【導讀】機械、制冷等工業(yè)部門。雙螺桿壓縮機已經(jīng)超過所有工業(yè)壓縮機的50％，其市場份。額超過80％，今后其市場份額還將繼續(xù)擴大?？梢姡芯侩p螺桿壓縮機具有十分重。本課題主要是設計通用的噴油雙螺桿空氣壓縮機，采用單邊不對稱擺線-. 銷齒圓弧型型線，陰、陽轉(zhuǎn)子齒數(shù)比為6：4。設計新型轉(zhuǎn)子型線，目的是使接觸線?？s機的機械性能。重點研究的是雙螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子型線設計、幾何特性、受力分析、

　　

【正文】 個對應的排氣孔口。陽轉(zhuǎn)子排氣角 ?1d 為： 9 5 7 ?????? ????? czd 相應的陰轉(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： ??? Zidd ??? （ 125） （ 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。 共 33 頁 第 26 頁 圖 9 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， 12 分別取陰 .陽轉(zhuǎn)子齒間容積前方齒的背段型線，曲線段 345 應取型線的高壓側(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。 . 徑向排氣孔口 為了降低排氣流速，在開設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 10 徑向排氣孔口的位置與形狀 為了降低排氣流速，在開設軸向排氣孔口的同時，還將機體沿軸向挖空作為徑向共 33 頁 第 27 頁 排氣孔口，其挖空的方法與徑向吸氣孔口相同。如圖 10 所示，徑 向排氣孔口的形狀為 1221 BBAA ??? .應該指出的是， 2121 BBAA ?? 和 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。 9 主要零部件設計和選材 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)子加工段與軸承共 33 頁 第 28 頁 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。 氣流脈動現(xiàn)象是引起壓縮機運行 性能和可靠性下降的重要原因之一。雖然雙螺桿壓縮機沒有排氣閥，但由于在壓縮機的排氣過程中，排氣口的面積是變化的，在不同的時刻通過排氣孔口的氣體流量不同，因而不可避免地會產(chǎn)生排氣流量脈動。另外， 由于不設排氣閥，當設計工況與實際工況不一致時，在工作容積與排氣孔口連通的瞬時，理論上將出現(xiàn)等容壓縮或膨脹現(xiàn)象，導致排氣孔口處氣體流量的瞬時突變，這些氣流流量的脈動均會產(chǎn)生壓力的脈動。 . 一維非定常氣流方程組及其解法 全套圖紙及更多設計請聯(lián)系 ： 360702501 對于等截面 管內(nèi)的一維非定常氣體流動，由連續(xù)方程 .動量方程及能量方程構(gòu)成描述其運動規(guī)律的方程組。將方程組無量綱化，得 BXGZV ?????? （ 126） 式中 ???????????????????)1(21 2kkPRURURV ????????????????????121 32kPURUkPRURUG 共 33 頁 第 29 頁 ?????????????????????RqaLUUDfLRB300020 利用 LW 兩步法數(shù)值求解方程組（ 126），其格式為 第一步 )(4)(2)(21 1112121ZJzjzjzjzjzjzzj BBzGGXzVVV ?????? ????????? )(4)(2)(21 1112121ZJzjzjzjzjzjzzj BBzGGXzVVV ?????? ????????? 第二步 )(2)( 2121212121212121zZJzzjzzjzzjzjzzj BBzGGXzVV ?????????????? ???????? LW 數(shù)值計算兩步法方案及步驟如圖 11 所示。其中，下 j 指管道上均分點的號碼，上標指無因次時刻值。除去孔口端點 1 和末端點 n 外，所有內(nèi)分點上氣流的參數(shù)值（ U， P， R）都可以由 Z 時刻的值，按兩步法規(guī)則，推出 ZZ ?? 時刻的值。 圖 11 LW購步法圖示 當均分點取定后， X? 也就已知，而 Z? 的取值應滿足 LW 數(shù)值解的穩(wěn)定性條件 maxUAXZ ???? （ 127） 將所要計算的管道系統(tǒng)劃分為 9 個單元，每個單元 的取值為 ， X? 的取值為 。通過公式（ 127）可以看出，這樣劃分網(wǎng)格是滿足穩(wěn)定性條件的。 邊界條件處理 分析上面提到的兩步計算一維非穩(wěn)態(tài)可壓縮氣流守恒型方程組可以看出，此方法不能計算邊界點 1 和 n 的參數(shù)值。對于邊界點，可以采用勻熵修正理論，即只考慮管共 33 頁 第 30 頁 道摩擦，不考慮與外界的熱交換，并且由摩擦引起的熵值增加也略去不計，這種方法對工程計算而言已被證明是有效的。 圖 12 所示的雙螺桿壓縮機排氣系統(tǒng)可進一步簡化為壓縮機 — 排氣管 — 異徑管 —容積腔，即兩個邊界點分別為壓縮機的容積腔。 在圖 12 中，管道的左端點為壓縮機的基元容積腔，根據(jù)連續(xù)性條件，通過 AA 截面右側(cè)排出氣體的速度理論值為 euAdtdV ??1 （ 128） 式中 V1為壓縮腔的容積， u 為理論排氣流速， Ae表示 AA 截面右端的有效通流面積。 圖 10 排氣系統(tǒng)簡圖 對雙螺桿壓縮機，根據(jù)轉(zhuǎn)子型線方程和基本參數(shù)，并結(jié)合壓縮機的轉(zhuǎn)速，可以求得 1dV /dt 的數(shù)值解，從而求得理論排氣流速隨時間變化的離散值。需要指出的是，對陽轉(zhuǎn)子而言，當它從排氣開始到排氣結(jié)束所轉(zhuǎn)過的角度大于 ?2 / 1Z （ 1Z 為陽轉(zhuǎn)子的齒數(shù)），此時在壓縮機一個基元容積排氣尚未結(jié)束的時候，后一個基元容積已經(jīng)開始排氣，因而流量的計算應該是進入排氣的各個基元容積流量值的疊加，而 的值為不同時刻排氣孔口打開的面積。 當壓縮機的實際工況 與設計工況不一致時，在排氣孔口打開的瞬間，圖 2 所示排氣孔口左端點氣體流動發(fā)生變化，取 c? 表示氣體壓縮終了時的壓力比（即內(nèi)壓力比），s? 表示系統(tǒng)壓力比（即排氣壓力與吸氣壓力之比），將此時通過排氣孔口的氣體流動假設為通過噴嘴的流動，則由于過壓縮或者是欠壓縮所引起的排氣孔口處氣體順態(tài)流速的變化 可以表示為 共 33 頁 第 31 頁 211)1(12 ?????? ?????kksckU ?? （ 129） 當 sc ?? ? UUU e ??? （ 130） 當 sc ?? ? ， UUU e ??? （ 131） 39。139。139。1 2 1UkA ??? ? （ 132） 根據(jù)再連續(xù)點處壓力相等 、 熵相等和連續(xù)性要求，可求得左端點的 ’和 PR39。 1111211 ) ?? kkPRAR ’‘ （ （ 133） 39。1239。139。1 RAP ? （ 134） 圖 11 n=3000r/min 通過在壓縮機 的排氣內(nèi)安裝壓力傳感器的實驗，可以得出計算結(jié)果與計算結(jié)果基本吻合。傳感器的輸入信號經(jīng)由信號放大器先進行放大和濾波，然后利用JOVIAN5200 動態(tài)信號分析儀進行采集處理。分析圖示壓力脈動曲線可發(fā)現(xiàn)，在螺桿壓縮機排氣孔口打開的瞬間，由于打開面積很小，排出的氣體流量較小，排氣管道內(nèi)的氣體壓力較低；隨著排氣孔口的逐漸打開，排氣流量加大，此時排氣管道內(nèi)的氣體壓力升高。由于陽轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為 4，因而壓力脈動的周期對應于陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角 90?。 共 33 頁 第 32 頁 結(jié)束語 通過這段時間的辛苦努力，現(xiàn)在我的畢業(yè)設計已經(jīng)基本完成。雖然做的過程很 辛苦，有幾次幾乎就要放棄了，但是看到自己的成果，我感到很欣慰。作為畢業(yè)之前的一項任務，雖然我做得不是很好，但是我已經(jīng)盡力了。從中學到的東西遠遠超過我做的東西。以前習慣了照模板做東西，現(xiàn)在學會了怎樣思考，還有要敢于去接受新的東西。有好多次我都想用 CAD 畫圖，但是老師的那句話讓我記憶尤深，是的，我是在給自己學東西，并不單純?yōu)榱送瓿赡稠椚蝿?。所以我衷心地感謝老師給予的大力支持和鼓勵。我想以后在工作中也應該有那種敢于動腦，敢于創(chuàng)新的意識。面對困難不 能妥協(xié)的精神。 共 33 頁 第 33 頁 參考文獻 [1] 劉小平，王平，平行雙螺桿機構(gòu)的發(fā)展及 應用，輕工機械， 2021， 1： 20~24. [2] 吳華根，邢子文，束鵬程，淺析雙螺桿制冷壓縮機技術，機電產(chǎn)品市場， 2021 ， 9： 9~11. [3] 趙惠麟，雙螺桿壓縮機徑向力的計算，流體機械， 1990， 2： 23~27. [4] 崔長寶，雙螺桿壓縮機一級出口溫度升高的原因分析，齊魯石油化工， 2021， 4： 283~284. [5] 熊偉，馮全科，雙螺桿壓縮機齒間間隙分布的計算，西安交通大學學報， 2021， 7：第 38 卷第 7 期， P683685。 [6] 靳春梅，樊靈，邱琦，陳花玲，雙級螺桿壓縮機降噪要點分析，噪聲與振動控制， 2021 ， 6：33~34， 30。 [7] 曹鋒，邢子文，束鵬程，雙螺桿轉(zhuǎn)子的受力分析，應用力學學報， 2021， 1： 90~92。 [8] 邢子文，鄧定國，束鵬程，雙螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子間接觸線計算的通用方法，壓縮機技術， 1991，5： 4~11。 [9] 肖大準，高兆法，王志強，劉殿銘，雙螺桿壓縮機的陰轉(zhuǎn)子負力矩特性，流體機械， 1996，3： 22~26。