单螺杆空压机技术介绍

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shunlico

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博士

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1楼

发表于 2012-12-11 09:24 |只看该作者 |倒序浏览

一、技术历史

用可*性高的螺杆式压缩机取代易损件多、可*性差的活塞式压缩机，已经成为必然趋势。日本螺杆压缩机1976年仅占27%，1985年则上升到 85%。目前西方发达国家螺杆压缩机市场占有率为80%，并保持上升势头。螺杆压缩机具有结构简单、体积小、没有易损件、工作可*、寿命长、维修简单等优点。
螺杆压缩机有双螺杆与单螺杆两种。单螺杆压缩机的发明比双螺杆压缩机晚十几年，设计上更趋合理、先进。单螺杆压缩机克服了双螺杆压缩机不平衡、轴承易损的缺点；具有寿命长，噪音低，更加节能等优点。八十年代技术成熟后，其应用范围在日渐扩大。

单螺杆压缩机又称蜗杆压缩机，单螺杆压缩机的啮合副由一个6头螺杆和2个11齿的星轮构成。蜗杆同时与两个星轮啮合即使蜗杆受力平衡，又使排量增加一倍，压缩机的体积小，每分钟只有9立方米（9m3/min）蜗杆压缩机的重量仅为活塞式的1/6。蜗杆受力平衡使蜗杆压缩机具有一系列优点：

（1）运转平稳、振动小、噪声比双螺杆低10%以上；

（2）蜗杆没有弯曲变形，可以在高压下工作，例如：美国德莱赛·兰德公司生产的蜗杆工艺压缩机即使在一级压缩的条件也能达到6.61Mpa；

（3）啮合幅可以在很小的间隙下工作以减少泄漏，因而容积效率高、能耗低，比双螺杆节能。近年来双螺杆由于加工技术的提高和在研究齿形、挖掘各种参数（包括材料强度）的潜力方面已接近极限，使双螺杆比过去节能约20%。而喷油蜗杆压缩机减少因粘性而引起的剪切损失而不能采用小间隙，目前单、双螺杆压缩机在喷油机方面的能耗指数相当。但是在无油压缩机中，因粘性剪切损失大幅度降低，蜗杆压缩机的节能优势仍然明显；90年代的大型无油冷冻（空调）机的各项性能已全面达到或超过最节能的透平面式；美国格里迈尔·施密特公司声称，他们的无油蜗杆压缩机即使在一级压缩机的条件下也比两级压缩的双螺杆节能 20%。此外，蜗杆压缩机由于轴承受力小，且星轮轴与蜗杆轴垂直交错，轴承尺寸不像双螺杆那样受限制，采用标准轴承时，轴承寿命为5万小时（球轴承）至 10万小时（圆锥滚子轴承）。整机的”免维修”时间相应地在5-10万小时之间，压缩机的可*性高、寿命长。潜水艇对压缩机的各项性能均有严格的要求，然而美国海军为了淘汰活塞式压缩机，对现有的各种压缩机进行了大量的试验与论证认为；蜗杆压缩机是潜水艇采用的最佳压缩机，对于高压无油压缩机来说是唯一的选择。美国海军从80年代开始积极研究并设法建立国内的技术来源。

蜗杆式比双螺杆式问世晚，但因性能优异而上升势头强劲，目前国际市场上单、双螺杆大体上平分秋色。主要用作空气压缩机、冷冻（空调）机、热泵和在化工生产的工艺流程中压缩各种气体或输送天然气、煤气等。目前只有美、日等五国在引进技术的基础上生产，以日本水平最高。

从1975年开始国内先后有几个单位研制蜗杆压缩机；1986年国家科委曾将蜗杆压缩机的研制工作列为重点攻关项目。这些研制工作均因未能解决一系列的关键技术而未获成功，主要表现为压缩机在运转过程中排气量迅速下降。如湖南某单位1994年研制的样机运转200小时后排气量从每分钟2.9立方米（2.9m3/min）下降到每分钟2.2立方米（2.2m3/min）。

上海浪潮机器有限公司研制的OG-30A蜗杆压缩机1995年通过中国通用机械研究所鉴定，在一系列的关键技术上填补了国内空白，在国内大幅度领先，部分参数达到国际先进水平。

二．技术概况

OG蜗杆压缩机是上海浪潮机器有限公司的专业产品，起点高，专业性强。我们通过引进日本三井先进技术与多年的实践，开发了多种系列产品，具有结构紧凑、振动小、运行平稳、易损件少、使用寿命长、操作简单、维修保养方便、重量轻等优点，在空压机行中，以其优越而可*的性能处于领先地位，是国内用户代替进口双螺杆压缩机的理想产品。
以下大致介绍一下蜗杆式压缩机的技术概况：

1．结构形式

双螺杆压缩机是一种双轴容积式回转型压缩机，其主要是主（阳）副（阴）两根转子配合，组成啮合副，主副转子齿形外部同机壳内壁构成封闭的基元容积；而蜗杆压缩机是一种单轴容积式回转型压缩机，其啮合副是由一根蜗杆和两个对称平面布置的星轮所组成，由其蜗杆螺槽和星轮齿面及机壳内壁形成封闭的基元容积。
螺杆压缩机的机体均分为两种，一种为皮带传动式，另一种为直接传动式。其中皮带传动式较适用于22KW左右功率的压缩机，是由2个按速度比例制造的皮带轮将动力经由皮带传动；直接传动式是1个连轴器将电动源与主机结合在一起，蜗杆式压缩机可以直接带动蜗杆旋转，而双螺杆压缩机则须再增加一级增速齿轮以提高主转子的转速。

2．工作过程

双螺杆压缩机的工作过程：电动机经联轴器、增速齿轮或皮带带动主转子，由于两转子互相啮合，主转子即直接带动副转子一同旋转，在相对负压作用下，空气吸入，在齿峰与齿沟吻合作用下，气体被输送压缩，当转子啮合面转到与机壳排气口相通时，被压缩气体开始排出。
蜗杆压缩机的工作过程：电动机以联轴器或皮带将动力传到蜗杆轴上，由蜗杆带动星轮齿在蜗杆槽内相对移动，封闭基元容积发生变动，气体、输送压缩，当达到设计压力值，由主机壳体上左右两侧对称的三角形排气口排至油气分离器内。

螺杆压缩机的主机壳体上均开有喷油孔，凭藉自身的压力差，在压缩过程中将油喷到压缩腔，以冷却气体，密封各部件间隙，并起到吸振、消声及润滑的作用。

三．技术对比

现将蜗杆压缩机与活塞式压缩机、双螺杆压缩机的技术原理对比如下：

一）.蜗杆压缩机与活塞式压缩机的比较：

活塞式的传动机构是曲轴连杆往复运动结构，与蜗杆式的旋转运动结构相比较，在技术上存在如下缺点：

1、零部件的数量多，零部件的损坏的机率大，产品的可*性低。这样必然增加用户的维修费用。
2、曲轴连杆往复运动结构，由于其往复运动的特性，限制了其转速的提高，致使机器笨重，同时，该运动结构所产生的惯性力能以平衡，剩余的惯性力，会使机器产生振动、噪声以及零部件的不正常的损坏。所以活塞式振动大，机械性噪音大、可*性低。
3、气流噪音是空压机的主要噪声源。从气流噪声的角度，可以简要分析如下：
在空机上气流噪声主要是由气流脉动状况形成的，气流脉动与空压机在单位时间内排气次数直接相关。假定活塞式转速为每分钟740转（740r/min），一个二级缸，双作用，则每分钟排气次数为1440次。蜗杆式转速为每分钟2970转（2970r/min），12个气缸，则每分钟排气次数为35640次。单位时间内排气次数越少，气流脉动越严重，气流噪声也就越大。反之亦然，两者相比悬殊。

以上信息由中山空压机提供