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螺桿式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)性能研究與分析

來源：上海賦盛機(jī)械有限公司發(fā)布時間：1970-01-01點(diǎn)擊數(shù)：載入中...

螺桿式空氣壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和操作方便等一系列獨(dú)特的特點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)得到應(yīng)用。螺桿式壓縮機(jī)氣體的壓縮是靠裝置于機(jī)殼內(nèi)互相平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子的齒槽的容積變化而達(dá)到。轉(zhuǎn)子副在與它精密配合的機(jī)殼內(nèi)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的氣體不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化而沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)推向排出側(cè)，完成吸入、壓縮、排氣三個工作過程。進(jìn)氣過程，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開口時，其空間較大，此時轉(zhuǎn)子齒溝空間與進(jìn)氣口的相通，因在排氣時齒溝的氣體被完全排出，排氣完成時，齒溝處于真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)至進(jìn)氣口時，外界氣體即被吸入，沿軸向進(jìn)入陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當(dāng)氣體充滿了整個齒溝時，轉(zhuǎn)子進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離機(jī)殼進(jìn)氣口，在齒溝的氣體即被封閉。壓縮過程，陰陽轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時，其陰陽轉(zhuǎn)子齒尖會與機(jī)殼封閉，此時氣體在齒溝內(nèi)不再外流。其嚙合面逐漸向排氣端移動。嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸減小，齒溝內(nèi)的氣體被壓縮壓力提高。排氣過程，當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣口相通時，被壓縮的氣體開始排出，直至齒尖與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼排氣口的齒溝空間為零，即完成排氣過程，在此同時轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長度又達(dá)到較長，進(jìn)氣過程又再進(jìn)行。螺桿空氣壓縮機(jī)組是由螺桿壓縮機(jī)主機(jī)、電動機(jī)、油氣分離器、冷卻器、風(fēng)扇、水分離器、電氣箱以及氣管路、油管路、調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成。

結(jié)構(gòu)與性能分析

螺桿壓縮機(jī)是一種雙軸容積式回轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)，其主要是主(陽)副(陰)兩根轉(zhuǎn)子配合，組成嚙合副，主副轉(zhuǎn)子齒形外部同機(jī)殼內(nèi)壁構(gòu)成封閉的基元容積;而蝸桿(單螺桿)壓縮機(jī)是一種單軸容積式回轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)，其嚙合副是由一根蝸桿和兩個對稱平面布置的星輪所組成，由其蝸桿螺槽和星輪齒面及機(jī)殼內(nèi)壁形成封閉的基元容積。

螺桿壓縮機(jī)的機(jī)體均分為兩種，一種為皮帶傳動式，另一種為直接傳動式。其中皮帶傳動式較適用于22kW左右功率的壓縮機(jī)，是由2個按速度比例制造的皮帶輪將動力經(jīng)由皮帶傳動;直接傳動式是1個連軸器將電動源與主機(jī)結(jié)合在一起，蝸桿式壓縮機(jī)可以直接帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，而雙螺桿壓縮機(jī)則須再增加一級增速齒輪以提高主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。

螺桿式空氣壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)即功率、容積流量、吸氣壓力、出口溫度、排出壓力以及轉(zhuǎn)速等。而在螺桿式空氣壓縮機(jī)的設(shè)計中，一對相互嚙合的轉(zhuǎn)子是一個非常重要的參數(shù)。因?yàn)槠渑c壓縮機(jī)的性能緊密相關(guān)。螺桿壓縮機(jī)的陰陽轉(zhuǎn)子可以看作是一對相互嚙合的斜齒輪，因此，螺桿壓縮機(jī)的陰、陽轉(zhuǎn)子型線也要滿足嚙合定律。轉(zhuǎn)子的齒面與轉(zhuǎn)子軸線垂直面的截交線稱為轉(zhuǎn)子型線。螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線分為對稱型線和不對稱型線，以及單邊型線和雙邊型線，齒頂中心線兩邊的型線完全相同時，稱為對稱型線。反之，齒頂中心線兩邊的型線不同時，稱為不對稱型線。只在轉(zhuǎn)子節(jié)圓的內(nèi)部或者外部一邊具有型線，稱為單邊型線。節(jié)圓的內(nèi)、外均有型線，稱為雙邊型線。一般來講，新型線的開發(fā)設(shè)計直接影響了螺桿式空氣壓縮機(jī)的性能，而螺桿式空氣壓縮機(jī)性能好壞也取決于型線的設(shè)計。

1、螺桿壓縮機(jī)與往復(fù)活塞式壓縮機(jī)性能比較分析

活塞式壓縮機(jī)是一種傳統(tǒng)的氣體壓縮方式。利用曲軸連桿機(jī)構(gòu)，把原動機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動來提高介質(zhì)壓力。螺桿式壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式的容積氣體壓縮機(jī)，利用螺桿回轉(zhuǎn)壓縮提高介質(zhì)壓力。活塞式壓縮機(jī)可以用于很多不同是的設(shè)備中，但是在標(biāo)稱壓力0.7～0.1MPa范圍的空氣系統(tǒng)中，活塞式壓縮機(jī)的使用已經(jīng)開始慢慢的減少，并使用于中小規(guī)模的生產(chǎn)，而且往復(fù)式的氣體壓縮只能通過調(diào)整氣缸的工作個數(shù)進(jìn)行上、卸載，使得在容量方面只能做到級別調(diào)節(jié)(如100%--76%--33%--0%的三級調(diào)節(jié))，并且活塞式壓縮機(jī)容易發(fā)生液擊而損壞。螺桿式壓縮機(jī)通常適用于大中規(guī)模的生產(chǎn)，通過滑閥調(diào)節(jié)能進(jìn)行無級能量，一般可以在12%～100%的寬廣范圍內(nèi)進(jìn)行無級容量調(diào)節(jié)。表1對于兩種型機(jī)的性能進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析。

往復(fù)式的運(yùn)動由于有吸氣、壓縮、排氣等不同過程，故運(yùn)動中有相當(dāng)大的噪音和振動;而螺桿壓縮機(jī)內(nèi)螺桿和轉(zhuǎn)子處于勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，圓周運(yùn)動平穩(wěn)圓滑，幾乎沒有摩擦，故噪音很低，在低負(fù)荷的情況下機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)、振動小。

總的來說，活塞式壓縮機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動件多，因此維修復(fù)雜、頻繁、維護(hù)周期短、費(fèi)用高，而螺桿壓縮機(jī)機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地面積少，重量輕;熱效率高，加工件少，壓縮機(jī)的零件總數(shù)只有活塞式的1/10;機(jī)器易損件少，運(yùn)行安全可靠，操作維護(hù)簡單;氣體沒有脈動，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)組對基礎(chǔ)不高不需要專門基礎(chǔ);運(yùn)行中向轉(zhuǎn)子腔噴油，因此排氣溫度低，氨制冷劑一般不超過90℃;對濕行程不敏感，濕蒸汽或少量液體進(jìn)入機(jī)內(nèi)，沒有液擊危險;可在比下運(yùn)行，單級壓縮時，氨蒸汽溫度可達(dá)-40℃;可借助滑閥改變壓縮行程，可進(jìn)行10~100%的無級冷量調(diào)節(jié)。但是也有一些缺點(diǎn)，螺桿壓縮機(jī)需要復(fù)雜的油處理設(shè)備，要求分離效果很好的油分離器及油冷卻器等設(shè)備，噪聲較大，一般都在85分貝以上，需要隔聲措施。

2、螺桿壓縮機(jī)與離心壓縮機(jī)的性能比較分析

螺桿壓縮機(jī)運(yùn)動方式和離心式壓縮機(jī)相仿，都是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。并且，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在也有一部分離心式壓縮機(jī)取代了活塞式壓縮機(jī)，因此螺桿壓縮機(jī)與離心式壓縮機(jī)的競爭便激烈起來。在全低壓空分裝置中，離心壓縮機(jī)得到了較廣的應(yīng)用。主要用于石油冶煉、石油化工、冶金、空分、動力站、污水處理等領(lǐng)域。表2對于兩種型機(jī)的性能進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析。

由于離心式壓縮機(jī)的喘振線的存在，和它氣流速度大，對流道內(nèi)的零部件損害大，因此對于這樣嚴(yán)重的影響極大的制約了離心式壓縮機(jī)的使用市場。但是大排量的場合還是離心式壓縮機(jī)的使用率較高。離心式壓縮機(jī)在低壓市場的優(yōu)勢也比較明顯，但與螺桿壓縮機(jī)相比較造價偏高。在一些要求無油的壓縮空曠下，離心式壓縮機(jī)也比螺桿壓縮機(jī)條件優(yōu)勢明顯。對于維護(hù)上來說，離心式壓縮機(jī)的維護(hù)費(fèi)用要比螺桿壓縮機(jī)小比較省事。

總的來說，離心式壓縮機(jī)與螺桿壓縮機(jī)各有優(yōu)勢，但是對于空氣質(zhì)量和大排量上離心式壓縮機(jī)占有優(yōu)勢，在價格與初期成本上則是螺桿壓縮機(jī)占有優(yōu)勢。

螺桿壓縮機(jī)的性能影響分析

螺桿壓縮機(jī)是依靠轉(zhuǎn)子的不斷嚙合輸出壓縮氣體的，因此主軸轉(zhuǎn)速的變化，對壓縮機(jī)的容積流量、排氣壓力都會產(chǎn)生影響，因此主軸轉(zhuǎn)速是影響螺桿壓縮機(jī)性能的一大因素。當(dāng)排氣壓力增大，壓縮機(jī)功耗也增加，比功率增大，則經(jīng)濟(jì)效益下降，所以排氣壓力對壓縮機(jī)的能耗有影響。同時，一些試驗(yàn)結(jié)果表明外界的環(huán)境溫度也會對螺桿壓縮機(jī)的性能產(chǎn)生影響。在不同季節(jié)與不同區(qū)域的氣溫相差較大，環(huán)境溫度不同則壓縮機(jī)的吸氣溫度也不同，這一參數(shù)將直接影響了螺桿壓縮機(jī)的性能。因此，對于以上影響螺桿壓縮機(jī)性能的因素進(jìn)行分析，將對螺桿壓縮機(jī)的使用產(chǎn)生非常大的幫助。