螺杆压缩机2.

1、第 3 章 螺杆压缩机3.1 工作原理及特点3.1.1 螺杆压缩机的发展历史1878 Heinrich Krigar 提出螺杆压缩机的原理，并在德国申请 专利。1935 Alf Lysholm （ 透平压缩机制造商 Ljungstroms Angturbin AB 的总工）改进型线，提出转子精确制造的方法，并 申请了专利（ 54 齿）1951 Ljungstroms Angturbin AB 公司更名为 Svenska RotorMaskiner AB，即著名的SRM公司。60 年代 SRM 公司推出 SRMA 型线， ATLAS 公司推出 ATLAS 型线。由对称齿形发展为不对称齿形， 容积

2、效率提高百 分之十几。我国无锡压缩机厂和上海第三压缩机厂 （即 今上海压缩机厂 ）于 1965 年开始研制螺杆式空气压缩 机。70年代德国的螺杆空气压缩机制造商 Gutehoffnungshutte,即GHH 公司，推出 GHH 型线。（目前被美国的 IR 收购,强强联手） SRM 公司推出 SRMD 型线。80 年代 产品推广阶段,开始对系统进行深入研究。我国无 锡压缩机厂和上海压缩机厂 1985 年分别引进英国 Holroyd 公司的 2AC、5AC 螺杆铣床形成批量生产。90 年代以后 进一步提高加工精度。 （数控铣 数控磨削）3.1.2基本结构与工作原理一对转子（阳转子、阴转子）机体结

3、构：冷由承同步齿轮（无油）I a | iew from Front and TopI b i View from Bottom and Rear工作原理:螺杆动画InletCompressionOutlet基元容积的组成:螺旋面 气缸内壁 端面 .接触线【提问】吸排气孔口应如何布置？转子的转向改变或螺旋面的旋向改 变，吸、排气孔口位置如何变化？3.1.3螺杆压缩机的特点、分类及应用范围 特点:可靠性咼（没有气阀、活塞环等易损件）动力平衡性好（无往复惯性力和旋转惯性力）适应性强（具有强制输气的特点，排气量几乎不受背压影 响，高效工况范围广）耐液击（螺杆转子间有间隙，可压缩含粉尘的气体，能够 承受

4、液击）螺杆曲面为复杂空间曲面，且加工精度要求高，因此 加工成本高只适用于中高流量、中低压力范围（依靠间隙密封，一般 容积流量大于0.2m3/min ；压力主要受到转子刚度和轴承寿 命的限制，排气压力一般小于4.5Mpa）分类:空气压缩机固定式移动式螺杆压缩机开启式喷油制冷压缩机半封闭式 全封闭式 工艺压缩机无油干式喷水应用范围:为各种气动工具、气控仪表等提供压缩空气。食品、医药、棉纺企业中央空调、工业制冷、食品冷冻冷藏、交通工具的制冷装置压缩工艺流程中的气体（如 H2、He Cq、N2、CI2等）表1工莒气体螺杆压缩机的典型应用过程/工厂化学工业氯氯化氢氯乙烯氯甲烷，氨氢，乙 焕，氟利昂碳酰氯

5、,石灰窑，纯碱，硝酸石化工业丁二烯，苯乙烯单体，循环气，富氢，丙 烷丙烯，聚丙烯，0X0气炼油厂各种炷类气体：即粗气体石油气尾气 排放气火炬气，闪蒸气循环气，蒸发气， PSA（变压吸附）的进气和废气油田炷类气体的集气，加工与重注海上平台天然气和伴生气钢铁工业高炉煤气还原气冷却气和注射气采矿煤伴生气和焦炉气发电行业燃料气啤酒厂蒸汽压缩3.1.4螺杆压缩机性能容积效率v容积效率的主要影响因素： 泄漏（余隙容积、吸气加热、吸气阻力损失）分析：1）压比增加，v ?2）转速（或圆周速度）增加，v ?3） 间隙增加，v ?绝热效率ad绝热效率的影响因素：泄漏、吸排气阻力损失、机械损失、流体动力损失分析：1

6、）压比增加，ad ？2）转速（圆周速度）增加，ad ？ 3.2螺杆齿形3.2.1齿形的基本要求阴阳转子的端面齿形为共轭曲线满足气密性要求泄漏尽量少尽量减小封闭容积尽量增大面积利用系数便于加工制造3.2.2转子型线的要素MM）轴向櫃漏 b 橫向齟倔图48轴向和横向气密性的条件1 . 接触线2. 啮合线3. 泄漏三角形4. 封闭容积5. 齿间面积确保横向气密性的条件：接触线连续（在端平面上表现为啮 合线圭封闭）确保轴向气密性的条件：啮合线顶点与两螺杆外圆的交点重 合（即没有泄漏三角形）为减少气体通过间隙带的泄漏，要尽量减少接触线长度b)图21转子型线、啮合线、齿间面积、封闭容积、泄漏三角形和接触线

7、a）型线、啮合线、齿间面积、封闭容积、泄漏三角形b）泄漏三角形和接触线1-阳转子型线2阴转子型线3封闭容积4啮合线5泄漏三角形6阳转子齿间面积7阳转子节圆8阴转子节圆9-阴转子齿间面积10接触线图322吸入封闭容积囹3羽耶气扎口形状323典型型线323.1 对称圆弧齿形（30年代一一50年代末）图3-9对称圜弧齿形为保护点啮合摆线的形成点，提出几种修正齿形：径向直线修正、双圆弧修正、SRM寸称圆弧齿形323.2 不对称齿形4图A13原始不对称齿形高压侧啮合线顶点与两螺杆外圆的交点重合，消除泄漏三角形接触线长度增加，横向泄漏增加点啮合摆线具有封闭容积径向直线修正（单边不对称摆线一销齿圆弧齿形，A

8、tlas齿形）、双边不对称摆线一包络圆弧齿形（SRM齿形）323.3 第三代齿形如Sigma X、GHH日本日立、神户制钢、SRM-D等，齿形向流线型发展。进一步降低泄漏三角形和接触线长度，增大齿高半径、减薄齿 厚等提高面积利用系数。考虑应用场合，采用不同的齿数比等。第三 代型线的组成齿曲线中没有：点、直线、摆线，均采用圆弧、椭圆、 抛物线等，提高密封效果、有利于油膜的形成和减少齿面磨损。324齿形小结改进齿形的考虑因素包括：1）提高压缩机的热力性能轴向泄漏（泄漏三角形、点啮合摆线）v横向泄漏（接触线连续、短、销齿圆弧）提高接触线上的相对速度（尽量减少节圆上的型线）ad :流线型型线2）提高可

9、靠性3）提咼面积利用系数（提咼齿咼半径、减薄齿厚）4）便于加工（避免尖点、半径很小的圆弧、直线段）有些因素是互相制约的。325螺杆齿面相互啮合的要求螺旋齿面的方程：X = x t cos y t sinY = x（t ）sin + y（t Jcosi7 = PX1）端面齿形为共轭曲线2） T 1 m = T2n2T 轴节距 n 转速乙作=乙门2Z 转子齿数3）两转子旋向相反【思考题】1.螺杆齿形的重要性体现在哪些方面?2.螺杆齿形的评价标准有哪些？ 3.3喷油螺杆压缩机系统331喷液对压缩机的影响喷水（主要是降低排气 温度）卄、亠喷制冷剂（省去油分离器及其管路等） 喷液喷油其它（如汽油等，起到

10、 冷却和清洗的作用）3.3.1.1喷油的作用1） 冷却6水=4.2KJ /(KgK )3油=1.82.4KJ /(KgK（水比油的降温效果好）2）润滑摩擦;干摩擦：0.150.30摩擦 流体润滑：卩=0.010.05,完全液体润滑时，卩=0.0010.008磨损:粘着磨损（摩擦副表面存在润滑油膜时，粘着磨损较小）磨粒磨损（采用有效的密封和过滤系统）疲劳磨损（高粘度润滑 油可提高疲劳寿命；特 别注意清除润滑油中的 水份） 化学磨损（包括氧化磨 损和腐蚀磨损，润滑剂 中的许多添加剂对金属 有腐蚀） 微动磨损（分为微动腐蚀磨损和微动疲劳磨损）冲蚀磨损3) 密圭寸螺杆压缩机中主要的泄漏通道:通过接触线

11、的泄漏 通过排气端面的泄漏 通过齿顶间隙的泄漏通过泄漏三角形的泄漏4)降噪喷入的油是粘性流体，对声能和声波有吸收和阻尼作用； 使泄漏 的高频气体减少。331.2 喷油对压缩机的影响1) 冷却J贲油螺杆压缩机的压比：一般为810,个别高达20以上 :无油螺杆压缩机的压比：一般为1.53(热变形、密封件)机器结构设计：喷油螺杆压缩机的机体可以不用夹层冷却结构(或散热片)而采用单层壁结构；转子内部不用通液冷却。2) 润滑a. 省去同步齿轮，直接采用“阳拖阴”的驱动方式；b. 省去压缩腔与轴承之间复杂的密封装置；减小支撑轴承之间的距离，提高转子的刚度。3) 密圭寸b. 喷油螺杆压缩机的阳转子齿顶速度一

12、般为：1050m/s ;无油螺杆压缩机的齿顶速度一般为：50100m/s。（主要取决 于压缩机的效率） 喷油后，压缩机在较低的转速下取得最佳 效率，就有可能与原动机直联。c. 干式压缩机采用机械密封;喷油压缩机可以采用简单的油 封。d. 大多数干式螺杆压缩机在转子齿顶设有密封齿， 使泄漏三角 形增加，并给加工带来困难。4）降噪喷油后，压缩机的噪声可降低1020dB,因此喷油螺杆压缩机 不需要安装消声器。喷油的缺点：1 . 系统复杂化（油气分离器、油冷却器、油过滤器、油泵）2. 对介质有要求 （不能易燃、 易爆;对气体有一定的污染）3.3.2 喷油螺杆压缩机机组系统3.3.2.1 系统的组成Oa

13、S11 =鸭冷卅3 11 2喷油绿杆压缩机机组系统1)气路系统气体进气过滤器压缩机一次油分离器二次油 分离器用户2）油路系统a. 无油泵系统（依靠排气压力和喷油处压力的压差维持油的循 环）次油分离器 t温控阀 t油冷却器t油过滤器 t 压缩腔轴承A轴圭寸T滑阀增速齿轮特点：运行可靠、结构简单、喷油量与排气压力成正比;启动时，油粘度大、雾化差（电热器）H 3嗪油竦杆空气压編机油路系统b.带油泵系统主要用于采用滑动轴承和调节滑阀的中大型螺杆压缩机 一次油分离器 T油泵 T温控阀 T油冷却器 T油过压缩腔轴承滤器f轴封f 一次油分离器滑阀增速齿轮特点：避免压缩机冷态起动时，喷油量不足；但油泵故障可能

14、使机器损坏；较高压力运转时，润滑油量不足。c. 联合系统起动、排气压力较低、机器处于冷态或严寒季节，使用油泵强制供油；排气压力较高时，使用排气压力控制油量。特点：能在各种工况下运转，系统需要附设一些控制阀。3.322 系统的主要部件一一油气分离器液相 ；大油滴油的状态t 小油滴 一般，大部分油滴直径在150卩m范围。 气相油气分离方法:机械碰撞法：分离直径1#m的油滴气刀亲和聚结法：分离直径m的油滴亲和聚结法的滤芯材料：羊毛、烧结陶瓷、羊毛纤维、超细玻璃纤维等。进一步分离气相润滑油，可采用化学方法，通常是利用活性炭 吸附。333润滑油的选择333.1润滑油的种类及特性矿物油螺杆压缩机中使用的润

15、滑油种类：半合成油合成油矿物油一一原油经蒸馏、提炼、脱蜡等工艺后，加入各种添加 剂（如减磨剂、防腐蚀剂、抗水剂、抗泡沫剂、抗氧化剂等），形 成各种规格的润滑油。半合成油一一原油经蒸馏、氢化裂解、脱蜡等工艺后，加入添 加剂。（特性更稳定，能达到更高的粘度、不易挥发）合成油一一半成品为不含杂质的纯化学物质。混合不同的半成 品，即形成具有不同特性的合成油。（寿命增加、很多场合具有更 好的润滑性能，价格高）3.3.3.2 润滑油的选择无油螺杆压缩机：一般可选择矿物油和半合成油，主要作用是 润滑、冷却轴承、轴封、同步齿轮等。主要考虑性能、寿命和价 格。喷油螺杆压缩机：（油与气体直接接触）1）润滑油与气体不发生化学反应；2）气体在润滑油中的溶解和对润滑油的稀释；3）润滑油频繁地被加热和冷却，应具有一定的热稳定性，较 长时间保持合适的粘度、有优越的抗氧化、防锈、防腐蚀 性能。一般使用半合成油及合成油。334喷油量的计算可以根据预计的排气温度计算喷油量：假设：机体等的散热可以忽略不计，油出口温度与排气温度相同轴功率=气体的焓增+ 油吸收的热量j由量太大：排气温度太 低，水份凝结，使油质 恶化并降低轴承寿命；油的搅动损失大 油量太小：排气温度高，油粘度小，容积效率低，油的寿命低排