螺杆压缩机.ppt

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1、螺杆压缩机知识螺杆压缩机知识2005-（6-7）一一 螺杆压缩机发展历程螺杆压缩机发展历程2020世纪世纪世纪世纪3030年代，瑞典皇家工学院教授年代，瑞典皇家工学院教授年代，瑞典皇家工学院教授年代，瑞典皇家工学院教授Alf Alf LysholmLysholm在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运动的压缩机，要求其转速比活塞压缩机高得多，以动的压缩机，要求其转速比活塞压缩机高得多，以动的压缩机，要求其转速比活塞压缩机高得多，以动的压缩机，要求其转速比活塞压

2、缩机高得多，以便可由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。为便可由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。为便可由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。为便可由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。为了达到上述目标，了达到上述目标，了达到上述目标，了达到上述目标，19341934年他发明了螺杆压缩机，其年他发明了螺杆压缩机，其年他发明了螺杆压缩机，其年他发明了螺杆压缩机，其初衷是用于柴油机和燃气轮机的增压。由于设计与初衷是用于柴油机和燃气轮机的增压。由于设计与初衷是用于柴油机和燃气轮机的增压。由于设计与初衷是用于柴油机和燃气轮机的增压。由于设计与制造水平所限，制造水平所限，制造水平所限，制造水平所限，2

3、020世绝世绝世绝世绝6060年代以前，螺杆压缩机的年代以前，螺杆压缩机的年代以前，螺杆压缩机的年代以前，螺杆压缩机的发展异常缓慢，只在军事装备中有高速、无油的螺发展异常缓慢，只在军事装备中有高速、无油的螺发展异常缓慢，只在军事装备中有高速、无油的螺发展异常缓慢，只在军事装备中有高速、无油的螺杆压缩机得以应用。杆压缩机得以应用。杆压缩机得以应用。杆压缩机得以应用。6060年代初，喷油技术被引入螺年代初，喷油技术被引入螺年代初，喷油技术被引入螺年代初，喷油技术被引入螺杆压缩机，降低了转子型线加主精度的要求，同时杆压缩机，降低了转子型线加主精度的要求，同时杆压缩机，降低了转子型线加主精度的要求，同

4、时杆压缩机，降低了转子型线加主精度的要求，同时对机组的噪声、结构、转速等产生了有利影响。这对机组的噪声、结构、转速等产生了有利影响。这对机组的噪声、结构、转速等产生了有利影响。这对机组的噪声、结构、转速等产生了有利影响。这种高效、可靠的新机型迅逮走向民用市场。种高效、可靠的新机型迅逮走向民用市场。种高效、可靠的新机型迅逮走向民用市场。种高效、可靠的新机型迅逮走向民用市场。目前，喷油螺杆压缩机已成为空气动力、制冷空调这两个领域大量推广的主要机型。在中等容积流量的空气动力装置及中等制冷量的制冷装置中，螺杆压缩机占据了市场的优势份额。无油螺杆压缩机在石油、化工、食品、医药等行业作为工艺压缩机，市场前

5、景十分广阔。二二 螺杆压缩机发展方向螺杆压缩机发展方向螺杆压缩机广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制冷等工业部门，在宽广的容量和工况范围内，逐步替代了其它种类的压缩机。统计数据表明，螺杆压缩机的销售量已占所有容积式压缩机销售量的80以上，在所有正在运行的容积式压缩机中，有50是螺杆压缩机。今后螺杆压缩机的市场份额仍将不断扩大，特别是无油螺杆空气压缩机和各类螺杆工艺压缩机，会获得更快的发展三三 基本结构基本结构 通常所称的螺杆压缩机即指通常所称的螺杆压缩机即指双螺杆压缩机双螺杆压缩机双螺杆压缩机双螺杆压缩机。双螺杆压缩机一般由阴、阳转子、机体双螺杆压缩机一般由阴、阳转子、机体 轴轴承

6、、轴封等零部件组成。承、轴封等零部件组成。在压缩机的机体中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。通常把节圆外具有凸齿的转子，称为阳转子或阳螺杆阳转子或阳螺杆；把节圆内具有凹齿的转子，称为阴转子或阴螺杆阴转子或阴螺杆。一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。因此，阳转子又称为主动转子主动转子，阴转子又称为从动转子从动转子。转子上的球轴承使转子实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。同样，转子两端的图柱滚子轴承使转子实现径向定位，并承受压缩机中的径向力。在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。一个供吸气用，称作吸气孔口；另一个供排气用，称为排气孔口。四、四、螺杆压缩机工作原理螺杆

7、压缩机工作原理 螺杆压缩机的工作循环可分为吸气、吸气、压缩和排气压缩和排气三个过程。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，为简单起见，这里只研究其中的一对齿。4.1，吸气过程，吸气过程图图图图1-21-2示出螺杆压缩机的吸气过程，所研究的一对齿用箭示出螺杆压缩机的吸气过程，所研究的一对齿用箭示出螺杆压缩机的吸气过程，所研究的一对齿用箭示出螺杆压缩机的吸气过程，所研究的一对齿用箭头标出。在图头标出。在图头标出。在图头标出。在图1-21-2中，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子中，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子中，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子中，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子按顺时针

8、方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。机壳按顺时针方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。机壳按顺时针方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。机壳按顺时针方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。机壳上有特定形状的吸气孔口。上有特定形状的吸气孔口。上有特定形状的吸气孔口。上有特定形状的吸气孔口。图图图图1-2a1-2a示出吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时示出吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时示出吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时示出吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时刻，这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口刻，这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口刻，这一对齿前端的型线完全啮合，

9、且即将与吸气孔口刻，这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口连通。连通。连通。连通。随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体定的真空，而此齿间容积又仅与吸气

10、口连通，因此气体定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流人其中，如图便在压差作用下流人其中，如图便在压差作用下流人其中，如图便在压差作用下流人其中，如图1-2b1-2b中阴影部分所示。中阴影部分所示。中阴影部分所示。中阴影部分所示。在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持槽中脱离

11、出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持连通。从某种意义上讲，也可以把这个过程看成是活塞连通。从某种意义上讲，也可以把这个过程看成是活塞连通。从某种意义上讲，也可以把这个过程看成是活塞连通。从某种意义上讲，也可以把这个过程看成是活塞（阳转子齿）在气缸（阴转子齿槽）中滑动。（阳转子齿）在气缸（阴转子齿槽）中滑动。（阳转子齿）在气缸（阴转子齿槽）中滑动。（阳转子齿）在气缸（阴转子齿槽）中滑动。吸气过程结束时的转子位置如图吸气过程结束时的转子位置如图吸气过程结束时的转子位置如图吸气过程结束时的转子位置如图1-2c1-2c所示，其最显著的所示，其最显著的所示，其最显著的所示，其最显著的特征是齿间容积达

12、到最大值，随着转子的旋转，所研究特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，所研究特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，所研究特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，所研究的齿间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口的齿间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口的齿间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口的齿间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口断开，吸气过程结束。断开，吸气过程结束。断开，吸气过程结束。断开，吸气过程结束。4.2 压缩过程压缩过程 图1-3示出螺杆压缩机的压缩过程。这是从上面看相互啮合的转子。图中的转子端面是排气端面，机壳上的排气孔口如图中粗实线所示。在这

13、里，阳转子沿顺时针方向旋转，阴转子沿逆时针方向旋转。图1-3a示出压缩过程即将开始时的转子位置。此时，气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中，齿间容积由于转子齿的啮合就要开始减小。随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合而不断减小。被密封在齿间容积中的气体所占据的体积也随之减小，导致压力升高，从而实现气体的压缩过程。如图1-3b所示。压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气孔口连通之前，如图1-3c所示。4.3 排气过程 图1-4示出螺杆压缩机的排气过程。齿间容积与排气孔口连通后，即开始排气过程。随着齿间容积的不断缩小，具有排气压力的气体逐渐通过排气孔口被排出（图1-4a)。这个过程一直持续到

14、齿末端的型线完全啮合（图1-4b)。此时，齿间容积内的气体通过排气孔口被完全排出，封闭的齿间容积的体积将变为零。从上述工作原理可以看出，螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动来达到。与活塞压缩机的区别，是它的工作容积在周期性扩大和缩小的同时，其空间位置也在变更。只要在机壳上合理地配置吸、排气孔口，就能实现压缩机的基本工作过程吸气、压缩及排气过程。五 螺杆压缩机特点 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。就主要部件的运动形式而言，又与透平压缩机相似。所以，螺

15、杆压缩机同时兼有上述两类压缩机的特点螺杆压缩机的优点：螺杆压缩机的优点：1 1)可靠性高。可靠性高。可靠性高。可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达转可靠，寿命长，大修间隔期可达4 48 8万万h h。2)2)操作维护方便。操作维护方便。操作维护方便。操作维护方便。操作人员不必经过长时间的专业培训，可操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。实现无人值守运转。3)3)动力平衡性好。动力平衡性好。动力平衡性好。动力平衡性好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速

16、工作，可实现无基础运转，特别适合用作移动式压缩稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合用作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少。机，体积小、重量轻、占地面积少。4)4)适应性强。适应性强。适应性强。适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点，排气量几乎螺杆压缩机具有强制输气的特点，排气量几乎不受排气压力的影响，在宽广的范围内能保护较高的效率。不受排气压力的影响，在宽广的范围内能保护较高的效率。5)5)多相混输。多相混输。多相混输。多相混输。螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙，因螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体、含粉尘气体、易聚合气体而能耐液体冲击，可压送

17、含液气体、含粉尘气体、易聚合气体等。等。螺杆压缩机的主要缺点：1)1)造价高。造价高。造价高。造价高。螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，需利用螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，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，对螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。所以，螺杆压螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。所以，螺杆压缩机的造价较高。缩机的造价较高。2)2)不能用于高压场合。不能用于高压场合。不能用于高压场合。不能用于高压场合。由于受到转子刚度和轴承寿命等方由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机只能适用于中、低压

18、范围，排气压力面的限制，螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，排气压力一般不能超过一般不能超过4.5MPa4.5MPa。3)3)不能制成微型。不能制成微型。不能制成微型。不能制成微型。螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一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般只有容积流量大于0.2m3/min0.2m3/min时，螺杆压缩机才具有优越时，螺杆压缩机才具有优越的性能。的性能。六 螺杆压缩机的分类螺杆压缩机有多种分类方法：按运行方式的不同，分为无油压缩机无油压缩机和喷喷油压缩机油压缩机两类；按被压缩气体种类和用途的不同，分为空空气压缩机气压缩机、制冷压缩机制冷压缩机和工艺压缩机工艺压缩机三

19、种；按结构形式的不同，分为移动式移动式和固定式固定式、开启式开启式和封闭式封闭式等。上述每种螺杆压缩机的工作原理完全相同，但在某个主要特征上又有显著的区别。每一种螺杆压缩机都有其固有的特点，满足一定的功能，并适用于一定的范围。在无油螺杆压缩机中，气体在压缩时不与润滑油接触。图在无油螺杆压缩机中，气体在压缩时不与润滑油接触。图1-51-5为为无油螺杆压缩机的结构示意图，无油机器的转子并不直接接触，无油螺杆压缩机的结构示意图，无油机器的转子并不直接接触，相互间存在一定的间隙。阳转子通过同步齿轮带动阴转子高速旋相互间存在一定的间隙。阳转子通过同步齿轮带动阴转子高速旋转，同步齿轮在传输动力的同时，还确

20、保了转子间的间隙。转，同步齿轮在传输动力的同时，还确保了转子间的间隙。值得指出的是：所谓“无油”，指的是气体在被压缩过程中，完全不与油接触，即压缩机的压缩腔或转子之间没有油润滑。但压缩机中的轴承、齿轮等零部件，仍是用普通润滑方式进行润滑的，只是在这些润滑部位和压缩腔之间，采取了有效的隔离轴封。在喷油螺杆压缩机中，大量的润滑油被喷人所压缩的气体介质中，起着润滑、密封、冷却和降低噪声的作用。喷油机器中不设同步齿轮，一对转子就象一对齿轮一样，由阳转子直接带动阴转子旋转。所以，喷油机器的结构更为简单七 螺杆压缩机的适用范围6.1.6.1.喷油螺杆空气压缩机喷油螺杆空气压缩机喷油螺杆空气压缩机喷油螺杆空

21、气压缩机喷油螺杆空气压缩机分为固定式和移动式两类。固定喷油螺杆空气压缩机分为固定式和移动式两类。固定式的使用场所不变，用电动机驱动，具有较好的消声式的使用场所不变，用电动机驱动，具有较好的消声措施，主要为各种气动工具及气控仪表提供压缩空气。措施，主要为各种气动工具及气控仪表提供压缩空气。移动式适合于在野外流动作业场所，采用内燃机或电移动式适合于在野外流动作业场所，采用内燃机或电动机驱动。动机驱动。喷油螺杆空气压缩机目前的容积流量范围为喷油螺杆空气压缩机目前的容积流量范围为0.20.2 l00m3/minl00m3/min，排气压力可达到，排气压力可达到2.6MPa2.6MPa。由于油气分离。由

22、于油气分离和气体净化技术的发展，喷油螺杆空气压缩机越来越和气体净化技术的发展，喷油螺杆空气压缩机越来越多地被用到对空气品质要求非常高的应用场合，如食多地被用到对空气品质要求非常高的应用场合，如食品、医药及棉纺企业，占据了许多原属无油压缩机的品、医药及棉纺企业，占据了许多原属无油压缩机的市场。市场。6.26.2喷油螺杆制冷压缩机喷油螺杆制冷压缩机喷油螺杆制冷压缩机喷油螺杆制冷压缩机螺杆制冷压缩机都采用喷油润滑的方式运行。按与电动螺杆制冷压缩机都采用喷油润滑的方式运行。按与电动机联接方式的不同，分为开启式、半封闭式和全封闭式机联接方式的不同，分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。目前，半封闭和全封闭

23、式螺杆制冷压缩机广泛应三种。目前，半封闭和全封闭式螺杆制冷压缩机广泛应用于民用住宅和商用楼房的中央空调系统，产量远远超用于民用住宅和商用楼房的中央空调系统，产量远远超过开启式。此外，螺杆制冷压缩机还用于工业制冷、食过开启式。此外，螺杆制冷压缩机还用于工业制冷、食品冷冻、冷藏，以及各种交通运输工具的制冷装置中。品冷冻、冷藏，以及各种交通运输工具的制冷装置中。6.3.6.3.喷油螺杆工艺压缩机喷油螺杆工艺压缩机喷油螺杆工艺压缩机喷油螺杆工艺压缩机喷油螺杆工艺压缩机用来压缩各种工艺流程中的气体，喷油螺杆工艺压缩机用来压缩各种工艺流程中的气体，通常是由喷油螺杆制冷压缩机改制而成，运行于其设计通常是由喷

24、油螺杆制冷压缩机改制而成，运行于其设计工况之内。工况之内。喷油螺杆工艺压缩机的工作压力由工艺流程确定，单级喷油螺杆工艺压缩机的工作压力由工艺流程确定，单级压比可达压比可达1010，排气压力通常小于，排气压力通常小于4.5MPa4.5MPa，但最高可达，但最高可达9.0MPa9.0MPa，容积流量范围为，容积流量范围为1 1200m3/min200m3/min。6.46.4干式螺杆压缩机干式螺杆压缩机干式螺杆压缩机干式螺杆压缩机干式螺杆压缩机可用来作为空气压缩机或工艺压缩机，干式螺杆压缩机可用来作为空气压缩机或工艺压缩机，压缩过程中没有液体内冷却和润滑。干式螺杆压缩机压缩过程中没有液体内冷却和润

25、滑。干式螺杆压缩机转速往往很高，对轴承和轴封要求较高，而且排气温转速往往很高，对轴承和轴封要求较高，而且排气温度也较高，单级压比小。目前一般干式螺杆压缩机的度也较高，单级压比小。目前一般干式螺杆压缩机的单级压比为单级压比为1.51.53.53.5，双级压比可达，双级压比可达8 81010，排气压，排气压力通常小于力通常小于2.5MPa2.5MPa，容积流量为，容积流量为3 3一一500 m3/min500 m3/min。.6.5.6.5.喷水螺杆压缩机喷水螺杆压缩机喷水螺杆压缩机喷水螺杆压缩机为了降低干式螺杆压缩机的排气温度，提高单级排气为了降低干式螺杆压缩机的排气温度，提高单级排气压力，发展

26、了向压缩腔喷水的无油螺杆压缩机。由于压力，发展了向压缩腔喷水的无油螺杆压缩机。由于水不具有润滑性，故这类压缩机中也设有同步齿轮，水不具有润滑性，故这类压缩机中也设有同步齿轮，结构基本与干式无油螺杆压缩机相同。在压缩腔与轴结构基本与干式无油螺杆压缩机相同。在压缩腔与轴承、齿轮间，也需有可靠的轴封，以使喷入的水与润承、齿轮间，也需有可靠的轴封，以使喷入的水与润滑油相隔离。滑油相隔离。八 螺杆压缩机主要零部件 8.1 8.1 机体机体机体机体机体是螺杆压缩机的主要部件，由中间部分的气缸及机体是螺杆压缩机的主要部件，由中间部分的气缸及机体是螺杆压缩机的主要部件，由中间部分的气缸及机体是螺杆压缩机的主要

27、部件，由中间部分的气缸及两端的端盖组成。为了制造方便，转子直径较小时，两端的端盖组成。为了制造方便，转子直径较小时，两端的端盖组成。为了制造方便，转子直径较小时，两端的端盖组成。为了制造方便，转子直径较小时，常将排气侧端盖或吸气侧端盖与气缸铸成一体，制成常将排气侧端盖或吸气侧端盖与气缸铸成一体，制成常将排气侧端盖或吸气侧端盖与气缸铸成一体，制成常将排气侧端盖或吸气侧端盖与气缸铸成一体，制成带端盖的整体结构，转子顺轴向装人气缸。在较大的带端盖的整体结构，转子顺轴向装人气缸。在较大的带端盖的整体结构，转子顺轴向装人气缸。在较大的带端盖的整体结构，转子顺轴向装人气缸。在较大的机器中，气缸与吸气和排气

28、端盖常常是分开的。有的机器中，气缸与吸气和排气端盖常常是分开的。有的机器中，气缸与吸气和排气端盖常常是分开的。有的机器中，气缸与吸气和排气端盖常常是分开的。有的大型螺杆压缩机的机体还在转子轴线平面设水平剖分大型螺杆压缩机的机体还在转子轴线平面设水平剖分大型螺杆压缩机的机体还在转子轴线平面设水平剖分大型螺杆压缩机的机体还在转子轴线平面设水平剖分面，这种结构便于机器的拆装和间隙的调整。面，这种结构便于机器的拆装和间隙的调整。面，这种结构便于机器的拆装和间隙的调整。面，这种结构便于机器的拆装和间隙的调整。具有吸气通道或排气通道的端盖，有整体式结构的，具有吸气通道或排气通道的端盖，有整体式结构的，具有

29、吸气通道或排气通道的端盖，有整体式结构的，具有吸气通道或排气通道的端盖，有整体式结构的，也有中分式结构的。通常端盖内置有轴封、轴承，有也有中分式结构的。通常端盖内置有轴封、轴承，有也有中分式结构的。通常端盖内置有轴封、轴承，有也有中分式结构的。通常端盖内置有轴封、轴承，有的端盖同时还兼作增速齿轮或同步齿轮的箱体。的端盖同时还兼作增速齿轮或同步齿轮的箱体。的端盖同时还兼作增速齿轮或同步齿轮的箱体。的端盖同时还兼作增速齿轮或同步齿轮的箱体。机体的材料主要取决于所要达到的排气压力和被压缩气体的性质：当排气压力小于2.5MPa时，可采用普通灰铸铁普通灰铸铁；当排气压力大于2.5MPa时，就应采用铸钢或

30、球墨铸铸钢或球墨铸铁铁。另外，普通灰铸铁可用于空气等惰性气体，铸钢或球墨铸铁可用于碳氢化合物和一些轻微腐蚀性气体。对于腐蚀性气体、酸性气体和含水气体，就要采用高合金钢高合金钢或不锈钢或不锈钢。对于腐蚀性气体介质，也可采用在普通铸铁材料上喷涂或刷镀一层防腐材料的方法，达到防腐的目的。8.2 转子转子是螺杆压缩机的主要零件，其结构有整体式与组合式两类。当转子直径较小时，通常采用整体式结构（图9-5a)。而当转子直径大于350mm时，为节省材料和减轻重量，转子常采用组合式结构（图9-5b,c,d)。当排气温度较高时，为了减少转子的变形，干式螺杆压缩机的转子有时采用内部冷却的结构。图9-6所示为一种无

31、油压缩机转子内部冷却系统图。阴、阳转子的齿数组合多用6、5齿，7、5齿，6、4齿，也有少数机器采用8、6齿和5、4齿，且阴转子的齿数总是多于阳转子。无油螺杆压缩机采用同步齿轮传动，喷油螺杆压缩机大多数采用阳转子驱动，即“阳拖阴”方式，在中小型喷油螺杆压缩机中，为了省去增速机构，还可采用“阴拖阳”的特殊驱动方式。在螺杆压缩机设计中，有时在阴、阳转子的齿顶设有密封齿，并在阳转子齿根圆的相应部位开密封槽。密封齿数及其位置，有多种方案可供选择。以阴转子为例，图9一8中示出、共三种方案。螺杆压缩机转子的毛坯常为锻件，一般多采用中碳钢，如45钢等。有特殊要求时，也有用40Cr等合金钢或铝合金的。目前，不少

32、转子采用球墨铸铁，既便于加工，又降低了成本。常用的球墨铸铁牌号为QT600-3等。转子精加工后，应进行动平衡校验。校验时，允许在吸人端面较厚的部分取重。允许的不平衡力矩，因机器的尺寸和转数不同，通常是（(0.05一1.0)N.m，可近似地取作（(0.1一0.2)Gx 10-3N.m（G为转子重量，N)。尺寸小、转速高的机器应取偏低值。8.3 轴承在螺杆压缩机的转子上，作用有轴向力轴向力和径向力径向力。径向力是由于转子两侧所受压力不同而产生的，其大小与转子直径、长径比、内压比及运行工况有关。由于转子一端是吸气压力，另一端是排气压力，再加上内压缩过程的影响，以及一个转子驱动另一转子等因素，便产生了

33、轴向力。轴向力的大小是转子直径、内压比及运行工况的函数。螺杆压缩机常用的轴承有滚动轴承滚动轴承和滑动轴承滑动轴承两种。由于气体力引起的轴承负荷很大，因此，气体轴承和磁悬浮轴承等并不适用于螺杆压缩机。向心轴承分为球轴承和滚子轴承，包括深沟球轴承、角向心轴承分为球轴承和滚子轴承，包括深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承和圆锥滚子轴承。接触球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承和圆锥滚子轴承。滚动轴承游隙小，摩擦损耗小，维护也比较简单，有利滚动轴承游隙小，摩擦损耗小，维护也比较简单，有利于提高压缩机的效率。但这些轴承都有一个工作寿命，于提高压缩机的效率。但这些轴承都有一个工作寿命，它是根据轴承的

34、负荷、速度、结构材料、温度和润滑状它是根据轴承的负荷、速度、结构材料、温度和润滑状况而计算出来的数值。况而计算出来的数值。滑动轴承又称为流体动力轴承，是指轴被油膜支撑起来。滑动轴承又称为流体动力轴承，是指轴被油膜支撑起来。轴承内油膜的形成取决于轴承的结构形状。滑动轴承不轴承内油膜的形成取决于轴承的结构形状。滑动轴承不存在机械磨损部件，只要轴承被充以适当粘度和品质的存在机械磨损部件，只要轴承被充以适当粘度和品质的润滑油，工作在适当的压力和温度下，并且油被很好的润滑油，工作在适当的压力和温度下，并且油被很好的过滤，滑动轴承将永远工作下去。另外很重要的一点是，过滤，滑动轴承将永远工作下去。另外很重要

35、的一点是，这类轴承不易受速度变化的影响。但滑动轴承的加工和这类轴承不易受速度变化的影响。但滑动轴承的加工和装配都不及滚动轴承方便，较大的游隙也要求压缩机的装配都不及滚动轴承方便，较大的游隙也要求压缩机的各处间隙增大，导致泄漏量增多，压缩机效率降低。各处间隙增大，导致泄漏量增多，压缩机效率降低。在螺杆压缩机设计中，无论采用何种形式的轴承，都应确保转子的一端固定，另一端能够伸缩。一般情况下，转子在排出侧转子在排出侧轴向定位轴向定位，在吸入侧留有较大的轴向间隙，让其自由膨胀，以便保持排出端有不变的最小间隙值，使气体泄漏为最小，并避免端面磨损。在无油螺杆空气压缩机中，通常采用高精度的滚动轴承，以便得到

36、高的安装精度，使压缩机获得良好的性能。由于无油螺杆压缩机的转速很高，在选择滚动轴承时，应保证其有足够长的寿命。无油螺杆压缩机工作在中压或高压工况时，滚动轴承的计算寿命往往较低，因此无油螺杆压缩机的轴向或径向轴承有时也采用滑动轴承。在喷油螺杆空气压缩机中，由于轴向力及径向力都在喷油螺杆空气压缩机中，由于轴向力及径向力都不大，故都采用滚动轴承。承受轴向力的轴承总是不大，故都采用滚动轴承。承受轴向力的轴承总是放在排气端，以获得最小的排气端面间隙。通常，放在排气端，以获得最小的排气端面间隙。通常，用分别安装在转子两端的圆柱滚子轴承承受转子的用分别安装在转子两端的圆柱滚子轴承承受转子的径向载荷，用安装在

37、排气端的一个角接触球轴承承径向载荷，用安装在排气端的一个角接触球轴承承受轴向载荷，并对转子进行双向定位。在一些机器受轴向载荷，并对转子进行双向定位。在一些机器中，也用一对背靠背安装的圆锥滚子轴承或角接触中，也用一对背靠背安装的圆锥滚子轴承或角接触球轴承同时承受径向和轴向载荷。球轴承同时承受径向和轴向载荷。在小载荷的螺杆制冷和工艺压缩机中，特别是半封在小载荷的螺杆制冷和工艺压缩机中，特别是半封闭螺杆制冷压缩机和普通的螺杆制冷压缩机中，都闭螺杆制冷压缩机和普通的螺杆制冷压缩机中，都采用滚动轴承承受径向力和轴向力，并对转子进行采用滚动轴承承受径向力和轴向力，并对转子进行准确的定位，从而使各处泄漏间隙

38、减少到最小，使准确的定位，从而使各处泄漏间隙减少到最小，使压缩机的效率得到提高。压缩机的效率得到提高。在大载荷的螺杆制冷和工艺压缩机中，由于使用滚在大载荷的螺杆制冷和工艺压缩机中，由于使用滚动轴承寿命太短，往往采用滑动轴承，动轴承寿命太短，往往采用滑动轴承，油压平衡活塞装置 当转子的轴向力过大影响当转子的轴向力过大影响到推力轴承的寿命时，往到推力轴承的寿命时，往往采用油压平衡活塞装置往采用油压平衡活塞装置来解决。来解决。通常用一个平衡活塞或类通常用一个平衡活塞或类似装置，在它两边施加一似装置，在它两边施加一定的压差，来达到这一目定的压差，来达到这一目的。一般用高压油提供所的。一般用高压油提供所

39、需压力，也可以由高压气需压力，也可以由高压气体来提供。由于轴向力不体来提供。由于轴向力不一样，两转子所用的平衡一样，两转子所用的平衡活塞直径也不一样，或者活塞直径也不一样，或者有时只在阳转子上设平衡有时只在阳转子上设平衡活塞。活塞。8.4 轴封1 无油螺杆压缩机轴封在无油螺杆压缩机中，压缩过程是在一个完全无油的环境中进行的，这就要求在压缩机的润滑区与气体区之间设置可靠的轴封。轴封不仅需要能在高圆周速度之下有效的工作，并且必须有一定的弹性，以适应采用滑动推力轴承时转子可能产生的轴向移动。另外，轴封的材料还必须能耐压缩机所压缩气体的化学腐蚀。目前，无油螺杆压缩机的轴封主要有石墨环式石墨环式、迷宫式

40、迷宫式和机械式机械式三种。石墨环式轴封 这种轴封包括一组密封盒。密封盒的数量随密封压力的不同而不同，一般为4一5个，且排气侧的密封盒数多于吸气侧的密封盒数。石墨环4在轴向靠波纹弹簧2压紧在密封盒5和保护圈1的侧面上，以防止气体经石墨环的两侧面泄漏。石墨环式轴封的密封环由摩擦系数较低的石墨制成，由于石墨具有良好的自润滑性，即使石墨环与轴颈接触也无妨碍。为了保证强度和使环孔的热膨胀率与转子轴材料的热膨胀率相同，在密封环上往往还装有钢制支撑环。这样，就可使密封环和轴之间的间隙很小，以达到好的密封效果，并且在一个宽的工作温度范围内也可正常工作。迷宫式轴封 在这种轴封中，密封齿和密封面之间有很小的间隙，

41、并形成曲折的流道，使气体从高压侧向低压侧流动产生很大的阻力，以阻止气体的泄漏。密封齿可以做在轴上，与轴一起转动，也可以做成具有内密封齿的密封环，固定在机体上。多数情况下，密封齿是加工在与轴固定的一个轴套上，当密封齿损坏时便于更换。有油润滑的机械密封 这种轴封工作可靠、密封性好。然而，这种轴封需要少量的润滑油流过密封表面，这些润滑油可能会混人所压缩的气体中。如果所压缩气体不允许有这种少量的污染，则需在轴封和压缩机腔之间开一个排油槽。应当注意的是，在无油螺杆压缩机的工作转速下，采用有汕润滑的机械密封时，所消耗的功是比较大的。在许多场合，单个轴封的摩擦功耗就可以达到数千瓦。而无油螺杆压缩机中，要采用

42、四个轴封，因而必须考虑轴封的功耗这一因素。2 喷油螺杆压缩机轴封 喷油螺杆压缩机中有两种不同的轴封：与压缩腔紧邻的转子轴段的轴封，特别是在排气端，这种轴封更为重要；伸出压缩机端盖外的轴段也必须有轴封，以与大气隔开。由于压缩介质和运行工况的不同，喷油螺杆空气压缩机的轴封与螺杆制冷和工艺压缩机的轴封有很大的不同。喷油螺杆制冷和工艺压缩机的轴封 当喷油螺杆制冷和工艺压缩机采用滚动轴承承受径向力时，其转子工作段与轴承之间的轴封，可采用与前述螺杆空气压缩机相同的结构。采用滑动轴承承受径向力时，滑动轴承本身就自动起到了轴封的作用。但必须给滑动轴承提供压力高于所密封气体压力的润滑油，以使轴承沿长度方向布满油

43、，有效地起到密封的作用。同螺杆空气压缩机相比，这类压缩机与大气之间的密封就复杂多了。主要原因是：压缩机内要密封的不是空气，而有可能是有毒的或易燃气体并且通常都很贵重；它可能不允许被从外面漏人的空气污染或冲淡；轴封一侧的压缩机内压力可能是不同程度的真空，也可能是达1 MPa的高压，并且停机时需密封的压力可能会更高。所以，在喷油螺杆制冷和工艺压缩机的转子外伸轴处，通常都采用复杂的面接触式机械密封，主要有弹簧式弹簧式和波纹管式波纹管式两种，分别如图所示，并且需向此轴封处供以高于压缩机内部压力的润滑油，以保证在密封面上形成稳定的油膜。值得注意的是，轴封中有关零部件的材料要能耐压缩气体的腐蚀。5 同步齿

44、轮 在无油螺杆在无油螺杆压缩机中，压缩机中，转子间的间转子间的间隙和驱动靠隙和驱动靠同步齿轮来同步齿轮来实现。同步实现。同步齿轮有可调齿轮有可调式及不可调式及不可调式两种结构，式两种结构，通常都采用通常都采用图所示的可图所示的可调式结构。调式结构。小齿圈1及大齿圈2都套在轮毅3上，调整小齿圈1，使之与大齿圈2错开一个微小角度，就可减少与主动齿轮之间的啮合间隙，如图9-20b所示。间隙调整适当以后，将小齿圈1、大齿圈2与轮毅3用圆锥销4定位，再用螺栓5将大小齿圈及轮毅固定。为防止螺母松动，螺母5之间用防松垫片6连接。螺杆压缩机同步齿轮的齿圈材料可用40CrMo钢，轮毅材料通常为40中碳钢。大小齿

45、圈应组合在一起加工，齿面须经调质处理，硬度为230一270HB为宜。6 容量调节滑阀 容量调节滑阀是螺杆压缩机容量调节滑阀是螺杆压缩机中用来调节容积流量的一种中用来调节容积流量的一种结构元件，虽然螺杆压缩机结构元件，虽然螺杆压缩机的容积流量调节方法有多种，的容积流量调节方法有多种，但采用滑阀的调节方法获得但采用滑阀的调节方法获得了广泛的应用，特别是在喷了广泛的应用，特别是在喷油螺杆制冷和工艺压缩机中，油螺杆制冷和工艺压缩机中，应用尤为普遍。如图所示，应用尤为普遍。如图所示，这种调节方法是在螺杆压缩这种调节方法是在螺杆压缩机的机体上，装一调节滑阀，机的机体上，装一调节滑阀，成为压缩机机体的一部分

46、。成为压缩机机体的一部分。它位于机体高压侧两内圆的它位于机体高压侧两内圆的交点处，且能在与气缸轴线交点处，且能在与气缸轴线平行的方向上来回移动。平行的方向上来回移动。7 内容积比调节滑阀内容积比调节滑阀 螺杆压缩机工作过程的重要螺杆压缩机工作过程的重要特点之一是具有内压缩过程，特点之一是具有内压缩过程，压缩机的最佳工况是内压比压缩机的最佳工况是内压比等于外压比。若二者不等，等于外压比。若二者不等，无论是欠压缩还是过压缩，无论是欠压缩还是过压缩，经济性都会降低。显然，增经济性都会降低。显然，增大或减小排气孔口的尺寸，大或减小排气孔口的尺寸，将改变齿间容积内气体同排将改变齿间容积内气体同排气孔口连

47、通的位置，从而改气孔口连通的位置，从而改变内压比。如图所示，通过变内压比。如图所示，通过一种滑阀调节方案，就可以一种滑阀调节方案，就可以获得变化的排气孔口，从而获得变化的排气孔口，从而实现内容积比和内压比的调实现内容积比和内压比的调节。节。在螺杆压缩机的实际使用中，有时还要求同时调节容积流量和内容积比。两个滑阀之间没有机械联系，分别由各自的液压缸驱动。两个液压缸可以布置在压缩机的同一端，通过一个套管机构驱动两个滑阀，也可以分别布置在压缩机的两端。九 主机结构图示为图示为LGW-40/7LGW-40/7型无油螺杆空气压缩机结构型无油螺杆空气压缩机结构。无油螺杆压缩机的转子之间不能直接接触，所以阳

48、转子是通过高精度的同步齿轮驱动阴转子的。并且阴转子上的同步齿轮是可调式的，以确保转子间的啮合间隙处于理想范围。为了减小转子由于热膨胀而产生的不均匀变形，向转子的中心通人循环油冷却。考虑到一般空气压缩机的负荷较小，径向轴承和推力轴承都采用滚动轴承，以便对转子进行精确定位。在吸排气侧均采用波纹弹簧压紧的石墨环式轴封，以隔离压缩腔和轴承部位。另外，为了防止压缩空气吹进轴承和影响润滑，在最后一个密封单元之间的机体上开有通气孔，以导出泄漏的空气。十十 机组系统机组系统10.1无油螺杆压缩机机组系统无油螺杆压缩机机组系统 由下列主要部件组成：电动机、联轴器、增速齿轮、压缩机、润滑油系统、消声器、旁通调节系

49、统，以及冷却水、自动调节和保护系统等。无油螺杆压缩机的润滑油系统为压缩机的润滑、密封和控制元件提供具有一定压力的润滑油，油箱内的压力一般为大气压，向压缩机的供油压力一般为0.150.2MPa，供油油泵通常由单独的电动机驱动。10.2喷油螺杆压缩机机组系统喷油螺杆压缩机机组系统 主要由下列部件组成：电动机、联轴器、压缩机、气路系统、油路系统、容积流量调节系统，以及冷却水、自动调节和保护系统等在气路系统中，被压缩气体经过进气过滤器滤去尘埃、杂质之后，进人压缩机的吸气腔，并在压缩过程中与喷人的润滑油混合。经压缩后的油气混合物被排人一次油分离器中，再经过二次油分离器进一步分离后，洁净的气体被送入使用系

50、统喷油螺杆压缩机的油路系统较为复杂，按油泵的配置特征，可分为无油泵系统、带油泵系统和联合系统三类。带油泵的油路系统：油泵从一次油分离器中吸人油，提高压力后使油通过温控器、油冷却器及过滤器后送到压缩机。通常油泵使油的压力升高0.35一一0.4MPa，通过油路系统压力损失一部分，到达压缩机时，油压比排气压力大约高0.2MPa。带油泵的油路系统可避免机器冷态起动时，因喷油量不足而产生排气温度过高现象。然而，一旦油泵发生故障，就会有使整台机器损坏的危险。10.3 驱动方式驱动方式由于喷油螺杆压缩机和无油螺杆压缩机的转速、容积流量及消耗功率，均在宽广的范围内变化，为适应这一情况，充分发挥各自的特点，螺杆