【正文】 流速，在開(kāi)設(shè)軸向排氣孔口的同時(shí)，還將機(jī)體沿軸向挖空作為徑向排氣孔口，其挖空的方法與徑向吸氣孔口相同。與吸氣類(lèi)似，排氣設(shè)在機(jī)體的頂部，采用徑向排氣。在螺桿空氣壓縮機(jī)中，由于軸向力和徑向力都不大，故都采用滾動(dòng)軸承。在螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)于大部分所輸送的工質(zhì)的壓力和溫度變化與理想氣體相同。據(jù)圖2350，Pd=, 取絕熱效率had=。（4）速度正弦函數(shù)變化，位置和加速度呈不規(guī)則變化。（7）滾動(dòng)軸承1.（8）滾動(dòng)軸承2.（9）排氣端封蓋1.（10）排氣端封蓋2.2. 組裝圖（1）陰陽(yáng)螺桿嚙合傳動(dòng)圖（2） 總組裝圖覽3. 仿真圖（1） 陰陽(yáng)螺桿嚙合連接圖（2）速度為常數(shù)時(shí)候的仿真曲線，加速度為0，位置隨時(shí)間均勻變化。 軸功率 （311）ηm為機(jī)械效率，一般ηm =，取ηm =。第三章 雙螺桿壓縮機(jī)的熱力學(xué)和功率計(jì)算螺桿壓縮機(jī)的熱力學(xué)計(jì)算的目的，是為了求出在壓縮過(guò)程中壓力和溫度的變化，并由其結(jié)果算出機(jī)器所需要的功率。對(duì)螺旋狀工作段以外的部分，按通常的“轉(zhuǎn)軸”要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)吸排氣通道的要求是平滑過(guò)度和流速低，以減少流動(dòng)損失。為了降低排氣流速，在開(kāi)設(shè)軸向排氣孔口的同時(shí)，還將機(jī)體沿軸向挖空作為徑向排氣孔口，其挖切方法與徑向吸氣孔口類(lèi)同。本設(shè)計(jì)采用混合吸氣孔口，即在純軸向吸氣孔口的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將機(jī)殼應(yīng)上該開(kāi)徑向吸氣孔口的位置挖10mm。即力求孔口面積盡能地大、氣流通道截面變化平滑。由于空氣壓縮機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，因此空氣壓縮機(jī)多被設(shè)計(jì)為系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，以便大批量、低成本地生產(chǎn)和銷(xiāo)售。圖6 基元容積開(kāi)始減少時(shí)的轉(zhuǎn)子位置從壓縮過(guò)程開(kāi)始點(diǎn)起，根據(jù)轉(zhuǎn)子型線方程或型線坐標(biāo)點(diǎn)，應(yīng)用解析法、數(shù)值積分法或圖解積分法，可得到陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒間面積被陰轉(zhuǎn)子齒侵占的齒間面積A0r隨陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角φ1的變化曲線，如圖7（a）所示。取陽(yáng)轉(zhuǎn)子圓周速度u1=10m/s，則陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1=60u1/()=6010/()=陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2=n1/i=()= r/min.陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒間面積是螺桿壓縮機(jī)的重要幾何性質(zhì)之一，在對(duì)轉(zhuǎn)子型線的各段組成齒曲線建立方程逐個(gè)確定其參數(shù)變化范圍后，可利用解析法求得轉(zhuǎn)子的齒間面積。5）DE與JK①DE方程陰轉(zhuǎn)子上的DE為一徑向直線，其方程為 （256）參數(shù)ρ2的變化范圍為 （257）②JK方程將DE的方程（256）代入坐標(biāo)變換式（25），得曲線簇方程為 （258）故有 將上述諸式代入包絡(luò)條件式（214），得到曲線參數(shù)ρ2與轉(zhuǎn)角參數(shù)Φ1的關(guān)系為 （259）其參數(shù)變化范圍由式（257）確定，式（258）表明JK的性質(zhì)是一擺線。把式（233）代入式（232），得到簡(jiǎn)化后的HI方程為 （234）銷(xiāo)齒圓弧的共軛曲線仍是一完全的銷(xiāo)齒圓弧，兩曲線僅在 的瞬時(shí)嚙合，而且是沿著整個(gè)圓弧段同時(shí)嚙合。處在低壓側(cè)的直線段AB的長(zhǎng)度，由于不影響氣密性，通常從制造工藝出發(fā)，使其與圓弧BC光滑過(guò)度。（2）齒曲線的共軛曲線方程轉(zhuǎn)子組成齒曲線的共軛曲線，是指另一個(gè)轉(zhuǎn)子上與所選定的組成齒曲線相嚙合的曲線段，現(xiàn)假定已在陰轉(zhuǎn)子上給定了一段組成齒曲線2為 （28）1）求出陰轉(zhuǎn)子上組成齒曲線相對(duì)于陽(yáng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)的曲線簇方程將方程（28）代入坐標(biāo)變換式（25），得 （29）2）找出曲線簇的包絡(luò)條件把包絡(luò)條件的顯函數(shù)形式代入曲線簇方程（9），就是曲線簇的包絡(luò)線方程，即 （210） 此包絡(luò)線上任一點(diǎn)的切線斜率可微分上式，得 （211）與包絡(luò)線共切于該點(diǎn)的曲線簇中的一條曲線（φ1為常數(shù)），其斜率為 （212）由于是公切線，這兩切線的斜率應(yīng)該相等，令式（211）與式（212）右邊相等，整理得 （213）或 （214）同樣，若假定在陽(yáng)轉(zhuǎn)子上給定了一段組成齒曲線1，即 （215）將曲線1的方程（215）代入動(dòng)坐標(biāo)變換式（26），得到曲線簇的方程為 （216）經(jīng)類(lèi)似的推演，可得其包絡(luò)條件為 （217）3）求共軛曲線方程若已在陰轉(zhuǎn)子上給定了一段組成曲線的2為 （218）則其共軛曲線方程，可用方程（210）及補(bǔ)充條件聯(lián)立表示，即 （219）同樣，若已在陽(yáng)轉(zhuǎn)子上給定了一段曲線1為 則其共軛曲線方程，可用方程（216）及補(bǔ)充條件聯(lián)立表示，即 （220）4）共軛曲線的嚙合線方程共軛曲線的嚙合線方程一般可表示為 （221） 單邊不對(duì)稱(chēng)擺線銷(xiāo)齒圓弧型線本設(shè)計(jì)采用我國(guó)規(guī)定的螺桿壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的單邊不對(duì)稱(chēng)擺線銷(xiāo)齒圓弧型線。（５）齒間面積盡量大。 （１） 滿(mǎn)足嚙合要求。若嚙合線頂點(diǎn)距陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒頂圓的交點(diǎn)較遠(yuǎn)，則說(shuō)明泄漏三角形面積較大。（1）接觸線 。齒間容積與排氣孔口連通后，即開(kāi)始排氣過(guò)程。a）吸氣過(guò)程即將開(kāi)始 b）吸氣過(guò)程中 c）吸氣過(guò)程結(jié)束、排氣過(guò)程即將開(kāi)始圖2示出螺桿壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程。圖1示出的螺桿壓縮機(jī)的吸氣過(guò)程，所討論的一對(duì)齒用箭頭標(biāo)出，陽(yáng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，圖中的轉(zhuǎn)子端面是吸氣端面。由一對(duì)陰、陽(yáng)螺桿，一個(gè)殼體與一對(duì)端蓋組成。雙螺桿壓縮機(jī)是一種比較新穎的壓縮機(jī)，因其可靠性高、操作維修方便、動(dòng)力平衡性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛地應(yīng)用于礦山、化工、動(dòng)力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等工業(yè)部門(mén)。本課題主要是設(shè)計(jì)通用的噴油雙螺桿空氣壓縮機(jī)。西安交大刑子文教授開(kāi)發(fā)的“SCCAD”螺桿設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，已轉(zhuǎn)交給多家海內(nèi)外企業(yè)應(yīng)用。近年來(lái)，人們逐漸對(duì)內(nèi)部進(jìn)行噴油的雙螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)生了興趣。既能供冷又能供暖的冷熱兩用螺桿機(jī)組，近年發(fā)展很快。3）不能用于微型場(chǎng)合。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)。就主要部件的運(yùn)動(dòng)形式而言，又與透平壓縮機(jī)相似?；剞D(zhuǎn)式壓縮機(jī)的形式和結(jié)構(gòu)類(lèi)型較多，分類(lèi)也各有不同。同時(shí)，在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，通常有多次排氣過(guò)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)靠容積的變化來(lái)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?？梢?jiàn)，研究雙螺桿壓縮機(jī)具有十分重要的意義。目前，有人開(kāi)始研究?jī)陕輻U嚙合過(guò)程中磨損問(wèn)題和潤(rùn)滑油在齒面上的分布，以提高轉(zhuǎn)子壽命。從某種程度而言，日本的空壓機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展代表了當(dāng)今世界空壓機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。（5） 噴水螺桿壓縮機(jī) 使噴入的水與潤(rùn)滑油隔開(kāi)，用于一些可能發(fā)生聚合反應(yīng)的氣體，向壓縮機(jī)入口噴入適當(dāng)?shù)娜軇詻_掉這些化合物。越來(lái)越被用到對(duì)空氣品質(zhì)要求非常高的應(yīng)用場(chǎng)合，如食品、醫(yī)藥及棉紡企業(yè)，占據(jù)了許多原屬無(wú)油壓縮機(jī)的市場(chǎng)。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(zhuān)用設(shè)備上進(jìn)行加工。螺桿壓縮機(jī)自動(dòng)化程度高，操作人員不必經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守運(yùn)轉(zhuǎn)。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。設(shè)計(jì)新型轉(zhuǎn)子型線，使接觸線長(zhǎng)度、泄漏三角形面積和封閉余隙容積3者達(dá)到最優(yōu)化。 上述各種回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，除羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬無(wú)內(nèi)壓縮的機(jī)器外，其余均是有內(nèi)壓縮的機(jī)器。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(méi)有氣閥，故它能壓送污濁和帶液滴、含粉塵的氣體。 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。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?；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。高轉(zhuǎn)數(shù)帶來(lái)了機(jī)組尺寸小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。 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(wèn)題較難滿(mǎn)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(guò)間隙勢(shì)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。后來(lái)，又發(fā)明了圓弧形齒，非對(duì)稱(chēng)齒形SRM和今天的第四代節(jié)能型。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。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)。4）適應(yīng)性強(qiáng)。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(guò)3MPa。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。國(guó)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L(zhǎng)ysholm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(wú)油螺桿壓縮機(jī)；第二代為1964年的對(duì)稱(chēng)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(chēng)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(wú)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(wú)尖點(diǎn)，凡第四代齒形均為節(jié)能型。封閉式螺桿空壓機(jī)噪聲可達(dá)6085dB(A),國(guó)外螺桿壓縮機(jī)無(wú)故障運(yùn)行在7* h，國(guó)內(nèi)螺桿壓縮機(jī)壽命可達(dá)4* h。未來(lái)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。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?；剞D(zhuǎn)式壓縮機(jī)的排氣量與排氣壓力幾乎無(wú)關(guān)，與往復(fù)式壓縮機(jī)一樣，具有強(qiáng)制輸氣的特征。在某些類(lèi)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(wú)需潤(rùn)滑，可以保證氣體的潔凈，做到絕對(duì)無(wú)油的壓送氣體（這類(lèi)機(jī)器成為無(wú)油回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)）。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。螺桿壓縮機(jī)零部件少，沒(méi)有易損件，因而它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長(zhǎng)，大修間隔期可達(dá)48萬(wàn)h.2)操作維護(hù)方便。（２）螺桿壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)：1）造價(jià)高。少數(shù)用于驅(qū)動(dòng)大型風(fēng)鉆的兩級(jí)壓縮機(jī)， MPa（表壓）。（4） 干式螺桿壓縮機(jī) ，雙級(jí)壓力比可達(dá)810，容積流量為3500m3/min。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(kāi)發(fā)出了節(jié)能明顯的各種系列螺桿壓縮機(jī)。今后螺桿壓縮機(jī)的市場(chǎng)份額仍將不斷擴(kuò)大，特別是無(wú)油螺桿空氣壓縮機(jī)和各類(lèi)螺桿工藝壓縮機(jī)，會(huì)獲得更快的發(fā)展。利用自備砂輪修正器的轉(zhuǎn)子專(zhuān)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(guò)現(xiàn)有的值。通過(guò)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)。一般陽(yáng)轉(zhuǎn)子與原動(dòng)機(jī)連接，由陽(yáng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。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。圖2 雙螺桿壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程圖2（a）示出壓縮過(guò)程即將開(kāi)始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。此時(shí)，齒間容積內(nèi)的氣體通過(guò)排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積變?yōu)榱?。陰、?yáng)轉(zhuǎn)子型線嚙合時(shí)的嚙合點(diǎn)軌跡，稱(chēng)為嚙合線。吸氣封閉容積的存在，影響了齒間容積的正常充氣。為了盡可能減少氣體通過(guò)間隙帶的泄漏，要求設(shè)法縮短轉(zhuǎn)子間的接觸線長(zhǎng)度。3）陽(yáng)轉(zhuǎn)子的靜坐標(biāo)系。圖5 單邊不對(duì)稱(chēng)擺線銷(xiāo)齒圓弧型線a）型線 b）嚙合線這種單邊不對(duì)稱(chēng)擺線銷(xiāo)齒圓弧型線與原始不對(duì)稱(chēng)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(chēng)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)。② GH方程陽(yáng)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 （227）故有 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 （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。③嚙合線方程將I點(diǎn)方程（236）代入坐標(biāo)變換式（22），并考慮到包絡(luò)條件自然滿(mǎn)足，得到嚙合線方程為 （244）其參數(shù)變化范圍仍由式（238）確定。從式（265）可以看出，KL是圓心在O1，半徑為R1 t的圓弧，這說(shuō)明節(jié)圓圓弧的共軛曲線仍為節(jié)圓圓弧。一般若轉(zhuǎn)子的齒間面積為A、有效工作段長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則齒間容積V為 （271）由上式，可得陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒間容積V0V01分別為 （272） （273） （274）螺桿壓縮機(jī)工作時(shí)，陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒間容積因彼此侵占而減小，從而實(shí)現(xiàn)壓縮氣體的目的。圖7 齒間面積侵占圖a）陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒間面積被侵占圖b）陰轉(zhuǎn)子齒間面積被侵占圖c）一對(duì)齒間面積被侵占圖圖7中，τ1z為陽(yáng)轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角，τ1z=300176。排氣端的轉(zhuǎn)子工作段與軸承之間有一個(gè)簡(jiǎn)單的軸封，通過(guò)在機(jī)殼或軸上開(kāi)出凹槽，并向里邊供入一定壓力的密封油，即可很好地起到密封的作用。當(dāng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)兩轉(zhuǎn)子的中心線后，處于壓縮過(guò)程的容積不再與吸氣端面連通，從此位置開(kāi)始，即可布置吸氣孔口。另外，為了使齒間容積內(nèi)的氣體能夠被完全排出，排氣孔口又應(yīng)盡量靠近兩轉(zhuǎn)子的中心連線。如圖10所示，分別為排出端面上由點(diǎn)A、B所引出的陰，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的外圈螺旋線。噴油螺桿壓縮