雙螺桿壓縮機畢業設計說明書-文庫吧

【正文】 時候。后來，又發明了圓弧形齒，非對稱齒形 SRM 和今天的第四代節能型。 回轉式壓縮機大多作為中、小排氣量，中、低壓壓縮機或鼓風機之用。目前，回轉式壓縮機在冶金、化工、石油、交通運輸、機械制造以及建筑工程等工業部門得到廣泛的應用；隨著人民生活水平的逐步提高，在耐用消費品中也將得到廣泛的應用。 共 33 頁 第 7 頁 1 選題背景 研究雙螺桿壓縮機的目的和意義 本設計題目來源是自選科研。本課題主要是設計通用的噴油雙螺桿空氣壓縮機。在深刻理解前人研究的理論基礎上，在給定設計參數 和設計要求的條件下，研究雙螺桿壓縮機的轉子型線、幾何特性、工作過程、受力分析及轉子的加工，以進一步提高雙螺桿壓縮機的機械性能。設計新型轉子型線，使接觸線長度、泄漏三角形面積和封閉余隙容積 3者達到最優化。利用自備砂輪修正器的轉子專用數控磨床，快速加工出新型線的轉子，使轉子的精度和表面粗糙度預計超過現有的值。設計吸氣孔口的形狀和合理位置，來提高壓縮機效率。同時，研究型線和孔口配置等因素對噪聲的影響指標，從而更有效地降低噪聲。通過設計雙螺桿壓縮機，可以了解雙螺桿壓縮機的發展歷程、研究現狀和發展方向；深入理解雙螺桿 壓縮機的基本結構、特點、主要零部件設計選型、主機結構設計和機組系統設計；重點研究的是雙螺桿壓縮機的轉子型線、幾何特性、工作過程、受力分析、轉子加工和主要設計參數的確定。通過設計，能了解設計的一般要求和規則，能將理論知識與生產實際聯系起來。 雙螺桿壓縮機是一種比較新穎的壓縮機，因其可靠性高、操作維修方便、動力平衡性好、適應性強等優點，而廣泛地應用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機械、制冷等工業部門。統計數據表明，螺桿壓縮機的銷售量已占所有容積式壓縮機銷售總量的 80%以上，在所有正在運行的容積式壓縮機中，有 50%是螺桿壓縮機，今后螺桿壓縮機的市場份額仍將不斷擴大。可以看出，螺桿壓縮機的設計研究在工業生產中具有十分重要的意義。通過本設計，可以充分了解雙螺桿壓縮機的有關知識，以及如何進一步改善其性能和擴大其應用范圍，使雙螺桿壓縮機能得到更好的發展，為生產和生活服務。可以將所學理論知識與生產實際聯系起來，并積累了寶貴的經驗，為以后的工作打下了一個堅實的基礎。 雙螺桿壓縮機的特點和應用前景 就氣體壓力提高的原理而言，螺桿壓縮機與活塞壓縮機相同，都屬于容積式壓縮機。就主要部件的運動形 式而言，又與透平壓縮機相似。所以，螺桿壓縮機同時兼有上述兩類機器的特點。 （１）螺桿壓縮機的優點如下： 1）可靠性高。螺桿壓縮機零部件少，沒有易損件，因而它運轉可靠，壽命長，大修間隔期可達 48 萬 h. 2)操作維護方便。螺桿壓縮機自動化程度高，操作人員不必經過長時間的專業培訓，可實現無人值守運轉。 3）動力平衡好。螺桿壓縮機沒有不平衡慣性力，機器可平穩地高速工作，可實現無基礎運轉，特別適合用作移動式壓縮機，體積小、重量輕、占地面積少。 4）適應性強。螺桿壓縮機具有強制輸氣的特點，容積流量幾乎不受排氣壓力的影 響，在寬廣的范圍內能保持較高的效率，在壓縮機結構不作任何改變的情況下，適用于多種共質。 5）多相混輸。螺桿壓縮機的轉子齒面間實際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可輸送含液氣體、含粉塵氣體、易聚合氣體等。 （２）螺桿壓縮機的主要缺點： 1）造價高。由于螺桿壓縮機的轉子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具在價格昂貴的專用設備上進行加工。另外，對螺桿壓縮機氣缸的加工精度也有較高的要求。 2）不能用于高壓場合。由于受到轉子剛度和軸承壽命等方面的限制，螺桿壓縮機只能用于中、低壓范圍，排氣壓力一般不超過 3MPa。 3）不能 用于微型場合。螺桿壓縮機依靠間隙密封氣體，目前一般只有容積流量大于 時，螺桿壓縮機才具有優越的性能。 共 33 頁 第 8 頁 （ 1） 噴油螺桿空氣壓縮機 動力用的噴油螺桿壓縮機已系列化，一般都是在大氣壓力下吸入氣體，單級排氣壓力有 MPa、 MPa（表壓）等不同形式。少數用于驅動大型風鉆的兩級壓縮機，排氣壓力可達到 MPa（表壓）。此類壓縮機目前的容積流量范圍為 ，越來越被用到對空氣品質要求非常高的應用場合，如食品、醫藥 及棉紡企業，占據了許多原屬無油壓縮機的市場。 （ 2）噴油螺桿制冷壓縮機 目前，半封閉和全封閉式螺桿制冷壓縮機廣泛應用于住宅和商用樓房的中央空調系統，產量遠遠超過開啟式。此外，螺桿制冷壓縮機還用于工業制冷、食品冷凍、冷藏，以及各種交通運輸工具的制冷裝置。 在環境溫度下工作時，單級螺桿制冷壓縮機可達 25℃的蒸發溫度，采用經濟器或雙級壓縮，可達 40℃的蒸發溫度。既能供冷又能供暖的冷熱兩用螺桿機組，近年發展很快。目前螺桿制冷壓縮機標準工況下制冷量范圍為 102500KW。 （ 3） 噴油螺桿工藝壓縮機 噴油螺 桿工藝壓縮機的工作壓力由工藝流程確定，單級壓力比可達 10，排氣壓力通常小于，但可高達 9MPa，容積流量范圍為 1200 m3/min。 （ 4） 干式螺桿壓縮機 目前一般干式螺桿壓縮機的單級壓力比為 ，雙級壓力比可達 810，容積流量為3500m3/min。 （ 5） 噴水螺桿壓縮機 使噴入的水與潤滑油隔開，用于一些可能發生聚合反應的氣體，向壓縮機入口噴入適當的溶劑，以沖掉這些化合物。 （ 6） 其他螺桿機械 螺桿壓縮機可作為油、氣、水多相流混輸泵使用，也可作為真空泵使用單級 真空度可達 98%，能耗較其他類型真空泵低 20%50%。此外，螺桿機械還可作為膨脹機。 國內外雙螺桿壓縮機研究的進展 螺桿壓縮機的螺桿齒形發展體現在以下四個階段：第一代為 Lysholm 齒形，主要線段由點生成擺線組成，限于當年加工條件，主要用于無油螺桿壓縮機；第二代為 1964 年的對稱圓弧齒形，4+6 齒，主要線段由圓弧和與之嚙合的圓弧包絡線組成，動力用螺桿壓縮機為主要應用對象；第三代為非對稱齒形 SRM， 4+6 齒，主要線段由生成擺線和圓弧包絡線組成，其效率較第二代提高10%，廣泛用于噴油和無油螺桿壓縮機； 第四代， 1982 年后以 SRMD齒形為代表， 5+6 齒， 4+5齒， 5+7 齒，主要線段為線生成式曲線，無尖點，凡第四代齒形均為節能型。 近年來，人們逐漸對內部進行噴油的雙螺桿壓縮機產生了興趣。由于精密的專用數控轉子加工銑床和磨床已經使任何型線的加工變得很方便，大量的研究工作在型線方面。其次陰、陽螺桿齒數從 6： 4 發展到 6： 5。 日本的神鋼與日立公司，在將近 50 年的時間里不斷成功地開發出了節能明顯的各種系列螺桿壓縮機。從某種程度而言，日本的空壓機節能技術的發展代表了當今世界空壓機技術的發展方向。 雙螺桿壓縮機在我國 的發展歷程較短，是一種比較新穎的壓縮機，但其發展很快。目前，我國的噴油內冷卻的動力用雙螺桿壓縮機比功率已達 （ /min），已超過國外產品最好的比功率 （ /min）。封閉式螺桿空壓機噪聲可達 6085dB(A),國外螺桿壓縮機無故障運行在 7* h，國內螺桿壓縮機壽命可達 4* h。西安交大刑子文教授開發的“ SCCAD”螺桿設計計算軟件，已轉交給多家海內外企業應用。螺桿壓縮機在國外占據 80%以上移動式空壓機市場，國內市場因柴油機方面的原因占份額不大，只有外資產品占有較少市場，螺桿空氣壓縮機 占螺桿壓縮機總量的 85%，制冷空調方面螺桿壓縮機約占 12%。可以說，我國的個別企業的螺桿壓縮機已經達到國際先進水平。 今后螺桿壓縮機的市場份額仍將不斷擴大，特別是無油螺桿空氣壓縮機和各類螺桿工藝壓縮共 33 頁 第 9 頁 機，會獲得更快的發展。目前，有人開始研究兩螺桿嚙合過程中磨損問題和潤滑油在齒面上的分布，以提高轉子壽命。有文獻報道已可做到無磨損嚙合。在制冷中，對于 Co 作制冷劑的跨臨界循環，用螺桿壓縮機與螺桿膨脹機組成一體的機組已經被開發。未來主要是進一步提高螺桿壓縮機的性能，擴大其應用范圍。 雙螺桿壓縮機的基本結構和 工作原理 通常所稱的螺桿壓縮機指的是雙螺桿壓縮機。雙螺桿壓縮機的發展歷程較短，是一種比較新穎的壓縮機。 雙螺桿壓縮機是一種容積式的回轉機械。由一對陰、陽螺桿，一個殼體與一對端蓋組成。在倒“ 8”形的氣缸中，平行地配置著一對相互嚙合的螺旋形轉子，分別稱為陰、陽轉子。它們和機體之間構成一個“ V”字形的一對密封的齒槽空間隨著轉子的回轉而逐漸變小，并且其位置在空間也不斷從吸氣口向排氣口移動，從而完成吸氣 壓縮 排氣的全部過程。 一般陽轉子與原動機連接，由陽轉子帶動陰轉子轉動。在壓縮機機體的兩端， 分別開設一定形狀和大小的孔口。一個供吸氣用，稱作吸氣孔口；另一個供排氣用，稱作排氣孔口。雙螺桿壓縮機的總體結構見圖 1。 螺桿壓縮機的工作循環可分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。隨著轉子旋轉，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環，這里只研究其中一對齒。 （ 1） 吸氣過程 圖 2 示出的螺桿壓縮機的吸氣過程，所討論的一對齒用箭頭標出，陽轉子按逆時針方向旋轉，陰轉子按順時針方向旋轉，圖中的轉子端面是吸氣端面。機殼上有特定形狀的吸氣孔口如圖 2 粗實線所示。 圖 2 雙螺桿壓縮機的吸氣 過程 a）吸氣過程即將開始 b）吸氣過程中 c）吸氣過程結束 圖 2（ a）示出的是吸氣過程即將開始時的轉子位置。在這一時刻，這一對齒前端的型線完全嚙合，且即將與吸氣孔口連通。 全套圖紙及更多設計請聯系 ： 360702501 隨著轉子開始運動，由于齒的一端逐漸脫離嚙合而形成齒間容積，這個齒間容積的擴大，在其內部形成了一定的真空，而此齒間容積又僅與吸氣口連通，因此氣體便在壓差作用下流入其中，如圖 2（ b）中陰影部分所示。在隨后的轉子旋轉過程中，陽轉子齒不斷從陰轉子的齒槽中脫離出來，齒間容積不斷擴大，并與吸氣孔 口保持連共 33 頁 第 10 頁 通。 吸氣過程結束時的轉子位置如圖 2（ c）所示，其最顯著的特征是齒間容積達到最大值，隨著轉子的旋轉，所研究的齒間容積不會再增加。齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開，吸氣過程結束。 （ 2） 壓縮過程 a）吸氣過程即將開始 b）吸氣過程中 c）吸氣過程結束、排氣過程即將開始 圖 3 示出螺桿壓縮機的壓縮過程。這是從上面看相互嚙合的轉子，圖中的轉子端面是排氣端面，機殼上的排氣孔口如圖中粗實線所示。在這里，陽轉子沿順時針方向旋轉，陰轉子沿逆時針方向旋轉。 圖 3 雙螺桿壓縮機的壓縮過程 圖 3（ a）示出 壓縮過程即將開始時的轉子位置。 隨著轉子的旋轉，齒間容積由于轉子齒的嚙合而不斷減少。被密封在容積中的氣體所占據的體積也隨之減少，導致壓力升高，從而實現氣體的壓縮過程，圖 3（ b）。壓縮過程可一直持續到齒間容積即將與排氣孔口連通之前。 （ 3） 排氣過程 共 33 頁 第 11 頁 圖 4 雙螺桿壓縮機的排氣過程 a）排氣過程中 b）排氣過程結束 全套圖紙及更多設計請聯系 ： 360702501 圖 4 示出螺桿壓縮機的排氣過程。齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排氣過程。隨著齒間容積的不斷縮小，具有排氣壓力的氣體逐漸通過 排氣孔口被排出，圖 4（ a）。這個過程一直持續到齒末端的型線完全嚙合，圖 4(b) 。此時，齒間容積內的氣體通過排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積變為零