2022年螺旋蜗杆式空气压缩机 .pdf
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1、洛阳大学机电工程学院毕业设计第 1 页 共 25 页绪论随 着 改 革 开 放 以 来 , 四 个 现 代 化 建 设 的 步 伐 也 飞 速 前 进 。 现 代 化 的 到来 , 人 们 的 生 活 条 件 也 日 以 提 高 。 伴 随 着 生 活 的 提 高 人 们 对 家 电 类 的 产 品要 求 也 越 来 越 高 , 用 电 量 也 是 与 日 俱 增 。 从 能 源 的 形 式 来 看 , 我 国 还 是 以火 力 发 电 、 水 力 发 电 、 核 力 发 电 综 合 的 发 展 形 式 并 存 。 就 规 模 来 说 , 水 力发 电 占 主 要 的 一 大 部 分。其 中
2、,三 峡 水 力 发 电 站 是 我 国 最 大 的 水力 发电 站 。可 是 水 力 发 电 受 季 节 的 影 响 较 大 , 单 一 的 水 力 发 电 是 不 可 能 满 足 现 代 化 的发 展 需 要 的 , 而 火 力 发 电 正 好 弥 补 了 季 节 影 响 。 可 是 它 有 污 染 , 同 时 也 消耗 自 然 能 源 。 所 以 核 力 发 电 是 高 效 污 染 小 的 产 品 是 最 理 想 的 发 电 产 品 。 目前 我 国 正 向 核 力 发 展 建设 努力 。火 力 发 电 虽 有 缺 点 可 是 目 前 仍 不 可 缺 少 , 在 这 里 我 的 设 计
3、就 是 针 对 火力 发 电 很 重 要 的 一 部 分 供 气 系 统 中 不 可 缺 少 的 空 气 压 缩 机 。 它 关 系 到 煤 资源 是 否 充 分 的 利 用 、 污染 的大 小 , 以 及 经 济 效 益 的 问 题 。压 缩 机 的 种 类 很 多 , 这 里 我 主 要 的 介 绍 的 是 螺 旋 式 蜗 杆 空 压 机 。 它 具有 结 构 简 单 、 工 作 可 靠 和 操 作 方 便 等 一 系 列 的 优 点 , 因 此 在 空 气 系 统 、 制冷 空 调 及 各 种 工 艺 流 程中 获得 了 广 泛 的 应 用 。这 是 一 种 市 场 份 额持 续扩 大
4、、应 用 前 景 十 分 广 阔 的 新 型 压 缩 机 。 为 进 一 步 改 善 螺 杆 压 缩 机 的 性 能 、 阔 大其 应 用 范 围 , 应 在 以 下 几 方 面 做 深 入 的 研 究 : ( 1) 在 型 线 啮 合 特 性 、 转 子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 2 页 共 25 页受 力 变 形 和 受 力 膨 胀 等 方 面 研 究 的 基 础 上 ,
5、 创 造 新 的 高 效 型 线 , 以 进 一 步提 高 螺 杆 压 缩 机 的 效 率。( 2)研 究 吸 气 和 排 气 的 流 动 特 性 ,在 流 场 分 析 的 基 础 上 进 一 步 合 理 配 合 吸排 气 孔 口 和 相 关 的 连 接管 道。( 3)分 析 螺 杆 压 缩 机 的 噪 音 产 生 机 理 ,研 究 型 线 设 计 和 孔 口 配 置 等 因 素 对指 标 的 影 响 , 从 而 更 有效 的降 低 噪 音 。( 4) 研究 转 子 螺 旋 齿 面 的 加 工 工 艺 , 除 选 用 高精 度高 产 率 的 专 用 设 备 外 ,还 要 研 究 新 型 少 切
6、 削 和无 切削 加 工 工 艺。( 5) 扩 大 螺 杆 压 缩 机的 参 数 范 围 ,主 要 应 向 小 容 积 流 量 、高 排 气 压 力 的 方向 发 展 。 同 时 研 究 气 量 调 节 机 构 与 智 能 控 制 系 统 , 提 高 调 节 工 况 下 压 缩 机运 转 的 经 济 性 , 进 一 步扩 大螺 杆 压 缩 机 的 应 用 范 围 。在 我 的 工 作 实 习 中 接 触到 了很 多 空 气 压 缩 机 ,有 德 国 的 VM型 得 尔 塔 压 缩 机 、美 的 盛 顿 空 气 压 缩 机 和 意 大 利 的 英 格 索 蓝 空 气 压 缩 机 这 里 我 主
7、要 的 介 绍 下德 尔 塔 空 压 机 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 3 页 共 25 页第一章空气压缩机的特点、工作原理和结构1.1 特 点随 着 社 会 的 进 步 和 发 展 , 对 压 缩 空 气 的 需 求 的 地 方 也 越 来 越 多 。 尤 其是 螺 杆 式 空 气 压 缩 机 ,以 其 独 特 的 优 点 在 使 用 中 使 用 所 占 比 例 也越 来越
8、 大 。就 气 体 压 力 提 高 的 原 理 而 言 , 螺 杆 压 缩 机 与 活 塞 压 缩 机 相 同 , 都 属 于 容 积式 压 缩 机 。 就 主 要 部 件 的 活 动 形 式 而 言 , 友 与 透 平 压 缩 机 相 似 。 所 以 螺 杆压 缩 机 同 时 兼 有 上 述 两种 压缩 机 的 特 点 。 螺 杆 压 缩 机 的 优 点 :1)它 是 容 积 式 压 缩 机 的 一 种 , 其 理 论 排 气 量 与 各 工 作 部 件 的 运 动 速度 ,尤 其 是 与 转 子 的 转 速 成正 比关 系 ,压 缩 机 主 要 参 数 - 压 力 和 排气 量 的 变化
9、互不 影 响 。2)故 障 少 、维 修简 单 、 使 用 寿 命 长 。3)由 于 呈 连续 单向 旋 转 , 没 有 往 复 运 动 , 惯 性 力 小 ,因 此 转 速 高 、 运转 可 靠 、无 振动 。4)对 一 组 阴阳 转子 的 齿 形 空 间 而 言 ,随 着 啮 合 点 沿 轴 向 往 前 移 动 ,其一 侧 进 行压 缩或 排 出 而 容 积 减 小 ,另 一 侧 空 间 容 积 就 增 大 ,进 行 下一 个 吸 入过 程。 再 加 上 回 转 数 高, 齿 数 较 多 ,因 此 压 缩 作 用 是 完 全连 续 的 ,吸 气 和 排 气 没 有 往 复 式 的 压 缩
10、机 脉 动 现 象 ,也 没 有 离 心 空名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 4 页 共 25 页压 机 的 喘振 现象 。5)由 于 螺 杆式 压缩 机 属 于 容 积 式 压 缩 机 ,因 此 压 力 上 升 不 受 转 速 的 影响 。只 要 转 子 旋 转 一 周 , 就 能 达 到 预 定 的 压 缩 比 。另 外 它 和 离 心 式空 压 机 亦不 相同 , 它 的 加
11、 压 过 程 和 气 体 的 比 重 无 关 。6)螺 杆 式 压缩 机加 压 是 依 靠 两 个 转 子 不 接 触 的 旋 转 ,因 此 它 能 适 应 压缩 湿 气 体以 及含 液 滴 的 气 体 。7)螺 杆 压 缩机 可以 用 滑 阀 在 100%-10%的 范 围内 连续 比 例 的 控 制 能量 。滑 阀 安 装 在 两 个 转 子 之 间 的机 壳 上 , 可 以 前 后 移 动 ,通 过 滑 阀可 以 控 制进 气量 在 100%-10%范围 内 变 化 ,不 影 响 压 缩 比 ,不 影 响转 速 , 能在 较大 的 范 围 内 比 较 理 想 的 控 制 载 荷 。8)由
12、 于 阴 阳转 子之 间 、 转 子 与 外 壳 之 间 不 存 在 固 体 接 触 引 起 的 摩 擦 。因 此 , 螺 杆 式 压 缩 机 除 适 用 于 无 油 润 滑 外 , 还 适 用 于 输 送 不 被 润 滑油 污 染 的场 合。9)螺 杆 式 压缩 机尺 寸 小 , 质 量 轻 ,容 易 安 装 , 设备 基础 小 而 简 单 , 因此 一 次 基础 建设 投 资 省 。 同时 , 一 般 采 用 螺 敢 式 压 缩 机 的 装 置 都 不需 要 备 机。10) 螺 杆 式 压缩 机制 造 工 艺 要 求 高 ,不 适 用 于 高 压 压 缩 机 用 。 同 时, 在使 用 螺
13、 杆压 缩机 时 , 应 特 别 注 意 按 规 定 方 向 旋 转 , 不 可 使 之 反 转 。11) 由 于 运 动部 件必 不 可 少 的 间 隙 , 泄 漏 大 ,效 率 较 底 。同 时, 在 螺 杆式 无 油 润滑 压缩 机 上 , 为 了 保 证 转 子 间 的 间 隙 , 必 须 用 同 步 齿 轮 ,为 了 减 小内 部温 度 的 上 升 ,必 须 用 增 速 齿 轮 来 提 高 其 转 速 ,因 此 机械 损 失 大、 噪音 较 大 , 同 时 还 要 装 设 管 道 消 音 器 。 螺 杆 式 空 压 机 的 缺 点:1)造 价 高 。螺 杆 压 缩 机 的 转 子 齿
14、 面 是 一 个 空 间 曲 面 ,需 利 用 特 制 的 刀具 ,在 价 格 昂 贵 的 专 用 设 备 上 进行 加 工 。 另 外 , 对 螺 杆 压 缩 机 汽 缸名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 5 页 共 25 页的 加 工 精度 也有 较 高 的 要 求 , 所 以 螺 杆 压 缩 机 的 造 价 较 高 。2)不 能 用 与高 压场 合 。 由 于 受 到 转 子
15、刚 度 和 轴 承 寿 命 等 方 面 的 限 制 ,螺 杆 压 缩机 只能 适 用 与 中 、 低 压 范 围 , 排 气 压 力 一 般 不 超 过 4.5MPa 。3)不 能 制 成微 型。螺 杆 压 缩 机 依 靠 间 隙 密 封 气 体 ,目 前 一 般 只 有 容 积流 量 大 于 0.2m3/min 时 , 螺 杆 压 缩 机 才 具 有 优 越 的 性 能 。1.2 螺 杆 压缩 机 的 原 理螺 杆 压 缩 机 的 主 要 部 件 是 一 对 阴 阳 转 子 ,两 个 转 子 是 具 有 不 同 齿 数 的 螺旋 齿 相 互 啮 合 的 , 啮 合点 (密 封 线 ) 随 着
16、 转 子 的 回 转 而 移 动 。 旋 转 时 , 使处 于 转 子 齿 槽 之 间 的 气体 不断 产 生 周 期 性 的 容 积 变 化 , 且 沿 着 转 子 轴 线 由吸 入 侧 输 送 至 压 出 侧 ,实 现吸 入 、 压 缩 和 排 气 的 全 部 过 程 , 不 需 要 往 复 式压 缩 机 那 样 的 余 隙 容 积。螺 杆 间 存 在 一 定 的 间 隙 。具 体 的 工 作 原理 -吸 气 过 程 、 压 缩 过 程 和 排 气 过 程 如 下 :、 吸 气 过 程初 时 气 体 经 压 缩 机 外 壳 一 端 的 进 气 孔 口 分 别 进 入阴 、 阳 螺 杆 齿
17、间 容 积 ,随 着转 子 的 回 转 , 这 两 个 齿 间 容 积 各 自 不 断 扩 大 。当 这 两 个 容 积 达 到 最 大值 时, 齿 间 容 积 和 吸 气 孔 口 断 开 , 吸 气 过 程 结 束 。( 注 意 , 此 时 阴 、 阳 转子 的齿 间 容 积 彼 此 并 未 连 通 )、 压 缩 过 程转 子 继 续 回 转 ,在 阴 阳 螺 杆 齿 间 容 积 连 通之 前, 阳转 子 齿 间 容 积 中 之 气 体受 阴螺 杆 齿 的 侵 入 先 行 压 缩 经 某 一 转 角 后 , 阴 、 阳螺 杆 齿 间 容 积 连 通( 以 后 将 此 连 通 的 阴 阳 螺
18、杆 齿 间 容 积 称 为 齿 间 容 积对 ),呈 V 字 形 的 齿 间 容 积 对 , 因齿 的 相 互 挤 入 其 容 积 值 逐 渐 减 小 , 实 现 气 体 的压 缩 过 程 , 直 到 该 齿 容积 对与 外 壳 上 另 一 端 的 排 气 口 相 连 通 时 为 止 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 6 页 共 25 页、排 气 过 程在 齿 间 容 积 对 与
19、 排 气孔 口 连 通 后 ,排 气 过 程 即 行 开始 。 由 于 转 子 回 转 事 故容 积的 不 断 缩 小 , 将 压 缩 后 具 有 一 定 压 力 的 气 体 送至 排 气 接 管 , 此 一 过 程一 直延 续 到 该 容 积 对 达 到 最 小 时 为 止 。随着 转 子 的 继 续 回 转 , 上 述 过 程 重 复 进 行 。 在螺 杆 压 缩 机 中 , 阴 、 阳螺 杆 转 向 相 互 迎 合 一 侧时 ,气 体 受 到 压 缩, 这 一 侧面 称 为 高 压 力 区 ;相 反 ,螺 杆 转 向 彼 此 背 离 的 一侧 面, 齿 间 容 积 在 扩 大 并 处 在
20、 吸 气 阶 段 , 称 为 低 压力 区 。 两 转 子 轴 线 所 在平 面是 高 、 低 压 力 区 的 分 界 面 。1.3螺杆 压 缩 机结 构螺杆 式 压 缩 机 是 容 积 式 压 缩 机 的 一 种 , 它 的 主要 结 构 是 由 壳 体 ( 汽 缸和 港 盖 ) 与 机 壳 内 一 对阴 阳转 子 所 组 成 。 发 动 机 通 过 连 轴 节 与 压 缩 机 的 主转 子 -阳 转 子 连 接 ,在 压 缩 机 的 外 壳 一 端 有 进 气 孔 ,另 一 端 有 排 气 孔 以及 密 封 组 件 。螺 杆 式 压 缩 机 有 转 子 端齿 形 和 不 对 称 形 线 两
21、 种 , 气 体 的 冷 却 方 式 有 直接 向 气 体 内 喷 油 以 及 机壳 水套 内 用 循 环 水 冷 却 , 油 的 冷 却 也 有 水 冷 和 风 冷两 种 。 螺 杆 式 无 油 润 滑亦 称干 式 螺 杆 压 缩 机 , 其 结 构 与 易 蒸 发 的 液 体 ( 如水 ) 对 空 气 进 行 内 部 冷却 的压 缩 机 相 似 , 但 压 缩 和 提 供 的 是 无 油 的 气 体 。阳 转 子 是 凸 形 齿 , 阴 转子 是凹 形 齿 , 压 缩 机 通 常 是通 过 阳 转 子 来 驱 动 。在 转 子 螺 旋 部 分 的 端 面上 , 以 及 顶 圆 上 设 有
22、附 加 的 密 封 肋 , 这 种 密 封肋 或 者 与 转 子 成 一 体 ,或 者锒 嵌 在 铣 制 的 窄 槽 内 。 螺 杆 式 无 油 润 滑 压 缩 机的 转 子 通 常 制 作 成 空 心的 ,其 内 充 满 冷 却 油 。 从 结 构 上 看 , 转 子 可 以 与 螺旋 部 分 制 作 成 一 个 整 体的 部件 , 或 者 组 装 件 , 即 螺 旋 部 分 和 轴 分 别 用 不 同的 材 料 制 造 。 转 子 通 常用 各种 牌 号 的 刚 制 造 , 壳 体 多 半 用 铸 铁 制 造 。 转 子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -
23、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 7 页 共 25 页直 径 在 250mm以 下 的 螺 杆 式 无 油润 滑 压 缩 机 , 其 壳 体 通 常 在 吸 入 侧 有 一 垂直 剖 分 面 。 对 于 大 型 无油 润滑 压 缩 机 的 壳 体 , 除 了 垂 直 剖 分 面 以 外 , 在 转子 平 面 上 还 有 水 平 剖 分面 。螺 杆 式 无 油 润 滑 压 缩 机的 壳 体 都 有 冷 却 水 套 。 无 水 冷 的 压 缩 机 , 无
24、 论是 无 油 润 滑 还 是 喷 油 润滑 ,其 壳 体 的 表 面 都 有 肋 棱 , 这 些 肋 棱 不 仅 使 壳 体有 一 定 的 刚 性 , 而 且 还可 以改 善 向 周 围 介 质 的 散 热 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 25 页 - - - - - - - - - 洛阳大学机电工程学院毕业设计第 8 页 共 25 页第二章间隙设计 螺 杆 式 无 油 润 滑 压 缩 机 时 , 无 论 是 压 缩 机转 子 间 的 间 隙 , 还
25、是 壳体 间 的 间 隙 , 通 常 约 为转 子外 径 的 0.1% ( 因 为 共轭 螺杆 转 子 不 可 避 免 地 存在 制 造 误 差 、 安 装 误 差、 运转 时 的 受 力 变 形 、 受 热 膨 胀 以 及 机 件 的 磨 损 等因 素 的 缘 故 ) 。 间 隙 的存 在, 一 方 面 必 然 影 响 到 压 缩 介 质 的 泄 露 量 和 压 缩过 程 的 特 性 , 近 而 使 实际 排气 量 以 及 压 缩 机 的 效 率 下 降 ; 另 一 方 面 , 间 隙的 存 在 友 有 安 全 、 正 常运 行所 必 须 。 因 此 , 螺 杆 式 无 油 润 滑 机 的
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