【文章內(nèi)容簡介】 在直角三角形O2DP中， （253）在直角三角形O1O2J中， （254）④ 嚙合線方程將D點方程（245）代入坐標變換式（23）中，并考慮到包絡(luò)條件自然滿足，得到嚙合線方程為 （255）其參數(shù)變化范圍仍由式（248）確定。其嚙合先就是D點在靜坐標系中的軌跡，即以O(shè)2為圓心，以D點到O2的距離為半徑的圓弧。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。③嚙合線方程把DE的方程（256）代入坐標變換式（23），并與包絡(luò)條件式（259）聯(lián)立，即得到其嚙合線方程為 （260）其參數(shù)變化范圍由式（257）確定。6）EF與KLEF方程陰轉(zhuǎn)子上EF曲線為一圓心在O2，半徑為R2 t的圓弧，其方程為 （261）參數(shù) t和變化范圍為 （262）② KL方程將EF的方程（261）代入坐標變換式（25），得 （263）故有 將上述諸式代入包絡(luò)條件式（214），可得包絡(luò)條件為 （264）把式（264）代入式（623），整理后得 （265）其參數(shù)變化范圍仍由式（262）確定。從式（265）可以看出，KL是圓心在O1，半徑為R1 t的圓弧，這說明節(jié)圓圓弧的共軛曲線仍為節(jié)圓圓弧。嚙合線方程把EF的方程（261）代入坐標變換式（23），得 （266）上式表明節(jié)圓圓弧的嚙合線為一固定點，即節(jié)點p。3 雙螺桿空氣壓縮機螺桿尺寸的確定雙螺桿壓縮機螺桿尺寸按以下的關(guān)系式確定：陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓直徑 d1=D1/（1+h1‘）=68mm陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓直徑 d2=d1/（z2/z1）=102mm陽轉(zhuǎn)子根圓直徑 Di1=d1/（1h2‘）陰轉(zhuǎn)子頂圓直徑 De2=d1/（i+h2‘）陰轉(zhuǎn)子根圓直徑 Di2=d1/（ih1‘）轉(zhuǎn)子螺桿長度 135mm=L=（L/De1）De1中心距 A=（d1+d2）=85mm陰轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角 τ2=τ1/i陽轉(zhuǎn)子的導(dǎo)程 b1=360176。L/τ1陰轉(zhuǎn)子的導(dǎo)程 b2=360176。L/τ2陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（r/min） n1=60u1/陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（r/min） n2=n1/i節(jié)圓螺旋角 β=arctg（b1/2πr1）= arctg（b2/2πr2）本設(shè)計中壓縮機轉(zhuǎn)子螺桿部分的幾何尺寸選用標準系列。取陽轉(zhuǎn)子圓周速度u1=10m/s，則陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1=60u1/()=6010/()=陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2=n1/i=()= r/min.陰、陽轉(zhuǎn)子的齒間面積是螺桿壓縮機的重要幾何性質(zhì)之一，在對轉(zhuǎn)子型線的各段組成齒曲線建立方程逐個確定其參數(shù)變化范圍后，可利用解析法求得轉(zhuǎn)子的齒間面積。陰、陽轉(zhuǎn)子齒間面積系由多段光滑曲線及齒頂圓弧首尾相接圍成的，故其面積的一般表達式為： （267）（1）陰轉(zhuǎn)子齒間面積陰轉(zhuǎn)子齒間面積A02為： =（mm2） （268）（2） 陽轉(zhuǎn)子齒間面積陽轉(zhuǎn)子齒間面積A01為： =（mm2） （269） =(mm4)螺桿壓縮機的面積利用系數(shù)，表征轉(zhuǎn)子直徑范圍內(nèi)總面積的利用程度。其定義式為： （270）查表2311，得單邊對稱擺線銷齒圓弧型線的面積利用系數(shù)=。一般若轉(zhuǎn)子的齒間面積為A、有效工作段長度為L，則齒間容積V為 （271）由上式，可得陰、陽轉(zhuǎn)子的齒間容積V0V01分別為 （272） （273） （274）螺桿壓縮機工作時，陰、陽轉(zhuǎn)子的齒間容積因彼此侵占而減小，從而實現(xiàn)壓縮氣體的目的。用端面齒間面積的變化來描述容積的變化，可以使復(fù)雜的空間問題轉(zhuǎn)化為簡單的平面問題。如圖6所示，當陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到齒1’，即將侵占陽轉(zhuǎn)子齒1后的齒間面積A01位置時，即為壓縮開始點，也是齒間容積減少的起點。規(guī)定處于這一位置的陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角為零，即φ1=0。此后，陽轉(zhuǎn)子齒1后的齒間面積就因陰轉(zhuǎn)子齒1`的侵入而由最大值A(chǔ)01逐漸減少。圖6 基元容積開始減少時的轉(zhuǎn)子位置從壓縮過程開始點起，根據(jù)轉(zhuǎn)子型線方程或型線坐標點，應(yīng)用解析法、數(shù)值積分法或圖解積分法，可得到陽轉(zhuǎn)子的齒間面積被陰轉(zhuǎn)子齒侵占的齒間面積A0r隨陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角φ1的變化曲線，如圖7（a）所示。同理，可得到陰轉(zhuǎn)子A2r的齒間面積被陽轉(zhuǎn)子齒侵占的齒間面積隨陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角φ1的變化曲線，如圖7（b）所示。將兩圖疊加，得到圖7（c），它表示一對齒間面積Ar被侵占值轉(zhuǎn)角φ1的關(guān)系。圖7 齒間面積侵占圖a）陽轉(zhuǎn)子齒間面積被侵占圖b）陰轉(zhuǎn)子齒間面積被侵占圖c）一對齒間面積被侵占圖圖7中，τ1z為陽轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角，τ1z=300176。，螺旋角β=，而 （275）齒間容積減少的數(shù)值可用Arφ1曲線下的面積求得，即 （276）由式（275）可得到齒面間容積對的容積減少值與轉(zhuǎn)角j1的關(guān)系曲線，如圖所示?？煞秩齻€階段：第Ⅰ階段（0≤j1≤j1k）：該階段結(jié)束時齒間容積減少值為V1k=T1/（2p）S0第Ⅱ階段（j1k≤j 1≤t 1z）：該階段容積減少值為 （277）該階段結(jié)束時，齒間容積總的減少值為 （278）第Ⅲ階段（t 1z≤j 1≤t 1z+ j 1k）：該階段容積減少值為。顯然有關(guān)系式 （279）從上述分析看出，螺桿壓縮機的陰、陽轉(zhuǎn)子齒從開始嚙合到解脫嚙合期間，位于接觸線一側(cè)的齒間容積從最大值減少到零，完成壓縮和排氣過程。同時，位于接觸線另一側(cè)的齒間容積卻從零擴大到最大值，完成了吸氣過程。由于空氣壓縮機的市場競爭非常激烈，因此空氣壓縮機多被設(shè)計為系列化、標準化的產(chǎn)品，以便大批量、低成本地生產(chǎn)和銷售。另外，由于壓縮空氣的用途非常廣泛，要求空氣壓縮機的運行和維護盡量簡單，以便使非專業(yè)技術(shù)人員也能夠正確操作。噴油螺桿空氣壓縮機的機體不設(shè)冷卻水套，轉(zhuǎn)子為內(nèi)部不需冷卻的整體結(jié)構(gòu)，壓縮氣體所產(chǎn)生的徑向力和軸向力都由滾動軸承來承受。排氣端的轉(zhuǎn)子工作段與軸承之間有一個簡單的軸封，通過在機殼或軸上開出凹槽，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。、排氣孔口設(shè)計 吸氣孔口壓縮機吸氣孔口的合理位置和形狀，是實現(xiàn)氣體壓縮過程的必備條件，也是實現(xiàn)壓縮機效率的一個重要因素。為此，在設(shè)計吸氣孔口時應(yīng)該滿足一系列的要求：① 吸氣孔口應(yīng)盡量減少吸氣封閉容積的影響。② 吸氣孔口的位置應(yīng)能保證齒間容積獲得最大程度的充氣，以提高機器的容積利用率。③ 氣體在吸氣孔口處及齒間容積內(nèi)的流動損失要小。即力求孔口面積盡能地大、氣流通道截面變化平滑。（1） 吸氣開始角目前廣泛使用的不對稱型線，當陰轉(zhuǎn)子齒轉(zhuǎn)過兩轉(zhuǎn)子的齒頂圓交點，并與陽轉(zhuǎn)子進入嚙合后，在接觸線的一側(cè)，轉(zhuǎn)子的齒間容積將逐步減少。在接觸線的另一側(cè)，轉(zhuǎn)子的齒間容積將從零開始擴大,產(chǎn)生大小不同的吸入封閉容積。當陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過兩轉(zhuǎn)子的中心線后，處于壓縮過程的容積不再與吸氣端面連通，從此位置開始，即可布置吸氣孔口。吸氣孔口不應(yīng)處于嚙合線范圍內(nèi)，為使齒間容積盡早開始吸氣過程，吸氣孔口應(yīng)盡量靠近兩轉(zhuǎn)子的中心連線，即陽轉(zhuǎn)子的吸氣開始角應(yīng)為b。（2） 吸氣結(jié)束角吸氣孔口的位置應(yīng)能保證齒間容積獲得最大程度的充氣。陽轉(zhuǎn)子的軸向吸氣角a1s由下式確定： τ1z=3π/2 β= （280） （281）陰轉(zhuǎn)子軸向吸氣角a2s為 （282）考慮到實際氣體流動滯后的因素，可適當選取比式（282）計算結(jié)果大的數(shù)值，故取a2s = 。1. 徑向吸氣孔口為了盡可能擴大吸氣孔口的通流面積，在開設(shè)軸向吸氣孔口的同時，還將機體沿軸向挖空作為徑向吸氣孔口。本設(shè)計采用混合吸氣孔口，即在純軸向吸氣孔口的基礎(chǔ)上，進一步將機殼應(yīng)上該開徑向吸氣孔口的位置挖10mm。（1） 排氣開始角對所要求的內(nèi)容積比，必有一個對應(yīng)的排氣孔口。陽轉(zhuǎn)子排氣角a1d為： 相應(yīng)的陰轉(zhuǎn)子排氣角度，可根據(jù)陰、陽轉(zhuǎn)子齒間容積同時排氣的原則由下式計算： （283）（2）排氣結(jié)束角 為了防止處于排氣壓力的氣體流回處于吸氣壓力的齒間容積，排氣孔口應(yīng)處于嚙合線范圍之內(nèi)。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。為了降低噪聲，減少氣體流動損失，以及考慮到制造工藝上的方便，將端面排氣孔口嚙合線頂點處的尖點削平。取適中的水平段長度，以減少氣體泄漏。圖8 軸向排氣孔口的位置和形狀如圖9所示，軸向排氣孔口型線為123456781。需要指出的是，圖中曲線段67，曲線段345應(yīng)取型線的高壓側(cè)嚙合線形狀，曲線段56，23分別為陰陽轉(zhuǎn)子型線的齒根圓周，但通常將機體的這一部分挖空。為了降低排氣流速，在開設(shè)軸向排氣孔口的同時，還將機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同。本設(shè)計采用混合排氣孔口，以得到最大的通流面積，從而使壓力損失達到最小，而且在排氣的情況下，氣體隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)受到的離心力對氣體排向徑向排氣孔口是有利的。圖9 徑向排氣孔口的位置與形狀為了降低排氣流速，在開設(shè)軸向排氣孔口的同時，還將機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。如圖10所示，分別為排出端面上由點A、B所引出的陰，陽轉(zhuǎn)子的外圈螺旋線。機體是螺桿壓縮機的主要部件。它由中間部分的氣缸及兩端的端蓋組成。端蓋內(nèi)置有軸封、軸承。只要適當安排轉(zhuǎn)子的螺旋旋向和機體上的吸排氣孔口，幾乎可以在任何位置安排吸、排氣通道。對吸排氣通道的要求是平滑過度和流速低，以減少流動損失。吸氣端讓吸入氣體從低部進入，沿徑向進入機體。與吸氣類似，排氣設(shè)在機體的頂部，采用徑向排氣。噴油螺桿壓縮機的機體采用單層壁結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子包含在機體中，機體的外側(cè)即為大氣。為給進氣和排氣留下氣體流動的空間，機體需向外做必要的延伸。機體材料為灰口鑄鐵，牌號為HT200。轉(zhuǎn)子是螺桿壓縮機的主要零件，由于轉(zhuǎn)子直徑較小，其結(jié)構(gòu)采用整體式。對螺旋狀工作段以外的部分，按通常的“轉(zhuǎn)軸”要求進行設(shè)計。螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子的毛坯常為鍛件，采用球墨鑄鐵，其牌號為QT6003，既便于加工，又降低了成本。在螺桿空氣壓縮機中，由于軸向力和徑向力都不大，故都采用滾動軸承。采用深溝球滾動軸承，型號為6006，既能承受軸向載荷，也能承受徑向載荷。軸承采用脂潤滑。噴油螺桿空氣壓縮機都采用滾動軸承，為了防止壓縮腔的氣體通過轉(zhuǎn)子軸向外泄漏，必須在排氣端的轉(zhuǎn)子工作段與軸承之間加一個軸封。在螺桿壓縮機正常工作時，吸入端的轉(zhuǎn)子工作段與軸承之間幾乎沒有壓差，所以，在吸氣端的轉(zhuǎn)子加工段與軸承之間，只用間隙密封就能滿足要求，沒有必要再提供密封油。在小型壓縮機中，通常采用簡單的唇型密封。第三章 雙螺桿壓縮機的熱力學(xué)和功率計算螺桿壓縮機的熱力學(xué)計算的目的，是為了求出在壓縮過程中壓力和溫度的變化，并由其結(jié)果算出機器所需要的功率。此外至少還必須近似地求出壓縮機的容積效率。在螺桿壓縮機的設(shè)計計算中，對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。螺桿壓縮機齒槽內(nèi)的實際的熱力學(xué)過程十分復(fù)雜，在理論上還不能準確地掌握的。因此，在熱力學(xué)計算上只能采用十分簡化的模型，于是得出的結(jié)果只能近似地接近實際。 （31）查表2312，得單邊不對稱擺線銷齒圓弧型線的扭角系數(shù)為Cj =。它決定壓縮機的排氣孔口位置，其定義為 （32）氣體的壓縮過程終止于第Ⅱ階段，則 （33） （34）做近似計算，氣體的壓縮過程終止于第Ⅱ階段，則 （35）將上式代入式（33）及式（34），得 （36） （37）則 （38）若壓縮氣體視為理想氣體，則內(nèi)壓力比可用下式近似計算： （39）式中，pt = (表壓)為內(nèi)壓縮終了的壓力； = (大氣壓),為吸氣終了壓力；Vt為壓縮過程結(jié)束時的容積值；Vo為吸氣過程結(jié)束時的容積值；為壓縮機的內(nèi)容積比；m為多方壓縮過程指數(shù)。將已知數(shù)據(jù)代入上式得： =（1） 指示功率Pi Pi= （310)W為指示功，n為壓縮機轉(zhuǎn)速,n=3000r/min。 軸功率 （311）ηm為機械效率，一般ηm =，取ηm =。 螺桿壓縮機的絕熱效率ηad反映了壓縮機能量利用的完善程度，其數(shù)值依機型和工況不同而有明顯的差別。據(jù)圖2350，Pd=, 取絕熱效率had=。 （312）采用增速齒輪傳動，其傳動效率ht=，取ht=。一般電動機功率均滿足選配大于軸功率，電動機動余度為：xd=，取xd=，電動機功率 （313）本設(shè)計采用封閉式三相交流異步鼠籠式電動機，其型號為Y280S2，電動機軸直徑D=65mm其轉(zhuǎn)速n=3000r/min，其效率hd=，則電能總消耗為： (KW) （314）第4章 雙螺桿壓縮機的proe主要零件圖、組裝圖和仿真圖1. 主要零件圖（1） 陰螺桿，左旋，齒數(shù)為6，螺桿長度為135mm，與陽螺桿嚙合傳動。（2） 陽螺桿，右旋，齒數(shù)為4，螺桿長度為135mm,與陰螺桿嚙合傳（