第五章 螺桿式式制冷壓縮機(1)

1、L o g oL o g o第五章 螺桿式制冷壓縮機 Screw Refrigeration Compressor主要內容主要內容1.基本結構和工作原理基本結構和工作原理2.螺桿轉子齒形及結構參數(shù)螺桿轉子齒形及結構參數(shù)3.熱力性能熱力性能4.吸排氣孔口和內容積比調節(jié)吸排氣孔口和內容積比調節(jié)5.轉子受力分析轉子受力分析 *6.開啟式和封閉式螺桿式壓縮機開啟式和封閉式螺桿式壓縮機7.螺桿式壓縮機裝置系統(tǒng)螺桿式壓縮機裝置系統(tǒng)8.單螺桿式壓縮機單螺桿式壓縮機9.螺桿式壓縮機的噪聲和振動螺桿式壓縮機的噪聲和振動 1937年，年，瑞典瑞典SRM公司研制成功了兩類螺桿壓縮機試驗公司研制成功了兩類螺桿壓縮機試

2、驗樣機；樣機； 1946年，年，英國英國 James Howden 公司獲得螺桿壓縮機生公司獲得螺桿壓縮機生產(chǎn)許可證，歐美和日本的多家公司也陸續(xù)獲得許可證，從產(chǎn)許可證，歐美和日本的多家公司也陸續(xù)獲得許可證，從事螺桿壓縮機的生產(chǎn)和銷售；事螺桿壓縮機的生產(chǎn)和銷售； 1961年，年，噴油螺桿制冷壓縮機研制成功；噴油螺桿制冷壓縮機研制成功；螺桿式壓縮機的發(fā)展歷史螺桿式壓縮機的發(fā)展歷史 近年來通過對轉子型線的不斷改進近年來通過對轉子型線的不斷改進 和專用轉子加工設備的開發(fā)成功，螺桿和專用轉子加工設備的開發(fā)成功，螺桿壓縮機的優(yōu)越性得到了不斷發(fā)揮。壓縮機的優(yōu)越性得到了不斷發(fā)揮。 螺桿式制冷壓縮機簡介螺桿式制

3、冷壓縮機簡介 螺桿式制冷壓縮機屬于工作容積作回轉運動的螺桿式制冷壓縮機屬于工作容積作回轉運動的容積型壓縮容積型壓縮機機；按照螺桿轉子數(shù)量不同，分為；按照螺桿轉子數(shù)量不同，分為雙螺桿雙螺桿式式(double screw compressor)與與單螺桿式單螺桿式(single screw compressor)兩種；兩種； 螺桿式制冷壓縮機無余隙容積，效率高，無吸、排氣閥裝螺桿式制冷壓縮機無余隙容積，效率高，無吸、排氣閥裝置等易損件置等易損件, ,目前已成為一種目前已成為一種先進的制冷壓縮機先進的制冷壓縮機，其制冷，其制冷和制熱輸入功率已發(fā)展到和制熱輸入功率已發(fā)展到101000kW，研究開發(fā)和應

4、用研究開發(fā)和應用領域十分廣泛，性能優(yōu)化潛力很大。領域十分廣泛，性能優(yōu)化潛力很大。第一節(jié) 基本結構和工作原理1.1 基本結構基本結構 兩個按一定傳動比反向兩個按一定傳動比反向旋轉又相互嚙合的轉子平行旋轉又相互嚙合的轉子平行配置在呈配置在呈“ ”字形的氣缸字形的氣缸中。氣缸的左右有吸氣端座中。氣缸的左右有吸氣端座和排氣端座，一對轉子就支和排氣端座，一對轉子就支承在左右端座的軸承上。轉承在左右端座的軸承上。轉子之間及轉子和氣缸、端座子之間及轉子和氣缸、端座間留有很小的間隙。吸氣端間留有很小的間隙。吸氣端座和氣缸上部設有軸向和徑座和氣缸上部設有軸向和徑向吸氣孔口，排氣端座和滑向吸氣孔口，排氣端座和滑閥

5、上分別設有軸向和徑向排閥上分別設有軸向和徑向排氣孔口。氣孔口。螺桿式制冷壓縮機主要由轉子、機殼（包括中部的氣缸體和螺桿式制冷壓縮機主要由轉子、機殼（包括中部的氣缸體和兩端的吸、排氣端座等）、軸承、軸封、平衡活塞及輸氣量兩端的吸、排氣端座等）、軸承、軸封、平衡活塞及輸氣量調節(jié)裝置組成。調節(jié)裝置組成。1.2 主要零部件主要零部件1.2 主要零部件主要零部件n為一對互相嚙合的螺桿。陽轉子為凸齒形，與電動機直為一對互相嚙合的螺桿。陽轉子為凸齒形，與電動機直接連接，稱主動轉子；陰轉子為凹齒形，稱從動轉子。接連接，稱主動轉子；陰轉子為凹齒形，稱從動轉子。n為使螺桿式制冷壓縮機系列化、標準化、通用化，我國為

6、使螺桿式制冷壓縮機系列化、標準化、通用化，我國規(guī)定螺桿公稱直徑為規(guī)定螺桿公稱直徑為63、80、100、125、160、200和和315mm七種，長徑比分為七種，長徑比分為1.0 和和1.5 兩種。兩種。 轉子：轉子：通常采用整體式結構（軸與螺桿一體）通常采用整體式結構（軸與螺桿一體）轉子轉子 ( Rotor )1.2 主要零部件主要零部件 一般為剖分式，由機體（氣缸體）、吸氣端座、一般為剖分式，由機體（氣缸體）、吸氣端座、排氣端座及兩端端蓋組成；排氣端座及兩端端蓋組成； 材料通常采用灰鑄鐵；材料通常采用灰鑄鐵； 機體內腔橫斷面為雙圓相交的機體內腔橫斷面為雙圓相交的橫橫8字形字形，與置于其，與置

7、于其內的兩個嚙合轉子的外圓柱面相貼合。內的兩個嚙合轉子的外圓柱面相貼合。 機殼機殼 (Frame)1.2 主要零部件主要零部件 軸承軸承 (Bearing)n 主軸承主軸承( (滑動軸承滑動軸承) )：用柱銷安裝固定在吸、排氣端座內；用以支承：用柱銷安裝固定在吸、排氣端座內；用以支承陰、陽轉子，并保證轉子高速旋轉。陰、陽轉子，并保證轉子高速旋轉。n 止推軸承（向心推力球軸承）：在排氣側陽、陰轉子上各裝有兩只，止推軸承（向心推力球軸承）：在排氣側陽、陰轉子上各裝有兩只，以承受一定的軸內力；以承受一定的軸內力；n 螺桿式制冷壓縮機屬高速重載。為了保證陰、陽轉子的精確定位及螺桿式制冷壓縮機屬高速重載

8、。為了保證陰、陽轉子的精確定位及平衡軸向力和徑向力，必須選用高精度、高速、重載的軸承和相應的平衡軸向力和徑向力，必須選用高精度、高速、重載的軸承和相應的平衡機構，確保轉子可靠運行。平衡機構，確保轉子可靠運行。 1.2 主要零部件主要零部件 平衡活塞平衡活塞 (Balance piston)n 裝在陽轉子裝在陽轉子吸氣端的主吸氣端的主軸頸尾部軸頸尾部上。上。n 由于結構差異，因吸、由于結構差異，因吸、排氣側壓力差所引起的作排氣側壓力差所引起的作用在陽轉子上的軸向合力用在陽轉子上的軸向合力比作用在陰轉子上的軸向比作用在陰轉子上的軸向力大得多，故陽轉子上除力大得多，故陽轉子上除裝設止推軸承外，還增設

9、裝設止推軸承外，還增設油壓平衡活塞，油壓平衡活塞，以減輕陽以減輕陽轉子對滑動軸承端面的負轉子對滑動軸承端面的負荷，減輕止推軸承所承受荷，減輕止推軸承所承受的軸向力。的軸向力。1.2 主要零部件主要零部件 由滑閥、油缸、油由滑閥、油缸、油活塞、四通電磁換向閥、活塞、四通電磁換向閥、油管路等組成?；钊b油管路等組成?；钊b在氣缸壁下部兩圓交匯在氣缸壁下部兩圓交匯處，改變滑閥位置，即處，改變滑閥位置，即可起可起調節(jié)制冷量的作用。調節(jié)制冷量的作用。 能量調節(jié)裝置能量調節(jié)裝置 (Energy regulator)1.3 工作原理工作原理依靠氣缸中一對含有螺旋齒槽的轉依靠氣缸中一對含有螺旋齒槽的轉子相互嚙

10、合，造成由齒形空間組成子相互嚙合，造成由齒形空間組成的基元容積的變化，進行制冷劑氣的基元容積的變化，進行制冷劑氣體壓縮。體壓縮。 隨著轉子在機體內的旋轉運動，工作容積由于齒的侵入或隨著轉子在機體內的旋轉運動，工作容積由于齒的侵入或脫開不斷發(fā)生變化，從而周期性地改變轉子每對齒槽間的容脫開不斷發(fā)生變化，從而周期性地改變轉子每對齒槽間的容積，達到吸氣、壓縮和排氣的目的。積，達到吸氣、壓縮和排氣的目的。 螺桿式壓縮轉子的齒相當于活螺桿式壓縮轉子的齒相當于活塞，轉子齒槽、機體內壁面和兩塞，轉子齒槽、機體內壁面和兩端蓋等共同構成工作容積，相當端蓋等共同構成工作容積，相當于氣缸。機體兩端設有成對角線于氣缸。

11、機體兩端設有成對角線布置的吸、排氣孔口。布置的吸、排氣孔口。 陰、陽轉子中的一對齒面、機體陰、陽轉子中的一對齒面、機體內壁面和端蓋形成內壁面和端蓋形成“V”字型齒間字型齒間容積容積(基元容積基元容積)； 在螺桿式制冷壓縮機的運轉過程在螺桿式制冷壓縮機的運轉過程中中（吸氣（吸氣氣體在密封基元容積中氣體在密封基元容積中被壓縮被壓縮氣體由排氣孔口排出）氣體由排氣孔口排出） ，基元容積的大小隨轉子旋轉而變，基元容積的大小隨轉子旋轉而變化，其空間位置也不斷移動；化，其空間位置也不斷移動；基元容積基元容積 互相嚙合的轉子，在每個運動周期內，分別有若干相同互相嚙合的轉子，在每個運動周期內，分別有若干相同的基

12、元容積依次進行相同的工作過程。只需研究其中一個基的基元容積依次進行相同的工作過程。只需研究其中一個基元容積的整個工作循環(huán)，就能了解壓縮機工作的全貌。元容積的整個工作循環(huán)，就能了解壓縮機工作的全貌。 基元容積由最小向最大變基元容積由最小向最大變化，它與徑向和軸向吸氣口化，它與徑向和軸向吸氣口相通，進行相通，進行吸氣過程吸氣過程 ； 當基元容積達到最大并與當基元容積達到最大并與吸氣口隔開時，吸氣口隔開時，吸氣結束，吸氣結束，封閉過程開始封閉過程開始； 基元容積由最大逐漸變小基元容積由最大逐漸變小，開始氣體，開始氣體壓縮過程壓縮過程； 當基元容積開始與軸向和當基元容積開始與軸向和徑向排氣口接通時，進

13、行徑向排氣口接通時，進行排排氣過程氣過程, ,直到基元容積變零為直到基元容積變零為止；止；隨著轉子的連續(xù)運轉，上述吸氣、壓隨著轉子的連續(xù)運轉，上述吸氣、壓縮、排氣過程循環(huán)進行，各基元容積縮、排氣過程循環(huán)進行，各基元容積依次陸續(xù)工作，構成螺桿式壓縮機的依次陸續(xù)工作，構成螺桿式壓縮機的工作循環(huán)。工作循環(huán)?；莘e基元容積 吸氣過程吸氣過程 轉子旋轉時，陽轉子的一個齒連轉子旋轉時，陽轉子的一個齒連續(xù)脫離陰轉子的一個齒槽，齒間容續(xù)脫離陰轉子的一個齒槽，齒間容積逐漸擴大，并和吸氣孔口連通，積逐漸擴大，并和吸氣孔口連通，氣體經(jīng)吸氣孔口進入齒間容積；氣體經(jīng)吸氣孔口進入齒間容積； 齒間容積達到最大值時與吸氣孔

14、齒間容積達到最大值時與吸氣孔口斷開，齒間容積封閉，吸氣過程口斷開，齒間容積封閉，吸氣過程結束。此時陰、陽轉子的齒間容積結束。此時陰、陽轉子的齒間容積彼此并不連通。彼此并不連通。工作過程工作過程吸氣孔口吸氣孔口工作過程工作過程 壓縮過程壓縮過程n 轉子繼續(xù)旋轉，在陰、陽轉轉子繼續(xù)旋轉，在陰、陽轉子齒間容積連通之前，陽轉子子齒間容積連通之前，陽轉子齒間容積中的氣體受陰轉子齒齒間容積中的氣體受陰轉子齒的侵入先行壓縮；的侵入先行壓縮；n 經(jīng)某一轉角后，陰、陽轉子經(jīng)某一轉角后，陰、陽轉子齒間容積連通，形成齒間容積連通，形成“V”字形字形齒間容積對齒間容積對(基元容積基元容積)，隨兩，隨兩轉子齒的互相擠入

15、，基元容積轉子齒的互相擠入，基元容積被逐漸推移、縮小，實現(xiàn)氣體被逐漸推移、縮小，實現(xiàn)氣體的壓縮過程；的壓縮過程；工作過程工作過程 排氣過程排氣過程n 壓縮壓縮過程直到基元容積與排過程直到基元容積與排氣孔口相連通時為止氣孔口相連通時為止，此刻排此刻排氣過程開始；氣過程開始；n 轉子旋轉時基元容積不斷縮轉子旋轉時基元容積不斷縮小，將壓縮后氣體送到排氣管小，將壓縮后氣體送到排氣管，此過程一直延續(xù)到該容積最，此過程一直延續(xù)到該容積最小時為止。小時為止。n 兩轉子轉向相迎合的一面，氣體受壓縮，稱兩轉子轉向相迎合的一面，氣體受壓縮，稱高壓力區(qū)高壓力區(qū)；另一面轉子彼此脫離，齒間基元容積吸入氣體，稱另一面轉子

16、彼此脫離，齒間基元容積吸入氣體，稱低壓力低壓力區(qū)區(qū)。高、低壓力區(qū)由兩個轉子齒面間的接觸線隔開；。高、低壓力區(qū)由兩個轉子齒面間的接觸線隔開；n 由于基元容積的氣體隨著轉子旋轉由吸氣端向排氣端作由于基元容積的氣體隨著轉子旋轉由吸氣端向排氣端作螺旋運動，螺旋運動，故螺桿式壓縮機的吸、排氣孔口一般呈對角線故螺桿式壓縮機的吸、排氣孔口一般呈對角線方式布置方式布置。吸氣孔口位于低壓力區(qū)端部，排氣孔口位于高吸氣孔口位于低壓力區(qū)端部，排氣孔口位于高壓力區(qū)端部。壓力區(qū)端部。 高壓力區(qū)高壓力區(qū)低壓力區(qū)低壓力區(qū)工作容積、氣體壓力與陽轉子轉角的關系工作容積、氣體壓力與陽轉子轉角的關系 吸氣過程吸氣過程：齒間容積在吸氣

17、端開始形成的瞬間為零。隨著陽螺桿的旋轉，螺桿另：齒間容積在吸氣端開始形成的瞬間為零。隨著陽螺桿的旋轉，螺桿另一螺旋槽連通，齒間容積隨之擴大并與吸氣孔相通而吸氣，當陽螺桿轉角超過一螺旋槽連通，齒間容積隨之擴大并與吸氣孔相通而吸氣，當陽螺桿轉角超過1瞬間，齒間容積達到最大值瞬間，齒間容積達到最大值Vl并與吸氣孔口斷開，吸氣過程結束。并與吸氣孔口斷開，吸氣過程結束。 壓縮過程壓縮過程：螺桿繼續(xù)旋轉，此時主動轉子的齒間基元容積和從動轉子的齒間基元：螺桿繼續(xù)旋轉，此時主動轉子的齒間基元容積和從動轉子的齒間基元容積彼此孤立地向前推進，當陽螺桿螺旋槽與陰螺桿組成新的工作容積時，兩個孤容積彼此孤立地向前推進，

18、當陽螺桿螺旋槽與陰螺桿組成新的工作容積時，兩個孤立的齒間基元容積相互溝通，隨著兩螺桿的嚙合運動，基元容積從最大值立的齒間基元容積相互溝通，隨著兩螺桿的嚙合運動，基元容積從最大值Vl縮小至縮小至V2，且瞬間與排氣口連通，壓縮過程結束，排氣開始。且瞬間與排氣口連通，壓縮過程結束，排氣開始。 排氣過程排氣過程：螺桿繼續(xù)旋轉，與排氣口：螺桿繼續(xù)旋轉，與排氣口連通的基元容積繼續(xù)縮小，當陽螺桿轉角連通的基元容積繼續(xù)縮小，當陽螺桿轉角由由2增至增至3時，基元容積由時，基元容積由V2縮小至零縮小至零，排氣過程結束。陽螺桿轉角再增至，排氣過程結束。陽螺桿轉角再增至4時，組成基元容積的陽螺旋糟又在吸氣端時，組成基

19、元容積的陽螺旋糟又在吸氣端與吸氣孔口相通，準備形成新的工作容積與吸氣孔口相通，準備形成新的工作容積，于是下一工作周期開始。螺桿旋轉一周，于是下一工作周期開始。螺桿旋轉一周，每一螺旋槽完成一個吸氣、壓縮與排氣，每一螺旋槽完成一個吸氣、壓縮與排氣工作過程。工作過程。 優(yōu)點優(yōu)點:n與往復活塞式制冷壓縮機相比，螺桿式制冷壓縮機的轉速較高（通常在與往復活塞式制冷壓縮機相比，螺桿式制冷壓縮機的轉速較高（通常在3000r/min以上），又有質量輕、體積小，占地面積小等一系列優(yōu)點，因而經(jīng)濟以上），又有質量輕、體積小，占地面積小等一系列優(yōu)點，因而經(jīng)濟性較好；性較好；n無往復質量慣性力，動力平衡性能好，基礎可以很

20、小；無往復質量慣性力，動力平衡性能好，基礎可以很??；n結構簡單緊湊，易損件少，所以運行周期長，維修簡單，使用可靠，有利于實結構簡單緊湊，易損件少，所以運行周期長，維修簡單，使用可靠，有利于實現(xiàn)操作自動化；現(xiàn)操作自動化；n對進液不敏感，可采用噴油或噴液冷卻，故在相同的壓力比下，排氣溫度比往對進液不敏感，可采用噴油或噴液冷卻，故在相同的壓力比下，排氣溫度比往復活塞式制冷壓縮機低得多，故單級壓力比高；復活塞式制冷壓縮機低得多，故單級壓力比高；n與離心式制冷壓縮機相比，螺桿式制冷壓縮機具有與離心式制冷壓縮機相比，螺桿式制冷壓縮機具有強制輸氣強制輸氣的特點。即輸氣量的特點。即輸氣量幾乎不受排氣壓力的影響

21、，在較寬的工況范圍內，仍可保持較高的效率。幾乎不受排氣壓力的影響，在較寬的工況范圍內，仍可保持較高的效率。 螺桿壓縮機工作特點螺桿壓縮機工作特點 就壓縮氣體原理而言，螺桿式制冷壓縮機與往復式一樣同就壓縮氣體原理而言，螺桿式制冷壓縮機與往復式一樣同屬容積式壓縮機；就運動形式而言，螺桿式制冷壓縮機的轉子屬容積式壓縮機；就運動形式而言，螺桿式制冷壓縮機的轉子與離心式一樣作高速旋轉運動。故與離心式一樣作高速旋轉運動。故螺桿式制冷壓縮機兼有往復螺桿式制冷壓縮機兼有往復式與離心式的特點。式與離心式的特點。 螺桿式壓縮機可分為螺桿式壓縮機可分為無油式無油式和和噴油式噴油式兩種。無油螺桿壓縮兩種。無油螺桿壓縮

22、機本世紀機本世紀30年代問世時主要用年代問世時主要用于壓縮空氣，于壓縮空氣，50年代才用于制年代才用于制冷裝置中。冷裝置中。60年代出現(xiàn)了氣缸年代出現(xiàn)了氣缸內噴油的螺桿式制冷壓縮機，內噴油的螺桿式制冷壓縮機，使制冷機的性能大大改善，故使制冷機的性能大大改善，故螺桿式制冷壓縮機絕大部分為螺桿式制冷壓縮機絕大部分為噴油式。噴油式。噴油式螺桿壓縮機噴油式螺桿壓縮機噴油式螺桿制冷壓縮機的特點噴油式螺桿制冷壓縮機的特點 優(yōu)點優(yōu)點 降低排氣溫度，減少工質泄漏，提高密封效果；降低排氣溫度，減少工質泄漏，提高密封效果； 增強對零部件的潤滑，提高零部件壽命；增強對零部件的潤滑，提高零部件壽命； 對聲能和聲波有吸

23、收和阻尼作用，可以降低噪聲；對聲能和聲波有吸收和阻尼作用，可以降低噪聲； 沖洗掉機械雜質，減少磨損。沖洗掉機械雜質，減少磨損。 缺點缺點 由于噴油量較大，螺桿裝置中必須增設油處理設備，如由于噴油量較大，螺桿裝置中必須增設油處理設備，如油分離器、油冷卻器、油過濾器、油壓調節(jié)閥和油泵等油分離器、油冷卻器、油過濾器、油壓調節(jié)閥和油泵等，這將增大機組體積和復雜性。，這將增大機組體積和復雜性。缺點缺點 由于氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口及通過縫隙泄漏由于氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口及通過縫隙泄漏，故噪聲大，需采取消音或隔音措施；，故噪聲大，需采取消音或隔音措施； 要求精度較高的螺旋狀轉子，需要專用

24、設備和刀具加工；要求精度較高的螺旋狀轉子，需要專用設備和刀具加工； 由于間隙密封和轉子剛度等的限制，目前螺桿式制冷壓縮由于間隙密封和轉子剛度等的限制，目前螺桿式制冷壓縮機還不能像往復式壓縮機那樣達到較高的壓縮終了壓力；機還不能像往復式壓縮機那樣達到較高的壓縮終了壓力； 由于采用噴油方式，需配置相應的輔助設備，使機組的體由于采用噴油方式，需配置相應的輔助設備，使機組的體積和質量加大；積和質量加大； 沒有吸、排氣閥，可能出現(xiàn)過壓縮和欠壓縮現(xiàn)象。沒有吸、排氣閥，可能出現(xiàn)過壓縮和欠壓縮現(xiàn)象。工作特點工作特點螺桿壓縮機的新發(fā)展螺桿壓縮機的新發(fā)展 封閉式大容量機組開發(fā)封閉式大容量機組開發(fā) HFC制冷劑及制

25、冷劑及天然工質應用天然工質應用 容量調節(jié)控制（輸氣量調節(jié)、內容積比調節(jié)）容量調節(jié)控制（輸氣量調節(jié)、內容積比調節(jié)） 轉子加工和檢測技術轉子加工和檢測技術 螺桿式冷水機組的技術發(fā)展螺桿式冷水機組的技術發(fā)展 （主要形式：水冷冷水機組、水水熱泵、風冷冷水機組、（主要形式：水冷冷水機組、水水熱泵、風冷冷水機組、風冷熱泵等）風冷熱泵等）第二節(jié) 螺桿轉子齒型及結構參數(shù)型面型面 螺桿式制冷壓縮機的轉子齒面稱為螺桿式制冷壓縮機的轉子齒面稱為型面型面，為螺旋形空間曲，為螺旋形空間曲面；兩齒嚙合，其型面的面；兩齒嚙合，其型面的接觸線接觸線為空間曲線。為空間曲線。 隨著轉子的旋轉，接觸線由吸入端向排出端推移，隨著轉子

26、的旋轉，接觸線由吸入端向排出端推移，接觸線接觸線是基元容積的活動邊界是基元容積的活動邊界，它把齒間容積分成為兩個不同的，它把齒間容積分成為兩個不同的壓力區(qū)，起到壓力區(qū)，起到隔離基元容積隔離基元容積的作用。的作用。型線型線 垂直于轉子軸線的端部平面與型面相交而得的平面曲線稱垂直于轉子軸線的端部平面與型面相交而得的平面曲線稱型線型線 （齒形）；（齒形）； 型線組成轉子外廓的齒形，常用的型線都是二次曲線，如擺線、型線組成轉子外廓的齒形，常用的型線都是二次曲線，如擺線、直線（蛻化的擺線）、圓弧、橢圓、拋物線和包絡線等；直線（蛻化的擺線）、圓弧、橢圓、拋物線和包絡線等； 轉子型面的空間接觸表現(xiàn)在端平面為

27、型線接觸，兩型線的接觸點轉子型面的空間接觸表現(xiàn)在端平面為型線接觸，兩型線的接觸點稱稱嚙合點嚙合點； 同一時刻軸向型面接觸點的集合是接觸線，其在端平面上的投影同一時刻軸向型面接觸點的集合是接觸線，其在端平面上的投影為為嚙合線嚙合線； 在研究轉子嚙合時，可使空間的嚙合問題簡化為平面來討論，即在研究轉子嚙合時，可使空間的嚙合問題簡化為平面來討論，即用平面的型線，嚙合線代替處于空間的型面與接觸線進行分析。用平面的型線，嚙合線代替處于空間的型面與接觸線進行分析。 型線的種類型線的種類 螺桿式壓縮機按照齒形的型線分為螺桿式壓縮機按照齒形的型線分為對稱圓對稱圓弧型線弧型線和和非對稱圓弧型線非對稱圓弧型線兩種

28、。前者制造兩種。前者制造較簡單，后者排量大、效率高。較簡單，后者排量大、效率高。n通常把齒頂中心線兩邊齒形完全相同通常把齒頂中心線兩邊齒形完全相同的型線，稱為的型線，稱為對稱型線對稱型線；反之齒頂中；反之齒頂中心線兩邊齒形不同的型線稱為心線兩邊齒形不同的型線稱為非對稱非對稱型線型線；n只在轉子節(jié)圓的內側或外側一邊具有只在轉子節(jié)圓的內側或外側一邊具有型線稱型線稱單邊型線單邊型線；節(jié)圓內外均具有型；節(jié)圓內外均具有型線則稱線則稱雙邊型線雙邊型線。 實際運用中常采用圓弧、擺線以及橢實際運用中常采用圓弧、擺線以及橢圓等多段特殊曲線組成螺桿式壓縮機圓等多段特殊曲線組成螺桿式壓縮機轉子的各種型線。國產(chǎn)螺桿式

29、制冷壓轉子的各種型線。國產(chǎn)螺桿式制冷壓縮機多采用縮機多采用單邊不對稱擺線單邊不對稱擺線圓弧型圓弧型線。線。 齒形選擇原則齒形選擇原則 齒形必須符合齒形必須符合嚙合原理嚙合原理，保證螺桿轉子連續(xù)平穩(wěn)地運轉，保證螺桿轉子連續(xù)平穩(wěn)地運轉，并滿足以下基本原則：并滿足以下基本原則： 具有充分大的轉子齒間容積，其基元容積氣密性好，效率高具有充分大的轉子齒間容積，其基元容積氣密性好，效率高n 螺桿齒形在嚙合過程中要求壓縮、排出和吸入?yún)^(qū)之間的氣密，稱螺桿齒形在嚙合過程中要求壓縮、排出和吸入?yún)^(qū)之間的氣密，稱橫向氣橫向氣密性密性，這可通過確保接觸線連續(xù)來保證，在端平面上嚙合線應是連續(xù)封，這可通過確保接觸線連續(xù)來保

30、證，在端平面上嚙合線應是連續(xù)封閉曲線；閉曲線；n 螺桿齒形在嚙合過程中應具有基元容積之間的氣密性，稱螺桿齒形在嚙合過程中應具有基元容積之間的氣密性，稱軸向氣密性軸向氣密性，這可通過嚙合線頂點與兩螺桿外圓周交點重合來保證；這可通過嚙合線頂點與兩螺桿外圓周交點重合來保證；n 兩轉子應具有盡可能短的接觸線長度，以保證最小的兩轉子應具有盡可能短的接觸線長度，以保證最小的總間隙面積總間隙面積（轉子（轉子實際接觸線長度與間隙值實際接觸線長度與間隙值乘積）。型面往往并不接觸，而保證一定間乘積）。型面往往并不接觸，而保證一定間隙隙；n 螺桿齒形應具有較大的面積利用系數(shù)，以提高輸氣量。螺桿齒形應具有較大的面積利

31、用系數(shù)，以提高輸氣量。 轉子有穩(wěn)定的傳動特性，熱變形性能好，以及足夠的強度、剛度和轉子有穩(wěn)定的傳動特性，熱變形性能好，以及足夠的強度、剛度和良好的加工工藝性能。良好的加工工藝性能。嚙合原理嚙合原理 螺桿式制冷壓縮機一對轉子作旋轉運螺桿式制冷壓縮機一對轉子作旋轉運動，類似于齒輪傳動，要求此一對轉動，類似于齒輪傳動，要求此一對轉子的子的角速度比恒定不變角速度比恒定不變。n 根據(jù)齒輪傳動理論，不論齒廓形狀根據(jù)齒輪傳動理論，不論齒廓形狀如何，齒輪傳動的如何，齒輪傳動的轉數(shù)比轉數(shù)比維持不變，維持不變，即即齒數(shù)的反比齒數(shù)的反比；n 欲使每一瞬時的角速度比恒定不變，欲使每一瞬時的角速度比恒定不變，齒廓形狀必

32、須符合：不論在任何位齒廓形狀必須符合：不論在任何位置，經(jīng)過齒廓接觸點的公法線必須置，經(jīng)過齒廓接觸點的公法線必須通過節(jié)點。通過節(jié)點。 對螺桿式壓縮機，其端面型線必須符對螺桿式壓縮機，其端面型線必須符合嚙合原理，即兩轉子在節(jié)點的線速合嚙合原理，即兩轉子在節(jié)點的線速度相等，其度相等，其節(jié)圓作純滾動。節(jié)圓作純滾動。 泄漏原因泄漏原因 基元容積內的氣體在壓縮和排氣過程中會發(fā)生泄漏，即較高壓基元容積內的氣體在壓縮和排氣過程中會發(fā)生泄漏，即較高壓力基元容積內氣體向較低壓力基元容積或吸氣壓力區(qū)泄漏。力基元容積內氣體向較低壓力基元容積或吸氣壓力區(qū)泄漏。 泄漏途徑泄漏途徑n氣體沿轉子外圓與機體內氣體沿轉子外圓與機

33、體內壁間的泄漏（壁間的泄漏（ A方向）；方向）；n氣體沿轉子端面與端蓋間的泄漏（氣體沿轉子端面與端蓋間的泄漏（B方向）；方向）；n氣體沿轉子接觸線方向的泄漏氣體沿轉子接觸線方向的泄漏（ C方向）。方向）。氣密性問題氣密性問題氣體泄漏方向氣體泄漏方向沿轉子接觸線方向的泄漏沿轉子接觸線方向的泄漏 軸向泄漏軸向泄漏 H、M為為機體內壁圓周交點機體內壁圓周交點，H、M為共扼型線嚙合點（為共扼型線嚙合點（嚙合頂點嚙合頂點）。若）。若嚙合頂點嚙合頂點H與機體內壁圓周交點與機體內壁圓周交點H不重合，將會產(chǎn)生高壓基元容積內氣體向不重合，將會產(chǎn)生高壓基元容積內氣體向較低壓力基元容積泄漏，其泄量面形狀接近三角形，

34、俗稱較低壓力基元容積泄漏，其泄量面形狀接近三角形，俗稱泄漏三角形泄漏三角形，由，由于它是沿轉子軸線方向泄漏，又稱于它是沿轉子軸線方向泄漏，又稱軸向泄漏軸向泄漏 ； 實際實際M-M與嚙合線交點處在吸氣低壓區(qū)，氣體不會向高壓側倒流泄漏，一與嚙合線交點處在吸氣低壓區(qū)，氣體不會向高壓側倒流泄漏，一般不需嚙合線交于般不需嚙合線交于M-M ，此即齒形前段采用圓弧型線的原因；此即齒形前段采用圓弧型線的原因； H-H是高壓區(qū)，因此要求相交，防止高壓氣體倒流；是高壓區(qū)，因此要求相交，防止高壓氣體倒流； 采用單邊不對稱型線就是為了在高壓區(qū)使嚙合頂點采用單邊不對稱型線就是為了在高壓區(qū)使嚙合頂點H與機體內壁圓周交點與

35、機體內壁圓周交點H重合，減少軸向泄漏重合，減少軸向泄漏 （即泄漏三角形泄漏），提高螺桿式壓縮機的氣密性。（即泄漏三角形泄漏），提高螺桿式壓縮機的氣密性。圖圖5-7 軸向泄漏與橫向泄漏軸向泄漏與橫向泄漏 若接觸線在若接觸線在D點中斷，則氣體要從中斷處點中斷，則氣體要從中斷處D由高壓基元容積向低壓基元容積產(chǎn)由高壓基元容積向低壓基元容積產(chǎn)生生橫向泄漏橫向泄漏； 避免橫向泄漏的條件：型面接觸線連續(xù)，或嚙合線封閉。避免橫向泄漏的條件：型面接觸線連續(xù)，或嚙合線封閉。 在轉子實際嚙合工作中，型面沿接觸線存在一定的間隙值，它既是密封線，在轉子實際嚙合工作中，型面沿接觸線存在一定的間隙值，它既是密封線，又是泄漏

36、線。兩轉子間隙值一定，接觸線越短，泄漏量越小。又是泄漏線。兩轉子間隙值一定，接觸線越短，泄漏量越小。沿轉子接觸線方向的泄漏沿轉子接觸線方向的泄漏 橫向泄漏橫向泄漏圖圖5-7 軸向泄漏與橫向泄漏軸向泄漏與橫向泄漏典型齒型典型齒型X 齒型齒型特點：特點：n齒高半徑齒高半徑R 增大，中心距增大，中心距離離B縮短。減薄陰轉子齒厚，縮短。減薄陰轉子齒厚，其齒厚約為常用非對稱型其齒厚約為常用非對稱型線中陰轉子齒厚的一半，線中陰轉子齒厚的一半，增大了面積利用系數(shù)。增大了面積利用系數(shù)。n陰轉子齒形圓滑。減少齒陰轉子齒形圓滑。減少齒形對氣流的擾動阻力，降形對氣流的擾動阻力，降低動力低動力 損失和噪聲，用點損失和

37、噪聲，用點生式擺線減小了泄漏三角生式擺線減小了泄漏三角形。形。n效率高，但未突破非對稱效率高，但未突破非對稱單邊齒形范疇。單邊齒形范疇。 由瑞典由瑞典Atlas公司提出。在圓弧擺線所組成的非對稱單邊型公司提出。在圓弧擺線所組成的非對稱單邊型線基礎上形成，齒數(shù)比線基礎上形成，齒數(shù)比4:6。特點：特點：n齒數(shù)比采用齒數(shù)比采用5:6；n 陰陽轉子的圓周速度比較接陰陽轉子的圓周速度比較接近，有利于提高機器效率；近，有利于提高機器效率；n Sigma齒形型線離開節(jié)圓有齒形型線離開節(jié)圓有一定距離，造成接觸線處始一定距離，造成接觸線處始終有速度差，有助于提高氣終有速度差，有助于提高氣密性；密性；n 兩轉子之

38、間中心距加大兩轉子之間中心距加大（B=D0）。）。典型齒型典型齒型Sigma齒形齒形德國德國Kaeser公司創(chuàng)造。公司創(chuàng)造。特點：特點：n充分重視了泄漏充分重視了泄漏三角形面積大小三角形面積大小對軸向泄漏的影對軸向泄漏的影響；響；n面積利用系數(shù)大。面積利用系數(shù)大。典型齒型典型齒型CF齒形齒形德國德國GHH公司提出，具有公司提出，具有X齒形和齒形和Sigma齒形的特點，齒齒形的特點，齒形結構更合理。形結構更合理。結構參數(shù)結構參數(shù) 齒高系數(shù)齒高系數(shù)（齒高系數(shù)大，則陰轉子齒部變薄，齒的剛度下降。）（齒高系數(shù)大，則陰轉子齒部變薄，齒的剛度下降。）式中式中 R-齒高半徑；齒高半徑；Rlj-陽轉子節(jié)圓半徑。陽轉子節(jié)圓半徑。 面積利用系數(shù)面積利用系數(shù) 無量綱參量，表征轉子端面充氣的有效程度。無量綱參量，表征轉子端面充氣的有效程度。 同一輸氣量的機器，同一輸氣量的機器，Cn大大,充氣程度大，壓縮機外形相對縮小。充氣程度大，壓縮機外形相對縮小。Cn大小與轉子幾何參數(shù)有關，尤其轉大小與轉子幾何參數(shù)有關，尤其轉子齒數(shù)、齒形。子齒數(shù)、齒形。 Z1 -陽轉子齒數(shù)；陽轉子