雙螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 雙螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì) 【摘要】 雙螺桿壓縮機(jī)是一種比較新穎的壓縮機(jī)，因其可靠性高、操作維修方便、動(dòng)力平衡性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛地應(yīng)用于礦山、化工、動(dòng)力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等工業(yè)部門。雙螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)超過所有工業(yè)壓縮機(jī)的 50 ，其市場(chǎng)份額超過 80 ，今后其市場(chǎng)份額還將繼續(xù)擴(kuò)大?？梢姡芯侩p螺桿壓縮機(jī)具有十分重要的意義。本課題主要是設(shè)計(jì)通用的噴油雙螺桿空氣壓縮機(jī)，采用單邊不對(duì)稱擺線 、陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)比為 6： 4。設(shè)計(jì)新型轉(zhuǎn)子型線，目的是使接觸線長(zhǎng)度、泄漏三角形面積和封閉余隙容積 3 者達(dá)到最 優(yōu)化設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步提高雙螺桿壓縮機(jī)的機(jī)械性能。重點(diǎn)研究的是雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)、幾何特性、受力分析、熱力學(xué)計(jì)算。 【關(guān)鍵詞】 雙螺桿壓縮機(jī) 轉(zhuǎn)子型線 嚙合線 齒間容積 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 of is a of of to as By 0%, is 0。 It is to a in is to a to on on of a is to of a is to a A 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目 錄 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書 . 開題報(bào)告 . 指導(dǎo)教師審查意見 . 評(píng)閱教師評(píng)語 . 答辯會(huì)議記錄 . 中文摘要 . 外文摘要 . 前言 . 選題背景 . 究雙螺桿壓縮機(jī)的目的和意義 3 螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用前景 3 內(nèi)外雙螺桿壓縮機(jī)研究的進(jìn)展 5 螺桿壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理 6 2雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì) . 子型線設(shè)計(jì)原則 9 線方程和嚙合線方程 10 邊不對(duì)稱擺線 10 3雙螺桿壓縮機(jī)螺桿尺寸的確定 . 23 4幾何特性 . 23 間面積和面積利用系數(shù) 23 間容積及其變化過程 24 角系數(shù)及內(nèi)容積比 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5雙螺桿壓縮機(jī)的熱力學(xué)計(jì)算 . 28 壓力比 28 積流量及容積效率 28 功率 29 動(dòng)機(jī)功率 31 功率 31 6雙螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 7雙螺桿壓縮機(jī)的力學(xué)計(jì)算 31 向力的計(jì)算 32 承支反力的計(jì)算 34 向力的計(jì)算 34 8雙螺桿壓縮機(jī)的吸、排氣孔口設(shè)計(jì) 35 氣孔口 36 氣孔口 37 9主要零部件設(shè)計(jì)和選材 . 0雙螺桿壓縮機(jī)壓力脈動(dòng)計(jì)算 39 結(jié)束語 . 43 參考文獻(xiàn) . . 錄 . . . 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 前 言 雙螺桿壓縮機(jī)屬于回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)?；剞D(zhuǎn)式壓縮機(jī)是一種工作容積作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的容積式氣體壓縮機(jī)械。氣體的壓縮是通過容積的變化來實(shí)現(xiàn)，而容積的變化又是借壓縮機(jī)的一個(gè)或幾個(gè)轉(zhuǎn)子在氣缸里作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到?；剞D(zhuǎn)式壓縮機(jī)的工作容積不同于往復(fù)式壓縮機(jī)，它除了周期性地?cái)U(kuò)大和縮小外，其空間位置也在變更。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)靠容積的變化來實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮，這一點(diǎn)與往復(fù)式壓縮機(jī)相同，它們都屬于容積式壓縮機(jī)；回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的主要機(jī)件（轉(zhuǎn)子）在氣缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這一點(diǎn)又與速度式壓縮機(jī)相同。 所以，回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)同時(shí)兼有上述兩類機(jī)器的特點(diǎn)。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)沒有往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般沒有氣閥，零部件（特別是易損件）少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，因而制造方便，成本低廉；同時(shí)，操作簡(jiǎn)便，維修周期長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的排氣量與排氣壓力幾乎無關(guān)，與往復(fù)式壓縮機(jī)一樣，具有強(qiáng)制輸氣的特征。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)件的動(dòng)力平衡性良好，故壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)高、基礎(chǔ)小。這一優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)式機(jī)器中尤為明顯。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)高，它可以和高速原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽輪機(jī)等）直接相聯(lián)。高轉(zhuǎn)數(shù)帶來了機(jī)組尺寸小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，通常有多次排氣過程，所以它輸氣均勻、壓力脈動(dòng)小，不需設(shè)置大容量的儲(chǔ)氣罐。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的適應(yīng)性強(qiáng)，在較大的工況范圍內(nèi)保持高效率。排氣量小時(shí)，不像速度式壓縮機(jī)那樣會(huì)產(chǎn)生喘振現(xiàn)象。 在某些類型的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（如羅茨鼓風(fēng)機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)）中，運(yùn)動(dòng)機(jī)件相互之間，以及運(yùn)動(dòng)機(jī)件與固定機(jī)件之間，并不直接接觸，在工作容積的周壁上無需潤(rùn)滑，可以保證氣體的潔凈，做到絕對(duì)無油的壓送氣體（這類機(jī)器成為無油回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)）。同時(shí)，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件之間存在間隙以及沒有氣閥，故它能壓送污濁和帶液滴、含粉塵的氣體。 但是， 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)也有它的缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)是： 由于轉(zhuǎn)數(shù)較高，加之工作容積與吸排氣孔口周期性地相通、切斷，產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的空氣動(dòng)力噪聲，其中螺桿式壓縮機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)尤為突出，若不采取消音措施，即不能買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 被用戶所利用。 許多回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，如螺桿式、羅茨式、轉(zhuǎn)子式等，運(yùn)動(dòng)機(jī)件表面多呈曲面形狀，以其嚙合運(yùn)動(dòng)使工作容積改變，這些曲面的加工及其校驗(yàn)均較復(fù)雜，有的還需使用專用設(shè)備。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)工作容積的周壁，大多不是圓柱形，使運(yùn)動(dòng)機(jī)件之間或運(yùn)動(dòng)機(jī)件與固定機(jī)件之間的密封問題較難滿意解決，通常僅以其間保持一定的運(yùn)動(dòng)間隙達(dá)到密封，氣體通 過間隙勢(shì)必產(chǎn)生泄漏，這就限制了回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)難以達(dá)到較高的終了壓力。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的形式和結(jié)構(gòu)類型較多，分類也各有不同。 按轉(zhuǎn)子的數(shù)量區(qū)分：?jiǎn)无D(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，個(gè)別情況下還有多轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)； 按氣體壓縮的方式區(qū)分：有內(nèi)壓縮和無內(nèi)壓縮回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)； 按工作容積是否有油（液）區(qū)分：有無油（液）和噴油（液）回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。 通常都按結(jié)構(gòu)元件的特征區(qū)分和命名，目前廣為使用的有羅茨鼓風(fēng)機(jī)、滑片式壓縮機(jī)和螺桿式壓縮機(jī)。此外，單螺桿壓縮機(jī)、液環(huán)式壓縮機(jī)、偏心轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)以及旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機(jī)等在不同領(lǐng)域內(nèi)也得到應(yīng)用 。 上述各種回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，除羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬無內(nèi)壓縮的機(jī)器外，其余均是有內(nèi)壓縮的機(jī)器。 雙螺桿壓縮機(jī)是一種很年輕的壓縮機(jī)型，在最近二十五年才發(fā)展成熟，形成系列化。約在一百多年前，人們已經(jīng)知道雙螺桿壓縮機(jī)的工作原理，但類似今天設(shè)計(jì)的雙螺桿壓縮機(jī)的誕生日，則應(yīng)該是在 1934 年， 廠的總工程師 A利斯霍爾姆（ A專利出現(xiàn)的時(shí)候。后來，又發(fā)明了圓弧形齒，非對(duì)稱齒形 今天的第四代節(jié)能型。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)大多作為中、小排氣量，中、低壓壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)之用。目前，回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)在冶金、化工、石油、交通 運(yùn)輸、機(jī)械制造以及建筑工程等工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用；隨著人民生活水平的逐步提高，在耐用消費(fèi)品中也將得到廣泛的應(yīng)用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 7 頁(yè) 1 選題背景 究雙螺桿壓縮機(jī)的目的和意義 本設(shè)計(jì)題目來源是自選科研。本課題主要是設(shè)計(jì)通用的噴油雙螺桿空氣壓縮機(jī)。在深刻理解前人研究的理論基礎(chǔ)上，在給定設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求的條件下，研究雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線、幾何特性、工作過程、受力分析及轉(zhuǎn)子的加工，以進(jìn)一步提高雙螺桿壓縮機(jī)的機(jī)械性能。設(shè)計(jì)新型轉(zhuǎn)子型線，使接觸線長(zhǎng)度、泄漏三角形面積和封閉余隙容積 3 者達(dá)到最優(yōu)化。利用自備砂輪修正器的轉(zhuǎn)子 專用數(shù)控磨床，快速加工出新型線的轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的精度和表面粗糙度預(yù)計(jì)超過現(xiàn)有的值。設(shè)計(jì)吸氣孔口的形狀和合理位置，來提高壓縮機(jī)效率。同時(shí)，研究型線和孔口配置等因素對(duì)噪聲的影響指標(biāo)，從而更有效地降低噪聲。通過設(shè)計(jì)雙螺桿壓縮機(jī)，可以了解雙螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向；深入理解雙螺桿壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、主要零部件設(shè)計(jì)選型、主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)；重點(diǎn)研究的是雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線、幾何特性、工作過程、受力分析、轉(zhuǎn)子加工和主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。通過設(shè)計(jì)，能了解設(shè)計(jì)的一般要求和規(guī)則，能將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí) 際聯(lián)系起來。 雙螺桿壓縮機(jī)是一種比較新穎的壓縮機(jī)，因其可靠性高、操作維修方便、動(dòng)力平衡性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛地應(yīng)用于礦山、化工、動(dòng)力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等工業(yè)部門。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，螺桿壓縮機(jī)的銷售量已占所有容積式壓縮機(jī)銷售總量的 80%以上，在所有正在運(yùn)行的容積式壓縮機(jī)中，有 50%是螺桿壓縮機(jī)，今后螺桿壓縮機(jī)的市場(chǎng)份額仍將不斷擴(kuò)大。可以看出，螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)研究在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。通過本設(shè)計(jì)，可以充分了解雙螺桿壓縮機(jī)的有關(guān)知識(shí)，以及如何進(jìn)一步改善其性能和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，使雙螺桿壓縮機(jī)能得到 更好的發(fā)展，為生產(chǎn)和生活服務(wù)。可以將所學(xué)理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來，并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為以后的工作打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用前景 就氣體壓力提高的原理而言，螺桿壓縮機(jī)與活塞壓縮機(jī)相同，都屬于容積式壓縮機(jī)。就主要部件的運(yùn)動(dòng)形式而言，又與透平壓縮機(jī)相似。所以，螺桿壓縮機(jī)同時(shí)兼有上述兩類機(jī)器的特點(diǎn)。 （）螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下： 1）可靠性高。螺桿壓縮機(jī)零部件少，沒有易損件，因而它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長(zhǎng)，大修間隔期可達(dá) 4 h. 2)操作維護(hù)方便。螺桿壓 縮機(jī)自動(dòng)化程度高，操作人員不必經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的專業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)轉(zhuǎn)。 3）動(dòng)力平衡好。螺桿壓縮機(jī)沒有不平衡慣性力，機(jī)器可平穩(wěn)地高速工作，可實(shí)現(xiàn)無基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別適合用作移動(dòng)式壓縮機(jī)，體積小、重量輕、占地面積少。 4）適應(yīng)性強(qiáng)。螺桿壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，容積流量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬廣的范圍內(nèi)能保持較高的效率，在壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不作任何改變的情況下，適用于多種共質(zhì)。 5）多相混輸。螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面間實(shí)際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可輸送含液氣體、含粉塵氣體、易聚合氣體等。 （）螺桿壓縮機(jī)的主要缺 點(diǎn)： 1）造價(jià)高。由于螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具在價(jià)格昂貴的專用設(shè)備上進(jìn)行加工。另外，對(duì)螺桿壓縮機(jī)氣缸的加工精度也有較高的要求。 2）不能用于高壓場(chǎng)合。由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，螺桿壓縮機(jī)只能用于中、低壓范圍，排氣壓力一般不超過 3 3）不能用于微型場(chǎng)合。螺桿壓縮機(jī)依靠間隙密封氣體，目前一般只有容積流量大于 桿壓縮機(jī)才具有優(yōu)越的性能。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 8 頁(yè) （ 1） 噴油螺桿空氣壓縮機(jī) 動(dòng)力用的噴油螺桿壓縮機(jī)已系列化，一般都是 在大氣壓力下吸入氣體，單級(jí)排氣壓力有 壓）等不同形式。少數(shù)用于驅(qū)動(dòng)大型風(fēng)鉆的兩級(jí)壓縮機(jī)，排氣壓力可達(dá)到 壓）。此類壓縮機(jī)目前的容積流量范圍為 來越被用到對(duì)空氣品質(zhì)要求非常高的應(yīng)用場(chǎng)合，如食品、醫(yī)藥及棉紡企業(yè)，占據(jù)了許多原屬無油壓縮機(jī)的市場(chǎng)。 （ 2）噴油螺桿制冷壓縮機(jī) 目前，半封閉和全封閉式螺桿制冷壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于住宅和商用樓房的中央空調(diào)系統(tǒng)，產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過開啟式。此外，螺桿制冷壓縮機(jī)還用于工業(yè)制冷、食品冷凍、冷藏，以及各 種交通運(yùn)輸工具的制冷裝置。 在環(huán)境溫度下工作時(shí)，單級(jí)螺桿制冷壓縮機(jī)可達(dá) 蒸發(fā)溫度，采用經(jīng)濟(jì)器或雙級(jí)壓縮，可達(dá) 蒸發(fā)溫度。既能供冷又能供暖的冷熱兩用螺桿機(jī)組，近年發(fā)展很快。目前螺桿制冷壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況下制冷量范圍為 10 （ 3） 噴油螺桿工藝壓縮機(jī) 噴油螺桿工藝壓縮機(jī)的工作壓力由工藝流程確定，單級(jí)壓力比可達(dá) 10，可高達(dá) 9積流量范圍為 1m3/ （ 4） 干式螺桿壓縮機(jī) 目前一般干式螺桿壓縮機(jī)的單級(jí)壓力比為 級(jí)壓力比可達(dá) 8積流量為3 （ 5） 噴水螺桿壓縮機(jī) 使噴入的水與潤(rùn)滑油隔開，用于一些可能發(fā)生聚合反應(yīng)的氣體，向壓縮機(jī)入口噴入適當(dāng)?shù)娜軇?，以沖掉這些化合物。 （ 6） 其他螺桿機(jī)械 螺桿壓縮機(jī)可作為油、氣、水多相流混輸泵使用，也可作為真空泵使用單級(jí)真空度可達(dá) 98%，能耗較其他類型真空泵低 20%此外，螺桿機(jī)械還可作為膨脹機(jī)。 內(nèi)外雙螺桿壓縮機(jī)研究的進(jìn)展 螺桿壓縮機(jī)的螺桿齒形發(fā)展體現(xiàn)在以下四個(gè)階段：第一代為 形，主要線段由點(diǎn)生成擺線組成，限 于當(dāng)年加工條件，主要用于無油螺桿壓縮機(jī)；第二代為 1964 年的對(duì)稱圓弧齒形，4+6 齒，主要線段由圓弧和與之嚙合的圓弧包絡(luò)線組成，動(dòng)力用螺桿壓縮機(jī)為主要應(yīng)用對(duì)象；第三代為非對(duì)稱齒形 4+6 齒，主要線段由生成擺線和圓弧包絡(luò)線組成，其效率較第二代提高10%，廣泛用于噴油和無油螺桿壓縮機(jī)；第四代， 1982 年后以 形為代表， 5+6 齒， 4+5齒， 5+7 齒，主要線段為線生成式曲線，無尖點(diǎn)，凡第四代齒形均為節(jié)能型。 近年來，人們逐漸對(duì)內(nèi)部進(jìn)行噴油的雙螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)生了興趣。由于精密的專用數(shù)控轉(zhuǎn)子加工銑床和磨床已 經(jīng)使任何型線的加工變得很方便，大量的研究工作在型線方面。其次陰、陽(yáng)螺桿齒數(shù)從 6： 4 發(fā)展到 6： 5。 日本的神鋼與日立公司，在將近 50 年的時(shí)間里不斷成功地開發(fā)出了節(jié)能明顯的各種系列螺桿壓縮機(jī)。從某種程度而言，日本的空壓機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展代表了當(dāng)今世界空壓機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。 雙螺桿壓縮機(jī)在我國(guó)的發(fā)展歷程較短，是一種比較新穎的壓縮機(jī)，但其發(fā)展很快。目前，我國(guó)的噴油內(nèi)冷卻的動(dòng)力用雙螺桿壓縮機(jī)比功率已達(dá) /已超過國(guó)外產(chǎn)品最好的比功率 /封閉式螺桿空壓機(jī)噪聲可達(dá) 60),國(guó)外螺桿壓縮機(jī)無故障運(yùn)行在 7* h，國(guó)內(nèi)螺桿壓縮機(jī)壽命可達(dá) 4* h。西安交大刑子文教授開發(fā)的“ 桿設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，已轉(zhuǎn)交給多家海內(nèi)外企業(yè)應(yīng)用。螺桿壓縮機(jī)在國(guó)外占據(jù) 80%以上移動(dòng)式空壓機(jī)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)因柴油機(jī)方面的原因占份額不大，只有外資產(chǎn)品占有較少市場(chǎng)，螺桿空氣壓縮機(jī)占螺桿壓縮機(jī)總量的 85%，制冷空調(diào)方面螺桿壓縮機(jī)約占 12%?？梢哉f，我國(guó)的個(gè)別企業(yè)的螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)達(dá)到國(guó)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 9 頁(yè) 際先進(jìn)水平。 今后螺桿壓縮機(jī)的市場(chǎng)份額仍將不斷擴(kuò)大，特別是無油螺桿空氣壓縮機(jī)和各類螺桿工藝壓縮機(jī)，會(huì)獲得更快的發(fā)展。目前， 有人開始研究?jī)陕輻U嚙合過程中磨損問題和潤(rùn)滑油在齒面上的分布，以提高轉(zhuǎn)子壽命。有文獻(xiàn)報(bào)道已可做到無磨損嚙合。在制冷中，對(duì)于 制冷劑的跨臨界循環(huán)，用螺桿壓縮機(jī)與螺桿膨脹機(jī)組成一體的機(jī)組已經(jīng)被開發(fā)。未來主要是進(jìn)一步提高螺桿壓縮機(jī)的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。 螺桿壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 通常所稱的螺桿壓縮機(jī)指的是雙螺桿壓縮機(jī)。雙螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展歷程較短，是一種比較新穎的壓縮機(jī)。 雙螺桿壓縮機(jī)是一種容積式的回轉(zhuǎn)機(jī)械。由一對(duì)陰、陽(yáng)螺桿，一個(gè)殼體與一對(duì)端蓋組成。在倒“ 8”形的氣缸中， 平行地配置著一對(duì)相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子，分別稱為陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子。它們和機(jī)體之間構(gòu)成一個(gè)“ V”字形的一對(duì)密封的齒槽空間隨著轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)而逐漸變小，并且其位置在空間也不斷從吸氣口向排氣口移動(dòng)，從而完成吸氣 排氣的全部過程。 一般陽(yáng)轉(zhuǎn)子與原動(dòng)機(jī)連接，由陽(yáng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在壓縮機(jī)機(jī)體的兩端，分別開設(shè)一定形狀和大小的孔口。一個(gè)供吸氣用，稱作吸氣孔口；另一個(gè)供排氣用，稱作排氣孔口。雙螺桿壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)見圖 1。 螺桿壓縮機(jī)的工作循環(huán)可分為吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對(duì)相互嚙合的齒相 繼完成相同的工作循環(huán)，這里只研究其中一對(duì)齒。 （ 1） 吸氣過程 圖 2 示出的螺桿壓縮機(jī)的吸氣過程，所討論的一對(duì)齒用箭頭標(biāo)出，陽(yáng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，圖中的轉(zhuǎn)子端面是吸氣端面。機(jī)殼上有特定形狀的吸氣孔口如圖 2 粗實(shí)線所示。 圖 2 雙螺桿壓縮機(jī)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(jié)束 圖 2（ a）示出的是吸氣過程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。在這一時(shí)刻，這一對(duì)齒前端的型線完全嚙合，且即將與吸氣孔口連通。 隨著轉(zhuǎn)子開始運(yùn)動(dòng)，由于齒的一端逐漸脫離嚙合而形成 齒間容積，這個(gè)齒間容積的擴(kuò)大，在其內(nèi)部形成了一定的真空，而此齒間容積又僅與吸氣口連通，因此氣體便在壓差作用下流入其中，如圖 2（ b）中陰影部分所示。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子的齒槽中脫離出來，齒間容積不斷擴(kuò)大，并與吸氣孔口保持連買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 10 頁(yè) 通。 吸氣過程結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)子位置如圖 2（ c）所示，其最顯著的特征是齒間容積達(dá)到最大值，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，所研究的齒間容積不會(huì)再增加。齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開，吸氣過程結(jié)束。 （ 2） 壓縮過程 a）吸氣過程即將開始 b）吸氣過程中 c）吸氣過程結(jié)束、排氣過程即將開始 圖 3 示出螺桿壓縮機(jī)的壓縮過程。這是從上面看相互嚙合的轉(zhuǎn)子，圖中的轉(zhuǎn)子端面是排氣端面，機(jī)殼上的排氣孔口如圖中粗實(shí)線所示。在這里，陽(yáng)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 圖 3 雙螺桿壓縮機(jī)的壓縮過程 圖 3（ a）示出壓縮過程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。 隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合而不斷減少。被密封在容積中的氣體所占據(jù)的體積也隨之減少，導(dǎo)致壓力升高，從而實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程，圖 3（ b）。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） 排氣過程 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 11 頁(yè) 圖 4 雙螺桿壓縮機(jī)的排氣過程 a）排氣過程中 b）排氣過程結(jié)束 圖 4 示出螺桿壓縮機(jī)的排氣過程。齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排氣過程。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，圖 4（ a）。這個(gè)過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合，圖 4(b) 。此時(shí)，齒間容積內(nèi)的氣體通過排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積變?yōu)榱恪?2 雙螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì) 子型線設(shè)計(jì)原則 螺桿壓縮機(jī)最關(guān)鍵的是一對(duì)相互嚙合的轉(zhuǎn)子。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。 對(duì)于螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子型線的要求，主要是在齒間容積之間有優(yōu)越的密封性能，因?yàn)檫@些齒間容積是實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的工作腔。對(duì)螺桿壓縮機(jī)性能有重大影響的轉(zhuǎn)子型線要素有接觸線、泄漏三角形、封閉容積和齒間面積等。 （ 1）接觸線 。螺桿壓縮機(jī)的陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)，兩轉(zhuǎn)子齒面相互接觸而形成的空間曲線稱為接觸線。如果轉(zhuǎn)子齒面間的接觸連續(xù)，則處在高壓力區(qū)內(nèi)的氣體將通過接觸線中斷缺口，向低壓力區(qū)泄漏。 陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子型線嚙合時(shí)的嚙合點(diǎn)軌跡，稱為嚙合線。嚙合線實(shí)質(zhì)是接觸線在轉(zhuǎn)子端面上的投影。顯然接觸線連續(xù)，意味著嚙合線應(yīng)該是一條連續(xù)的封閉曲線 。 （ 2）泄漏三角形 。在接觸線頂點(diǎn)和機(jī)殼的轉(zhuǎn)子氣缸孔之間，會(huì)形成一個(gè)空間曲邊三角形，稱為泄漏三角形。若嚙合線頂點(diǎn)距陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒頂圓的交點(diǎn)較遠(yuǎn)，則說明泄漏三角形面積較大。 （ 3）封閉容積 。如果在齒間容積開始擴(kuò)大時(shí)，不能立即開始吸氣過程，就會(huì)產(chǎn)生吸氣封閉容積。吸氣封閉容積的存在，影響了齒間容積的正常充氣。從轉(zhuǎn)子型線可定性看出封閉容積的大小。 （ 4）齒間面積 。它是齒間容積在轉(zhuǎn)子端面上的投影。轉(zhuǎn)子型線的齒間面積越大，轉(zhuǎn)子的齒間容積就越大。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 12 頁(yè) （） 滿足嚙合要求。螺桿壓縮機(jī)的陰、 陽(yáng)轉(zhuǎn)子型線必須是滿足嚙合定律的共軛型線。 （） 形成長(zhǎng)度較短的連續(xù)接觸線。為了盡可能減少氣體通過間隙帶的泄漏，要求設(shè)法縮短轉(zhuǎn)子間的接觸線長(zhǎng)度。 （）應(yīng)形成較小面積的泄漏三角形。 （）應(yīng)使封閉容積較小。吸氣封閉容積導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗增加、效率降低、噪聲增大。所以轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使封閉容積盡可能小地。 （）齒間面積盡量大。較大的齒間面積使泄漏量占的份額相對(duì)減少，效率得到提高。 線方程和嚙合線方程 （ 1）坐標(biāo)系建立 為了用數(shù)學(xué)方程描述螺桿型線中各段組成齒曲線，建立如圖 5 所示的四個(gè)坐標(biāo)系： 圖 5 坐標(biāo)系關(guān)系圖 1）固結(jié)在陽(yáng)轉(zhuǎn)子的動(dòng)坐標(biāo)系 111 2）固結(jié)在陰轉(zhuǎn)子的動(dòng)坐標(biāo)系 222 3） 4） 由于螺桿壓縮機(jī)的陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子之間是定傳動(dòng)比嚙合，故有 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 13 頁(yè) 2121121212 （ 1） 1121 )1( i 21式中， 2、 1 為陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角； 陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； 2、 1 為陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子角速度； 陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑； 陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)； i 為傳動(dòng)比； A 為陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子中心距。 2）坐標(biāo)變換 螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子型線上的每一點(diǎn)，都可以表示在上述四個(gè)坐標(biāo)系中，這些坐標(biāo)之間的變換關(guān)系式如下： a) 動(dòng)坐標(biāo)系 111 1111111111 c o ss i n s i nc o s yx （ 2） b) 動(dòng)坐標(biāo)系 222 1212212122 c o ss in s o s （ 3） c) 1221 A （ 4） d) 動(dòng)坐標(biāo)系 111 動(dòng)坐標(biāo)系 222 變換 112121112121 s o ss in c o ss o s （ 5） e) 動(dòng)坐標(biāo)系 222 動(dòng)坐標(biāo)系 111 變換 111122111112 s in c （ 6） （ 1）齒曲線方程及其參數(shù)變換范圍 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 14 頁(yè) 螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線通常由多段組成齒曲線相接而成。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子型線時(shí)，通常先在陽(yáng)轉(zhuǎn)子或陰轉(zhuǎn)子上給定一些組成齒曲線，用如下的參數(shù)方程表示在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子動(dòng)坐標(biāo)系中： )()(eb （ 7） 上式中，參數(shù) t 的始點(diǎn)b 和終點(diǎn) e 的坐標(biāo)),( bb ),( ee （ 2）齒曲線的共軛曲線方程 轉(zhuǎn)子組成齒曲線的共軛曲線，是指另一個(gè)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子上給定了一段組成齒曲線 2 為 )()(2222 （ 8） 1）求出陰轉(zhuǎn)子上 組成齒曲線相對(duì)于陽(yáng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)的曲線簇方程 將方程（ 8）代入坐標(biāo)變換式（ 5），得 ),(),(111111 （ 9） 2）找出曲線簇的包絡(luò)條件 把包絡(luò)條件的顯函數(shù)形式 )(11 t 代入曲線簇方程（ 9），就是曲線簇的包絡(luò)線方程，即 )(,()(,(111111 （ 10） 此包絡(luò)線上任一點(diǎn)的切線斜率可微分上式，得 1111111111 （ 11） 與包絡(luò)線共切于該點(diǎn)的曲線簇中的一條曲線（ 1為常數(shù)），其斜率為 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 15 頁(yè) 1111 （ 12） 由于是公切線，這兩切線的斜率應(yīng)該相等，令式（ 11）與式（ 12）右邊相等，整理得 0111111 （ 13） 或 011111114） 同樣，若假定在陽(yáng)轉(zhuǎn)子上給定了一段組成齒曲線 1，即 )()(2222 （ 15） 將曲線 1 的方程（ 15）代入動(dòng)坐標(biāo)變換式（ 6），得到曲線簇的方程為 ),(),(122122 （ 16） 經(jīng)類似的推演 ，可得其包絡(luò)條件為 012212217） 3）求共軛曲線方程 若已在陰轉(zhuǎn)子上給定了一段組成曲線的 2 為 )()(2222 （ 18） 則其共軛曲線方程，可用方程（ 10）及補(bǔ)充條件聯(lián)立表示，即 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 16 頁(yè) 0),(),(),(1111111 （ 19） 同樣，若已在陽(yáng)轉(zhuǎn)子上給定了一段曲線 1 為 ),(),(122122 則其共軛曲線方程，可用方程（ 16）及補(bǔ)充條件聯(lián)立表示，即 0),(),(),(1122122（ 20） 4）共軛曲線的嚙合線方程 共軛曲線的嚙合線方程一般可表示為 0),(),(),(1122122（ 21） 邊不對(duì)稱擺線 本設(shè)計(jì)采用我國(guó)規(guī)定的螺桿壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的單邊不對(duì)稱擺線 圖 5所示。其組成齒曲線和相應(yīng)的嚙合線見附表 1。 圖 5 單邊不對(duì)稱擺線 a）型線 b）嚙合線 這種單邊不對(duì)稱擺線 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 17 頁(yè) 采用徑向直線 棱修正，去除了原始不對(duì)稱型線外圓上的擺線形成點(diǎn)，并使擺線 形成點(diǎn)向內(nèi)移動(dòng)。另外，將圓弧齒曲線擴(kuò)大一角度，形成保護(hù)角，使擺線 形成點(diǎn) I 處于陽(yáng)轉(zhuǎn)子外圓之內(nèi)，保護(hù)了對(duì)嚙合性能很敏感的擺線形成點(diǎn)。修正后，便于轉(zhuǎn)子在加工、安裝、運(yùn)行及儲(chǔ)運(yùn)中保護(hù)擺線形成點(diǎn)。但使接觸線頂點(diǎn)與轉(zhuǎn)子齒頂圓交點(diǎn)之距離略有增大，使通過泄漏三角形的泄漏量增加。為此，通常限制直線段 長(zhǎng)度在 允許范圍之內(nèi)。處在低壓側(cè)的直線段 長(zhǎng)度，由于不影響氣密性，通常從制造工藝出發(fā)，使其與圓弧 滑過度。 現(xiàn)在推導(dǎo)各段齒曲線方程、嚙合線方程及相應(yīng)的參數(shù)變化范圍。 1） 程 陰轉(zhuǎn)子上的 一徑向直線，其方程為 : 122122 （ 22） 參數(shù) 2 的變化范圍為 R 222 （ 23） 由三角形 2222 RR （ 24） （ 25） 即 2122 ZR t （ 26） 式中 ,別為陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)， R 為齒高半徑，在標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定 R=。 程 陽(yáng)轉(zhuǎn)子上的 陰轉(zhuǎn)子上徑向直線 共軛曲線，將 方程（ 22）代入（ 5），得曲線簇方程為 1112111121 s in)s c os)c （ 27） 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 18 頁(yè) 故有 )co s (1121 111211 s in)s )s 1121 111211 c o s)c o s ( 將上述諸式代入 包 絡(luò)條件式（ 14），可得位置參數(shù)與曲線參數(shù)的關(guān)系為 )( a r c c o s 121 （ 28） 聯(lián)立（ 27）和（ 28）可得到 方程，可發(fā)現(xiàn) 性質(zhì)是一擺線。 嚙合線方程 合時(shí)的嚙合線方程，可按式（ 21），通過把 方程（ 22）代入坐標(biāo)變換式（ 3），并與包絡(luò)條件式（ 28）聯(lián)立得到，即 ( a r c c o s)s )c o s (12111221122（ 29） 1） 程 陰轉(zhuǎn)子上的曲線 一圓心在節(jié)點(diǎn) P，半徑為 R 的圓弧， 又 稱銷齒圓弧，其方程為 ts （ 30） 參數(shù) t 為 21 （ 31） 由直角三角形 有 12 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 19 頁(yè) 1 為保護(hù)角，通常為 5 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 5。 程 陽(yáng)轉(zhuǎn)子上的曲線 陰轉(zhuǎn)子上銷齒圓弧 共軛曲線，將 方程（ 30）代入坐標(biāo)變換式（ 5），得曲線簇方程為 1112111121 s in)s in(s in c os)c c （ 32） 故有 )s 11 111211 s i n)s i n (s i n )c o s (11 111211 co s)co s (co s 將上述諸式代入包絡(luò) 條件式（ 14），可得包絡(luò)條件為 0)s s 即 01 （ 33） 由此可見， 在 01 的位置嚙合，而且是整條曲線同時(shí)嚙合。把式（ 33）代入式（ 32），得到簡(jiǎn)化后的 程為 ts o s)(121 （ 34） 銷齒圓弧的共軛曲線仍是一完全的銷齒圓弧，兩曲線僅在 01 的瞬時(shí)嚙合，而且是沿著整個(gè)圓弧段同時(shí)嚙合。 嚙 合線方程 把 程（ 30），代入坐標(biāo)變換式（ 3），并與包絡(luò)條件（ 33）聯(lián)立，得到嚙合線方程為 ts o （ 35） 式（ 35）表明，銷齒圓弧的嚙合線是與銷齒圓弧一樣的圓弧。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 20 頁(yè) 2） I 點(diǎn)與 I 點(diǎn)方程 陽(yáng)轉(zhuǎn)子上的 I 點(diǎn)為一固定點(diǎn)，在 111 標(biāo)系中的 111111 by （ 36） 而由三角形 知： 112121 c 111 s cs in 程 陰轉(zhuǎn)子上的 線是與陽(yáng)轉(zhuǎn)子上 I 點(diǎn)共軛的曲線，將 I 點(diǎn)的方程（ 36）代入坐標(biāo)變換式（ 6），得 )s s in)c c （ 37） 參數(shù)變化范圍為 11 （ 38） 陰轉(zhuǎn)子 線上任一點(diǎn)距陰轉(zhuǎn)子中心 距離可用下式表示： 2222 （ 39） 將式（ 37）代入式（ 39），整理得 )c o s (2 1112122 即 1221211 2a r c c （ 40） 故 1221211 2a r c c C （ 41） 1221211 2a r c c o s D （ 42） 其中 12222 c （ 43） 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 21 頁(yè) 2其中 e 稱為徑向直線修正長(zhǎng)度，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 e=。 嚙合線方程 將 I 點(diǎn)方程（ 36）代入坐標(biāo)變換式（ 2），并考慮到包絡(luò)條件自然滿足，得到嚙合線方程為 )s c o s (11111111 （ 44） 其參數(shù)變化范圍仍由式（ 38）確定。 I 點(diǎn)與其共 軛曲線 合時(shí)，其嚙合線就是以陽(yáng)轉(zhuǎn)子中心 圓心，以 I 點(diǎn)到距離 半徑的圓弧，即 I 點(diǎn)在靜坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)軌跡。 3） D 點(diǎn)與 D 點(diǎn)方程 陰轉(zhuǎn)子上的 D 點(diǎn)為一固定點(diǎn)，在 標(biāo)系中的坐標(biāo)為 222222 s c o s)( （ 45） 其中， 由曲線 程（ 37），有 )s s in)c o s (c o （ 46） 式中 由式（ 42）確定。 程 將 D 點(diǎn)的方程（ 45）代入坐標(biāo)變換式（ 5），即得 程為 )s (s in)c )(c 47） 參數(shù)變化范圍為 11 （ 48） 陰轉(zhuǎn)子 線上任有點(diǎn)距陽(yáng)轉(zhuǎn)子中心 距離可用下式表示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 共 46 頁(yè) 第 22 頁(yè) 21212 （ 49） 將式（ 47）代入（ 49）中，得 )co s ()(2)(1222222 即 )(2 )(a r c c o s2222221 （ 50） )(2 )(a r c c o s2222221 （ 51） )(2 )(a r c c o s2222221 （ 52） 其中 112121 c J 方程 在直角三角形 ， （ 53） 在直角三角形