【正文】 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(jī)的市場。 3）不能用于微型場合。由于螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具在價(jià)格昂貴的專用設(shè)備上進(jìn)行加工。螺桿壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，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(jī)結(jié)構(gòu)不作任何改變的情況下，適用于多種共質(zhì)。螺桿壓縮機(jī)自動(dòng)化程度高，操作人員不必經(jīng)過長時(shí)間的專業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)轉(zhuǎn)。就主要部件的運(yùn)動(dòng)形式而言，又與透平壓縮機(jī)相似。可以看出，螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)研究在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。通過設(shè)計(jì)雙螺桿壓縮機(jī)，可以了解雙螺桿壓縮機(jī)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(jī)的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、主要零部件設(shè)計(jì)選型、主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)；重點(diǎn)研究的是雙螺桿壓縮機(jī)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(jì)參數(shù)的確定。設(shè)計(jì)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(dá)到最優(yōu)化。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)大多作為中、小排氣量，中、低壓壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)之用。 上述各種回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，除羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬無內(nèi)壓縮的機(jī)器外，其余均是有內(nèi)壓縮的機(jī)器。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的形式和結(jié)構(gòu)類型較多，分類也各有不同。同時(shí)，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)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。同時(shí)，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(dòng)小，不需設(shè)置大容量的儲(chǔ)氣罐。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)件的動(dòng)力平衡性良好，故壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)高、基礎(chǔ)小。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)靠容積的變化來實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮，這一點(diǎn)與往復(fù)式壓縮機(jī)相同，它們都屬于容積式壓縮機(jī)；回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的主要機(jī)件（轉(zhuǎn)子）在氣缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這一點(diǎn)又與速度式壓縮機(jī)相同。 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。就我所知，除了文中特別加以標(biāo)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(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料?；剞D(zhuǎn)式壓縮機(jī)的工作容積不同于往復(fù) 式壓縮機(jī)，它除了周期性地?cái)U(kuò)大和縮小外，其空間位置也在變更。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的排氣量與排氣壓力幾乎無關(guān)，與往復(fù)式壓縮機(jī)一樣，具有強(qiáng)制輸 氣的特征。高轉(zhuǎn)數(shù)帶來了機(jī)組尺寸小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。 在某些類型的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（如羅茨鼓風(fēng)機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)）中，運(yùn)動(dòng) 機(jī)件相互之間，以及運(yùn)動(dòng)機(jī)件與固定機(jī)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(duì)無油的壓送氣體（這類機(jī)器成為無油回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)）。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)工作容積的周壁，大多不是圓柱形，使運(yùn)動(dòng)機(jī)件之間或運(yùn)動(dòng)機(jī)件與固定機(jī)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(yùn)動(dòng)間隙達(dá)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(jī)難以達(dá)到較高的終了壓力。此外，單螺桿壓縮機(jī)、液環(huán)式壓縮機(jī)、偏心轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)以及旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機(jī)等在不同領(lǐng)域內(nèi)也得到應(yīng)用。后來，又發(fā)明了圓弧形齒，非對(duì)稱齒形 SRM和今天的第四代節(jié)能型。在 深刻理解前人研究的理論基礎(chǔ)上，在給定設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求的條件下，研究雙螺桿壓縮機(jī)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(jìn)一步提高雙螺桿壓縮機(jī)的機(jī)械性能。同時(shí)，研究型線和孔口配置等因素對(duì)噪聲的影響指標(biāo)，從而更有效地降低噪聲。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，螺桿壓縮機(jī)的銷售量已占所有容積式壓縮機(jī)銷售總量的 80%以上，在所有正在運(yùn)行的容積式壓縮機(jī)中，有 50%是螺桿壓縮機(jī)，今后螺桿壓縮機(jī)的市場份額仍將不斷擴(kuò)大。 雙螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用前景 雙螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn) 就氣體壓力提高的原理而言，螺桿壓縮機(jī)與活塞壓縮機(jī)相同，都屬于容積式壓 縮機(jī)。螺桿壓縮機(jī)零部件少，沒有易損件，因而它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長，大修間隔期可達(dá) 48萬 h. 2)操作維護(hù)方便。 4）適應(yīng)性強(qiáng)。 （２）螺桿壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)： 1）造價(jià)高。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(jī)只能用于中、低壓范圍，排氣壓力一般不 超過 3MPa。少數(shù)用于驅(qū)動(dòng)大型風(fēng)鉆的兩級(jí)壓縮機(jī)，排氣壓力可達(dá)到 MPa（表壓）。 在環(huán)境溫度下工作時(shí)，單級(jí)螺桿制冷壓縮機(jī)可達(dá) 25℃的蒸發(fā)溫度，采用經(jīng)濟(jì)器或雙級(jí)壓縮，可達(dá) 40℃的蒸發(fā)溫度。 （ 4） 干式螺桿壓縮機(jī) 目前一般干式螺桿壓縮機(jī)的單級(jí)壓力比為 ，雙級(jí)壓力比可達(dá) 810，容積流量為 3500m3/min。 國內(nèi)外雙螺桿壓縮機(jī) 的發(fā)展 螺桿壓縮機(jī)的螺桿齒形發(fā)展體現(xiàn)在以下四個(gè)階段：第一代為 Lysholm 齒形，主要線段由點(diǎn)生成擺線組成，限于當(dāng)年加工條件，主要用于無油螺桿壓縮機(jī)；第二代為 1964年的對(duì)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(dòng)力用螺桿壓縮機(jī)為主要應(yīng)用對(duì)象；第三代為非對(duì)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(jī)；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(diǎn)，凡第四代齒形均為節(jié)能型。 日本的神鋼與日立公司，在將近 50 年的時(shí)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(jī)。封閉式螺桿空壓機(jī)噪聲可達(dá) 6085dB(A),國外螺桿壓縮機(jī)無故障運(yùn)行在 7* h，國內(nèi)螺桿壓縮機(jī)壽命可達(dá) 4* h。 未來 螺桿壓縮機(jī)的市場份額仍將不斷擴(kuò)大，特別是無油螺桿空氣壓縮機(jī)和各類螺桿工藝壓縮機(jī)，會(huì)獲得更快的發(fā)展。未來主要是進(jìn)一步提高螺桿壓縮機(jī)的性能，擴(kuò)大 螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用范疇 。雙螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)超過所有工業(yè)壓縮機(jī)的 50 ％，其市場份額超過 80 ％，今后其市場份額還將繼續(xù)擴(kuò)大。重點(diǎn)研究的是雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)、幾何特性、受力分析、熱力學(xué)計(jì)算。回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的工作容積不同于往復(fù)式壓縮機(jī)，它除了周期性地?cái)U(kuò)大和縮小外，其空間位置也在變更。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的排氣量與排氣壓力幾乎無關(guān)，與往復(fù)式壓縮機(jī)一樣，具有強(qiáng)制輸氣的特征。高轉(zhuǎn)數(shù)帶來了機(jī)組尺寸小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。 在某些類型的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（如羅茨鼓風(fēng)機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)）中，運(yùn)動(dòng)機(jī)件相互之間，以及運(yùn)動(dòng)機(jī)件與固定機(jī)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(duì)無油的壓送氣體（這類機(jī)器成為無油回轉(zhuǎn)壓縮機(jī) ）。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)工作容積的周壁，大多不是圓柱形，使運(yùn)動(dòng)機(jī) 件之間或運(yùn)動(dòng)機(jī)件與固定機(jī)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(yùn)動(dòng)間隙達(dá)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(jī)難以達(dá)到較高的終了壓力。此外，單螺桿壓縮機(jī)、液環(huán)式壓縮機(jī)、偏心轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)以及旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機(jī)等在不同領(lǐng)域內(nèi)也得到應(yīng)用。 雙螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn) 就氣體壓力提高的原理而言，螺桿壓縮機(jī)與活塞壓縮 機(jī)相同，都屬于容積式壓縮機(jī)。螺桿壓縮機(jī)零部件少，沒有易損件，因而它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長，大修間隔期可達(dá) 48萬 h. 2)操作維護(hù)方便。 4）適應(yīng)性強(qiáng)。 （２）螺桿壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)： 1）造價(jià)高。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(jī)只能用于中、低 壓范圍，排氣壓力一般不超過 3MPa。少數(shù)用于驅(qū)動(dòng)大型風(fēng)鉆的兩級(jí)壓縮機(jī)，排氣壓力可達(dá)到 MPa（表壓）。 在環(huán)境溫度下工作時(shí)，單級(jí)螺桿制冷壓縮機(jī)可達(dá) 25℃的蒸發(fā)溫度，采用經(jīng)濟(jì)器或雙級(jí)壓縮，可達(dá) 40℃的蒸發(fā)溫度。 （ 4） 干式螺桿壓縮機(jī) 目前一般干式螺桿壓縮機(jī)的單級(jí)壓力比為 ，雙級(jí)壓力比可達(dá) 810，容積流量為 3500m3/min。 的 研究進(jìn)展 螺桿壓縮機(jī)的螺桿齒形發(fā)展體現(xiàn)在以下四個(gè)階段：第一代為 Lysholm 齒形，主要線段由點(diǎn)生成擺線組成，限于當(dāng)年加工條件，主要用于無油螺桿壓縮機(jī)；第二代為 1964年的對(duì)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(dòng)力用螺桿壓縮機(jī)為主要應(yīng)用對(duì)象；第三代為非對(duì)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(jī)；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(diǎn)，凡第四代齒形均為節(jié)能型。 日本的神鋼與日立公司，在將近 50 年的時(shí)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(jī)。封閉式螺桿空壓機(jī)噪聲可達(dá) 6085dB(A),國外螺桿壓縮機(jī)無故障運(yùn)行在 7* h，國內(nèi)螺桿壓縮機(jī)壽命可達(dá) 4* h。 今后螺桿壓縮機(jī)的市場份額仍將不斷擴(kuò)大，特別是無油螺桿空氣壓縮機(jī)和各類螺桿工藝壓縮機(jī)，會(huì)獲得更快的發(fā)展。未來主要是進(jìn)一步提高螺桿壓縮機(jī)的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范 圍。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(jì)超過現(xiàn)有的值。通過設(shè)計(jì)，能了解設(shè)計(jì)的一般要求和規(guī)則，能將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來。通過本設(shè)計(jì)，可以充分了解雙螺桿壓縮機(jī)的有關(guān)知識(shí)，以及如何進(jìn)一步改善其性能和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，使雙螺桿壓縮機(jī)能得到更好的發(fā)展，為生產(chǎn)和生活服務(wù)。 雙螺桿壓縮機(jī)是一種容積式的回轉(zhuǎn)機(jī)械。 一般陽轉(zhuǎn)子與原動(dòng)機(jī)連接，由陽轉(zhuǎn)子帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對(duì)相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)，這里只研究其中一對(duì)齒。在這一時(shí)刻，這一對(duì)齒前端的型線完全嚙合，且即將與吸氣孔口連通。齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開，吸氣過程結(jié)束。 圖 2 雙螺桿壓縮機(jī)的壓縮過程 圖 2（ a）示出壓縮過程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。 排氣過程 圖 3 雙螺桿壓縮機(jī)的排氣過程 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 a）排氣過程中 b）排氣過程結(jié)束 圖 3示出螺桿壓縮機(jī)的排氣過程。此時(shí)，齒間容積內(nèi)的氣體通過排氣孔口 被完全排出，封閉的齒間容積變?yōu)榱?。?duì)螺桿壓縮機(jī)性能有重大影響的轉(zhuǎn)子型線要素有接觸線、泄漏三角形、封閉容積和齒間面積等。 陰、陽轉(zhuǎn)子型線嚙合時(shí)的嚙合點(diǎn)軌跡，稱為嚙合線。在接觸線頂點(diǎn)和機(jī)殼的轉(zhuǎn)子氣缸孔之間，會(huì)形成一個(gè)空間曲邊三角形，稱為泄漏三角形。吸氣封閉容積的存在，影響了齒間容積的正常充氣。轉(zhuǎn)子型線的齒間面積越大，轉(zhuǎn)子的齒間容積就越大。為了盡可能減少氣體通過間隙帶的泄漏，要求設(shè)法縮短轉(zhuǎn)子間的接觸線長度。所以轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使封閉容積盡可能小地。 3）陽轉(zhuǎn)子的靜坐標(biāo)系 YXO 。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子型線時(shí)，通常先在陽轉(zhuǎn)子或陰轉(zhuǎn)子上給定一些組成齒曲線，用如下的參數(shù)方程表示在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子動(dòng)坐標(biāo)系中： ??? ?? )( )(tyy txx eb ttt ?? （ 27） 上式中，參數(shù) t 的始點(diǎn) bt 和終點(diǎn) et 決定了此組成曲線的起點(diǎn) b 和終點(diǎn) e 的坐標(biāo)),( bb yx 和 ),( ee yx 。 圖 5 單邊不對(duì)稱擺線 銷齒圓弧型線 a）型線 b）嚙合線 這種單邊不對(duì)稱擺線 銷齒圓弧型線與原始不對(duì)稱型線的主要區(qū)別在于： 采用徑 向直線 AB 及 DE 倒棱修正，去除了原始不對(duì)稱型線外圓上的擺線形成點(diǎn)，并使擺線 IJ 的形成點(diǎn)向內(nèi)移動(dòng)。為此，通常限制直線段 DE 的長度在 的允許范圍之內(nèi)。 ② GH方程 陽轉(zhuǎn)子上的 GH為陰轉(zhuǎn)子上徑向直線 AB的共軛曲線，將 AB的方程（ 222）代入（ 25），得曲線簇方程為 ??? ????????1112111121 s i n)s i n( c os)c os ( ???? ???? Aky Akx （ 227） 故有 )c o s(1121 ??? kx ????? 111211 s i n)s i n( ????? Akkx ????? )sin (1121 ??? ky ????? 111211 c os)c os ( ????? Akky ?????? 將上述諸式代入 包 絡(luò)條件式（ 214），可得位 置參數(shù)與曲線參數(shù)的關(guān)系為 iAk /)(a rc c os121 ??? ?? （ 228） 聯(lián)立（ 227）和（ 228）可得到 GH的方程，可發(fā)現(xiàn) GH 的性質(zhì)是一擺線。 ② HI 方程 陽轉(zhuǎn)子上的曲線 HI 是陰轉(zhuǎn)子上銷齒圓弧 BC 的共軛曲線，將 BC 的方程（ 230）代入坐標(biāo)變換式（ 25），得曲線簇方程為 ??? ??????????1112111121 s i n)s i n(s i n c os)c os (c os ??? ??? AtkRkRy AtkRkRxtt （ 232） 故有 )sin(11 tkRtx ???? ? 111211 s i n)s i n(s i n ???? AtkkRkkRx t ?????? )c o s(11 tkRty ????? ? 111211 c os)c os (c os ???? AtkkRkkRy t ??????? 將上述諸式代入包絡(luò)條件式（ 214），可得包絡(luò)條件為 0)s in (s in 122 ??? tiRtR tt ? 黎春：螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 16 即 01?? （ 233） 由此可見， BC 與 HI 僅在 01?? 的位置嚙合，而且是整條曲線同時(shí)