 的 研 究 ： （ 1） 在 型 线 啮 合 特 性 、 转 子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 2 页 共 25 页受 力 变 形 和 受 力 膨 胀 等 方 面 研 究 的 基 础 上 ，

5、 创 造 新 的 高 效 型 线 ， 以 进 一 步提 高 螺 杆 压 缩 机 的 效 率。（ 2）研 究 吸 气 和 排 气 的 流 动 特 性 ，在 流 场 分 析 的 基 础 上 进 一 步 合 理 配 合 吸排 气 孔 口 和 相 关 的 连 接管 道。（ 3）分 析 螺 杆 压 缩 机 的 噪 音 产 生 机 理 ，研 究 型 线 设 计 和 孔 口 配 置 等 因 素 对指 标 的 影 响 ， 从 而 更 有效 的降 低 噪 音 。（ 4） 研究 转 子 螺 旋 齿 面 的 加 工 工 艺 ， 除 选 用 高精 度高 产 率 的 专 用 设 备 外 ，还 要 研 究 新 型 少 切

6、 削 和无 切削 加 工 工 艺。（ 5） 扩 大 螺 杆 压 缩 机的 参 数 范 围 ，主 要 应 向 小 容 积 流 量 、高 排 气 压 力 的 方向 发 展 。 同 时 研 究 气 量 调 节 机 构 与 智 能 控 制 系 统 ， 提 高 调 节 工 况 下 压 缩 机运 转 的 经 济 性 ， 进 一 步扩 大螺 杆 压 缩 机 的 应 用 范 围 。在 我 的 工 作 实 习 中 接 触到 了很 多 空 气 压 缩 机 ，有 德 国 的 VM型 得 尔 塔 压 缩 机 、美 的 盛 顿 空 气 压 缩 机 和 意 大 利 的 英 格 索 蓝 空 气 压 缩 机 这 里 我 主

7、要 的 介 绍 下德 尔 塔 空 压 机 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 3 页 共 25 页第一章空气压缩机的特点、工作原理和结构1.1 特 点随 着 社 会 的 进 步 和 发 展 ， 对 压 缩 空 气 的 需 求 的 地 方 也 越 来 越 多 。 尤 其是 螺 杆 式 空 气 压 缩 机 ，以 其 独 特 的 优 点 在 使 用 中 使 用 所 占 比 例 也越 来越

8、 大 。就 气 体 压 力 提 高 的 原 理 而 言 ， 螺 杆 压 缩 机 与 活 塞 压 缩 机 相 同 ， 都 属 于 容 积式 压 缩 机 。 就 主 要 部 件 的 活 动 形 式 而 言 ， 友 与 透 平 压 缩 机 相 似 。 所 以 螺 杆压 缩 机 同 时 兼 有 上 述 两种 压缩 机 的 特 点 。 螺 杆 压 缩 机 的 优 点 ：1)它 是 容 积 式 压 缩 机 的 一 种 ， 其 理 论 排 气 量 与 各 工 作 部 件 的 运 动 速度 ，尤 其 是 与 转 子 的 转 速 成正 比关 系 ，压 缩 机 主 要 参 数 - 压 力 和 排气 量 的 变化

9、互不 影 响 。2)故 障 少 、维 修简 单 、 使 用 寿 命 长 。3)由 于 呈 连续 单向 旋 转 ， 没 有 往 复 运 动 ， 惯 性 力 小 ，因 此 转 速 高 、 运转 可 靠 、无 振动 。4)对 一 组 阴阳 转子 的 齿 形 空 间 而 言 ，随 着 啮 合 点 沿 轴 向 往 前 移 动 ，其一 侧 进 行压 缩或 排 出 而 容 积 减 小 ，另 一 侧 空 间 容 积 就 增 大 ，进 行 下一 个 吸 入过 程。 再 加 上 回 转 数 高， 齿 数 较 多 ，因 此 压 缩 作 用 是 完 全连 续 的 ，吸 气 和 排 气 没 有 往 复 式 的 压 缩

10、机 脉 动 现 象 ，也 没 有 离 心 空名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 4 页 共 25 页压 机 的 喘振 现象 。5)由 于 螺 杆式 压缩 机 属 于 容 积 式 压 缩 机 ，因 此 压 力 上 升 不 受 转 速 的 影响 。只 要 转 子 旋 转 一 周 ， 就 能 达 到 预 定 的 压 缩 比 。另 外 它 和 离 心 式空 压 机 亦不 相同 ， 它 的 加

11、 压 过 程 和 气 体 的 比 重 无 关 。6)螺 杆 式 压缩 机加 压 是 依 靠 两 个 转 子 不 接 触 的 旋 转 ，因 此 它 能 适 应 压缩 湿 气 体以 及含 液 滴 的 气 体 。7)螺 杆 压 缩机 可以 用 滑 阀 在 100%-10%的 范 围内 连续 比 例 的 控 制 能量 。滑 阀 安 装 在 两 个 转 子 之 间 的机 壳 上 ， 可 以 前 后 移 动 ，通 过 滑 阀可 以 控 制进 气量 在 100%-10%范围 内 变 化 ，不 影 响 压 缩 比 ，不 影 响转 速 ， 能在 较大 的 范 围 内 比 较 理 想 的 控 制 载 荷 。8)由

12、 于 阴 阳转 子之 间 、 转 子 与 外 壳 之 间 不 存 在 固 体 接 触 引 起 的 摩 擦 。因 此 ， 螺 杆 式 压 缩 机 除 适 用 于 无 油 润 滑 外 ， 还 适 用 于 输 送 不 被 润 滑油 污 染 的场 合。9)螺 杆 式 压缩 机尺 寸 小 ， 质 量 轻 ，容 易 安 装 ， 设备 基础 小 而 简 单 ， 因此 一 次 基础 建设 投 资 省 。 同时 ， 一 般 采 用 螺 敢 式 压 缩 机 的 装 置 都 不需 要 备 机。10) 螺 杆 式 压缩 机制 造 工 艺 要 求 高 ，不 适 用 于 高 压 压 缩 机 用 。 同 时， 在使 用 螺

13、 杆压 缩机 时 ， 应 特 别 注 意 按 规 定 方 向 旋 转 ， 不 可 使 之 反 转 。11) 由 于 运 动部 件必 不 可 少 的 间 隙 ， 泄 漏 大 ，效 率 较 底 。同 时， 在 螺 杆式 无 油 润滑 压缩 机 上 ， 为 了 保 证 转 子 间 的 间 隙 ， 必 须 用 同 步 齿 轮 ，为 了 减 小内 部温 度 的 上 升 ，必 须 用 增 速 齿 轮 来 提 高 其 转 速 ，因 此 机械 损 失 大、 噪音 较 大 ， 同 时 还 要 装 设 管 道 消 音 器 。 螺 杆 式 空 压 机 的 缺 点：1)造 价 高 。螺 杆 压 缩 机 的 转 子 齿

14、 面 是 一 个 空 间 曲 面 ，需 利 用 特 制 的 刀具 ，在 价 格 昂 贵 的 专 用 设 备 上 进行 加 工 。 另 外 ， 对 螺 杆 压 缩 机 汽 缸名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 5 页 共 25 页的 加 工 精度 也有 较 高 的 要 求 ， 所 以 螺 杆 压 缩 机 的 造 价 较 高 。2)不 能 用 与高 压场 合 。 由 于 受 到 转 子

15、刚 度 和 轴 承 寿 命 等 方 面 的 限 制 ，螺 杆 压 缩机 只能 适 用 与 中 、 低 压 范 围 ， 排 气 压 力 一 般 不 超 过 4.5MPa 。3)不 能 制 成微 型。螺 杆 压 缩 机 依 靠 间 隙 密 封 气 体 ，目 前 一 般 只 有 容 积流 量 大 于 0.2m3/min 时 ， 螺 杆 压 缩 机 才 具 有 优 越 的 性 能 。1.2 螺 杆 压缩 机 的 原 理螺 杆 压 缩 机 的 主 要 部 件 是 一 对 阴 阳 转 子 ，两 个 转 子 是 具 有 不 同 齿 数 的 螺旋 齿 相 互 啮 合 的 ， 啮 合点 （密 封 线 ） 随 着

16、 转 子 的 回 转 而 移 动 。 旋 转 时 ， 使处 于 转 子 齿 槽 之 间 的 气体 不断 产 生 周 期 性 的 容 积 变 化 ， 且 沿 着 转 子 轴 线 由吸 入 侧 输 送 至 压 出 侧 ，实 现吸 入 、 压 缩 和 排 气 的 全 部 过 程 ， 不 需 要 往 复 式压 缩 机 那 样 的 余 隙 容 积。螺 杆 间 存 在 一 定 的 间 隙 。具 体 的 工 作 原理 -吸 气 过 程 、 压 缩 过 程 和 排 气 过 程 如 下 ：、 吸 气 过 程初 时 气 体 经 压 缩 机 外 壳 一 端 的 进 气 孔 口 分 别 进 入阴 、 阳 螺 杆 齿

17、间 容 积 ，随 着转 子 的 回 转 ， 这 两 个 齿 间 容 积 各 自 不 断 扩 大 。当 这 两 个 容 积 达 到 最 大值 时， 齿 间 容 积 和 吸 气 孔 口 断 开 ， 吸 气 过 程 结 束 。（ 注 意 ， 此 时 阴 、 阳 转子 的齿 间 容 积 彼 此 并 未 连 通 ）、 压 缩 过 程转 子 继 续 回 转 ，在 阴 阳 螺 杆 齿 间 容 积 连 通之 前， 阳转 子 齿 间 容 积 中 之 气 体受 阴螺 杆 齿 的 侵 入 先 行 压 缩 经 某 一 转 角 后 ， 阴 、 阳螺 杆 齿 间 容 积 连 通（ 以 后 将 此 连 通 的 阴 阳 螺

18、杆 齿 间 容 积 称 为 齿 间 容 积对 ），呈 V 字 形 的 齿 间 容 积 对 ， 因齿 的 相 互 挤 入 其 容 积 值 逐 渐 减 小 ， 实 现 气 体 的压 缩 过 程 ， 直 到 该 齿 容积 对与 外 壳 上 另 一 端 的 排 气 口 相 连 通 时 为 止 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 6 页 共 25 页、排 气 过 程在 齿 间 容 积 对 与

19、 排 气孔 口 连 通 后 ，排 气 过 程 即 行 开始 。 由 于 转 子 回 转 事 故容 积的 不 断 缩 小 ， 将 压 缩 后 具 有 一 定 压 力 的 气 体 送至 排 气 接 管 ， 此 一 过 程一 直延 续 到 该 容 积 对 达 到 最 小 时 为 止 。随着 转 子 的 继 续 回 转 ， 上 述 过 程 重 复 进 行 。 在螺 杆 压 缩 机 中 ， 阴 、 阳螺 杆 转 向 相 互 迎 合 一 侧时 ，气 体 受 到 压 缩， 这 一 侧面 称 为 高 压 力 区 ；相 反 ，螺 杆 转 向 彼 此 背 离 的 一侧 面， 齿 间 容 积 在 扩 大 并 处 在

20、 吸 气 阶 段 ， 称 为 低 压力 区 。 两 转 子 轴 线 所 在平 面是 高 、 低 压 力 区 的 分 界 面 。1.3螺杆 压 缩 机结 构螺杆 式 压 缩 机 是 容 积 式 压 缩 机 的 一 种 ， 它 的 主要 结 构 是 由 壳 体 （ 汽 缸和 港 盖 ） 与 机 壳 内 一 对阴 阳转 子 所 组 成 。 发 动 机 通 过 连 轴 节 与 压 缩 机 的 主转 子 -阳 转 子 连 接 ，在 压 缩 机 的 外 壳 一 端 有 进 气 孔 ，另 一 端 有 排 气 孔 以及 密 封 组 件 。螺 杆 式 压 缩 机 有 转 子 端齿 形 和 不 对 称 形 线 两

21、 种 ， 气 体 的 冷 却 方 式 有 直接 向 气 体 内 喷 油 以 及 机壳 水套 内 用 循 环 水 冷 却 ， 油 的 冷 却 也 有 水 冷 和 风 冷两 种 。 螺 杆 式 无 油 润 滑亦 称干 式 螺 杆 压 缩 机 ， 其 结 构 与 易 蒸 发 的 液 体 （ 如水 ） 对 空 气 进 行 内 部 冷却 的压 缩 机 相 似 ， 但 压 缩 和 提 供 的 是 无 油 的 气 体 。阳 转 子 是 凸 形 齿 ， 阴 转子 是凹 形 齿 ， 压 缩 机 通 常 是通 过 阳 转 子 来 驱 动 。在 转 子 螺 旋 部 分 的 端 面上 ， 以 及 顶 圆 上 设 有

22、附 加 的 密 封 肋 ， 这 种 密 封肋 或 者 与 转 子 成 一 体 ，或 者锒 嵌 在 铣 制 的 窄 槽 内 。 螺 杆 式 无 油 润 滑 压 缩 机的 转 子 通 常 制 作 成 空 心的 ，其 内 充 满 冷 却 油 。 从 结 构 上 看 ， 转 子 可 以 与 螺旋 部 分 制 作 成 一 个 整 体的 部件 ， 或 者 组 装 件 ， 即 螺 旋 部 分 和 轴 分 别 用 不 同的 材 料 制 造 。 转 子 通 常用 各种 牌 号 的 刚 制 造 ， 壳 体 多 半 用 铸 铁 制 造 。 转 子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

23、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 7 页 共 25 页直 径 在 250mm以 下 的 螺 杆 式 无 油润 滑 压 缩 机 ， 其 壳 体 通 常 在 吸 入 侧 有 一 垂直 剖 分 面 。 对 于 大 型 无油 润滑 压 缩 机 的 壳 体 ， 除 了 垂 直 剖 分 面 以 外 ， 在 转子 平 面 上 还 有 水 平 剖 分面 。螺 杆 式 无 油 润 滑 压 缩 机的 壳 体 都 有 冷 却 水 套 。 无 水 冷 的 压 缩 机 ， 无

24、 论是 无 油 润 滑 还 是 喷 油 润滑 ，其 壳 体 的 表 面 都 有 肋 棱 ， 这 些 肋 棱 不 仅 使 壳 体有 一 定 的 刚 性 ， 而 且 还可 以改 善 向 周 围 介 质 的 散 热 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 8 页 共 25 页第二章间隙设计 螺 杆 式 无 油 润 滑 压 缩 机 时 ， 无 论 是 压 缩 机转 子 间 的 间 隙 ， 还

25、是 壳体 间 的 间 隙 ， 通 常 约 为转 子外 径 的 0.1% （ 因 为 共轭 螺杆 转 子 不 可 避 免 地 存在 制 造 误 差 、 安 装 误 差、 运转 时 的 受 力 变 形 、 受 热 膨 胀 以 及 机 件 的 磨 损 等因 素 的 缘 故 ） 。 间 隙 的存 在， 一 方 面 必 然 影 响 到 压 缩 介 质 的 泄 露 量 和 压 缩过 程 的 特 性 ， 近 而 使 实际 排气 量 以 及 压 缩 机 的 效 率 下 降 ； 另 一 方 面 ， 间 隙的 存 在 友 有 安 全 、 正 常运 行所 必 须 。 因 此 ， 螺 杆 式 无 油 润 滑 机 的

26、间 隙 还 是影 响 压 缩 机 经 济 性 和 可靠 性的 一 个 重 要 的 参 数 。 同 时 ， 间 隙 对 容 积 效 率 和绝 热 效 率 的 影 响 也 很 大。 减少 总 间 隙 面 积 （ 或 间 隙 值 ） ， 不 仅 可 以 提 高 容积 效 率 ， 降 低 排 气 温 度， 同时 也 可 以 减 少 单 位 排 气 量 所 消 耗 的 功 率 ， 提 高决 热 效 率 ； 但 是 过 小 的间 隙容 易 发 生 金 属 接 触 摩 擦 ， 产 生 大 量 的 摩 擦 热 ，近 而 使 螺 杆 咬 死 ， 从 安全 运行 的 角 度 来 看 ， 这 是 绝 对 不 允 许

27、 发 生 的 。 再 实际 生 产 中 ， 应 兼 顾 这 两个 方面 的 影 响 来 确 定 间 隙 值 。 当 然 ， 在 减 小 间 隙 的同 时 ， 若 采 用 在 结 构 上与 间隙 处 加 嵌 软 密 封 或 者 采 用 各 种 截 流 措 施 ， 增 加气 体 流 动 阻 力 ， 这 样 可以 减少 流 经 间 隙 处 的 气 体 泄 露 量 。螺杆 式 压 缩 机 的 间 隙 可 分 为 端 面 间 隙 、 齿 顶 间隙 、 螺 杆 齿 面 间 的 啮 合间 隙 三 种 ， 其 中 端 面 间隙 是指 螺 杆 的 端 面 与 机 体 端 盖 的 间 隙 ， 内 中 又 分 吸气

28、 端 间 隙 和 排 气 端 间 隙；齿 顶 间 隙 是 指 螺 杆 齿 顶 与 机 体 内 圆 见 的径 向间 隙 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 9 页 共 25 页再具 体 确 定 个 间 隙 时 还 应 综 合 考 虑 ：螺 杆 和 机 体 因 气 体 加 热 而 引 起 的 热 膨 胀 和 热变 形 。螺 杆 在 外 力 （ 气 体 压 力 、 重 力 等 ） 作 用

29、 下 而引 起 的 弯 曲 变 形 。轴 承 、 同 步 齿 轮 （ 或 增 速 齿 轮 ） 等 零 部 件 正常 运 转 所 必 须 的 间 隙 。螺 杆 、 机 体 、轴 承 、 齿轮 等零 部 件 ， 由 于 加 工 及 安 装 所 产 生 的误 差。3、4 比 较 容 易 控 制 ，且 数 值 较 小 ，而 1、2 因 螺 杆 齿 面 形 体 复 杂 ，加 之温 度 不 均 匀 ， 故 用 理 论计 算法 来 确 定 总 间 隙 ， 不 但 计 算 繁 复 且 结 果 还 不 一定 满 意 。 在 实 用 中 ， 通常 根据 已 有 的 工 况 相 近 压 缩 机 的 实 际 运 转

30、效 果 ， 根据 经 验 数 据 ， 确 定 个 部分 的间 隙 值 ， 并 在 生 产 试 车 时 予 以 适 当 调 整 ， 以 得到 满 意 的 结 果 。项 目直 径阳 螺 杆 齿 顶 与阴 螺 杆 齿 谷阳 螺 杆 和 阴螺 杆 两 长 侧面螺 杆 齿 顶 与机 体 内 圆螺 杆 与 机 体端 面中 小 直 径（ D。=315mm）0.20-0.50 0.15-.040 0.25-0.44 排气端0.03-0.10 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共

31、 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 10 页 共 25 页第三章结构设计要求高速 运 转 的 螺 杆 无 油 润 滑 压 缩 机 ，一 般 采 用 滑 动 轴 承 和 滑 动 推 力 轴 承 。采 用 非 接 触 式 密 封 、 闭口 和开 口 石 墨 密 封 、 曲 径 式 和 组 合 式 碳 圈 密 封 以 及迷 宫 式 密 封 等 ， 用 的 较多 目前 是 闭 口 石 墨 环 密 封 ， 这 种 形 式 的 密 封 既 适 用于 空 气 压 缩 机 ，也 适 用 于 压 缩 其 他 的 气 体 介 质 。它 是 螺 杆 端 面 与轴 承之 间

32、 ，设 有 若 干 组 石 墨 密 封 盒， 以减 少 气 体 沿 轴 向 泄 漏 ， 每 个 密 封 盒 内 有 一 套 密封 单 元 ， 一 般 排 气 侧 的密 封单 元 多 与 吸 气 侧 的 。根据 无 油 螺 杆 压 缩 机 的 作 用 ， 螺 杆 的 齿 形 除 满足 一 般 的 啮 合 运 动 的 要求 外 ， 在 啮 合 过 程 中 还应 满足 ： 螺 杆 齿 形在 啮 合 过 程 中 ， 应 具 有 排 出 和 吸 入 方 面 的 气 密 性 ， 称 为 横向 气 密 性 。 螺 杆 齿 形在 啮 合 过 程 中 ， 应 具 有 齿 间 容 积 之 间 的 气 密 性 ，

33、或 称 之 为轴 向 气 密 性 。 螺 杆 齿 形在 啮 合 过 程 中 ， 应 具 有 尽 可 能 短 的 接 触 线 长 度 。 螺 杆 齿 面的 啮 合 过 程 中 ， 应 具 有 较 小 的 吸 入 密 封 容 积 和 排 出 密 封 容积 。 螺 杆 的 齿形 应 具 有 较 大 的 面 积 利 用 系 数 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 11 页 共 25 页此

34、外 ， 从 制 造 、 运 转 角 度 考 虑 ， 还 要 求 螺 杆 齿面 便于 加 工 制 造 ， 具 有良 好 的 啮 合 特 性 ， 以 及在 热态 和 受 力 的 情 况 下 ， 具 有 小 的 不 均 匀 热 变 形 、弯 曲 变 形 等 。 螺 杆 齿 面间 的接 触 线 应 能 防 止 气 体 从 排 出 方 面 向 吸 入 方 面 的泄 漏 。螺杆 压 缩 机 的 吸 气 孔 口 与 排 气 孔 口 的 合 理 位 置和 形 状 ， 是 实 现 压 缩 机气 体 内 压 缩 的 必 备 条 件， 也是 影 响 压 缩 机 效 率 的 一 个 重 要 因 素 。 因 此 ， 在

35、设 计 吸 、 排 气 孔 口 时 应满 足：孔 口 的 位 置 和 形 状 ， 应 保 证 气 体 在 齿 间 容 积内 实 现 预 定 的 内 压 缩 ，以 提 高 压 缩 机 运 转 的 经济 性。吸 气 孔 口 应 能 保 证 齿 间 容 积 达 到 最 大 限 度 的充 气 ， 以 获 得 高 的 容 积效 率 。 排 气 孔 口 应 使 齿面 间 的 容 积 中 的 压缩 气 体 尽 可 能 全 部 的 排 至 排 气 管道 。尽 量 减 少 气 体 在 孔 口 处 及 齿 面 间 容 积 内 的 流动 损 失 ， 据 此 ， 应 力 要求 孔 口 面 积 尽 可 能 的 大， 气

36、 流 通 道 截 面 变 化 均匀 、平 滑 ， 转 折 少 。 力求 阴 、阳 螺 杆 一 对 齿 间 容 积 与吸 气孔 口 脱 离 ， 同 时 与 排 气 孔 口 连 接 ， 以 免 气 体 在其 间 串 流 。应 避 免 吸 、 排 气 口 之 间 产 生 穿 漏 通 道 。 据 此， 端 面 上 的 吸 、 排 气 孔不 应 处 于 啮 合 线 范 围 之内 。吸 、 排 气 孔 口 的 设 计 ， 应 尽 量 避 免 产 生 封 闭容 积 。螺 杆 压 缩 机 排 量 的 调 节方 法为 ：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

37、 - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 12 页 共 25 页、 把 部 分 压 缩 气 体 旁 通 到 吸 入 腔 。 对 于 空 气压 缩 机 ， 则 把 压 缩 空 气排 入 大 气 。 此 调 节 方 法简 单， 但 不 经 济 ， 因 在 调 节 过 程 中 消 耗 的 功 率 是 不变 的 。、 改 变 转 速 。 这 种 方 法 从 经 济 上 来 说 是 最 合理 的 ， 但 在 这 种 情 况 下应 采 用 能 改 变 转 速 的 传动 机构 。、 当 系

38、统 中 的 压 力 达 到 上 限 时 ， 压 缩 机 调 到空 载 运 转 。 此 时 空 气 压缩 机 的 排 出 管 路 便 与 大气 相通 ， 而 吸 入 管 路 则 与 被 节 流 阀 关 闭 。、 压 缩 机 的 启 动 和 停 车 。、 对 吸 入 腔 的 压 缩 工 质 节 流 。、 改 变 处 于 压 缩 过 程 中 的 基 元 容 积 。螺杆 式 无 油 润 滑 压 缩 机 和 大 多 数 其 它 高 速 、 高效 率 机 械 一 样 ， 也 产 生噪 音 。 为 降 低 噪 音 ， 在吸 入和 排 出 管 路 上 常 设 反 作 用 式 消 声 器 。 如 果 对 噪声

39、登 记 要 求 很 严 ， 则 整个 压缩 机 装 置 都 用 隔 音 罩 封 盖 起 来 。 因 为 螺 杆 压 缩机 产 生 噪 声 是 高 频 率 的， 并且 是 气 体 动 力 学 性 质 的 ， 故 容 易 用 隔 音 罩 或 压缩 机 室 的 隔 音 减 弱 ， 而不 经基 础 通 过 振 动 传 开 来 。转子 是 螺 杆 压 缩 机 的 主 要 零 部 件 ， 转 子 处 于 多种 力 和 力 矩 的 作 用 下 ，因 此 易 受 气 体 压 力 的 变化 、惯 性 力 和 扭 矩 等 的 影 响 。 在 共 振 时 ， 还 会 产 生附 加 应 力 ， 这 种 应 力 有时

40、会超 过 作 用 于 转 子 上 的 应 力 。 因 此 对 转 子 的 制 造材 料 有 一 定 的 要 求 。 在选 材时 ， 除 了 考 虑机 械 强 度 的 动 态 特 性 外 ， 还 必 须考 虑 到 动 态 特 性 ， 如 冲击 韧度 和 疲 劳 极 限 。 当 转 子 在 高 温 下 工 作 时 还 要 考虑 到 蠕 变 的 影 响 。 转 子损 坏的 大 多 数 原 因 是 由 于 温 度 升 高 ， 或 进 入 的 杂 质名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -

41、第 12 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 13 页 共 25 页使 转 子 齿 面 相 互 接 触 所致 。要 提 高 压 缩 机 工 作 的 可 靠 性 ， 就 要 正 确 的 选 择阳 转 子 和 阴 转 子 的 材 料。 螺杆 压 缩 机 的 主 要 损 失 是 螺 杆 运 动 部 件 之 间 由 于需 要 间 隙 ， 因 而 造 成 泄露 所致 。 在 整 个 运 转 情 况 下 ， 为 了 避 免 接 触 ， 必 须有 足 够 的 间 隙 量 ， 考 虑加 工精 度 、 热 变 形 及 轴 承 间 隙 ， 故 产 生 一 定 裕

42、度 。除 间 隙 大 小 外 ， 损 失 还受 转子 、 行 线 种 类 的 影 响 ， 齿 轮 和 轴 承 引 起 的 机 械损 失 及 流 体 通 过 压 缩 机的 损失 等 。作为 高 速 机 器 的 无 油 螺 杆 压 缩 机 ， 为 了 提 供 良好 的 保 护 装 置 ， 防 止 各种 不 正 常 的 运 转 情 况 ，可 以采 用 简 单 有 效 的 控 制 系 统 ：、卸 载 系 统 ：进 口 节 流 阀 和 放 气 阀 连 同 再 循 环 冷 却 器 构 成 一 个 单 元 ；对 于 进 出 口 压 差 的 异 常并 不需 要 保 护 装 置 。、 水 系 统 ： 压 缩 机

43、 组 （ 后 冷 却 器 除 外 ） 只 需要 一 个 水 循 环 系 统 ， 因此 整 台 压 缩 机 只 需 要 一个 恒温 器 。、 油 系 统 ： 滚 动 轴 承 不 需 要 辅 助 油 泵 ， 在 启动 是 用 的 油 压 开 关 是 控制 系 统 中 唯 一 的 装 置 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 14 页 共 25 页第四章轴封4.1 无油 螺 杆 压缩 机

44、 轴 封在无 油 螺 杆 压 缩 机 中 ， 压 缩 过 程 是 在 一 个 完 全无 油 的 环 境 中 进 行 的 ，这 就 要 求 在 压 缩 机 的 润 滑 区与 气 体 区 之 间 设 置 可 靠 的 轴 封 。 轴 封 不 仅 需 要能 在 高 圆 周 速 度 之 下 有效 的工 作 ， 并 且 必 须 有 一 定 的 弹 性 ， 以 适 应 采 用 滑动 推 力 轴 承 时 转 子 可 能产 生的 轴 向 移 动 。 另 外 ， 轴 封 的 材 料 还 必 须 能 耐 压缩 机 所 压 缩 气 体 的 化 学腐 蚀。 目 前 ， 无 油 螺 杆 压 缩 机 的 轴 封 主 要 有

45、 石 墨 环式 、 迷 宫 式 和 机 械 式 三种 。石墨 环 式 轴 封 的 密 封 环 由 摩 擦 系 数 较 低 的 石 墨制 成 ， 由 于 石 墨 具 有 良好 的 自 润 滑 性 ， 即 使 石墨 环与 轴 颈 接 触 也 无 妨 碍 。 为 了 保 证 强 度 和 使 环 孔的 热 膨 胀 率 与 转 子 轴 材料 的热 膨 胀 率 相 同 ， 在 密 封 环 上 往 往 还 装 有 钢 制 支撑 环 。 这 样 ， 就 可 使 密封 环和 轴 之 间 的 间 隙 很 小 ， 以 达 到 好 的 密 封 效 果 ，并 且 在 一 个 宽 的 工 作 温度 范围 内 也 可 正

46、常 工 作 。石墨 环 式 轴 封 采 用 环 状 波 纹 弹 簧 ， 把 密 封 环 压向 密 封 表 面 ， 以 防 止 气体 经 石 墨 环 的 两 侧 面 泄漏 。当 轴 的 旋 转 中 心 发 生 变 化 时 ， 借 助 于 环 孔 和 弹簧 的 作 用 ， 密 封 环 也 移动 到新 的 位 置 并 保 持 在 这 一 位 置 ， 从 而 防 止 了 磨 损现 象 的 产 生 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 25 页 - - - - - -

47、 - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 15 页 共 25 页气体 经 石 墨 环 式 轴 封 的 泄 漏 量 与 间 隙 值 、 压 差、 密 封 环 数 目 等 有 密 切的 关 系 。 除 了 高 压 场 合以 外， 通 过 四 道 轴 封 环 联 合 作 用 的 气 体 泄 漏 量 将 减少 0.4% 。 当 然 ， 如 果 向 轴 封 内 充 入 气 体 ， 压 缩 机 的 气 体 泄 漏 量 将 为 零 。在迷 宫 式 轴 封 中 ， 密 封 齿 和 密 封 面 之 间 有 很 小的 间 隙 ， 并 形 成 曲 折 的流 道 ，使 气 体 从 高 压 侧 向 低 压 侧 流

48、动 产 生 很 大 的 阻 力 ，以 阻 止 气体 的泄 漏 。密 封 齿 可 以 做 在 轴 上 ，与 轴 一 起 转 动 ，也 可 以 做 成 具 有 内 密 封 齿的 密封 环 ，固 定 在 机 体 上 。 多 数 情况 下， 密 封 齿 是 加 工 在 与 轴 固 定 的 一 个 轴 套 上 ， 当密 封 齿 损 坏 时 便 于 更 换。在无 油 螺 杆 压 缩 机 中 ， 舆 论 采 用 石 墨 环 式 轴 封还 是 迷 宫 式 轴 封 ， 密 封单 元 之 间 的 引 气 孔 都 可以 有多 种 选 择 方 案 。如 果 被 压 缩 气 体 可 以漏 入大 气 ，例 如 空 气 、

49、 氮 气 或 二 氧化 碳等 ， 则 所 以 密 封 单 元 可 以 联 系 布 置 ， 只 是 最 后一 个 通 向 大 气 。 如 果 被压 缩气 体 有 毒 、 易 燃 、 易 爆 或 十 分 贵 重 ， 则 可 将 泄漏 的 气 体 引 回 至 吸 气 管。 有时 还 可 用 压 力稍 高 于 压 缩 机 内 气 体 压 力 的 惰 性气 体 充 入 轴 封 内 ， 以 阻止 高压 气 体 向 外 界 泄 漏 。当无 油 螺 杆 压 缩 机 的 转 速 较 低 时 ， 还 可 以 采 用有 油 润 滑 的 机 械 密 封 。这 种 轴 封 工 作 可 靠 、 密封 性好 。 然 而 ，

50、 这 种 轴 封 需 要 少 量 的 润 滑 油 流 过 密封 表 面 ， 这 些 润 滑 油 可能 会混 入 所 压 缩 的 气 体 中 。 如 果 所 压 缩 气 体 不 允 许有 这 种 少 量 的 污 染 ， 则需 要在 轴 封 和 压 缩 机 腔 之 间 开 一 个 泄 油 槽 。 应 当 注意 的 是 ， 在 无 油 螺 杆 压缩 机的 工 作 转 速 下 ， 采 用 有 油 润 滑 的 机 械 密 封 时 ，所 消 耗 的 功 是 比 较 到 的。 在许 多 场 合 ， 单 个 轴 封 的 摩 擦 功 耗 就 可 以 达 到 数千 瓦 。 而 无 油 螺 杆 压 缩机 中， 要