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设计螺杆压缩机时，欲使机器能取得优良的性能，必须合理选取各主要参数。一般影响螺杆压缩机热力性能和运转可靠性的主要参数有：圆周速度和转速、转子直径和相对长度、导角和扭转角、级数和压力比等。- z3 V6 l5 w! L9 t; T* a
1. 圆周速度和转速/ a- s& `3 P O0 c
转子齿顶圆周速度是影响机器尺寸、重量、效率及传动方式的一个重要因素。6 u- h) P2 E: z& e
显然，提高圆周速度，压缩机的重量及外形尺寸指标均将得到改善。另外，提高圆周速度后，通过压缩机各间隙处的气体相对泄漏量将会减少，提高了压缩机的容积效率和绝热效率。与此同时，它使气体在吸排气孔口及齿间容积内的流动损失、转子摩擦鼓风损失、喷油机器的击油损失相应增加，致使绝热效率降低。; G/ l' Q& a$ y
圆周速度对泄漏损失和流动及摩擦损失的影响是相反的。齿顶圆周速度较低时，泄漏损失较大，对效率起主要影响作用，所以此时提高圆周速度，将使效率得以提高。相反，齿顶圆周速度较高时，基本上与圆周速度的平方成正比的流动及摩擦损失较大，对效率起主要影响作用，是能量损失的主要部分，所以进一步提高圆周速度反而使效率降低。从理论上讲，只在某一最佳圆周速度下，总损失最小，此时压缩机效率取得最高值。实际上，最佳圆周速度的具体数值受众多因素的影响，它与转子型线、运行方式、压力差、压力比、排气量、气体性质、间隙等因素有关。此外，机器结构、气体流动表面的粗糙度等也对最佳圆周速度有影响。所以，它常处于某一定范围之内。无油螺杆压缩机的圆周速度一般为50-100m/s,喷油螺杆压缩机的圆周速度一般为10-50m/s。& r- g5 W3 E0 K0 X# T
圆周速度确定后，转速也随之而定。由排气量的计算公式得知，容积流量与转子直径的平方成正比。因此，大容积流量机器需选用大的转子直径，小容积流量机器选用小的转子直径。排气量相同，不对称型线的转速远低于对称型线的转速。通常，喷油机器的转速范围为700—10000r/min，无油机器的转速范围为3000—20000r/min。
/ T, `6 C: X" u M u2. 转子直径和相对长度
" Z! E% r* g$ I7 T" I/ [$ ^转子直径是关系到螺杆压缩机系列化和零件标准化、通用化的一个重要参数。确定转子直径系列化的原则是：在最佳圆周速度的范围内，以尽可能少的转子直径规格数来满足尽可能广泛的排气量范围。 [0 A2 A* ~" _. D8 C1 ]! n
由于螺杆压缩机的容积流量与转子直径的平方成正比，使得相邻系列转子直径的容积流量值差别较大，特别是在转子直径较大时尤为显著。为此，在各转子直径下，列出几个长径比值，以变化容积流量范围，能使相邻系列转子直径的容积流量交错相接。螺杆压缩机的长径比通常为0.9-2.0。* G" ]2 b3 G8 J
近代螺杆压缩机的发展趋势是采取小的相对长度。容积流量相同时，长径比小的机器转子直径较大，吸排气孔口面积也大，因而气体流动损失较小。同样，长径比小的机器使转子变得短而粗，其惯性矩增加，使转子具有良好的刚度，增加了运转的可靠性。这就是在高压差级中采用较小长径比的原因。此外，从总体结构上看，较短的转子，有可能实现同轴串联两段转子的结构，使总体结构更为紧凑。
7 p1 ]! d" y5 D2 S对容积流量大的机器，才选用较高的长径比。这点对喷油机器特别明显，由于转子直径不便取得过大，为了获得所需的容积流量，个别机器的长径比高达2.5以上。
" f; z" u4 x+ G8 n% x- w3 p3 j3. 导程和扭转角" W& ~( z* X1 y, ~0 O
由公式可知，对同一转子直径，大螺旋角对应于短导程，小螺旋角对应于长导程。
& f5 W5 z0 k% T) L6 n0 g0 K+ ^/ o- h# D内压力比相同时，具有大螺旋角的转子，能得到较大的径向与轴向排气孔口。因此，在内压力比较大时，为适当增加排出孔口面积和增强转子刚度，往往采用大螺旋角、短导程和小长径比、小扭转角的转子。
7 G* m: Q' a9 @5 R5 `1 U4 p. g通常，节圆圆柱面上的螺旋角不大于60度。过大的螺旋角，使转子齿面扭曲的厉害，恶化了转子的切削工艺性。7 h, T' w2 A# K4 V+ Y
转子的扭转角是保证压缩机基元容积充分吸气和实现内压缩的必要条件。为使基元容积得到完全充气，转子的扭转角不应大于吸气角。但是，当转子的导程短，或者长径比较大时，阳转子的扭转角往往会大于吸气角。一般只要超过数值不大，还是允许的。通常，阳转子的扭转角为240-300度。5 a7 q8 N6 _4 v+ f
4. 压力比和压力差$ h" y( u2 Z7 f- [- f4 F5 \. W5 m5 B
压力比和压力差是影响螺杆压缩机尺寸、重量和性能的主要参数，当压力比和压力差太大时，就需采用多级压缩的方案。
+ _; N% f7 E, A* a0 N9 P% U排气温度是限制提高压缩机压力比的主要因素。例如，假设从常温常压下吸入双原子气体，如果压力比为4，则排气温度将高达200℃以上。此时转子的热变形会很大，可能导致转子接触损伤，造成严重事故。而且，过高的排气温度，使整机温度升高，对密封件和润滑系统的工作都会带来不利。所以，无油机器单级的压力比一般应小于4。若压缩介质有易燃、易爆、易裂解、易聚合等特性时，就应根据其特性作更严格的限制。
- Y& {" \- Q$ U+ o7 b: v压力差也是限制压缩机压力提高的又一重要因素。在无油机器的高压级或增压螺杆压缩机中，虽然压力比一般小于2，气体压缩终温并不算高，但这时吸、排气压力差值却很大。在喷油螺杆压缩机中，喷入的油起着极其良好的内冷却作用，级的压力比通常为8-10，个别高达20以上，但排气温度也不超过110℃。在以上情况下，往往转子承受高压差的作用，转子的刚度会明显不足，使转子产生不允许的机械变形，严重时会出现啮合部位咬死等事故。同时，会给轴承的设计和轴承的运转带来不利。此外，高的压差使气体的泄漏量大为增加，容积效率随之下降。
9 t' L$ ?: @3 f+ e. _( T螺杆压缩机所能承受的压力差，主要取决于转子长径比和阴阳转子的齿数组合。对于常用的阴阳转子齿数分别为6和4的压缩机，当长径比为2.2时，只能承受1.0MPa的压差；当长径比减小为1.1时，就能承受3.5MPa的压差；当阴阳转子的齿数增大到8和6时，转子长径比为1.1的螺杆压缩机，所能承受的压差就可达到5.0MPa。6 g7 n+ \# P8 v9 W {
5. 排气压力和吸气压力# Q% W; {9 w H l( {3 [" H8 s1 A
螺杆压缩机可以达到的排气压力主要取决于其机体结构、转子长径比及所用材料等因素。对于阴阳转子齿数分别为6和4的压缩机，当长径比为1.65，机体材料为普通灰铸铁时，可以达到2.5MPa的排气压力；若将长径比减小为1.1，机体材料变为球墨铸铁或铸钢后，就可以达到4.5MPa的排气压力。( ^8 S+ R& S, Q7 i1 R" s
螺杆压缩机既可作为真空泵，又可作为多级压缩的高压级，因此其吸气压力可以在很大范围内变化。由于螺杆压缩机通常都具有固定的内容积比，当吸气压力升高时，其内压缩终了压力可能会远远大于实际的排气压力，从而导致各种故障的产生。所以螺杆压缩机的最大吸气压力应根据其所能承受的排气压力、内容积比及被压缩的介质，进行具体的计算。 |
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发表于 2003-7-4 22:27
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发表于 2003-7-4 22:36
抄这么多也不易。请教一下，你知道螺杆机线型里有没有面密封的？