单螺杆空气压缩机的毕业设计论文.docx

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单螺杆空气压缩机的毕业设计论文

毕业设计论文

单螺杆空气压缩机的设计

摘要

空气压缩机具有结构简单、工作可靠和操作方便等一系列独特的优点，因此在空气动力学、制冷空调及各种工艺流程中获得了广泛的应用。

可编程控制器（PLC）将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。

本文介绍了空气压缩机PLC控制系统组成、保护功能、控制原理、系统通信、系统信号的采集，以及控制系统软件的设计思想。

单螺杆压缩机亦称蜗杆压缩机，采用高效带轮传动，带动主机转动进行空气压缩，通过喷油对主机内的压缩空气进行冷却，主机排出的空气和油混合气体经过粗、精两道分离，将压缩空气中的油分离出来，最后得到洁净的压缩空气。

冷却器用于冷却压缩空气和油。

因其在结构、力学及可靠性等方面的独特优势，广泛应用于船舶、机车、能源、国防、石油、化工、机械、食品、轻纺等行业，具有优良的可靠性能，振动小、噪声低、操作方便、易损件少、运行效率高是其最大的优点。

关键词:

可编程控制器（PLC）单螺杆空气压缩机控制

Abstract

Aircompressorhasasimplestructure,reliableandeasytooperateandaseriesofuniqueadvantages,soaerodynamics,refrigerationandairconditioningandavarietyofprocesstoobtainawiderangeofapplications.ProgrammableLogicController（PLC）tothetraditionalrelaycontroltechnology,computercontroltechnologyandcommunicationtechnologyintegration,specificallydesignedforindustrialcontrol.ThisarticledescribesthecompositionoftheaircompressorPLCcontrolsystem,protection,controltheory,systemcommunication,systemsignalacquisitionandcontrolsystemsoftwaredesign.Single-screwcompressorsalsoknownaswormcompressor,usinghighpulleydrive,driverotationtohosttheaircompressedwithinthehostbyinjectionofcompressedairforcooling,hosttheexhaustairandoilmixturethroughthecoarse,fine2separation,thecompressedairoilseparation,andfinallygetcleanair.Coolerforcoolingcompressedairandoil.Becauseoftheirstructural,mechanicalandreliabilityaspectsoftheuniqueadvantagesofwidelyusedinships,locomotives,energy,defense,petroleum,chemicals,machinery,food,textileandotherindustries,withhighreliability,littlevibration,lownoiseconvenientoperation,thevulnerabilityofsmall,highoperatingefficiencyofitsgreateststrengths.

Keywords:

single-screwaircompressors,programmablelogiccontrollers,control

第四章维修与保养....................46

4.1空压机的压力调节器整定..................46

4.2空气滤清器...........................46

4.3冷却器及安全阀.......................46.

4.3.1冷却器.......................46

4.3.2安全阀.......................46

4.4数显温度计实验及电机过载继电器..............47

4.4.1数显温度计实验....................47

4.4.2电机过载继电器....................47

结论…………………………………………………………………………47

附录..............................50

第1章绪论

1.1单螺杆压缩机的历史及现状

   1960年法国辛麦恩（B.Zimmern）提出了单螺杆压缩机的构想，并获得专利权，1962年试制出第一台样机，70年代初期由法国标致汽车公司正式生产投放市场。

70年代末期，荷兰、英国和日本等国家先后开发生产制冷、空调用单螺杆压缩机，其形式有开启式和半封闭式两种。

80年代末又推进技术，发展制造出石油、化工、矿山等行业用的压缩各种气体（包括空气、易燃易爆及有毒气体）的单螺杆压缩机。

目前世界上已有英、法、美、日、荷兰等国家的厂商可以生产出不同规格单螺杆压缩机。

1.2单螺杆空气压缩机在国内外概况与优缺点

1.2.1单螺杆空气压缩机在国内外的概况

1、国外概况

目前只有日、美、英、法和荷兰等国家在引进法国奥费尔公司技术的基础上生产单螺杆压缩机。

单螺杆冷冻机英国（Hall）公司将剖分式机体改成整体式，提高了整机的刚性与精度，设置进气线减少了油液的粘性剪切损失并提高了进气效率。

所以生产的喷油单螺杆冷冻机其性能全面优于双螺杆冷冻机，但水平低于日本。

日本大金公司生产的单螺杆冷冻机比该公司原生产的双螺杆冷冻机，满载时效率提高了25%，部分负载时效率提高了40%。

八十年代，日本三菱公司创造了自己的高精度加工和装配技术，所生产的无油单螺杆冷冻机由于减少了油液的粘性剪切损失，比喷气单螺杆冷冻机节能5%,现在的水平又有了进一步的提高。

大型无油单螺杆冷冻机的性能全面达到或超过了最节能但价格昂贵的透平式冷冻机，成为当代最好的冷冻机，也是冷冻机的发展方向，因而市场前景良好，目前仅日本能生产。

由于其成本远低于透平式而售价却较高，所以单螺杆冷冻机附加值很高，经济效益和社会效益很好。

2、国内概况

北一通是国内最早研制单螺杆压缩机的厂家，76年研制出样机，当时齿合副的寿命仅数十小时。

该厂由于长期未能突破各项关键技术，曾经与美国CP公司达成引进单螺杆压缩机全套技术的协议，但后来美国单方面中止了合同。

北一通仅得到产品样机与不齐全的图纸（缺最关键的螺杆与星轮图纸）。

之后该厂又多方努力寻找引进，迄今毫无结果。

温岭化工机械厂和苏北冷冻机厂先后与西安交大合作研制的单螺杆压缩机均由于长期未能解决啮合副的加工技术而放弃了研制工作。

武汉空气压缩机厂和西安交大合作染指的压喷油单螺杆空气压缩机，为86年国家科委重点项目，此外七零四所舰船用喷水单螺杆空气压缩机系国防科工委重点项目，研制情况不明。

国内其他单位得到北一通退休职工转让技术所生产的样机，其水平在北一通一下。

关键技术单螺杆压缩机生产中最大的困难，即关键技术在于螺杆。

星轮的参数设计及其优化，两啮合面得齿廓精度（加工精度和装备精度）。

只要解决了这两个问题，就能大批量生产各种用途的单螺杆压缩机。

（近年的情况加上）

1.2.2单螺杆空压机的优点与缺点

1、单螺杆空压机的优点有：

①结构好

单螺杆空气压缩机的量星轮在螺杆两侧的对称位置，使单螺杆空气压缩机不仅没有不平衡惯性力，而且使用在螺杆上的轴向力和径向力也互相抵消，这是单螺杆压缩机设计先进最显著的特征。

②效率高

单螺杆压缩机在理论上不存在余隙容积，螺杆转速在3000r/min左右时，动力润滑性能优异，这就决定了但罗噶压缩机油很高的工作效率。

③噪音低

单螺杆压缩机的齿合副由于星轮采用高分子材料，惦记与螺杆直联而无中间传动齿轮，同时箱板粘贴有吸音材料，因而运行噪音极小。

④振动小

单螺杆压缩机有优越的动力平衡系统，有效的遏制振动源，使机器运行极为平衡，对基础无特殊要求。

⑤费用小

单螺杆空压机的易损件极少，加之监控系统信息化，智能化水平高，全天无值守运行。

由于力平衡性能好，主轴可工作5万小时甚至更长寿命，无故障运行时间长，运行费用比其他各类压缩机的运行费用都少。

2、单螺杆空压机的缺点有：

①运动部件较多

单螺杆空压机有三个螺旋轴，而且螺杆和行星齿轮的刚性相差较大，运动中易变形不均匀，因而相互啮合精度难以保证，所以溶剂效率较低。

②耐磨性较差

目前市场上销售的单螺杆压缩机中行星齿轮均采用非金属材料，耐磨性较差，在告诉工作过程中由于磨损较大，造成内泄漏增大，因而工作一段时间后流量有较大衰减，一般在3000至4000小时的运转后流量平均衰减5——10%。

所以单螺杆空压机在工业应用中的经济型极差。

加上变形的不均匀引起的啮合精度难以保证还会造成整机设备的机械稳定性降低，因而故障率高，维修率高进一步限制了它的使用范围。

③行星齿轮的材料不改善

行星齿轮作为单螺杆压缩机的核心部件之一，其主要作用是起密封作用。

如果选用钢制的行星齿轮，由于钢材膨胀系数大，膨胀量大，所以必须在行星齿轮与螺杆间留较大的间隙，不但泄露多，效率低，而且容易咬死造成重大故障。

1.2.3单螺杆压缩机的开发关键技术

1、螺杆和星轮的参数优化

星轮和螺杆啮合时，星轮的工作齿面在每一瞬时的共轭接触线，除了星轮的一条直母线q外，还有因二次包络而形成的另一条轭接触线。

这些瞬时接触线在对应的星轮齿有效转角φ范围内，形成一个连续的曲面S。

曲面S的一般在母线q之上，另一半在母线q之下。

但是曲面S的一大部分，只在某一瞬时，即某一转角Φ时，实现螺杆和星轮的共轭接触。

在之后（或之前），它却侵入了螺杆实体而发生实体干涉。

因此，S曲面的这一部分是不可用的。

曲面S的形状及特性和啮合副的参数设置有密切关系。

因此我们面临了一个“最优化”的课题，它的“目标函数”是如何在有效转角范围内最大限度地令S曲面处在可用区间，以增加星轮齿侧曲面的啮合面积。

从而有效地延长啮合副的寿命。

2、加工精度

高技能高度专用机床是加工优质螺杆、星轮必不可少的设备，是整个项目的关键，也是国外对我国封锁的重点。

虽然一些专家过去认为专机传动链精度要求太高国内不可能达到。

但是在当前伺服系统的广泛应用情况下，制造由最短的传动链和超高精度传动元件组成的专机是可以实现的。

3、加工方法

刀具在国外直线