【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。就我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫的研究成果，也不包含為獲得華東交通大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。 如在文中涉及抄襲或剽竊行為，本人愿承擔(dān)由此而造成的一切后果及責(zé)任。 本人簽名 ____________ 導(dǎo)師簽名 __________ 年 月 日 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 姓名 黎春 學(xué)號 20210310060207 畢業(yè)屆別 2021屆 專業(yè) 09 機電 （ 2）班 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 螺桿壓縮機 的 設(shè)計與運動仿真 指導(dǎo)教師 施陽和 學(xué)歷 博士 職稱 副教授 一、具體任務(wù)： 具體內(nèi)容： 1．螺桿壓縮機的工作原理學(xué)習(xí)和研究 2．熟悉 PRO/E 等軟件 3．設(shè)計螺桿壓縮機工作過程示意圖及固定動作程序 4．設(shè)計螺桿壓縮機的結(jié)構(gòu)裝配圖 5．螺桿壓縮機的運動仿真研究 6．英文翻譯 3000 字 7．設(shè)計論文 （初、終稿）２本 8．整個設(shè)計要符合學(xué)校畢業(yè)設(shè)計要求 二、進度安排： 1. 查閱文獻 ，畢業(yè)實習(xí)，熟悉 PRO/E 等軟件，撰寫開題報告 3 周 2. 設(shè)計螺桿壓縮機工作過程示意圖及固定動作程序 1 周 3. 設(shè)計螺桿壓縮機的結(jié)構(gòu)裝配圖 周 4. 進行 螺桿壓縮機的運動仿真 3 周 5. 設(shè)計計算說明書編寫（初、終稿） 周 6. 答辯 指導(dǎo)教師簽字： 施陽和 2021 年 11 月 5 日 教研室意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 題目發(fā)出日期 設(shè)計（論文）起止時間 附注： 畢業(yè)設(shè)計開題報告書 課題名稱 螺桿壓縮機的設(shè)計與運動仿真 課題來源 課題類型 畢業(yè)設(shè)計 導(dǎo)師 施陽和 學(xué)生姓名 黎春 學(xué)號 20210310060207 專業(yè) 機械電子工程 螺桿壓縮機的介紹 雙螺桿壓縮機屬于回轉(zhuǎn)式壓縮機 ， 是一種工作容積作旋轉(zhuǎn)運動的容積式氣體壓縮機械。氣體的壓縮是通過容積的變化來實現(xiàn)，而容積的變化又是借壓縮機的一個或幾個轉(zhuǎn)子在氣缸里作旋轉(zhuǎn)運動來達到?；剞D(zhuǎn)式壓縮機的工作容積不同于往復(fù) 式壓縮機，它除了周期性地擴大和縮小外，其空間位置也在變更。 回轉(zhuǎn)式壓縮機靠容積的變化來實現(xiàn)氣體的壓縮，這一點與往復(fù)式壓縮機相同，它們都屬于容積式壓縮機；回轉(zhuǎn)式壓縮機的主要機件（轉(zhuǎn)子）在氣缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動，這一點又與速度式壓縮機相同。所以，回轉(zhuǎn)式壓縮機同時兼有上述兩類機器的特點。 回轉(zhuǎn)式壓縮機沒有往復(fù)運動機構(gòu)，一般沒有氣閥，零部件（特別是易損件）少，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，因而制造方便，成本低廉；同時，操作簡便，維修周期長，易于實現(xiàn)自動化。 回轉(zhuǎn)式壓縮機的排氣量與排氣壓力幾乎無關(guān)，與往復(fù)式壓縮機一樣，具有強制輸 氣的特征。 回轉(zhuǎn)式壓縮機運動機件的動力平衡性良好，故壓縮機的轉(zhuǎn)數(shù)高、基礎(chǔ)小。這一優(yōu)點，在移動式機器中尤為明顯。 回轉(zhuǎn)式壓縮機轉(zhuǎn)數(shù)高，它可以和高速原動機（如電動機、內(nèi)燃機、蒸汽輪機等）直接相聯(lián)。高轉(zhuǎn)數(shù)帶來了機組尺寸小、重量輕的優(yōu)點。同時，在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，通常有多次排氣過程，所以它輸氣均勻、壓力脈動小，不需設(shè)置大容量的儲氣罐。 回轉(zhuǎn)式壓縮機的適應(yīng)性強，在較大的工況范圍內(nèi)保持高效率。排氣量小時，不像速度式壓縮機那樣會產(chǎn)生喘振現(xiàn)象。 在某些類型的回轉(zhuǎn)式壓縮機（如羅茨鼓風(fēng)機、螺桿式壓縮機）中，運動 機件相互之間，以及運動機件與固定機件之間，并不直接接觸，在工作容積的周壁上無需潤滑，可以保證氣體的潔凈，做到絕對無油的壓送氣體（這類機器成為無油回轉(zhuǎn)壓縮機）。同時，由于相對運動的機件之間存在間隙以及沒有氣閥，故它能壓送污濁和帶液滴、含粉塵的氣體。 但是，回轉(zhuǎn)式壓縮機也有它的缺點，這些缺點是： 由于轉(zhuǎn)數(shù)較高，加之工作容積與吸排氣孔口周期性地相通、切斷，產(chǎn)生較為強烈的空氣動力噪聲，其中螺桿式壓縮機、羅茨鼓風(fēng)機尤為突出，若不采取消音措施，即不能被用戶所利用。 許多回轉(zhuǎn)式壓縮機，如螺桿式、羅茨式、轉(zhuǎn) 子式等，運動機件表面多呈曲面形狀，以其嚙合運動使工作容積改變，這些曲面的加工及其校驗均較復(fù)雜，有的還需使用專用設(shè)備。 回轉(zhuǎn)式壓縮機工作容積的周壁，大多不是圓柱形，使運動機件之間或運動機件與固定機件之間的密封問題較難滿意解決，通常僅以其間保持一定的運動間隙達到密封，氣體通過間隙勢必產(chǎn)生泄漏，這就限制了回轉(zhuǎn)式壓縮機難以達到較高的終了壓力。 回轉(zhuǎn)式壓縮機的形式和結(jié)構(gòu)類型較多，分類也各有不同。 按轉(zhuǎn)子的數(shù)量區(qū)分：單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式壓縮機，個別情況下還有多轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)壓縮機； 按氣體壓縮的方式區(qū) 分：有內(nèi)壓縮和無內(nèi)壓縮回轉(zhuǎn)式壓縮機； 按工作容積是否有油（液）區(qū)分：有無油（液）和噴油（液）回轉(zhuǎn)式壓縮機。 通常都按結(jié)構(gòu)元件的特征區(qū)分和命名，目前廣為使用的有羅茨鼓風(fēng)機、滑片式壓縮機和螺桿式壓縮機。此外，單螺桿壓縮機、液環(huán)式壓縮機、偏心轉(zhuǎn)子式壓縮機以及旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機等在不同領(lǐng)域內(nèi)也得到應(yīng)用。 上述各種回轉(zhuǎn)式壓縮機，除羅茨鼓風(fēng)機屬無內(nèi)壓縮的機器外，其余均是有內(nèi)壓縮的機器。 雙螺桿壓縮機是一種很年輕的壓縮機型，在最近二十五年才發(fā)展成熟，形成系列化。約在一百多年前，人們已經(jīng)知道雙螺桿壓縮 機的工作原理，但類似今天設(shè)計的雙螺桿壓縮機的誕生日，則應(yīng)該是在 1934 年， SRM 工廠的總工程師 A?利斯霍爾姆（ A?Lysholm）的專利出現(xiàn)的時候。后來，又發(fā)明了圓弧形齒，非對稱齒形 SRM和今天的第四代節(jié)能型。 回轉(zhuǎn)式壓縮機大多作為中、小排氣量，中、低壓壓縮機或鼓風(fēng)機之用。目前，回轉(zhuǎn)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(yè)部門得到廣泛的應(yīng)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(yīng)用。 研究雙螺桿壓縮機的目的和意義 本次設(shè)計 主要是設(shè)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(chǔ)上，在給定設(shè)計參數(shù)和設(shè)計要求的條件下，研究雙螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子型線、幾何特性、工作過程、受力分析及轉(zhuǎn)子的加工，以進一步提高雙螺桿壓縮機的機械性能。設(shè)計新型轉(zhuǎn)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(yōu)化。利用自備砂輪修正器的轉(zhuǎn)子專用數(shù)控磨床，快速加工出新型線的轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的精度和表面粗糙度預(yù)計超過現(xiàn)有的值。設(shè)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(shè)計雙螺桿壓縮機，可以了解雙螺桿壓縮機的 發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向；深入理解雙螺桿壓縮機的基本結(jié)構(gòu)、特點、主要零部件設(shè)計選型、主機結(jié)構(gòu)設(shè)計和機組系統(tǒng)設(shè)計；重點研究的是雙螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子型線、幾何特性、工作過程、受力分析、轉(zhuǎn)子加工和主要設(shè)計參數(shù)的確定。通過設(shè)計，能了解設(shè)計的一般要求和規(guī)則，能將理論知識與生產(chǎn)實際聯(lián)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(yīng)性強等優(yōu)點，而廣泛地應(yīng)用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機械、制冷等工業(yè)部門。統(tǒng)計數(shù)據(jù)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?？梢钥闯觯輻U壓縮機的設(shè)計研究在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。通過本設(shè)計，可以充分了解雙螺桿壓縮機的有關(guān)知識，以及如何進一步改善其性能和擴大其應(yīng)用范圍，使雙螺桿壓縮機能得到更好的發(fā)展，為生產(chǎn)和生活服務(wù)?？梢詫⑺鶎W(xué)理論知識與生產(chǎn)實際聯(lián)系起來，并積累了寶貴的經(jīng)驗，為以后的工作打下了一個堅實的基礎(chǔ)。 雙螺桿壓縮機的特點和應(yīng)用前景 雙螺桿壓縮機的特點 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 主要優(yōu)點 ： 1）可靠性高。螺桿壓縮機零部件少，沒有易損件，因而它運轉(zhuǎn)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(jīng)過長時間的專業(yè)培訓(xùn)，可實現(xiàn)無人值守運轉(zhuǎn)。 3）動力平衡好。螺桿壓縮機沒有不平衡慣性力，機器可平穩(wěn)地高速工作，可實現(xiàn)無基礎(chǔ)運轉(zhuǎn)，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(yīng)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(nèi)能保持較高的效率，在壓縮機結(jié)構(gòu)不作任何改變的情況下，適用于多種共質(zhì)。 5）多相混輸。螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)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 ，螺桿壓縮機才具有優(yōu)越的性能。 雙螺桿壓縮機的應(yīng)用前景 （ 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、 和 MPa（表壓）等不同形式。少數(shù)用于驅(qū)動大型風(fēng)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(zhì)要求非常高的應(yīng)用場合， 如食品、醫(yī)藥及棉紡企業(yè)，占據(jù)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(yīng)用于住宅和商用樓房的中央空調(diào)系統(tǒng)，產(chǎn)量遠遠超過開啟式。此外，螺桿制冷壓縮機還用于工業(yè)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(huán)境溫度下工作時，單級螺桿制冷壓縮機可達 25℃的蒸發(fā)溫度，采用經(jīng)濟器或雙級壓縮，可達 40℃的蒸發(fā)溫度。既能供冷又能供暖的冷熱兩用螺桿機組，近年發(fā)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(fā)生聚合反應(yīng)的氣體，向壓縮機入口噴入適當?shù)娜軇詻_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 使用 。 國內(nèi)外雙螺桿壓縮機 的發(fā)展 螺桿壓縮機的螺桿齒形發(fā)展體現(xiàn)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(luò)線組成，動力用螺桿壓縮機為主要應(yīng)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(luò)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(jié)能型。 近年來，人們逐漸對內(nèi)部進行噴油的雙螺桿壓縮機產(chǎn)生了興趣。由于精密的專用數(shù)控轉(zhuǎn)子加工銑床和磨床已經(jīng)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(shù)從 6： 4發(fā)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(fā)出了節(jié)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(jié)能技術(shù)的發(fā)展代表了當今世界空壓機技術(shù)的發(fā)展方向。 雙螺桿壓 縮機在我國的發(fā)展歷程較短，是一種比較新穎的壓縮機，但其發(fā)展很快。目前，我國的噴油內(nèi)冷卻的動力用雙螺