壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書 Q 197216396 或 11970985 摘 要 近年來 伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì) 工業(yè)水平的不斷提高和發(fā)展 噪聲比較小 壽命相 對(duì)較長(zhǎng) 壓縮效率非常高 性能穩(wěn)定且平衡的供氣設(shè)備逐漸引起了大家的關(guān)注 雙 螺桿壓縮機(jī)憑借優(yōu)異的功能 其可靠性 操作維修 適應(yīng)性 以及其他特點(diǎn)被應(yīng)用 在各種工業(yè)場(chǎng)合 類似于化工 機(jī)械 醫(yī)療 國(guó)防工程 金屬冶煉 土木建筑等多 個(gè)工業(yè)部門 八十年代后 隨著其技術(shù)的成熟 其運(yùn)用范圍也在始終的擴(kuò)充 又因 為雙螺桿壓縮機(jī)目前已經(jīng)系列化 零件相對(duì)較少 其在所有壓縮機(jī)中 其份額已經(jīng) 占了一半 市場(chǎng)份額也超過了 因此 研究雙螺桿壓縮機(jī)的意義是具有特殊性和重 23 要性的 雙螺桿壓縮機(jī)是回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的一種 其運(yùn)動(dòng)原理主要是通過轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng) 引起容積的變化 進(jìn)而使氣體發(fā)生改變 因此研究重點(diǎn)是其中的一對(duì)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng) 本文主要是研究噴油式雙螺桿空氣壓縮機(jī) 著重研究設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子新型型線 對(duì)其相關(guān) 影響因素逐個(gè)分析優(yōu)化 達(dá)到最優(yōu) 本文中陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)比例為 4 6 采用單邊不 對(duì)稱擺線圓弧型型線 對(duì)齒間容積 齒間面積 齒間嚙合線等進(jìn)行計(jì)算分析 關(guān)鍵詞 噴油雙螺桿壓縮機(jī) 陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì) 齒間容積 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書 Q 197216396 或 11970985 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書 Q 197216396 或 11970985 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書 Q 197216396 或 11970985 Abstract In recent years with the continuous improvement and development of the economic and industrial level in China the noise is relatively small the life is relatively long the compression efficiency is very high and the stable and balanced gas supply equipment has gradually aroused the attention of everyone Twin screw compressor has excellent functions its reliability operation and maintenance adaptability and other characteristics are applied to various industrial occasions It is similar to chemical industry machinery medical treatment national defense engineering metal smelting civil engineering and so on Since 80s with the maturity of its technology the scope of its application has also been expanding And because the twin screw compressor is now serialized the parts are relatively small its share in all compressors has already accounted for half and the market share is more than 2 3 Therefore the significance of studying twin screw compressor is of particularity and importance Twin screw compressor is a kind of rotary compressor Its motion principle is mainly through the movement of the rotor causing the volume change and then changes the gas Therefore the research focuses on the movement of one pair of rotors This paper mainly studies the fuel injection twin screw air compressor which focuses on the design of a new type of Rotor line and analyzes and optimizes the related factors one by one to achieve the best In this paper the proportion of the tooth number of the Yin and Yang rotor is 4 6 and the single side asymmetrical cycloid arc type line is used to calculate and analyze the volume of the teeth the area between the teeth and the meshing line between the teeth Key words Design of double screw compressor yin yang rotor profile design of inter tooth volume 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書 Q 197216396 或 11970985 目 錄 前 言 1 第一章 關(guān)于課題壓縮機(jī)的介紹背景 2 1 1 螺桿壓縮機(jī)的分類 應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn) 3 1 1 1 螺桿壓縮機(jī)的分類 3 1 1 2 螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用 3 1 1 3 螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 4 1 2 研究雙螺桿壓縮機(jī)的目的和意義 4 1 3 壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 工作原理 6 1 3 1 基本結(jié)構(gòu) 6 1 3 2 工作原理 6 1 4 國(guó)內(nèi)外雙螺桿壓縮機(jī)的研究狀況 8 1 5 本文小結(jié) 9 第二章 轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)原則 10 2 1 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)要素 10 2 2 型線方程和嚙合線方程 10 2 2 1 坐標(biāo)系建立及坐標(biāo)變換 10 2 2 2 齒曲線及其共軛曲線 12 2 3 單邊不對(duì)稱擺線 銷齒圓弧型線 13 第三章 螺桿壓縮機(jī)的相關(guān)計(jì)算 21 3 1 齒間面積 21 3 2 齒間容積 21 3 3 容積流量及容積效率 21 3 3 1 理論容積流量 22 3 3 2 實(shí)際容積流量 22 3 4 軸功率及絕熱效率 22 3 4 1 指示功 W 22 3 4 2 軸功率 23 3 4 3 絕熱效率 ad 24 3 4 4 絕熱指示效率 i 24 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書 Q 197216396 或 11970985 3 5 電動(dòng)機(jī)功率 24 3 5 1 傳動(dòng)效率及電動(dòng)機(jī)效率 24 3 5 2 電功率 24 第四章 壓縮機(jī)的吸出氣孔設(shè)計(jì) 25 4 1 吸氣孔口 25 4 2 排氣孔口 26 第五章 相關(guān)零部件的介紹 26 5 1 機(jī)體 26 5 2 轉(zhuǎn)子 26 5 3 軸承 27 5 4 軸封 27 第六章 轉(zhuǎn)子簡(jiǎn)單的有限元分析 28 6 1 轉(zhuǎn)子的徑向力和軸向力計(jì)算 28 6 1 1 轉(zhuǎn)子的徑向力 29 6 1 2 轉(zhuǎn)子的軸向力 30 6 2 有限元分析 30 第七章 論文總結(jié) 35 7 1 論文感悟 35 參考文獻(xiàn) 36 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 前 言 空氣壓縮機(jī)已經(jīng)成為制造業(yè)重要的一部分 是機(jī)械制造業(yè)不可替代的一部分 它的使用范圍很廣闊 是具有剛性需求的產(chǎn)業(yè) 它在交通 紡織 土木建筑 機(jī)械 制造 石油采礦 電子技術(shù) 國(guó)防安全方面都是非常重要的空氣動(dòng)力設(shè)備 隨著技 術(shù)的不斷發(fā)展 它也越來越多的應(yīng)用在其他如農(nóng)業(yè) 醫(yī)療等各個(gè)方面 因此 具有 非常重要的一點(diǎn)是 生產(chǎn)制造各種空氣壓縮機(jī)已經(jīng)迫不容緩 可知壓縮機(jī)的發(fā)展?jié)?力和空間是很大的 根據(jù)權(quán)威的資料顯示 未來十年 壓縮機(jī)在我國(guó)的市場(chǎng)將會(huì)以 的速度增長(zhǎng) 10 作為被廣泛使用的雙螺桿壓縮機(jī) 實(shí)質(zhì)是回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的一種 但是它的工作容積 和往復(fù)式壓縮機(jī)是有區(qū)別的 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)主要是氣體的緊縮過程是憑借容積變換 而進(jìn)行的 而容積變化又和它的壓縮腔內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)子有關(guān) 是通過轉(zhuǎn)子的不斷運(yùn)動(dòng) 造成的 除此之外 二者間區(qū)別點(diǎn)還有就是 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)的周期在變大或者 變小 而且它的空間位置并不是一直固定的 也是時(shí)刻在變化更替的 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)與往復(fù)式壓縮機(jī)相同 是通過容積變化引起氣體的壓縮 是其內(nèi)部轉(zhuǎn) 子在氣缸中運(yùn)動(dòng)致使壓縮腔的體積不斷發(fā)生變化 因此它們都屬于容積式壓縮機(jī) 但同時(shí) 他也具備速度式壓縮機(jī)的性質(zhì) 所有回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)同時(shí)兼?zhèn)渖鲜鰞煞N壓縮機(jī) 的性質(zhì)和特點(diǎn) 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)還有因?yàn)橥怀鲂阅?轉(zhuǎn)速高 能夠直接連接高速運(yùn)行的原動(dòng)機(jī) 有內(nèi) 燃機(jī) 電動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī) 與此同時(shí) 伴隨著高轉(zhuǎn)速 也會(huì)使機(jī)組帶來輕重和小尺寸 的一些特點(diǎn) 而且轉(zhuǎn)子在一周之內(nèi)的多次排氣進(jìn)程 使他的氣壓輸氣平均 壓力脈 動(dòng)數(shù)值不大 大容量的儲(chǔ)氣罐無(wú)需去使用 此外 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)因?yàn)椴痪哂型鶑?fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 所以零部件特別是易損失件較少 也不具備氣閥 所以構(gòu)造簡(jiǎn)單 緊湊 因此制造時(shí)候較方便 成本也是比較低 同 時(shí) 又因?yàn)榫哂芯S護(hù)周期長(zhǎng) 操作容易簡(jiǎn)便 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 此外 回轉(zhuǎn)式壓縮 機(jī)在移動(dòng)式機(jī)器中 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力平衡性良好的優(yōu)勢(shì)很明顯 故所以它的轉(zhuǎn)數(shù)較高 基數(shù)小 同時(shí) 與往復(fù)式壓縮機(jī)一樣 其排氣量和排氣壓力無(wú)關(guān) 是具有強(qiáng)制輸氣 的特點(diǎn) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)適應(yīng)性也很強(qiáng) 能夠同時(shí)在較大的工況范圍內(nèi)維持著高效率 并且在 排氣量較小時(shí) 不會(huì)出現(xiàn)速度壓縮機(jī)那樣的喘振現(xiàn)象 同時(shí)回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī) 如離心 壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī) 運(yùn)動(dòng)部件相互之間 運(yùn)動(dòng)件和固定機(jī)件之間 比如陰陽(yáng)轉(zhuǎn) 子 都沒有直接的接觸 同時(shí)無(wú)需在工作腔內(nèi)部周壁上潤(rùn)滑 以此保證氣體的潔凈 度數(shù) 做到無(wú)油的壓縮氣體即無(wú)油螺桿壓縮機(jī) 同時(shí) 由于運(yùn)動(dòng)部件之間無(wú)氣閥 又存在間隙 所以能壓縮渾濁 粉塵 攜帶液體的氣體 但同時(shí) 壓縮機(jī)也有如下的缺點(diǎn) 工作容積與吸排氣孔口周期性的切斷 時(shí)而相通 再加上高轉(zhuǎn)數(shù) 因此會(huì)造成比較強(qiáng)烈的空氣噪聲 其中離心壓縮機(jī)和活塞壓縮機(jī)尤 為突出 所以若被用戶采用 必須采取相關(guān)消音措施 還有 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)工作間的周壁形狀并不都是圓柱形 造成運(yùn)動(dòng)件和固定件之間 運(yùn)動(dòng)件之間密封問題不能夠有效解決 必會(huì)產(chǎn)生一定的運(yùn)動(dòng)間隙 導(dǎo)致氣體在間隙 之間會(huì)產(chǎn)生泄漏 還有轉(zhuǎn)子自身的剛度 因此這就先天的固定了壓縮機(jī)的始終無(wú)法 達(dá)到較高的壓力 使用的范圍必然會(huì)有局限 另外 類似的壓縮機(jī)如轉(zhuǎn)子式 離心式 螺桿式 這些運(yùn)動(dòng)機(jī)件表面都是些曲面形 狀 主要是為了讓它的嚙合運(yùn)動(dòng)改變?nèi)莘e 這樣就造成這些曲面的檢驗(yàn)和加工比較 復(fù)雜 因此專用設(shè)備和刀具的使用 也讓它更加昂貴 其整體結(jié)構(gòu)如下 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 第一章 關(guān)于課題壓縮機(jī)的介紹背景 1 1 螺桿壓縮機(jī)的分類 應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn) 1 1 1 螺桿壓縮機(jī)的分類 螺桿壓縮機(jī)有很多種種類 每種其形狀大小也不近同 有如下分類方式 如 果按照工作容積有無(wú)油液體來分 可分為無(wú)油螺桿壓縮機(jī)和噴油螺桿壓縮機(jī) 若按照結(jié)構(gòu)形狀來分 又可分為固定式 開放式 移動(dòng)式等 此外 根據(jù)轉(zhuǎn)子的數(shù)量來分 又可分為單螺桿壓縮機(jī)和雙螺桿壓縮機(jī) 此外 還 可分為內(nèi)壓縮和外壓縮壓縮機(jī) 工藝壓縮機(jī)等其他的類型 盡管分類方式不同 角度工況也不同 但是每種壓縮機(jī)的原理大似是相同的 每 種壓縮機(jī)都適用于單一情況 并發(fā)揮更好的作用 1 1 2 螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用 螺桿式壓縮機(jī)就應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域 如氣體的凈化 氣體的動(dòng)力 作為起清潔作用 的空壓機(jī) 在氣體凈化這一方面 主要是用于打掃衛(wèi)生 保持食物的清潔 清除物 體表面的污垢等作用 在作為動(dòng)力方面 對(duì)機(jī)械工具的催用 如對(duì)大型機(jī)械的使用 機(jī)械機(jī)床的驅(qū)動(dòng) 高壓爐的驅(qū)動(dòng) 以及某些精加工所需要的動(dòng)力 在凈化氣體方面 原理主要是利用其高壓力 使多種混合氣體中的氣體分離開以獲得所需要的氣體 重點(diǎn)是作用在醫(yī)療方面 可作為緊急的備用設(shè)備 螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用范圍很廣泛 涉及到多個(gè)方面 比如以下幾種類別 1 噴油螺桿空氣壓縮機(jī) 作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的噴油螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)系列化 一般情況下是在大氣壓力作 用下使氣體吸入 其中單極排氣壓力有如下 0 6Mpa 1 2Mpa 等其他各種形式 其中有一些極少部分用于去驅(qū)動(dòng)兩級(jí)的大型風(fēng)鉆壓縮機(jī) 這種類型的壓縮機(jī)流 量容積范圍較少 排氣壓力上限為 2 6Mpa 目前主要被應(yīng)用于對(duì)空氣品質(zhì)要求 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 很高的一些特殊場(chǎng)合 類似于醫(yī)療 食物 織坊等相關(guān)企業(yè) 這使得原先在此 領(lǐng)域的無(wú)油壓縮機(jī)份額不斷被擠壓 逐漸減少 2 噴油螺桿制冷壓縮機(jī) 制冷壓縮機(jī)分為本封閉和全封閉兩種 主要在家庭住宅 以及商業(yè)用的樓房中 相關(guān)中央空調(diào)系統(tǒng)被大量使用 并且其產(chǎn)出的量遠(yuǎn)大于開啟式 除此之外 它 還被用于相關(guān)的制冷裝置設(shè)備中 如相關(guān)工業(yè)的制冷要求 食品保存所需要 冷凍 冷藏等作用 此外 制冷壓縮機(jī)有單雙級(jí)兩種 它們的蒸發(fā)溫度是不相同的 分別是零下 25 度和零下 40 度 此外 能夠確保冷暖都能供的兩用螺桿機(jī)組也在近 年來得到很大的發(fā)展 3 噴油螺桿工藝壓縮機(jī) 工藝壓縮機(jī)主要作用是用來壓縮工業(yè)氣體 類似于氫氣 天然氣等危險(xiǎn)的容易 爆炸和燃燒的氣體 運(yùn)行的工作壓力是由其流程決定的 其中各個(gè)壓力值如下 排 氣壓力在 4 5 至 9MPa 之間 容積流量是在 2 到 210 之間 單級(jí)壓力比最高為 10 其他一些如噴水螺桿壓縮機(jī)和干式螺桿壓縮機(jī) 都有其各自的作用 分別是用 于能夠使氣體產(chǎn)生聚合作用 噴入的水充當(dāng)溶劑 與潤(rùn)滑油分離 沖散掉反應(yīng)的化 合物 還有一些壓縮機(jī)可以由多種氣 液體混合使用 也可以作為真空泵使用 總 而言之 因?yàn)槠錃怏w排出壓力和其他因素如溫度 流量容積等無(wú)關(guān) 而被廣泛應(yīng)用 于軍工 國(guó)防 科技 醫(yī)療等各個(gè)方面 這種簡(jiǎn)便安全的性能使得壓縮機(jī)在世界范 圍內(nèi)各個(gè)方面被廣泛的使用 1 1 3 螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 螺桿壓縮機(jī)因?yàn)橥怀龅男阅?而被廣泛應(yīng)用于各種各樣的場(chǎng)合 它的優(yōu)點(diǎn)很明 顯 主要是這幾點(diǎn) 由于它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 零部件已經(jīng)系列標(biāo)準(zhǔn)化 所以使用起 來很方便 出現(xiàn)故障的話 也很好的進(jìn)行維護(hù)修理 同時(shí) 機(jī)器重量也比較輕 體 積大小也適中 工作時(shí)候很穩(wěn)定 不會(huì)出現(xiàn)緊急的一剎一停的情況 還有 它不僅 僅支持單一空氣輸入 多種其他的氣體混合輸入也是可以的 這一點(diǎn)可以說明它應(yīng) 用范圍比較廣 綜上所述 它的優(yōu)點(diǎn)很多很明顯 但同時(shí) 它的缺點(diǎn)也是有的 由 于壓縮機(jī)主要是靠相互嚙合的轉(zhuǎn)子的運(yùn)行來帶動(dòng)工作 而轉(zhuǎn)子角復(fù)雜需要專門的設(shè) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 備 故此造價(jià)較高 工作過程中 總是會(huì)出現(xiàn)氣體的泄漏 氣體并沒有完全使用上 因此輸出的氣體壓力值上限有限制 只能適用于一些中低壓機(jī)器等 1 2 研究雙螺桿壓縮機(jī)的目的和意義 本文是對(duì)噴油雙螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì) 題目選自于科學(xué)研究 在對(duì)前人的理論知 識(shí)充分認(rèn)識(shí)和完全弄懂的前提下 開始了自己的設(shè)計(jì)研究 在已經(jīng)擁有設(shè)計(jì)所需要 的參數(shù)以及要求的前提條件下 對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)的以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究 包括幾 何性質(zhì) 受力的分析計(jì)算 重點(diǎn)中的轉(zhuǎn)子型線的研究以及陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的加工等 對(duì)以 上進(jìn)行計(jì)算最優(yōu) 以提高雙螺桿壓縮機(jī)的效率和機(jī)械性能 目前 雙螺桿壓縮機(jī)因 為其性能高而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面 因此對(duì)于它的設(shè)計(jì)力求達(dá)到最優(yōu)成果 其中 重點(diǎn)因素是其中的一對(duì)轉(zhuǎn)子 圍繞其型線的最新設(shè)計(jì)優(yōu)化 使型線中的泄漏三角形 接觸線長(zhǎng)度 容積面積達(dá)到效率最高 此外 轉(zhuǎn)子本身精度較高 需要專用設(shè)備精 確加工出來 確保其擁有足夠的精度 使它的表面粗糙度超過預(yù)估值 此外 對(duì)于壓縮機(jī)其他工序也要進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化 對(duì)吸出氣孔的位置和形狀要合 理優(yōu)化 借此進(jìn)一步提高效率 并且 對(duì)孔口的安置以及型線的設(shè)計(jì)等因素與噪聲 的影響指標(biāo)進(jìn)行研究分析 確保噪聲進(jìn)一步的降低 達(dá)到最優(yōu)解 在設(shè)計(jì)壓縮機(jī)過程中 也能夠進(jìn)一步加深我們對(duì)它的認(rèn)識(shí) 深入了解到壓縮機(jī) 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展進(jìn)程 認(rèn)識(shí)到我國(guó)目前與國(guó)外的差距 對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)部零部件的認(rèn)識(shí)選 擇 整個(gè)主機(jī)機(jī)構(gòu)的選擇 系統(tǒng)的選擇等 深刻了解到壓縮機(jī)的基本特點(diǎn)和性能要 求 同時(shí) 對(duì)設(shè)計(jì)過程中轉(zhuǎn)子影響的幾個(gè)主要因素 將之與主要設(shè)計(jì)參數(shù)確定起來 通過自己的設(shè)計(jì)計(jì)算 構(gòu)架起理論和實(shí)際的通道 使自己在這個(gè)過程中學(xué)到更多 做到理論和實(shí)際相結(jié)合 雙螺桿壓縮機(jī)是一種年輕的壓縮機(jī) 在其壓縮機(jī)的歷史上 屬于后來居上的一 種 憑借自身的可靠性 簡(jiǎn)便性 易于維修 保持好動(dòng)力的平衡等優(yōu)異性能 迅速 的占領(lǐng)了大批的市場(chǎng)需求 目前已知的市場(chǎng)所占份額已經(jīng)達(dá)到 80 以上 這也進(jìn)一 步刺激了人們對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì) 但也認(rèn)識(shí)到 我國(guó)目前在這方面的短板 對(duì)于轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)理念的不足 很多關(guān)鍵性的技術(shù)仍舊沒有掌握 很多方面依舊從 國(guó)外引進(jìn)和借鑒 因此 通過本次的設(shè)計(jì) 加深對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)的充分了解 對(duì)其 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 性能的提高 力爭(zhēng)使我國(guó)的壓縮機(jī)技術(shù)得到進(jìn)一步的優(yōu)化 使人們生產(chǎn)生活有進(jìn)一 步的提高 對(duì)個(gè)人來說 本次的設(shè)計(jì)過程 充分的將理論與現(xiàn)實(shí)結(jié)合 對(duì)自己今后 的學(xué)習(xí)和研究有了很高的提升 1 3 壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 工作原理 1 3 1 基本結(jié)構(gòu) 雙螺桿壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī) 主要是由一對(duì)相互嚙合的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子構(gòu)成 主要部件有一對(duì)端蓋 殼體 軸承 密封裝置 定位裝置等 雙螺桿壓縮機(jī)腔體內(nèi)部一對(duì)相互嚙合的轉(zhuǎn)子 分別是陰 陽(yáng)轉(zhuǎn)子 平行的配置 著 形狀呈螺旋形 其中螺桿形狀很復(fù)雜 需要特定的設(shè)備進(jìn)行加工 加工方式有 兩種 一種是傳統(tǒng)的粗加工 然后精加工 還有一種是采用切削工藝逐步加工 壓 縮機(jī)的工作過程主要是通過機(jī)體內(nèi)部和轉(zhuǎn)子之間形成的密封空間 其位置隨著容積 的變化 從吸氣孔逐漸移出氣孔 完成接下來一系列的吸氣 壓縮 排氣的工作過程 壓縮機(jī)中工作過程 首先是陽(yáng)轉(zhuǎn)子和電動(dòng)機(jī)相連接 然后帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng) 壓 縮機(jī)殼體兩側(cè) 分別按照要求 各設(shè)置一定尺寸和大小的孔口 分別是吸 出氣孔 其作用是為了吸氣和排氣 裝配圖如上 其工作流程如下 首先是氣體除去雜志后進(jìn)入到壓縮機(jī)內(nèi)部 與內(nèi)部潤(rùn)滑油混 合后 經(jīng)過壓縮 然后通過油氣分離罐 進(jìn)行兩次過濾分離 使含油量顯著降低到 一個(gè)合理標(biāo)準(zhǔn)后 氣體才能夠經(jīng)過冷卻后頭送入到系統(tǒng)中使用 1 3 2 工作原理 螺桿壓縮機(jī)工作過程主要是三個(gè)方面 吸氣 壓縮 排氣 下面只取一對(duì)相互 嚙合的齒研究分析過程 每對(duì)齒的工作循環(huán)相同 依次介紹 并配圖加以形象具體 化 首先介紹的是吸氣過程 如圖所示 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 這是陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子吸氣過程 展示圖 在此圖中 陰陽(yáng)轉(zhuǎn) 子分別按照逆 順時(shí)針相互 嚙合運(yùn)轉(zhuǎn) 在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中 轉(zhuǎn)子之間的嚙合逐漸脫離分開 齒之間形成了一定的容積大小 并且容積區(qū)域能夠 和機(jī)體上的吸氣孔相通 由于內(nèi)部容積處于真空狀態(tài) 在壓力差的作用下 外界氣 體不斷地涌入容積區(qū) 這就是轉(zhuǎn)子的吸氣過程 隨著轉(zhuǎn)子之間的不斷地分離 齒間 容積也會(huì)不斷的增大 氣體也會(huì)持續(xù)的吸入 當(dāng)容積區(qū)域達(dá)到上限時(shí) 將不會(huì)再次 吸入氣體 并且容積區(qū)也將會(huì)與吸氣孔斷開 到此 吸氣過程結(jié)束 將會(huì)進(jìn)入下一 個(gè)工作過程 接下來的就是壓縮工程 如圖所示 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 當(dāng)吸氣結(jié)束后 轉(zhuǎn)子間將會(huì)依舊不斷嚙合 這就進(jìn)一步積壓了原先的齒間容積 空間 而容積又未與氣孔口接觸 處于封閉的真空狀態(tài) 因此氣體將會(huì)因?yàn)槿莘e的 不斷壓縮和壓縮 氣體壓力值也在變大 這一步也是雙螺桿壓縮機(jī)工作過程最重要 的一步 也是它的工作原理具體展示 這一工作過程將會(huì)一直進(jìn)行 直到隨著轉(zhuǎn)子 的不斷嚙合 容積區(qū)與排氣孔接觸想通融為止 接下來就是最后一步 氣體的排氣過程了 其工作圖如下展示 當(dāng)壓縮結(jié)束了 隨著它的容積區(qū)與機(jī)體的排氣孔相通時(shí) 由于氣體經(jīng)過不斷地 壓縮 明顯其壓力大于外界的空氣正常壓力 因此 在壓力差的作用下 氣體將會(huì) 不斷地被排出 直到氣體最終完全排完結(jié)束 齒間的容積在這過程中也會(huì)逐漸降低 到為 0 消失 以上 就是壓縮機(jī)工作過程的大致介紹 其工作原理還是很好理解的 本文重點(diǎn) 研究的是轉(zhuǎn)子型線方面 確保以上過程氣體能夠盡可能的不會(huì)外泄漏 使其工作過 程盡量理想化進(jìn)行中 1 4 國(guó)內(nèi)外雙螺桿壓縮機(jī)的研究狀況 壓縮機(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展 已經(jīng)發(fā)展出了各種各樣的形式 技術(shù)上也有了十足 的進(jìn)步和創(chuàng)新 由于國(guó)外的研究早于國(guó)內(nèi) 因此他們的基礎(chǔ)理論研究成果還是領(lǐng)先 的 壓縮機(jī)經(jīng)過發(fā)展 目前主要是如下的幾種類型 從最初的 Lysholm 齒形 發(fā)展 成后來的對(duì)稱圓弧齒形 剛開始的技術(shù)簡(jiǎn)陋 只能應(yīng)用于無(wú)油壓縮機(jī) 到后面的動(dòng) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 力型壓縮機(jī) 從后來的 SRM 齒形發(fā)展到現(xiàn)今節(jié)能型的壓縮機(jī) 經(jīng)歷了很大的曲折 在這期間 國(guó)外很多企業(yè)和科學(xué)家為此投入了很多心血 例如倫敦的 Stosic 教授 和他的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)轉(zhuǎn)子的型線和泄露面積方面有了突破性的進(jìn)展 其他的科研團(tuán)隊(duì) 以及國(guó)外的公司 如日本的神鋼公司 瑞典的空壓機(jī)公司 德國(guó)美國(guó)等國(guó)家的公司 也做出了相當(dāng)大的進(jìn)步和研究 壓縮機(jī)的齒數(shù)從原先 4 6 齒 也漸漸的有 4 5 齒 5 6 齒的發(fā)展 現(xiàn)今最先進(jìn)的壓縮機(jī)是以日本公司為代表的節(jié)能型的空壓機(jī) 國(guó)內(nèi)的壓縮機(jī)起步晚 長(zhǎng)期以來是依靠國(guó)外的進(jìn)口 在核心方面 自主研究還 是不夠的 尤其是隨著壓縮機(jī)越來越廣泛的被用于各個(gè)場(chǎng)合 對(duì)它的技術(shù)要求迫不 及待 但是經(jīng)過幾十年的發(fā)展 我國(guó)也有長(zhǎng)足的進(jìn)步 經(jīng)過國(guó)內(nèi)諸多的科研工作者 如王文君 李文等人的研究 在壓縮機(jī)關(guān)鍵核心部位螺桿轉(zhuǎn)子方面有了很大的創(chuàng)新 和提高 已經(jīng)躋身于國(guó)際先進(jìn)水平了 并且在壓縮機(jī)自身先天缺陷噪聲 壽命方面 我國(guó)科研人員也有很大的突破 西安交大的郉子文教授研發(fā)的新型螺桿計(jì)算軟件也 是被廣泛使用 同時(shí) 就目前國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)所占市場(chǎng)份額來看 外資還是少數(shù)的 大 部分還是國(guó)內(nèi)企業(yè) 可見 我國(guó)壓縮機(jī)方面雖然起步晚 但是取得的成就還是斐然 的 今后 壓縮機(jī)前景依然很廣闊 尤其是現(xiàn)今日本代表的節(jié)能型壓縮機(jī) 在今后 的市場(chǎng) 是相當(dāng)具有潛力的 因此 在節(jié)能 轉(zhuǎn)子型線 及其壽命等方面的研究依 舊需要很大的科研資金和人力的投入 1 5 本文小結(jié) 本文先通過前言部分 大概的介紹了壓縮機(jī)的情況 接下來通過對(duì)它的分類和 它的優(yōu)缺點(diǎn)介紹 系統(tǒng)的了解了它的外部情況 然后闡述了本文的研發(fā)目的和意義 進(jìn)一步了解本設(shè)計(jì)的核心 在后面 詳細(xì)的介紹了它的構(gòu)造和原理 為接下來論文 的研究做好了鋪墊 最后 通過國(guó)內(nèi)外壓縮機(jī)的研究情況對(duì)比 回顧了它的歷程 展示了壓縮機(jī)今后的發(fā)展路線 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 第二章 轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)原則 2 1 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)要素 本文前面已經(jīng)多次提到轉(zhuǎn)子型線這個(gè)名詞 那么何為轉(zhuǎn)子型線呢 它的定義是 一對(duì)相互嚙合的轉(zhuǎn)子的齒面與轉(zhuǎn)子軸線垂直面的截交線 本文多次提到 壓縮機(jī)設(shè) 計(jì)要素是一對(duì)轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)要素是新型的轉(zhuǎn)子型線 因?yàn)閴嚎s機(jī)工作時(shí) 氣體 的吸出要確保其工作容積密封性要好 不能夠有氣體遺留在非容積區(qū)域內(nèi) 而容積 區(qū)才會(huì)壓縮機(jī)工作的重點(diǎn) 工作腔 因此 研究轉(zhuǎn)子型線是科研工作者的重中之重 了 轉(zhuǎn)子型線要素對(duì)壓縮機(jī)工作的影響主要是以下幾個(gè)方面 它包括轉(zhuǎn)子的接觸線 封閉容積和面積 以及泄漏三角形這幾個(gè)要素 接下來 將會(huì)逐個(gè)介紹幾個(gè)因素 1 封閉容積 當(dāng)容積在增大開始吸氣的時(shí)候 要確保吸氣過程是在一瞬間 否則 的話 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多余的區(qū)域 封閉容積 它會(huì)影響容積區(qū)域內(nèi)完整的吸氣過程 而容積的大小和轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的 容積區(qū)域越小 壓縮機(jī)功能越好 此外 齒間容積在轉(zhuǎn)子的投影產(chǎn)生的面積也是影響因素之一 面積越大 功能越好 2 接觸線 接觸線的定義 兩個(gè)相互嚙合的轉(zhuǎn)子齒面相互接觸而產(chǎn)生的空間曲線 設(shè)計(jì)過程中 接觸線較短 對(duì)轉(zhuǎn)子的工作越好 3 泄漏三角形的定義 接觸線頂點(diǎn)和殼體吸出氣產(chǎn)生的空間曲邊三角形 面積越 小越好 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 2 2 型線方程和嚙合線方程 2 2 1 坐標(biāo)系建立及坐標(biāo)變換 1 坐標(biāo)系建立 具體描述轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí) 建立如下四個(gè)坐標(biāo)系 方便更好的區(qū)分分析各個(gè)型線 1 陽(yáng)轉(zhuǎn)子的動(dòng)坐標(biāo)系 1yxo 2 陰轉(zhuǎn)子的動(dòng)坐標(biāo)系 2 3 陽(yáng)轉(zhuǎn)子的靜坐標(biāo)系 1 YXO 4 陰轉(zhuǎn)子的靜坐標(biāo)系 2 陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子恒定的傳動(dòng)比 計(jì)算如下 1 izRnt 211212 12 iAtt1 式中 各個(gè)數(shù)值分別代表轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)速 角速度 節(jié)圓半徑 齒數(shù)等 其中 i 為傳動(dòng) 比 2 坐標(biāo)變換 轉(zhuǎn)子型線各點(diǎn)都可以表示在坐標(biāo)系上 而且其坐標(biāo)還可以相互轉(zhuǎn)換 a 動(dòng)靜坐標(biāo)系 的轉(zhuǎn)換1yxo1 YXO 2 111cossini yx b 動(dòng)靜坐標(biāo)系 的轉(zhuǎn)換2yxo2 Y 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 3 1212cossinic yx c 靜 的轉(zhuǎn)換1 YXO2 4 12A d 動(dòng) 的轉(zhuǎn)換1yxo2 5 112121 sincosinsic Akykx e 動(dòng) 的轉(zhuǎn)換2yxo 6 1112 sincosinsickykx 2 2 2 齒曲線及其共軛曲線 1 齒曲線方程及其參數(shù)變換范圍 方程如下 7 tyxebt 上式中 起點(diǎn) b 和 e 的坐標(biāo)由參數(shù) t 來決定 分別是 和 byx e 2 齒曲線的共軛曲線方程如下 8 2tyx 1 得陰轉(zhuǎn)子上曲線簇方程 9 11 tyx 把 代入曲線簇方程 9 得到曲線簇的包絡(luò)線方程 1t 10 11tyx 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 包絡(luò)線上任一點(diǎn)的切線斜率可微分上式如下 11 dtxt tytdxy 11 與包絡(luò)線共切于該點(diǎn)的曲線簇中的斜率為 12 tx yd 1 斜率相同得公式 13 011 tytx 陽(yáng)轉(zhuǎn)子也類同 類比可推導(dǎo) 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 14 2tyx 則其共軛曲線方程 可用方程 10 及補(bǔ)充條件聯(lián)立表示 即 15 0 1 tfytx 陽(yáng)轉(zhuǎn)子也類同類比可推導(dǎo) 綜上 可得共軛曲線的嚙合方程如下所示 16 0 12 tft 2 3 單邊不對(duì)稱擺線 銷齒圓弧型線 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 本次論文關(guān)于型線的計(jì)算我采用的是單邊不對(duì)稱擺線 銷齒圓弧型線 如下圖 所示 計(jì)算結(jié)果也如下列圖表所示 采用此設(shè)計(jì)推導(dǎo)出如下曲線 嚙合線方程及其 一些參定數(shù)值的范圍 G 1 AB 與 GH AB 方程 陰轉(zhuǎn) 子 AB 是徑向直線如下 17 12sinco yx 得出參數(shù)范圍 tBR22 根據(jù)三角形 O2BP 推導(dǎo)出 18 22RtB 19 t21arcsin 即 20 212ZAt GH 方程 GH 是在陽(yáng)轉(zhuǎn)子上 AB 的共軛曲線 代入方程可求出 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 1121 sin sin coco Akyx 27 方程帶入推導(dǎo) 經(jīng)過層層計(jì)算 可得到參數(shù)方程如下 21 iAk arcos121 聯(lián)立得 GH 方程 算出 GH 的是一擺線 AB 和 GH 嚙合時(shí)的嚙合線方程如下 22 iAkiX arcosn12121 2 BC 與 HI BC 方程 曲線 BC 為圓弧 方程如下 23 tRyxtsinco2 參數(shù) t 為 24 21at 由三角形 O2BP 得 12 1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 5 HI 方程 HI 是圓弧 BC 的共軛曲線 推導(dǎo)得曲線簇方程為 25 11121 sin sin si coco AtkRykxt 經(jīng)過層層推導(dǎo) 可得包絡(luò)條件為 0 si i122 tttt 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 26 01 得出 BC 與 HI 僅在 的位置嚙合 而且是整條曲線同時(shí)嚙合 推導(dǎo)方程得 01 27 tRyAxtsinco 12 兩條曲線只有在 時(shí)嚙合 01 嚙合線方程 連立方程 得到嚙合線方程為 28 tRtsinco2 可得 其嚙合線是與銷齒圓弧一樣的圓弧 3 I 點(diǎn)與 CD I 點(diǎn)方程 I 點(diǎn)是固定點(diǎn) 在 坐標(biāo)系方程得 1yxo 29 11sinco byx 三角形 O1IP 推出 1211cos ttR 1inarsb CD 方程 30 sin sico112 kbAyx 31 DC11 推導(dǎo)方程 32 22yx 42 其中 33 122cos ttCR 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 eRtD 2 推導(dǎo)嚙合線方程為 34 sin co11 b 4 D 點(diǎn)與 IJ D 也為固定點(diǎn) 坐標(biāo)為 35 22sin co eRyxtDxyar 曲線 CD 方程為 36 sin sicoc11DDDkbAyx IJ 方程 推導(dǎo)得 IJ 方程如下 37 sin sincoco12211 keRAyxt 38 JI1 陰轉(zhuǎn)子 IJ 曲線上任有點(diǎn)距陽(yáng)轉(zhuǎn)子中心 O1的距離可用下式表示 39 22yx 公式代入推導(dǎo)得 40 sin co122 ieRt 其嚙合是一圓弧線 5 DE 與 JK DE 方程 DE 是徑向直線 如下 41 22sinco yx 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 JK 方程 曲線簇方程為 42 sin sico1211 kAyx 推導(dǎo)由方程得 JK 的性質(zhì)是一擺線 嚙合線方程 推導(dǎo)計(jì)算得其嚙合線方程為 43 iAki arcos in22112 6 EF 與 KL EF 方程 EF 是圓弧 其方程為 44 tRyxtsinco2 t 的變化范圍為 45 122 zt KL 方程 推導(dǎo)得 46 1121 sin sin coco AtkRyxt 47 推導(dǎo)后得 48 sin co1tRyxt 這表明共軛曲線仍為節(jié)圓圓弧 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 嚙合線方程 代入計(jì)算得 49 02tR 得出嚙合線為一固定點(diǎn) 以上 即為陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)候 各個(gè)曲線和嚙合線的方程及其性質(zhì) 這是研究 轉(zhuǎn)子型線的很重要的一部分 如上 計(jì)算過程及其推導(dǎo)過程都是比較復(fù)雜的 自己 也是花了很長(zhǎng)時(shí)間去推導(dǎo) 最終得出了結(jié)果和性質(zhì) 下表為最終總結(jié)圖 最關(guān)鍵的型線計(jì)算結(jié)束后 接下來就是雙螺桿壓縮機(jī)各個(gè)尺寸的確定 在此計(jì)算過 程省略 其公式和最終結(jié)果都如下圖所示 陰轉(zhuǎn)子 陽(yáng)轉(zhuǎn)子 齒曲線 曲線性質(zhì) 齒曲線 曲線性質(zhì) AB 直線 GH 擺線 BC 圓弧 HI 圓弧 CD 擺線 I 點(diǎn) D 點(diǎn) IJ 擺線 DE 直線 JK 擺線 EF 圓弧 KL 圓弧 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子計(jì)算的各個(gè)公式如下表所示 在本文中 取陽(yáng)轉(zhuǎn)子圓周速度 u1 10m s 則 陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n1 60u1 3 14D1 60 10 3 14 0 102 1873 r min 陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n2 n1 I 1873 3608 0 6667 2810 r min 最終算的結(jié)果如下圖所示 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 第三章 螺桿壓縮機(jī)的相關(guān)計(jì)算 螺桿壓縮機(jī)由于轉(zhuǎn)子齒內(nèi)部過程比較復(fù)雜 很難精確計(jì)算出具體數(shù)值 因此 本節(jié)計(jì)算主要是為了算出在工作過程當(dāng)中 壓力 溫度這兩個(gè)數(shù)值之間的變化 然 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 后 機(jī)器的功率也根據(jù)此計(jì)算出 同時(shí) 壓縮機(jī)工作原理主要是通過空氣壓縮進(jìn)行 的 因此它的容積效率也是很有必要計(jì)算出來的大概值 由于過程復(fù)雜 因此在計(jì) 算的時(shí)候 采用簡(jiǎn)單的方式模型去加以計(jì)算 3 1 齒間面積 齒間面積在轉(zhuǎn)子各個(gè)型線計(jì)算分析出來之后 進(jìn)一步的利用解析方法加以求解 可得表達(dá)式為以下 51 dtyxAiitii i 12 陰 陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒間面積為 669 0 mm 2 52 dtyxiit ii i 12202 552 4 mm 2 53 tAiit ii 1101 1221 4 mm4 0210A 3 2 齒間容積 由齒間面積和有效工作長(zhǎng)度兩個(gè)因素求解出齒間容積 54 LALdzV00 計(jì)算出它們齒間容積分別為 55 1037 9158 693402 mAV 56 451L 30210 mL 3 3 容積流量及容積效率 3 3 1 理論容積流量 壓縮機(jī)理論容積 顧名思義 就是它工作容積在單位時(shí)間內(nèi)范圍值 這個(gè)數(shù)值是由 壓縮機(jī)的尺寸和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 來決定的 假使 L D 1 可得 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 57 31DnCqavi 接下來翻閱手冊(cè) 0 4696 0 971 在陽(yáng)轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角為 300 時(shí)候 aC 長(zhǎng)徑比 L D1 1 35 D1 102mm 陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n1 1873 4r min 代入數(shù)值計(jì)算出 得 min 24 0 356 8749 07 33qvi 3 3 2 實(shí)際容積流量 算出理論容量后 接下來求出它的實(shí)際流量 其公式為 58 vivq 式中 V為容積效率 已知 1 0m3 min 計(jì)算出q 7 8124 vi 3 4 軸功率及絕熱效率 3 4 1 指示功 W 當(dāng)把進(jìn)入氣體理想化后 應(yīng)用公式如下 RTMmpV 或 59 1 我們可以把吸氣這一行為始終壓力不變的過程 公式如下 p0 p1s Pa T0 T1s 298K 空氣分子量 M 29 氣體常數(shù)61 R 8 3 J mol 1 k 1 92 1948 029834 27 1 560 KgRTMVm 吸氣過程指示功 W1為 60 65 16 0 95Jps 2 我們也可以把壓縮過程看作是絕熱的一種行為 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 當(dāng)這一行為結(jié)束后 減少的數(shù)值 V2z為 2101kzzASbV 2481 30 124 10379 263 65m 而結(jié)束后 齒間的容積大小為 V2為 61 rV212 55109 48 351042m 又可知過程中有一定的熱量散失 1 n k 1 4 取 n 1 1 360 08 K 62 nsdpT12 Ct 08 7308 673 將這一行為的功率定為 W2 也可以獲得其空氣絕熱系數(shù)值 k 1 4 63 0296 114 52 91 0312 KJkVpds 3 同時(shí) 我們也可以將排氣這一行為等同為壓力不變 則 W3 64 132 016489 08 13 JVpd 所有的指示功率大小 W 為 65 89 2 5 321 K 3 4 2 軸功率 1 可以得出指示功率 Pi Pi 66 60 nW W 為指示功 n 為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速 n 3000r min 945 3189 0Ki 軸功率 67 mishP 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 m為機(jī)械效率 一般 m 0 90 0 98 取 m 0 96 193 6 045KWPsh 3 4 3 絕熱效率 ad 關(guān)于絕熱效率的數(shù)值 在這里指的是雙螺桿壓縮機(jī)對(duì)于能量的利用的多少 而 數(shù)值的大小又是和這兩個(gè)因素有關(guān) 分別是機(jī)器的型號(hào)以及工況的情況 這兩個(gè)數(shù) 值差異不同的話 其絕熱效率也是不同的 可查表知 P d 0 8Mpa 取絕熱效率 ad 0 78 3 4 4 絕熱指示效率 i 其公式查表如下 帶入數(shù)值計(jì)算得 68 8125 0 madi 3 5 電動(dòng)機(jī)功率 3 5 1 傳動(dòng)效率及電動(dòng)機(jī)效率 本門中電動(dòng)機(jī)選擇傳動(dòng)方式為增速齒輪傳動(dòng) 查表得出傳動(dòng)效率 t 0 97 0 99 本次計(jì)算中選擇的是 t 0 98 在設(shè)計(jì)中 一般默認(rèn)電動(dòng)機(jī)的功率是大于軸的功率的 這是大家都認(rèn)可的 此 次設(shè)計(jì)中 關(guān)于電動(dòng)機(jī)余度的數(shù)值情況是 d 1 05 1 15 選擇 d 1 1 因此可以 求出它的功率是 69 951 6KWPdishd 3 5 2 電功率 在此說明本壓縮機(jī)選用的電動(dòng)機(jī)是封閉式三相交流異步鼠籠式電動(dòng)機(jī) 這種電 機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 使用壽命比較長(zhǎng) 因此也被廣泛使用 本次選擇型號(hào)是 Y132S2 2 計(jì) 算數(shù)值如下 電動(dòng)機(jī)軸直徑 D 65mm 它的轉(zhuǎn)速 n 3000r min 已求效率 d 0 915 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 所以可以得出總的消耗為 KW 70 906 dimEP 第四章 壓縮機(jī)的吸出氣孔設(shè)計(jì) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 4 1 吸氣孔口 雙螺桿空氣壓縮機(jī) 吸氣孔是工作過程的重要環(huán)節(jié) 因此 圍繞它的設(shè)計(jì)計(jì)算分析 就成了重中之重 它的大小位置 以及它可能的形狀 都將會(huì)影響氣體在腔體的整 個(gè)壓縮過程 氣體最終由低壓轉(zhuǎn)變成多少高壓的效率 也和它有重大的關(guān)系 因此 對(duì)它的設(shè)計(jì)提出了如下相關(guān)要求 力求對(duì)壓縮機(jī)工作達(dá)到最優(yōu)的效率 首先作為直接吸氣的位置 對(duì)它的要求在吸氣時(shí)候 要確保它的吸氣封閉容積 對(duì)吸氣齒間容積影響盡可能的小 同時(shí)還要要求它吸取過程中氣體能夠最大限度的 獲取 在齒間容積損失盡可能的少 使它的容積效率達(dá)到理論值的上限 另外 在 設(shè)計(jì)它的面積 希望能大一點(diǎn) 此外 還希望能夠使它的流通面積變得在理論值上很大 在壓縮機(jī)吸氣孔口位 置選擇上 將機(jī)體軸向挖空 可選擇此處 而在我的這個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中 我選擇的使混 合吸氣口 它的區(qū)別是在原先按照既定的位置 再次沿著徑向位置挖掉大約 10mm 尺 寸左右位置 4 2 排氣孔口 類似于吸氣孔口的設(shè)置 排氣孔口也是徑向挖空設(shè)置 原理類似 在這里就不多敘 述了 重點(diǎn)講述的是我設(shè)計(jì)的排氣孔在排氣的時(shí)候 盡可能使壓力損失不多 在這 一個(gè)個(gè)過程中 同時(shí)氣體由于在高速旋轉(zhuǎn)時(shí) 不時(shí)受到一定的離心力 在這里值得 一提的是 這是個(gè)有利于氣體很快的集中在排氣孔 然后快速的排出 敘述完吸排氣孔口后 接下來就整個(gè)壓縮機(jī)裝配中一些重要的零部件簡(jiǎn)單的敘述下 讓大家更好的認(rèn)識(shí)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu) 以及工作過程 以下是相關(guān)介紹 第五章 相關(guān)零部件的介紹 5 1 機(jī)體 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 在壓縮機(jī)裝配中 整個(gè)機(jī)構(gòu)主要的部分都是殼體 它主要組成是氣缸和兩個(gè)端 蓋 它的材料一般是灰口鑄鐵 在壓縮機(jī)整體設(shè)計(jì)當(dāng)中 機(jī)殼為它的整個(gè)外部 內(nèi)部是轉(zhuǎn)子以及其他零部件 外部直接是和大氣接觸的 氣體在進(jìn)入排出過程中 能夠順利的流通的話 對(duì)機(jī)體 的設(shè)計(jì)要求就是需要在緊湊的尺寸基礎(chǔ)上 做一些擴(kuò)展 機(jī)體的相關(guān)應(yīng)用是 當(dāng)安 排好轉(zhuǎn)子的螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)候 確定它的吸出氣孔 那么它的吸排氣通道在殼體內(nèi)部基 本上設(shè)置沒有什么要求限制 都可以去安排 對(duì)它的唯一要求限制就是流速不要太 高 避免不必要的損失 本設(shè)計(jì)中 與常規(guī)壓縮機(jī)不同的是 吸出氣孔都設(shè)置在徑 向機(jī)體的頂部 5 2 轉(zhuǎn)子 本設(shè)計(jì)中 壓縮機(jī)最重要的零部件就是嚙合的轉(zhuǎn)子了 轉(zhuǎn)子的材料一般毛胚件 是鍛件 選擇球墨鑄鐵進(jìn)行設(shè)計(jì) 這樣選擇 成本比較低 而且加工過程中也比較 簡(jiǎn)單 在設(shè)計(jì)過程中 考慮到它的直徑不大 我們一般選擇整體式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì) 于它的嚙合螺旋形狀之外 其他的長(zhǎng)度部分就按照一般的軸區(qū)設(shè)計(jì)就可以了 5 3 軸承 在設(shè)計(jì)過程中 壓縮機(jī)需要很多軸承 軸承有很多種 比如滾子軸承 滾動(dòng)軸承等 一些 而本文設(shè)計(jì)當(dāng)中 由于計(jì)算出的軸向力和徑向力都存在較大 因此選擇的都 是角接觸軸承和圓柱滾子軸承 這樣的話 它能同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷 5 4 軸封 由于在設(shè)計(jì)過程中 轉(zhuǎn)子軸的兩側(cè)都會(huì)加軸承 因此 在設(shè)計(jì)考慮中 避免壓縮過 程中腔體內(nèi)部的氣體通過軸對(duì)外側(cè)有所泄漏 因此 我們需要在轉(zhuǎn)子的排氣端和所 在的軸承之間加入一個(gè)軸封 這樣有效的防止了氣體的泄漏 同時(shí) 又由于在正常 情況下 吸入端轉(zhuǎn)子和軸承之間沒有壓力差值 所以無(wú)需加入軸承 只需要簡(jiǎn)單的 間隙密封就可以很好的滿足條件了 以上就是一些比較重要的壓縮機(jī)零部件的介紹了 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 第六章 轉(zhuǎn)子簡(jiǎn)單的有限元分析 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 6 1 轉(zhuǎn)子的徑向力和軸向力計(jì)算 轉(zhuǎn)子的內(nèi)部氣體壓縮時(shí) 會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生作用力 我們假設(shè)這些氣體載荷均勻分 布 某個(gè)瞬時(shí)氣體對(duì)轉(zhuǎn)子力矩為 Tg 它在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的微元角 d 做的功為為 Wg 所 以可得 dTgW 主動(dòng)力在 d 上所做的功等于瞬時(shí)容積之中氣體壓力 Pi 與容積微小變化 dV 的乘 積 根據(jù)拉格郎日方程則有 0 PidVg 接下來的計(jì)算可根據(jù)下圖展開 如圖所示 分別是陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的三維坐標(biāo)圖 在轉(zhuǎn)子上因合力對(duì)任一軸的矩等于各力 對(duì)同一軸的矩的代數(shù)和 所以 Tg 可通過計(jì)算瞬時(shí)容積在 XOZ YOZ 平面投影的靜 矩 M 求出 公式如下 PiMMPiTgYOZXZ 根據(jù)以上 最終推導(dǎo)出 21 dVi 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 6 1 1 轉(zhuǎn)子的徑向力 在轉(zhuǎn)子的工作過程中 容積氣體與轉(zhuǎn)子排氣口接觸時(shí) 轉(zhuǎn)子受力最大 設(shè)基元容積在 YOZ 平面的投影對(duì)于 Y 軸及 Z 軸的靜矩為 MY YOZ 及 MZ YOZ 密度為 1 面積為 SYOZ MZ YOZ1 Y 1 Z YOZ1 Pi 可以確定作用在陽(yáng)轉(zhuǎn)子 X1 方向上徑向載荷 TX1 的大小 方 向 作用點(diǎn) M Z XOZ1 X 1 Z XOZ1 Pi 可以確定作用在陽(yáng)轉(zhuǎn)子 Y1 方向上徑向載荷 TY1 的大小 方向 作用點(diǎn) 同理 M Z YOZ2 Y 2 Z YOZ2 Pi 和 MZ XOZ2 X 2 Z XOZ2 Pi 分別可確定作用在陰轉(zhuǎn)子上的徑向載荷 Tx2 和 Yy2 T X T Y 與 圖所示 X 軸 Y 軸方向相反取負(fù)值 代入公式數(shù)值可得陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子徑向力 2121N211YXT 744N2 6 1 2 轉(zhuǎn)子的軸向力 在半徑為 r 齒面的微元螺旋線段 dl 上 氣體壓力 dpi 可以分解為軸向分離 dQa 徑向分力 dT 切向分力 dQT 在這個(gè)原理的基礎(chǔ)上 參考其他論文以及參考文獻(xiàn)的公式 公式如下 ctgdQaT 以及其他公式 最終求得陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的軸向力分別是 T1 1411N 指向吸氣端 T2 199N 指向排氣端 本次計(jì)算公式多引用 最終目的是為了求出自己的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子徑向力和軸向力 以便接下來的有限元分析 6 2 有限元分析 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn) 因此在計(jì)算完型線和力后 對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)部進(jìn)行簡(jiǎn)單的有 限元分析 上文提到轉(zhuǎn)子螺旋形 需要特定的加工和材料 因此本文轉(zhuǎn)子材料選擇 40Cr 定義轉(zhuǎn) 子的屈服強(qiáng)度為 300Mpa 接下來工作流程如下 先畫出陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的三維圖 如下 陽(yáng)轉(zhuǎn)子 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 陰轉(zhuǎn)子 在 ANSYS 進(jìn)行分析之前 先對(duì)模型進(jìn)行有效的約束 仔細(xì)分析轉(zhuǎn)子的工作原理可 知 在轉(zhuǎn)子的吸氣側(cè) 是存在間隙的 轉(zhuǎn)子的排氣端是軸向固定的 因此 得知轉(zhuǎn) 子的這個(gè)性質(zhì) 對(duì)轉(zhuǎn)子吸氣端 X Y 方向和旋轉(zhuǎn)的自由加以一定的約束 Z 方向的 位移自由度和旋轉(zhuǎn)自由度是存在的 對(duì)排氣端的僅有 Z 方向的旋轉(zhuǎn)自由度 對(duì)于 X Y Z 方向的位移自由度和 X Y 方向的旋轉(zhuǎn)自由度進(jìn)行約束 由于轉(zhuǎn)子工作的原理就是氣體的壓縮和輸送 因此可以對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒面簡(jiǎn)化為均 布載荷 載荷大小為設(shè)定的 1 2Mpa 可得分析結(jié)果如下圖 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 34 陽(yáng)轉(zhuǎn)子的應(yīng)力圖 陽(yáng)轉(zhuǎn)子形變圖 根據(jù)上圖可知 陽(yáng)轉(zhuǎn)子的最大形變量是 0 018796Mpa 位置在轉(zhuǎn)子的中間 而又 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 35 根據(jù)工作流程可知轉(zhuǎn)子的中間處處于壓縮狀態(tài) 沒有任何支撐 所以形變量最大 它的應(yīng)力最大值為 19 629Mpa 遠(yuǎn)小于材料的應(yīng)力 陰轉(zhuǎn)子分析也如上 形變量和應(yīng) 力都遠(yuǎn)小于材料 也符合要求 至此 ANASY 分析如上 第七章 論文總結(jié) 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 36 7 1 論文感悟 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)到這兒 大概已經(jīng)完成了所有的工作 因此 可以樂觀的說 基本上已經(jīng)結(jié)束了 在心里覺得還是很開心的 自己獨(dú)自一人完成了這份比較艱難 的畢業(yè)設(shè)計(jì) 這個(gè)過程中 遇到了很多以往不曾知道的問題 自己在不斷地查閱資 料和自我修改中 一步一個(gè)腳印向前 終于坎坷的在答辯之前完成了設(shè)計(jì) 通過此次設(shè)計(jì) 我學(xué)到了很多 從一開始的無(wú)從下手 到后來的得心應(yīng)手 在 這之間 學(xué)到了設(shè)計(jì)的精髓 學(xué)會(huì)了如何快速的查閱自己需要的資料 學(xué)會(huì)了如何 系統(tǒng)的分析問題 考慮問題 才學(xué)會(huì)了機(jī)械設(shè)計(jì)中 任何一小問題也是不容忽視 值得關(guān)注的 此次設(shè)計(jì) 很感謝我的指導(dǎo)老師 是他給了我很多關(guān)鍵性的指導(dǎo) 是 他一直在鼓勵(lì)我 也很感謝我的小組同學(xué) 是他們一直陪著我 晚上一起熬夜畫圖 一起探討問題 真的 此次設(shè)計(jì) 對(duì)我來說 不僅僅在知識(shí)有長(zhǎng)進(jìn) 在友情上又有 了更高的提高 最后 想說的是 再次感謝我的老師和同學(xué) 為此次的論文完美結(jié) 束感到很開心 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 37 參考文獻(xiàn) 1 田政方 小型雙螺桿空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì) 2014 05 2 王子文 壓縮空氣干燥和凈化設(shè)備 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 01 01 3 Park H Evaluating thr innerlove clearance of twin screw by the iso c Learance ontour diagram 2011 4 張偉 中低溫雙螺桿膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力性能研究 揚(yáng)州大學(xué) 2017 5 Jerry Analysis of the vading concept a new rotary piston 2003 01 6 陳文 噴油與無(wú)油螺桿壓縮機(jī)的性能分析 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2006 年 12 期 7 徐天 LG20T 螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子研究 華中科技大學(xué) 2013 9 王志強(qiáng) 螺桿泵容積效率特性分析與螺桿齒面精確成型方法研究 學(xué)位論文 重慶大學(xué) 2014 10 Hanlon Compressor Handbook 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