单螺杆压缩机.docx
《单螺杆压缩机.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单螺杆压缩机.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![单螺杆压缩机.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-1/26/abb45557-4d63-4c9f-917f-639376f61597/abb45557-4d63-4c9f-917f-639376f615971.gif)
单螺杆压缩机
第8章单螺杆压缩机
§8.1工作原理及特点
8.1.1基本工作原理
螺杆和星轮可分为C型(Cylinder)和P型(Plane)
最典型的结构为CP型。
单螺杆压缩机的主要零部件:
基元容积的组成:
单螺杆压缩机的主要零部件:
单螺杆压缩机原理
8.1.2单螺杆压缩机的特点
1)具有理想的力平衡性
螺杆:
星轮:
轴向力很小
2)单级容量大,无余隙容积
一般,6个螺槽,2个星轮,相当于6缸双作用压缩机
3)高速轻载,易形成流体动力润滑
星轮基本不受载荷,只有轴承的摩擦阻力
4)几何形状复杂,啮合副型线的加工精度要求高。
单螺杆压缩机与螺杆压缩机的比较:
1)力平衡方面
单螺杆压缩机:
螺杆承受的径向和轴向气体力可以自动平衡,星轮齿承受气体力,要求星轮齿具有足够的强度和刚度。
双螺杆压缩机:
螺杆转子承受较大的径向和轴向气体力,要求螺杆具有足够的强度和刚度。
2)驱动方式
单螺杆压缩机:
与电动机直接联或加带轮。
螺杆压缩机:
与电动机直联或加带轮,转速较高时须加增速齿轮
3)可靠性方面
单螺杆压缩机:
单螺杆压缩机的星轮是易损部件,除对星轮材料有较高要求外,星轮还需定期更换。
双螺杆压缩机:
双螺杆压缩机中没有易损件,无故障运行时间可达4~8万小时。
4)效率方面
单螺杆压缩机:
中速(1500~3500r/min)时效率高,直联,比功率5.9~6.4KW/(m/min)双螺杆压缩机:
高速(3000~7000r/min)时效率高,加增速齿轮,比功率6.0~6.6KW/(m/min) 。
随着运行时间增加,单螺杆压缩机的星轮磨损将导致气量减少和效率降低。
5)噪音和振动方面
单螺杆压缩机:
力平衡性好、振动小、噪声低,一般为60~68dB。
双螺杆压缩机:
力平衡性差、金属螺杆啮合时有高频噪声,64~78dB。
6)加工设备方面
单螺杆压缩机:
没有成熟的专用加工设备,进而导致产品的性能不是很稳定。
双螺杆压缩机:
已有成熟的螺杆专用铣床和磨床,可确保产品性能稳定。
7)维修性
单螺杆压缩机:
主机机壳采用整体结构后,星轮侧有大窗口,维修方便 。
双螺杆压缩机:
转子轴承寿命较短,更换时须打开机壳,工作量大 。
8)适用性方面
单螺杆压缩机:
由于螺杆受力完全平衡,单螺杆压缩机能在高压下工作,适合用于高排气压力的场合,如高压空气压缩机、制冷压缩机和天然气压缩机等。
美国海军认为对于高压无油压缩机而言,单螺杆压缩机是唯一的选择。
目前美国是世界唯一拥有高压无油单螺杆压缩机的国家。
双螺杆压缩机:
由于受到转子刚度和轴承负荷等方面的限制,双螺杆压缩机只能适用于中、低压范围,如动力用空气压缩机、制冷压缩机和低压天然气压缩机等,排气压力一般不能超过4.5MPa。
8.1.3单螺杆压缩机的发展历史及现状
1955年英国的J.W.Goodyear的“压能变换装置”专利。
1960年法国的B.Zimmern首先提出单螺杆压缩机的设想,并取得发明专利。
1963年B.Zimmern试制出第一台单螺杆空气压缩机样机
并批量生产。
此后,日本三井精机等引进专利,进
行系列化生产。
70年代中期荷兰的Grasso公司和英国的APVHall公司将单螺杆压缩机应用于制冷空调领域。
并开始由喷油机型发展为喷水、喷制冷剂的新机型。
主要的生产厂家:
荷兰的Grasso公司、英国的APVHall公司、美国的Dresser-rand、Grimmerschmidt、日本的三井精机、三菱、大金公司等。
目前,只有美、日、法、英、荷兰能够生产单螺杆压缩机。
国内:
上海施奈德、飞和、乐清、顺德正力精工等。
§8.2啮合副型线
8.2.1型线的基本要求
双螺杆:
单螺杆:
1)润滑性能好
要求:
相对速度大,接触线法向方向的相对曲率半径大
二次包络型线,形成两条接触线,中间的洼斗构成油腔,油膜强度高。
2)密封
泄漏途径:
L1——星轮齿顶与螺槽底交线
L2、L4——星轮齿侧与螺槽交线
L3、L5——星轮齿根前后侧泄漏小孔
L6——星轮顶面和气缸间的泄漏线
L7、L8——螺槽前后侧表面螺旋线与气缸间的间隙泄漏
L9——螺杆密封圆柱段与气缸间间隙的泄漏
3)加工
以星轮的一个齿形作为刀具,加工螺杆。
加工星轮
8.2.2基本型线类型
辛麦恩第一类型线(直线包络):
加工简单、泄漏少、磨损快
辛麦恩第二类型线(圆柱包络):
加工螺杆简单、效率高(可以用回转刀具加工);接触线不断变化,磨损小;泄漏孔较大,容积效率下降。
辛麦恩第二类型线(圆台包络):
泄漏孔面积减小
二次包络型线:
以螺杆作刀具包络出的共轭曲面作为星轮齿侧工作面。
二次包络型线啮合时,在一定转角范围内存在两条瞬时接触线。
润滑好。
§8.3单螺杆压缩机的结构概述
8.3.1机壳
螺杆、星轮靠即可保证相互的位置精度。
机壳的结构可分为剖分式与整体式两种。
剖分式:
✓加工、装配方便。
✗需要采取特殊的密封措施。
✗不易保证啮合副与气缸间的间隙。
整体式:
✓机壳承压强度高。
✓密封性能好。
✓只要保证加工精度,则好装配。
✗加工较困难。
8.3.2螺杆、星轮啮合副
螺杆:
通常在进气端有一倒锥,增加进气流通面积;排气端有一段密封圆柱段,以密封高压气体。
星轮:
星轮属于高速轻载,易发生冲击和振动。
采用浮动星轮后,只有星轮片发生冲击,能够减轻冲击质量,从而有效的减少星轮的摩擦磨损,提高运行可靠性。
弹性星轮:
每个星轮齿做成单独的弹性镶嵌件
弹性镶嵌件的作用相当于活塞环,靠离心力、弹簧力及气体压力使螺杆和星轮齿间密封。
缺点:
结构复杂、制造困难。
材料选择:
(主要考虑啮合副间的摩擦系数)
螺杆:
球墨铸铁、铸铝合金、青铜等。
星轮:
球墨铸铁(整体式)、复合塑料或铸钢外面模塑尼龙或酚醛树脂(浮动星轮)。
弹性星轮的镶嵌齿采用耐高温的热塑性工程塑料。
8.3.3轴承
因作用力小,可选用普通轴承。