雙螺桿壓縮機課件

第3章螺桿式壓縮機3.1概述3.2螺桿壓縮機轉子型線設計及幾何特性3.3熱力性能計算3.4轉子的受力分析3.5開啟式和封閉式螺桿壓縮機3.6螺桿壓縮機的噪音和振動第3章螺桿式壓縮機3.1概述3.1概述3.1.1基本構成和工作原理3.1.2螺桿壓縮機的特點3.1.3分類及適應范圍3.1.4發(fā)展歷程及發(fā)展方向3.1概述3.1.1基本構成和工作原理3.1.1基本構成和工作原理1、基本結構圖3-1螺桿壓縮機結構示意圖工作容積作回轉式的容積式壓縮機，通常指雙螺桿壓縮機3.1.1基本構成和工作原理1、基本結構圖3-1螺桿雙螺桿壓縮機雙螺桿壓縮機空氣密封油封高效的轉子先進的5：6齒形，比傳統(tǒng)的4：6效率高12%空氣密封油封高效的轉子轉子及外殼都采用特殊材料涂膜耐腐涂層耐熱耐磨涂層是為了防止特別是停機后水汽凝結造成的腐蝕，避免腐蝕引起的壓縮元件使用壽命縮短。另外，嚴重腐蝕會在設備長期停用后發(fā)生空氣端咬死轉子及外殼都采用耐腐涂層涂層是為了防止特別是停機后水汽凝結造雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機課件3.1.1基本構成和工作原理2、工作原理（1）吸氣過程圖3-2螺桿壓縮機的吸氣過程a)吸氣過程即將開始b)吸氣過程中c)吸氣過程結束

3.1.1基本構成和工作原理2、工作原理圖3-2螺桿壓縮3.1.1基本構成和工作原理（1）吸氣過程吸氣開始：一對齒前端的型線完全嚙合，且即將與吸氣孔口連通。吸氣過程：陽轉子齒不斷從陰轉子的齒槽中脫離出來，即脫離嚙合而形成了齒間容積，齒間容積擴大，且僅與吸氣口連通，氣體流入其中。這個過程類似于活塞(陽轉子齒)在氣缸(陰轉子齒槽)中滑動。吸氣過程結束：齒間容積達到最大值，齒間容積不會再增加，齒間容積與吸氣孔口斷開。3.1.1基本構成和工作原理（1）吸氣過程3.1.1基本構成和工作原理（2）壓縮過程

圖3-3螺桿壓縮機的壓縮過程a)壓縮過程即將開始b)壓縮過程中c)壓縮過程結束、排氣過程即將開始

3.1.1基本構成和工作原理（2）壓縮過程圖3-3螺桿3.1.1基本構成和工作原理（2）壓縮過程壓縮過程即將開始：吸氣過程結束，氣體被轉子齒和機殼包圍在一個封閉的空間中。壓縮過程：齒間容積由于轉子齒的嚙合而逐漸減小，被密封在齒間容積中的氣體所占據(jù)的體積也隨之減小，導致壓力升高，從而實現(xiàn)氣體的壓縮過程。壓縮過程即將結束：壓縮過程可一直持續(xù)到齒間容積即將與排氣孔口連通之前。3.1.1基本構成和工作原理（2）壓縮過程3.1.1基本構成和工作原理（3）排氣過程圖3-4螺桿壓縮機的排氣過程a)排氣過程中b)排氣過程結束

3.1.1基本構成和工作原理（3）排氣過程圖3-43.1.1基本構成和工作原理（3）排氣過程排氣過程即將開始：齒間容積即將與排氣孔口相連通。排氣過程：隨著齒間容積的不斷縮小，具有排氣壓力的氣體逐漸通過排氣孔口被排出。排氣過程結束：齒末端的型線完全嚙合，氣體通過排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積的體積將變?yōu)榱?。無余隙排氣。3.1.1基本構成和工作原理（3）排氣過程雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機雙螺桿壓縮機雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機課件3.1.2螺桿壓縮機的特點1、螺桿壓縮機的優(yōu)點（1）可靠性高（2）操作維護方便。（3）動力平衡性好（4）多相混輸。（5）工況和介質的適應性強。2、螺桿壓縮機的缺點（1）造價高（2）不能用于高壓場合（3）不能制成微型3.1.2螺桿壓縮機的特點1、螺桿壓縮機的優(yōu)點螺桿式制冷壓縮機作為回轉式制冷壓縮機的一種，同時具有活塞式和動力式（速度式）兩者的特點。

1)與往復活塞式制冷壓縮機相比，螺桿式制冷壓縮機具有轉速高，重量輕，體積小，占地面積小以及排氣脈動低等一系列優(yōu)點。

2)螺桿式制冷壓縮機沒有往復質量慣性力，動力平衡性能好，運轉平穩(wěn)，機座振動小，基礎可作得較小。

3)螺桿式制冷壓縮機結構簡單，機件數(shù)量少，沒有像氣閥、活塞環(huán)等易損件，它的主要摩擦件如轉子、軸承等，強度和耐磨程度都比較高，而且潤滑條件良好，因而機加工量少，材料消耗低，運行周期長，使用比較可靠，維修簡單，有利于實現(xiàn)操縱自動化。

4)與速度式壓縮機相比，螺桿式壓縮機具有強制輸氣的特點，即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在小排氣量時不發(fā)生喘振現(xiàn)象，在寬廣的工況范圍內(nèi)，仍可保持較高的效率。

5)采用了滑閥調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)能量無級調(diào)節(jié)。

6)螺桿壓縮機對進液不敏感，可以采用噴油冷卻，故在相同的壓力比下，排溫比活塞式低得多，因此單級壓力比高。

7)沒有余隙容積，因而容積效率高。螺桿式制冷壓縮機作為回轉式制冷壓縮機的一種，同時具有活塞式和螺桿壓縮機主要應用于低壓小流量場合螺桿壓縮機主要應用于低壓小流量場合3.1.3分類及適用范圍1、分類無油潤滑：氣體在壓縮過程中完全不與潤滑油相接觸，工作腔無油。螺桿壓縮機的分類3.1.3分類及適用范圍1、分類螺桿壓縮機的分類雙螺桿壓縮機課件3.1.3分類及適用范圍2、適用范圍(1)噴油螺桿空氣壓縮機。固定式：電動機驅動，消聲好，氣動工具和氣控儀表用。移動式：適合野外流動作業(yè)，內(nèi)燃機或電動機驅動。單級排氣壓力有0.8MPa、1.1MPa、1.4MPa。兩級壓縮可達2.6MPa。容積流量范圍0.2~100m3/min。隨著油氣分離和氣體凈化技術的發(fā)展，已應用到了食品，醫(yī)藥等場合。(2)噴油螺桿制冷壓縮機，開啟式、半封閉和全封閉。開啟式：聯(lián)軸器，故需要軸封半封閉：法蘭，壓縮機和電動機一體，制冷劑冷卻電動機，噪聲小全封閉：封裝在一個容器內(nèi)，徹底消除了制冷劑和潤滑油的泄露，噪聲小。3.1.3分類及適用范圍2、適用范圍3.1.3分類及適用范圍(3)噴油螺桿工藝壓縮機壓縮各種惰性、活潑的工藝生產(chǎn)過程氣體。工作壓力由工藝流程所決定。單級壓比可達10，排氣壓力小于4.5MPa，最高可達9.0MPa，流量為1~200m3/min(4)干式螺桿壓縮機，空氣和工藝。無冷卻無潤滑，排氣溫度高，單級壓比小。單級壓比為1.5~3.5，雙級壓比可達8~10，排氣壓力小于2.5MPa，流量為3~500m3/min(5)噴水螺桿壓縮機，空氣和工藝。用水冷卻。噴液有時為了消除轉子和機殼的化學積結層或粘結層。(6)其它螺桿壓縮機，真空泵、膨脹機、多相混輸泵。真空度可達98%，功耗低20%-50%。提高性能，降低成本。3.1.3分類及適用范圍(3)噴油螺桿工藝壓縮機3.1.4發(fā)展歷程及發(fā)展方向1、發(fā)展歷程20世紀30年代，瑞典工程師AlfLysholm在對燃氣輪機進行研究時，發(fā)明了螺桿壓縮機。1937年，Alf研制成功了兩類螺桿壓縮機試驗樣機。1946年，英國、歐洲、美國和日本的多家公司從事螺桿壓縮機的生產(chǎn)和銷售。1957年，噴油螺桿空氣壓縮機投入應用。1961年，研制成功噴油螺桿制冷壓縮機和螺桿工藝壓縮機。3.1.4發(fā)展歷程及發(fā)展方向1、發(fā)展歷程3.1.4發(fā)展歷程及發(fā)展方向2、發(fā)展方向(1)轉子受力變形和受熱膨脹，創(chuàng)造新的高效型線。(2)分析噴油對泄漏、換熱和摩擦等方面的影響，將經(jīng)驗設計提高到機理設計和優(yōu)化設計。(3)研究吸排氣流動特性，合理配置吸排氣孔口和相關的連接管道。(4)噪聲及其影響因素，型線設計和孔口配置等(5)轉子螺旋齒面的加工工藝。專用設備，少切削和無切削加工工藝。(6)擴大螺桿壓縮機的參數(shù)范圍。3.1.4發(fā)展歷程及發(fā)展方向2、發(fā)展方向3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程一、轉子型線及其設計轉子型線：轉子的齒面與轉子軸線垂直面的截交線，又稱端面型線或轉子齒形。轉子型線作螺旋運動就形成了轉子的齒面。

轉子型線的要求：齒間容積有優(yōu)越的密封性能。影響壓縮機性能的轉子型線要素：接觸線、泄漏三角形、封閉容積和齒間面積。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程一、轉子型線及其設3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程1、接觸線陰、陽轉子嚙合時，兩轉子齒面相互接觸而形成的空間曲線稱為接觸線。其特點：（1）分割高、低壓工作腔，若不連續(xù)，則泄漏。

（2）長度不能太長，接觸線的泄漏損失占絕大部分。（3）其形狀對轉子的力矩分布和軸承負荷影響較大。

關于螺桿壓縮機中接觸線的相關研究內(nèi)容

嚙合線：陰陽轉子嚙合時的嚙合點軌跡。是接觸線在轉子端面上的投影。若接觸線連續(xù)，則嚙合線是一條連續(xù)的封閉曲線。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程1、接觸線3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程2、泄漏三角形轉子接觸線的頂點不能達到陰陽轉子氣缸孔的交線，在接觸線頂點和機殼的轉子氣缸孔交線之間，會形成一個空間曲邊三角形，稱為泄漏三角形。若嚙合線頂點距陰、陽轉子齒頂圓的交點W較遠，則泄漏三角形面積較大。泄漏三角形三頂點：兩轉子接觸線的最高點、陰轉子齒頂與兩汽缸孔交線的交點、陽轉子齒頂與兩汽缸孔交線的交點。計算泄漏三角形面積的步驟3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程2、泄漏三角形3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程3、封閉容積如果在齒間容積開始擴大時，齒間容積不能立即開始吸氣過程，就會產(chǎn)生吸氣封閉容積。影響齒間容積的正常充氣。

轉子型線決定封閉容積的大小。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程3、封閉容積3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程4、齒間面積齒間面積是齒間容積在轉子端面上的投影，轉子型線的齒間面積越大，轉子的齒間容積就越大。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程4、齒間面積3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程圖3-6轉子型線、嚙合線、齒間面積、封閉容積、泄漏三角形和接觸線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1一陽轉子型線2—陰轉子型線3一封閉容積4一嚙合線5一泄漏三角形6—陽轉子齒間面積7一陽轉子節(jié)圓8一陰轉子節(jié)圓9一陰轉子齒間面積10一接觸線3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程圖3-6轉子型3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程二、轉子型線設計原則（1）轉子型線應滿足嚙合要求，具有良好的嚙合特性。（2）轉子型線應形成長度較短的連續(xù)接觸線。（3）轉子型線應形成較小面積的泄漏三角形。（4）轉子型線應使封閉容積較小。（5）轉子型線應使齒間面積盡量大。（6）轉子型線便于加工制造，較小的氣體動力損失，具有小的熱變形和彎曲變形等。以上有些因素是相互制約的。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程二、轉子型線設計3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程要滿足以上種種要求，螺桿壓縮機的轉子型線通常由多段曲線首尾相接組成，這些曲線稱為組成齒曲線。有點、直線、擺線、圓弧、橢圓及拋物線等。三、轉子型線的發(fā)展過程1、對稱圓弧型線：第一代轉子型線2、不對稱型線：第二代轉子型線，以SRM-A型線為代表，是以點、直線和擺線等組成齒曲線。優(yōu)點：泄漏三角形的面積明顯減少。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程要滿足以上3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程螺桿壓縮機齒間容積間的泄漏主要通過四個通道進行：①通過接觸線的泄漏；②通過泄漏三角形的泄漏；③通過齒頂間隙的泄漏；④通過排氣端面的泄漏。在噴油螺桿壓縮機中，油的存在使這四個通道中的三個被有效地密封起來。通過齒頂、排氣端面及接觸線這三個狹長間隙的泄漏大大減小。泄漏三角形成為唯一無法被油有效地密封的泄漏通道。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程螺桿壓縮機齒間容積3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程對稱型線與不對稱型線的主要區(qū)別在于采用不對稱型線時，泄漏三角形的面積大為減少。一般不對稱型線的泄漏三角形面積僅是對稱型線的十分之一左右。因此，采用不對稱型線，可以使噴油螺桿壓縮機的性能得到明顯改善。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程對稱型線與不對稱型3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程3、新的不對稱型線：第三代型線，有GHH型線、日立型線和SRM—D型線。第二代和第三代轉子型線的主要區(qū)別：（1）二代型線的組成齒曲線：點、直線和擺線，三代型線：圓弧、橢圓、拋物線等曲線。（2）二代型線“線”密封，三代型線“帶”密封，提高密封效果，有利于形成潤滑油膜和減少齒面磨損。3.2.1轉子型線設計原則及發(fā)展過程3、新的不對稱型線雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機課件雙螺桿壓縮機課件3.2.2型線方程和嚙合線方程一、坐標系建立及坐標變換1、坐標系的建立，四個坐標系：1)陽轉子動坐標系O1x1y1。2)陰轉子動坐標系O2x2y2。3)陽轉子靜坐標系O1X1Y1。4)陰轉子靜坐標系O2X2Y2。圖3-7坐標系關系圖3.2.2型線方程和嚙合線方程一、坐標系建立及坐標變換3.2.2型線方程和嚙合線方程螺桿壓縮機的陰、陽轉子之間是定傳動比嚙合，故有傳動比=轉角之比=轉速之比=角速度之比=節(jié)圓半徑之反比=齒數(shù)之比圖3-7坐標系關系圖3.2.2型線方程和嚙合線方程螺桿壓縮機的陰、陽轉子之3.2.2型線方程和嚙合線方程2、坐標變換（1）動坐標系O1x1y1與靜坐標系O1X1Y1的變換或3.2.2型線方程和嚙合線方程2、坐標變換3.2.2型線方程和嚙合線方程（2）動坐標系O2x2y2

與靜坐標系O2X2Y2的變換或3.2.2型線方程和嚙合線方程（2）動坐標系O2x2y3.2.2型線方程和嚙合線方程（3）靜坐標系O1X1Y1與靜坐標系O2X2Y2得變換（4）動坐標系O1x1y1與動坐標系O2x2y2的變換（5）動坐標系O1x1y1與動坐標系O2x2y2的變換k=i+13.2.2型線方程和嚙合線方程（3）靜坐標系O1X1Y3.2.2型線方程和嚙合線方程二、齒曲線及其共軛曲線（1）齒曲線參數(shù)方程：建立在相應的轉子動坐標系中：要完整表達轉子型線中的一段組成齒曲線，必須要給出方程及參數(shù)的變化范圍3.2.2型線方程和嚙合線方程二、齒曲線及其共軛曲線3.2.2型線方程和嚙合線方程嚙合，是指兩型線上的對應嚙合點實現(xiàn)瞬時接觸，相互對應嚙合的兩點稱為共軛點，能夠相互嚙合的兩曲線稱為共軛型線，共軛型線具有如下特點：（1）連續(xù)光滑的，即共軛型線可導或一階連續(xù)；（2）一條嚙合型線上的一點僅有一個共軛點；（3）嚙合時，兩共軛點重合，且兩曲線在接觸點處相切，即在接觸點處兩共軛型線有公切線和公法線；（4）隨著型線的運動，嚙合點沿著型線連續(xù)的移動，不可能發(fā)生嵌入或分離現(xiàn)象，因而嚙合點的切向方向即為兩型線的瞬時相對運動方向。3.2.2型線方程和嚙合線方程嚙合，是指兩型線上的對應3.2.2型線方程和嚙合線方程（2）齒曲線的共軛曲線方程轉子組成齒曲線的共軛曲線，是指另一個轉子上與所選定的組成齒曲線相嚙合的曲線段，現(xiàn)假定已在陰轉子上給定了某段組成齒曲線2為

x2=x2(t)

y2=y2(t)為求出陽轉子上與曲線2相嚙合的共軛曲線1，給兩個轉子都加以一個-ω1的旋轉角速度。圖3-8求取共軛曲線示意圖3.2.2型線方程和嚙合線方程（2）齒曲線的共軛曲線方3.2.2型線方程和嚙合線方程（2）齒曲線的共軛曲線方程用包絡法曲線簇2，2‘的包絡線1就是陰轉子上組成齒曲線2的共軛曲線圖3-8求取共軛曲線示意圖3.2.2型線方程和嚙合線方程（2）齒曲線的共軛曲線方3.2.2型線方程和嚙合線方程（2）齒曲線的共軛曲線方程（用包絡法）①求出陰轉子上組成齒曲線相對于陽轉子運動時的曲線簇方程。②找出曲線簇的包絡條件（曲線簇的包絡線方程）t表示曲線2的參數(shù)3.2.2型線方程和嚙合線方程（2）齒曲線的共軛曲線方3.2.2型線方程和嚙合線方程(2)齒曲線的共軛曲線方程③求共軛曲線方程。若已在陰轉子上給定了某段組成齒曲線2為

則其共軛曲線方程

3.2.2型線方程和嚙合線方程(2)齒曲線的共軛曲線方3.2.2型線方程和嚙合線方程③求共軛曲線方程。若已在陽轉子上給定了某段組成齒曲線1為則若共軛曲線方程3.2.2型線方程和嚙合線方程③求共軛曲線方程。如何找曲線簇的包絡線方程假設已經(jīng)找到，則包絡線上任一點M(x1,y1)的切線斜率為假設已經(jīng)找到，則包絡線上任一點M(x1,y1)的切線斜率為如何找曲線簇的包絡線方程假設已經(jīng)找到，則包絡線上任一點M(x與包絡線公切于M點的曲線簇中的某條曲線（φ1為常數(shù)），其切線斜率為：要求的曲線是與包絡線公切于M點的曲線簇中的某條曲線（φ1為常數(shù)），要求的由于公切，兩切線的斜率相等，故得：或上式即為包絡條件的隱函數(shù)表達式它建立了曲線參數(shù)t與位置參數(shù)φ1之間的關系。也就是說，它指出了嚙合點的位置，即在什么轉角位置φ1，曲線2上的哪一點（用t表示）進行嚙合。包絡條件是求共軛曲線的必要條件，故又稱補充條件。由于公切，兩切線的斜率相等，故得：或上式即為包絡條件的隱函數(shù)3.2.3典型型線及其嚙合線一、對稱圓弧型線1、原始對稱圓弧型線單邊對稱圓弧型線原始對稱圓弧型線的組成齒曲線和嚙合線a)型線b)嚙合線嚙合線123的過程3.2.3典型型線及其嚙合線一、對稱圓弧型線原始對稱圓弧3.2.3典型型線及其嚙合線1、原始對稱圓弧型線特點（1）原始對稱圓弧型線嚙合線的頂點3，距兩轉子齒頂圓的交點W較遠，說明其泄漏三角形面積較大。原始對稱圓弧型線通過泄漏三角形的泄漏較嚴重。（2）接觸線是連續(xù)的，且接觸線長度較短。（3）設計、制造方便。3.2.3典型型線及其嚙合線1、原始對稱圓弧型線3.2.3典型型線及其嚙合線一、對稱圓弧型線2、雙邊對稱圓弧型線雙邊對稱圓弧型線a)型線b)嚙合線3.2.3典型型線及其嚙合線一、對稱圓弧型線雙邊對稱圓弧3.2.3典型型線及其嚙合線一、對稱圓弧型線1、雙邊對稱圓弧型線特點（1）嚙合線頂點5距兩轉子齒頂圓的交點W更遠，泄漏三角形更大，泄漏更加嚴重。（2）去除了原始對稱圓弧型線上的尖點，使齒曲線間光滑過渡，便于加工，也免除了應力集中。（3）減少通過接觸線的泄漏。3.2.3典型型線及其嚙合線一、對稱圓弧型線3.2.3典型型線及其嚙合線二、不對稱型線噴油機的發(fā)展促進了型線的發(fā)展1、原始不對稱型線2、單邊不對稱擺線—銷齒圓弧型線原始不對稱型線a)型線b)嚙合線單邊不對稱擺線-銷齒圓弧型線a)型線b)嚙合線

3.2.3典型型線及其嚙合線二、不對稱型線噴油機的3.2.3典型型線及其嚙合線三、新的不對稱型線1、SRM—D型線2、日立型線SRM—D型線a)型線b)嚙合線日立型線a)型線b)嚙合線3.2.3典型型線及其嚙合線三、新的不對稱型線SRM—D3.2.4幾何特性及其計算一、齒間面積及其利用系數(shù)1、齒間面積由齒曲線利用解析法可求得2、面積利用系數(shù)，轉子直徑范圍內(nèi)總面積的利用程度Cn1--面積利用系數(shù),z1—陽轉子的齒數(shù)D1—陽轉子的直徑,A01—陽轉子齒間面積A02—陰轉子齒間面積3.2.4幾何特性及其計算一、齒間面積及其利用系數(shù)Cn13.2.4幾何特性及其計算二、齒間容積及其變化過程1、齒間容積V=ALA—齒間面積，L—有效工作段長度2、齒間容積的變化齒間容積變化過程3.2.4幾何特性及其計算二、齒間容積及其變化過程齒間容3.2.4幾何特性及其計算三、吸排氣口在設計吸、排氣孔口時應該滿足以下幾方面的要求：1)孔口的位置和形狀，應保證氣體在齒間容積內(nèi)實現(xiàn)預定的內(nèi)壓縮，以提高機器運轉的經(jīng)濟性；2)吸氣孔口應能保證齒間容積達到最大限度的充氣，排氣孔口應使齒間容積中的氣體全部排出；3)減少氣體在孔口處及齒間容積內(nèi)的流動損失；孔口面積盡可能大，氣流通道截面變化均勻平滑，力求陰陽齒間容積同時與吸排氣孔口脫離或連通。3.2.4幾何特性及其計算三、吸排氣口3.2.4幾何特性及其計算4)應避免吸、排氣孔口之間產(chǎn)生穿漏通道。端面上的吸、排氣孔口不應處于嚙合線范圍之內(nèi)。基元容積：轉子在每個運動周期內(nèi)分別有若干個相同的工作容積依次進行相同的工作過程，這個工作容積稱基元容積。穿通容積：基元容積所能達到的最小容積。此時余留的壓縮氣體將從排氣孔口移向吸氣孔口，故稱為穿通容積。5)吸、排氣孔口的設計，應盡量避免產(chǎn)生封閉容積。3.2.4幾何特性及其計算4)應避免吸、排氣孔口之間產(chǎn)3.2.4幾何特性及其計算1、吸氣孔口（1）軸向吸氣孔口（2）徑向吸氣孔口①軸向吸氣孔口②徑向吸氣孔口

端平面上軸向吸氣孔口的位置和形狀確定徑向吸氣孔口的位置與形狀

3.2.4幾何特性及其計算1、吸氣孔口端平面上軸向吸氣孔純徑向吸氣孔口的優(yōu)點是可以使壓縮機的長度變得稍小些，然后由于轉子齒間容積內(nèi)的氣體在隨轉子一起運動時，會產(chǎn)生離心力，從而能影響到氣體通過吸氣孔口的流動。研究表明，當齒頂速度較低時，用徑向吸氣孔口效果較好，但當齒頂速度較大時，軸向吸氣孔口能獲得較高的效率。混合吸氣孔口的優(yōu)點是孔口流通面積較大，因而壓力損失較小。純徑向吸氣孔口的優(yōu)點是可以使壓縮機的長度變得稍小些，然后由于3.2.4幾何特性及其計算2、排氣口無吸排氣閥，定壓比壓縮。①軸向排氣孔口②徑向排氣孔口

a）為排出端面上的軸向排氣孔口b）上的徑向排氣孔口線形為11-—12—13—14

排氣孔口的位置和形狀3.2.4幾何特性及其計算2、排氣口a）為排出端面上的軸3.2.4幾何特性及其計算排氣口的設計要求：1)排氣孔開啟，即末端壓縮腔與排氣腔相連通，此刻的氣體壓力為設計排氣壓力，以避免過壓縮和欠壓縮；2)排氣孔應始終與排氣腔相連通，不能與壓縮腔連通；3)應追求盡可能大的排氣孔面積和盡量高的排氣孔開啟和關閉的面積變化率，以減小排氣損失；5)排氣孔的開設還應注意良好的加工工藝性。3.2.4幾何特性及其計算排氣口的設計要求：3.3.1理論工作過程假設：無摩擦、無熱交換、無泄漏、無吸排氣壓力損失。一、理想工作過程吸氣、壓縮、排氣理想工作過程3.3.1理論工作過程假設：無摩擦、無熱交換、無泄漏、無3.3.1理論工作過程二、內(nèi)、外壓力比不相等的工作過程1、內(nèi)壓力比：壓縮機的齒間容積與排氣孔口即將連通之前，齒間容積內(nèi)的氣體壓力pi稱為內(nèi)壓縮終了壓力。內(nèi)壓縮終了壓力與吸氣壓力之比，稱為內(nèi)壓力比。吸排口位置和形狀決定內(nèi)壓力比。2、外壓力比：排氣管內(nèi)的氣體壓力pd稱為外壓力或背壓力，它與吸氣壓力的比值稱為外壓力比。運行工況和工藝流程決定外壓力比。3.3.1理論工作過程二、內(nèi)、外壓力比不相等的工作過程3.3.1理論工作過程2、內(nèi)、外壓力比不相等的工作過程內(nèi)、外壓力比不相等的工作過程a）內(nèi)壓比小于外壓比b）內(nèi)壓比大于外壓比3.3.1理論工作過程2、內(nèi)、外壓力比不相等的工作過程3.3.1理論工作過程三、吸氣提前或延遲結束的工作過程當吸氣過程在齒間容積達到最大值之前結束時，氣體將在吸氣結束之后進行膨脹，達到最大容值。當吸氣過程在齒間容積達到最大值之后結束時，齒間容積中的氣體將有一部分重新回流到吸氣孔口內(nèi)。3.3.1理論工作過程三、吸氣提前或延遲結束的工作過程3.3.1理論工作過程四、具有穿通容積的工作過程穿通容積：齒間容積達到最小容積。（余隙）吸氣、壓縮、排氣、膨脹3.3.1理論工作過程四、具有穿通容積的工作過程3.3.1理論工作過程五、具有封閉容積的工作過程吸氣封閉容積：齒間容積達到最小值后，不立即開始吸氣吸氣口開啟不及時排氣封閉容積：齒間容積達到最小值前，排氣已經(jīng)結束

排氣口提前關閉3.3.1理論工作過程五、具有封閉容積的工作過程3.3.1理論工作過程六、無內(nèi)壓縮的工作過程無內(nèi)壓縮過程：氣體壓力的升高，不是容積的減小，而是排出道中高壓氣體的倒流而實現(xiàn)時，即壓縮過程是在齒間容積與排出管道連通的瞬時完成的。附加能量損失極大、排氣溫度高，低壓鼓風機使用。3.3.1理論工作過程六、無內(nèi)壓縮的工作過程3.3.2實際工作過程1、氣體要通過間隙發(fā)生泄漏，2、氣體流經(jīng)吸、排氣孔口時，會產(chǎn)生壓力損失，3、被壓縮氣體要與外界發(fā)生熱交換等。螺桿壓縮機的實測指示圖3.3.2實際工作過程1、氣體要通過間隙發(fā)生泄漏，螺桿壓3.3.2實際工作過程一、氣體泄漏的影響轉速越低泄漏越嚴重。容積流量和效率都降低。內(nèi)泄漏：泄漏的氣體不會直接影響到壓縮機的容積流量如高壓腔（壓縮腔、排氣腔）漏到低壓腔，非吸氣腔。外泄漏：直接影響容積流量的氣體泄漏。3.3.2實際工作過程一、氣體泄漏的影響3.3.2實際工作過程二、氣體流動損失的影響流速快，流動損失大。壓力脈動時，流動損失大。沿程阻力損失：氣體粘性，與流速平方成正比，并與流動狀態(tài)、表面粗糙度及流動距離等有關。局部阻力損失：截面突變引起的，與流速平方成正比。提高轉速，流動損失增加。3.3.2實際工作過程二、氣體流動損失的影響3.3.2實際工作過程三、氣體動力損失的影響轉子擾動氣體的摩擦鼓風損失。隨轉速增加而增大。四、熱交換的影響吸氣熱交換：溫度升高、壓縮功耗增加、容積流量減小壓縮熱交換：影響壓縮功耗、排氣溫度、壓縮過程。五、噴液的影響噴液：冷卻、密封、潤滑和降噪的作用轉子對液體的擾動損失和液體粘性摩擦損失。噴液壓縮機轉速低。3.3.2實際工作過程三、氣體動力損失的影響3.3.3內(nèi)壓力比及壓力分布圖一、內(nèi)壓力比齒間容積的內(nèi)壓縮終了壓力pi，與吸氣壓力之比。理想氣體處理，絕熱過程內(nèi)壓力比εi為：內(nèi)容積比為3.5，丙烷4.17氨5.03空氣5.78、氦氣7.713.3.3內(nèi)壓力比及壓力分布圖一、內(nèi)壓力比3.3.3內(nèi)壓力比及壓力分布圖二、壓力分布圖壓力分布圖I一某齒問容積內(nèi)壓力曲線Ⅱ一后一齒間容積內(nèi)壓力曲線Ⅲ—前一齒問容積內(nèi)壓力曲線Ⅳ一齒數(shù)無限多時的壓力曲線3.3.3內(nèi)壓力比及壓力分布圖二、壓力分布圖壓力分布圖3.3.4容積流量及容積效率一、理論容積流量二、實際容積流量:折算到吸氣狀態(tài)的實際容積流量三、容積效率實際容積流量與理論容積流量的比值扭角系數(shù)=V0/Vmax反映了壓縮機幾何尺寸利用的完善程度，主要由氣體泄漏所致3.3.4容積流量及容積效率一、理論容積流量扭角系數(shù)=3.3.4容積流量及容積效率1、干式螺桿壓縮機的容積效率干式螺桿壓縮機的容積效率與壓比和轉速的關系干式螺桿壓縮機的容積效率與吸氣壓力的關系，固定壓比轉速低、容積流量小、壓力比高、不噴液的壓縮機，容積效率低轉速高、容積流量大、壓力比低、噴液的壓縮機，容積效率高ηv=0.75~0.953.3.4容積流量及容積效率1、干式螺桿壓縮機的容積效率3.3.4容積流量及容積效率2、噴油螺桿壓縮機的容積效率通常運行在高壓比、高壓差工況下。小流量壓縮機的泄漏較大典型的中型噴油螺桿空氣壓縮機容積效率壓比較高、曲線平坦容積效率隨壓力比超高壓力比下壓縮機的容積效率3.3.4容積流量及容積效率2、噴油螺桿壓縮機的容積效率3.3.5軸功率及絕熱效率一、等熵絕熱壓縮功率等熵絕熱功率Pad二、絕熱效率絕熱效率ηad：等熵絕熱壓縮功率Pad與軸功率P的比值反映了壓縮機能量利用的完善程度。3.3.5軸功率及絕熱效率一、等熵絕熱壓縮功率反映了壓3.3.5軸功率及絕熱效率1、干式螺桿壓縮機的絕熱效率干式螺桿壓縮機的絕熱效率受到壓縮機的容積流量、具體的結構、吸排氣壓力、氣體種類等的影響。3.3.5軸功率及絕熱效率1、干式螺桿壓縮機3.3.5軸功率及絕熱效率2、噴油螺桿壓縮機的絕熱效率典型的中等氣量噴油螺桿空氣壓縮機絕熱效率曲線超高壓力比下噴油螺桿壓縮機的絕熱效率特性曲線對于制冷及工藝壓縮機，載荷較大，吸排氣壓力變化范圍寬，故對大中型機器采用滾動軸承，故機械摩擦損失增大，絕熱效率降低。需要權衡功耗和密封兩方面來決定所用油的粘度。3.3.5軸功率及絕熱效率2、噴油螺桿壓縮機的絕熱效率典3.3.5軸功率及絕熱效率3、絕熱指示效率和機械效率絕熱指示效率ηi：等熵絕熱壓縮所需的理論功率Pad與壓縮機指示功率Pi的比值，即：軸功率=指示功率+機械摩擦損失功率機械效率：指示功率與軸功率之比壓縮機的絕熱指示效率與絕熱效率之間的關系為：絕熱效率=機械效率×指示效率3.3.5軸功率及絕熱效率3、絕熱指示效率和機械效率3.3.6排氣溫度一、干式螺桿壓縮機的排氣溫度二、噴油螺桿壓縮機的排氣溫度噴油螺桿壓縮機的排氣溫度不僅由工作壓力比和介質物性決定，而是由壓縮機功耗、被壓縮氣體的比熱容，以及所噴入的油量聯(lián)合作用的結果。排氣溫度高-預留間隙大-效率下降，---潤滑油氣化-增加油分離難度，----降低油的壽命排氣溫度下限-水蒸氣分壓力對應的飽和溫度。惡化油質ε0---外壓力比3.3.6排氣溫度一、干式螺桿壓縮機的排氣溫度ε0--3.3.7噴油影響及噴油量的計算一、噴油影響一定壓力的潤滑油、噴水、噴制冷劑或噴其它液體噴油提高了壓力比，簡化的結構設計，降低排氣溫度，降低噪聲。冷卻、密封、潤滑和降噪四個功能。2、噴油量的計算

在給定排氣溫度后，螺桿壓縮機的噴油量可由壓縮機的熱平衡式?jīng)Q定。3.3.7噴油影響及噴油量的計算一、噴油影響3.4轉子的受力分析3.4.1軸向力3.4.2扭矩3.4.3徑向力3.4轉子的受力分析3.4.1軸向力3.4轉子的受力分析力和力矩：齒輪作用力、氣體作用力、軸承支反力、平衡活塞推力、轉子自重和輸入力矩、氣體內(nèi)力矩、摩擦阻力矩等。作用在轉子上的力和力矩3.4轉子的受力分析力和力矩：齒輪作用力、氣體作用力、軸3.4.1軸向力一、端面軸向力：排出端及吸入端的軸向力組成二、氣體軸向力：內(nèi)力，對外無軸向力存在三、齒輪產(chǎn)生的軸向力：決定于斜齒的方向四、平衡活塞產(chǎn)生的軸向力：轉子上的軸向力較大時，設置平衡活塞以平衡由排氣端指向吸氣端的軸向力。3.4.1軸向力一、端面軸向力：排出端及吸入端的軸向力組3.4.2扭矩的計算一、氣體內(nèi)力矩：與轉子的方向相反，成為氣體阻力矩二、摩擦阻力矩：軸承摩擦阻力矩和轉子旋轉運動時的摩擦鼓風阻力矩。在陽轉子作為主動轉子拖動從動轉子陰轉子。陽轉子傳遞90%以上的扭矩，陰轉子傳遞10%以下的扭矩，因而陽轉子屬于高速重載轉子；陰轉子屬于輕載轉子。當用陽轉子拖動陰轉子時，同步齒輪傳遞12%左右的軸功率，屬于高轉速、高精度、輕載荷齒輪。3.4.2扭矩的計算一、氣體內(nèi)力矩：與轉子的方向相反，成3.4.3徑向力1、斜齒徑向分力2、氣體徑向力3、轉子自重產(chǎn)生的徑向力3.4.3徑向力1、斜齒徑向分力3.5開啟式和封閉式螺桿壓縮機3.5.1開啟式螺桿壓縮機3.5.2半封閉式螺桿壓縮機3.5.3封閉式螺桿壓縮機3.5開啟式和封閉式螺桿壓縮機3.5.1開啟式螺桿壓3.5.1開啟式螺桿壓縮機一、開啟式螺桿式壓縮機的優(yōu)點（與往復壓縮機相比）1、旋轉運動，轉速高、體積小、重量輕、占地面積小、運動中無往復慣性力，對地面基礎要求不高。2、結構簡單，零件數(shù)僅為往復十分之一，易損件少，無吸排氣閥，無膨脹過程，單級壓力比大，對液擊不敏感。3、能適應較大的工況范圍，且容積效率無明顯下降。4、輸氣量能無極調(diào)節(jié)。5、定壓縮比。3.5.1開啟式螺桿壓縮機一、開啟式螺桿式壓縮機的優(yōu)點（3.5.1開啟式螺桿壓縮機二、開啟式螺桿式壓縮機發(fā)展趨勢和研究成果缺點：噪聲大、制冷劑易泄漏、