螺桿壓縮機2.

1、第 3 章 螺桿壓縮機3.1 工作原理及特點3.1.1 螺桿壓縮機的發(fā)展歷史1878 Heinrich Krigar 提出螺桿壓縮機的原理，并在德國申請 專利。1935 Alf Lysholm （ 透平壓縮機制造商 Ljungstroms Angturbin AB 的總工）改進型線，提出轉(zhuǎn)子精確制造的方法，并 申請了專利（ 54 齒）1951 Ljungstroms Angturbin AB 公司更名為 Svenska RotorMaskiner AB，即著名的SRM公司。60 年代 SRM 公司推出 SRMA 型線， ATLAS 公司推出 ATLAS 型線。由對稱齒形發(fā)展為不對稱齒形， 容積

2、效率提高百 分之十幾。我國無錫壓縮機廠和上海第三壓縮機廠 （即 今上海壓縮機廠 ）于 1965 年開始研制螺桿式空氣壓縮 機。70年代德國的螺桿空氣壓縮機制造商 Gutehoffnungshutte,即GHH 公司，推出 GHH 型線。（目前被美國的 IR 收購,強強聯(lián)手） SRM 公司推出 SRMD 型線。80 年代 產(chǎn)品推廣階段,開始對系統(tǒng)進行深入研究。我國無 錫壓縮機廠和上海壓縮機廠 1985 年分別引進英國 Holroyd 公司的 2AC、5AC 螺桿銑床形成批量生產(chǎn)。90 年代以后 進一步提高加工精度。 （數(shù)控銑 數(shù)控磨削）3.1.2基本結構與工作原理一對轉(zhuǎn)子（陽轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子）機體結

3、構：冷由承同步齒輪（無油）I a | iew from Front and TopI b i View from Bottom and Rear工作原理:螺桿動畫InletCompressionOutlet基元容積的組成:螺旋面 氣缸內(nèi)壁 端面 .接觸線【提問】吸排氣孔口應如何布置？轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向改變或螺旋面的旋向改 變，吸、排氣孔口位置如何變化？3.1.3螺桿壓縮機的特點、分類及應用范圍 特點:可靠性咼（沒有氣閥、活塞環(huán)等易損件）動力平衡性好（無往復慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力）適應性強（具有強制輸氣的特點，排氣量幾乎不受背壓影 響，高效工況范圍廣）耐液擊（螺桿轉(zhuǎn)子間有間隙，可壓縮含粉塵的氣體，能夠 承受

4、液擊）螺桿曲面為復雜空間曲面，且加工精度要求高，因此 加工成本高只適用于中高流量、中低壓力范圍（依靠間隙密封，一般 容積流量大于0.2m3/min ；壓力主要受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽 命的限制，排氣壓力一般小于4.5Mpa）分類:空氣壓縮機固定式移動式螺桿壓縮機開啟式噴油制冷壓縮機半封閉式 全封閉式 工藝壓縮機無油干式噴水應用范圍:為各種氣動工具、氣控儀表等提供壓縮空氣。食品、醫(yī)藥、棉紡企業(yè)中央空調(diào)、工業(yè)制冷、食品冷凍冷藏、交通工具的制冷裝置壓縮工藝流程中的氣體（如 H2、He Cq、N2、CI2等）表1工莒氣體螺桿壓縮機的典型應用過程/工廠化學工業(yè)氯氯化氫氯乙烯氯甲烷，氨氫，乙 煥，氟利昂碳酰氯

5、,石灰窯，純堿，硝酸石化工業(yè)丁二烯，苯乙烯單體，循環(huán)氣，富氫，丙 烷丙烯，聚丙烯，0X0氣煉油廠各種炷類氣體：即粗氣體石油氣尾氣 排放氣火炬氣，閃蒸氣循環(huán)氣，蒸發(fā)氣， PSA（變壓吸附）的進氣和廢氣油田炷類氣體的集氣，加工與重注海上平臺天然氣和伴生氣鋼鐵工業(yè)高爐煤氣還原氣冷卻氣和注射氣采礦煤伴生氣和焦爐氣發(fā)電行業(yè)燃料氣啤酒廠蒸汽壓縮3.1.4螺桿壓縮機性能容積效率v容積效率的主要影響因素： 泄漏（余隙容積、吸氣加熱、吸氣阻力損失）分析：1）壓比增加，v ?2）轉(zhuǎn)速（或圓周速度）增加，v ?3） 間隙增加，v ?絕熱效率ad絕熱效率的影響因素：泄漏、吸排氣阻力損失、機械損失、流體動力損失分析：1

6、）壓比增加，ad ？2）轉(zhuǎn)速（圓周速度）增加，ad ？ 3.2螺桿齒形3.2.1齒形的基本要求陰陽轉(zhuǎn)子的端面齒形為共軛曲線滿足氣密性要求泄漏盡量少盡量減小封閉容積盡量增大面積利用系數(shù)便于加工制造3.2.2轉(zhuǎn)子型線的要素MM）軸向櫃漏 b 橫向齟倔圖48軸向和橫向氣密性的條件1 . 接觸線2. 嚙合線3. 泄漏三角形4. 封閉容積5. 齒間面積確保橫向氣密性的條件：接觸線連續(xù)（在端平面上表現(xiàn)為嚙 合線圭封閉）確保軸向氣密性的條件：嚙合線頂點與兩螺桿外圓的交點重 合（即沒有泄漏三角形）為減少氣體通過間隙帶的泄漏，要盡量減少接觸線長度b)圖21轉(zhuǎn)子型線、嚙合線、齒間面積、封閉容積、泄漏三角形和接觸線

7、a）型線、嚙合線、齒間面積、封閉容積、泄漏三角形b）泄漏三角形和接觸線1-陽轉(zhuǎn)子型線2陰轉(zhuǎn)子型線3封閉容積4嚙合線5泄漏三角形6陽轉(zhuǎn)子齒間面積7陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓8陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓9-陰轉(zhuǎn)子齒間面積10接觸線圖322吸入封閉容積囹3羽耶氣扎口形狀323典型型線323.1 對稱圓弧齒形（30年代一一50年代末）圖3-9對稱圜弧齒形為保護點嚙合擺線的形成點，提出幾種修正齒形：徑向直線修正、雙圓弧修正、SRM寸稱圓弧齒形323.2 不對稱齒形4圖A13原始不對稱齒形高壓側嚙合線頂點與兩螺桿外圓的交點重合，消除泄漏三角形接觸線長度增加，橫向泄漏增加點嚙合擺線具有封閉容積徑向直線修正（單邊不對稱擺線一銷齒圓弧齒形，A

8、tlas齒形）、雙邊不對稱擺線一包絡圓弧齒形（SRM齒形）323.3 第三代齒形如Sigma X、GHH日本日立、神戶制鋼、SRM-D等，齒形向流線型發(fā)展。進一步降低泄漏三角形和接觸線長度，增大齒高半徑、減薄齒 厚等提高面積利用系數(shù)?？紤]應用場合，采用不同的齒數(shù)比等。第三 代型線的組成齒曲線中沒有：點、直線、擺線，均采用圓弧、橢圓、 拋物線等，提高密封效果、有利于油膜的形成和減少齒面磨損。324齒形小結改進齒形的考慮因素包括：1）提高壓縮機的熱力性能軸向泄漏（泄漏三角形、點嚙合擺線）v橫向泄漏（接觸線連續(xù)、短、銷齒圓?。┨岣呓佑|線上的相對速度（盡量減少節(jié)圓上的型線）ad :流線型型線2）提高可

9、靠性3）提咼面積利用系數(shù)（提咼齒咼半徑、減薄齒厚）4）便于加工（避免尖點、半徑很小的圓弧、直線段）有些因素是互相制約的。325螺桿齒面相互嚙合的要求螺旋齒面的方程：X = x t cos y t sinY = x（t ）sin + y（t Jcosi7 = PX1）端面齒形為共軛曲線2） T 1 m = T2n2T 軸節(jié)距 n 轉(zhuǎn)速乙作=乙門2Z 轉(zhuǎn)子齒數(shù)3）兩轉(zhuǎn)子旋向相反【思考題】1.螺桿齒形的重要性體現(xiàn)在哪些方面?2.螺桿齒形的評價標準有哪些？ 3.3噴油螺桿壓縮機系統(tǒng)331噴液對壓縮機的影響噴水（主要是降低排氣 溫度）卄、亠噴制冷劑（省去油分離器及其管路等） 噴液噴油其它（如汽油等，起到

10、 冷卻和清洗的作用）3.3.1.1噴油的作用1） 冷卻6水=4.2KJ /(KgK )3油=1.82.4KJ /(KgK（水比油的降溫效果好）2）潤滑摩擦;干摩擦：0.150.30摩擦 流體潤滑：卩=0.010.05,完全液體潤滑時，卩=0.0010.008磨損:粘著磨損（摩擦副表面存在潤滑油膜時，粘著磨損較?。┠チＤp（采用有效的密封和過濾系統(tǒng)）疲勞磨損（高粘度潤滑 油可提高疲勞壽命；特 別注意清除潤滑油中的 水份） 化學磨損（包括氧化磨 損和腐蝕磨損，潤滑劑 中的許多添加劑對金屬 有腐蝕） 微動磨損（分為微動腐蝕磨損和微動疲勞磨損）沖蝕磨損3) 密圭寸螺桿壓縮機中主要的泄漏通道:通過接觸線

11、的泄漏 通過排氣端面的泄漏 通過齒頂間隙的泄漏通過泄漏三角形的泄漏4)降噪噴入的油是粘性流體，對聲能和聲波有吸收和阻尼作用； 使泄漏 的高頻氣體減少。331.2 噴油對壓縮機的影響1) 冷卻J賁油螺桿壓縮機的壓比：一般為810,個別高達20以上 :無油螺桿壓縮機的壓比：一般為1.53(熱變形、密封件)機器結構設計：噴油螺桿壓縮機的機體可以不用夾層冷卻結構(或散熱片)而采用單層壁結構；轉(zhuǎn)子內(nèi)部不用通液冷卻。2) 潤滑a. 省去同步齒輪，直接采用“陽拖陰”的驅(qū)動方式；b. 省去壓縮腔與軸承之間復雜的密封裝置；減小支撐軸承之間的距離，提高轉(zhuǎn)子的剛度。3) 密圭寸b. 噴油螺桿壓縮機的陽轉(zhuǎn)子齒頂速度一

12、般為：1050m/s ;無油螺桿壓縮機的齒頂速度一般為：50100m/s。（主要取決 于壓縮機的效率） 噴油后，壓縮機在較低的轉(zhuǎn)速下取得最佳 效率，就有可能與原動機直聯(lián)。c. 干式壓縮機采用機械密封;噴油壓縮機可以采用簡單的油 封。d. 大多數(shù)干式螺桿壓縮機在轉(zhuǎn)子齒頂設有密封齒， 使泄漏三角 形增加，并給加工帶來困難。4）降噪噴油后，壓縮機的噪聲可降低1020dB,因此噴油螺桿壓縮機 不需要安裝消聲器。噴油的缺點：1 . 系統(tǒng)復雜化（油氣分離器、油冷卻器、油過濾器、油泵）2. 對介質(zhì)有要求 （不能易燃、 易爆;對氣體有一定的污染）3.3.2 噴油螺桿壓縮機機組系統(tǒng)3.3.2.1 系統(tǒng)的組成Oa

13、S11 =鴨冷卅3 11 2噴油綠桿壓縮機機組系統(tǒng)1)氣路系統(tǒng)氣體進氣過濾器壓縮機一次油分離器二次油 分離器用戶2）油路系統(tǒng)a. 無油泵系統(tǒng)（依靠排氣壓力和噴油處壓力的壓差維持油的循 環(huán)）次油分離器 t溫控閥 t油冷卻器t油過濾器 t 壓縮腔軸承A軸圭寸T滑閥增速齒輪特點：運行可靠、結構簡單、噴油量與排氣壓力成正比;啟動時，油粘度大、霧化差（電熱器）H 3嗪油竦桿空氣壓編機油路系統(tǒng)b.帶油泵系統(tǒng)主要用于采用滑動軸承和調(diào)節(jié)滑閥的中大型螺桿壓縮機 一次油分離器 T油泵 T溫控閥 T油冷卻器 T油過壓縮腔軸承濾器f軸封f 一次油分離器滑閥增速齒輪特點：避免壓縮機冷態(tài)起動時，噴油量不足；但油泵故障可能

14、使機器損壞；較高壓力運轉(zhuǎn)時，潤滑油量不足。c. 聯(lián)合系統(tǒng)起動、排氣壓力較低、機器處于冷態(tài)或嚴寒季節(jié)，使用油泵強制供油；排氣壓力較高時，使用排氣壓力控制油量。特點：能在各種工況下運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)需要附設一些控制閥。3.322 系統(tǒng)的主要部件一一油氣分離器液相 ；大油滴油的狀態(tài)t 小油滴 一般，大部分油滴直徑在150卩m范圍。 氣相油氣分離方法:機械碰撞法：分離直徑1#m的油滴氣刀親和聚結法：分離直徑m的油滴親和聚結法的濾芯材料：羊毛、燒結陶瓷、羊毛纖維、超細玻璃纖維等。進一步分離氣相潤滑油，可采用化學方法，通常是利用活性炭 吸附。333潤滑油的選擇333.1潤滑油的種類及特性礦物油螺桿壓縮機中使用的潤

15、滑油種類：半合成油合成油礦物油一一原油經(jīng)蒸餾、提煉、脫蠟等工藝后，加入各種添加 劑（如減磨劑、防腐蝕劑、抗水劑、抗泡沫劑、抗氧化劑等），形 成各種規(guī)格的潤滑油。半合成油一一原油經(jīng)蒸餾、氫化裂解、脫蠟等工藝后，加入添 加劑。（特性更穩(wěn)定，能達到更高的粘度、不易揮發(fā)）合成油一一半成品為不含雜質(zhì)的純化學物質(zhì)?；旌喜煌陌氤?品，即形成具有不同特性的合成油。（壽命增加、很多場合具有更 好的潤滑性能，價格高）3.3.3.2 潤滑油的選擇無油螺桿壓縮機：一般可選擇礦物油和半合成油，主要作用是 潤滑、冷卻軸承、軸封、同步齒輪等。主要考慮性能、壽命和價 格。噴油螺桿壓縮機：（油與氣體直接接觸）1）潤滑油與氣體不發(fā)生化學反應；2）氣體在潤滑油中的溶解和對潤滑油的稀釋；3）潤滑油頻繁地被加熱和冷卻，應具有一定的熱穩(wěn)定性，較 長時間保持合適的粘度、有優(yōu)越的抗氧化、防銹、防腐蝕 性能。一般使用半合成油及合成油。334噴油量的計算可以根據(jù)預計的排氣溫度計算噴油量：假設：機體等的散熱可以忽略不計，油出口溫度與排氣溫度相同軸功率=氣體的焓增+ 油吸收的熱量j由量太大：排氣溫度太 低，水份凝結，使油質(zhì) 惡化并降低軸承壽命；油的攪動損失大 油量太?。号艢鉁囟雀?，油粘度小，容積效率低，油的壽命低排