I畢業(yè)設計開題報告題 目 名 稱 雙螺桿壓縮機設計 學 院（系） 專 業(yè) 班 級 學 生 姓 名 指 導 教 師 輔 導 教 師 開題報告日期 2雙螺桿壓縮機的設計1 題目來源生產(chǎn)/社會實踐。2 設計研究目的和意義本設計題目來源是自選科研。本課題主要是設計通用的噴油雙螺桿空氣壓縮機。在深刻理解前人研究的理論基礎上，在給定設計參數(shù)和設計要求的條件下，研究雙螺桿壓縮機的轉子型線、幾何特性、工作過程、受力分析及轉子的加工，以進一步提高雙螺桿壓縮機的機械性能。設計新型轉子型線，使接觸線長度、泄漏三角形面積和封閉余隙容積 3 者達到最優(yōu)化。利用自備砂輪修正器的轉子專用數(shù)控磨床，快速加工出新型線的轉子，使轉子的精度和表面粗糙度預計超過現(xiàn)有的值。設計吸氣孔口的形狀和合理位置，來提高壓縮機效率。同時，研究型線和孔口配置等因素對噪聲的影響指標，從而更有效地降低噪聲。通過設計雙螺桿壓縮機，可以了解雙螺桿壓縮機的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向；深入理解雙螺桿壓縮機的基本結構、特點、主要零部件設計選型、主機結構設計和機組系統(tǒng)設計；重點研究的是雙螺桿壓縮機的轉子型線、幾何特性、工作過程、受力分析、轉子加工和主要設計參數(shù)的確定。通過設計，能了解設計的一般要求和規(guī)則，能將理論知識與生產(chǎn)實際聯(lián)系起來。雙螺桿壓縮機是一種比較新穎的壓縮機，因其可靠性高、操作維修方便、動力平衡性好、適應性強等優(yōu)點，而廣泛地應用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機械、制冷等工業(yè)部門。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，螺桿壓縮機的銷售量已占所有容積式壓縮機銷售總量的 80%以上，在所有正在運行的容積式壓縮機中，有 50%是螺桿壓縮機，今后螺桿壓縮機的市場份額仍將不斷擴大。可以看出，螺桿壓縮機的設計研究在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。通過本設計，可以充分了解雙螺桿壓縮機的有關知識，以及如何進一步改善其性能和擴大其應用范圍，使雙螺桿壓縮機能得到更好的發(fā)展，為生產(chǎn)和生活服務。可以將所學理論知識與生產(chǎn)實際聯(lián)系起來，并積累了寶貴的經(jīng)驗，為以后的工作打下了一個堅實的基礎。33 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向螺桿壓縮機的螺桿齒形發(fā)展體現(xiàn)在以下四個階段：第一代為 Lysholm 齒形，主要線段由點生成擺線組成，限于當年加工條件，主要用于無油螺桿壓縮機；第二代為 1964 年的對稱圓弧齒形，4+6 齒，主要線段由圓弧和與之嚙合的圓弧包絡線組成，動力用螺桿壓縮機為主要應用對象；第三代為非對稱齒形SRM，4+6 齒，主要線段由生成擺線和圓弧包絡線組成，其效率較第二代提高10%，廣泛用于噴油和無油螺桿壓縮機；第四代，1982 年后以 SRM-D 齒形為代表，5+6 齒， 4+5 齒，5+7 齒，主要線段為線生成式曲線，無尖點，凡第四代齒形均為節(jié)能型。近年來，人們逐漸對內(nèi)部進行噴油的雙螺桿壓縮機產(chǎn)生了興趣。由于精密的專用數(shù)控轉子加工銑床和磨床已經(jīng)使任何型線的加工變得很方便，大量的研究工作在型線方面。其次陰、陽螺桿齒數(shù)從 6：4 發(fā)展到 6：5。日本的神鋼與日立公司，在將近 50 年的時間里不斷成功地開發(fā)出了節(jié)能明顯的各種系列螺桿壓縮機。從某種程度而言，日本的空壓機節(jié)能技術的發(fā)展代表了當今世界空壓機技術的發(fā)展方向。雙螺桿壓縮機在我國的發(fā)展歷程較短，是一種比較新穎的壓縮機，但其發(fā)展很快。目前，我國的噴油內(nèi)冷卻的動力用雙螺桿壓縮機比功率已達5.56KW（ /min） ，已超過國外產(chǎn)品最好的比功率 5.54KW（ /min） 。封閉式螺桿空壓機噪聲可達 60-85dB(A),國外螺桿壓縮機無故障運行在 7* h，國內(nèi)螺桿壓縮機壽命可達 4* h。西安交大刑子文教授開發(fā)的“SCCAD ”螺桿設計計算軟件，已轉交給多家海內(nèi)外企業(yè)應用。螺桿壓縮機在國外占據(jù) 80%以上移動式空壓機市場，國內(nèi)市場因柴油機方面的原因占份額不大，只有外資產(chǎn)品占有較少市場，螺桿空氣壓縮機占螺桿壓縮機總量的 85%，制冷空調方面螺桿壓縮機約占 12%。可以說，我國的個別企業(yè)的螺桿壓縮機已經(jīng)達到國際先進水平。今后螺桿壓縮機的市場份額仍將不斷擴大，特別是無油螺桿空氣壓縮機和各類螺桿工藝壓縮機，會獲得更快的發(fā)展。目前，有人開始研究兩螺桿嚙合過程中磨損問題和潤滑油在齒面上的分布，以提高轉子壽命。有文獻報道已可做到無磨損嚙合。在制冷中，對于 Co 作制冷劑的跨臨界循環(huán)，用螺桿壓縮機與螺桿膨脹機組成一體的機組已經(jīng)被開發(fā)。未來主要是進一步提高螺桿壓縮機的性能，擴大其應用范圍。44 主要研究內(nèi)容及解決思路4.1 雙螺桿空氣壓縮機轉子型線的選擇與設計4.1.1 轉子型線及其要素螺桿壓縮機最關鍵的是一對相互嚙合的轉子。轉子的齒面與轉子軸線垂直面的截交線稱為轉子型線。對于螺桿壓縮機轉子型線的要求，主要是在齒間容積之間有優(yōu)越的密封性能，因為這些齒間容積是實現(xiàn)氣體壓縮的工作腔。對螺桿壓縮機性能有重大影響的轉子型線要素有接觸線、泄漏三角形、封閉容積和齒間面積等。4.1.2 轉子型線設計原則 （1）滿足嚙合要求。螺桿壓縮機的陰、陽轉子型線必須是滿足嚙合定律的共軛型線。（2）形成長度較短的連續(xù)接觸線。為了盡可能減少氣體通過間隙帶的泄漏，要求設法縮短轉子間的接觸線長度。（3）應形成較小面積的泄漏三角形。（4）應使封閉容積較小。吸氣封閉容積導致壓縮機功耗增加、效率降低、噪聲增大。所以轉子型線應使封閉容積盡可能小地。（5）齒間面積盡量大。較大的齒間面積使泄漏量占的份額相對減少，效率得到提高。4.1.2 計算型線方程、嚙合線方程和單邊不對稱擺線-銷齒圓弧型線的計算。4.2 雙螺桿空氣壓縮機的容積效率計算螺桿壓縮機的理論容積流量 qvi，為單位時間內(nèi)轉子轉過的齒間容積之和，它只取決于壓縮機的幾何尺寸和轉速。螺桿壓縮機的實際容積流量 qvi 是指折算到吸氣狀態(tài)的實際容積流量。容積效率 。vivq/??4.3 雙螺桿空氣壓縮機的結構設計4.3.1 雙螺桿壓縮機螺桿尺寸按以下的關系式確定5陽轉子節(jié)圓直徑 d 1=D1/（1+h 1‘）陰轉子節(jié)圓直徑 d 2=d1/（ z2/z1）陽轉子根圓直徑 D i1=d1/（1-h 2‘）陰轉子頂圓直徑 D e2=d1/（i+h 2‘）陰轉子根圓直徑 D i2=d1/（i-h 1‘）轉子螺桿長度 L=（L/D e1）D e1中心距 A=0.5（ d1+d2）陰轉子扭轉角 τ 2=τ1/i陽轉子的導程 b 1=360°L/τ1陰轉子的導程 b 2=360°L/τ2陽轉子的轉速（r/min） n1=60u1/3.14De1陰轉子的轉速（r/min） n2=n1/i節(jié)圓螺旋角 β=arctg （b 1/2πr1）= arctg（b 2/2πr2）5.3.2 雙螺桿壓縮機的吸、排氣孔口設計軸向吸氣孔口（吸氣開始角、吸氣結束角） ，徑向吸氣孔口。軸向排氣孔口（排氣開始角、排氣結束角） ，徑向排氣孔口。5.3.2 主要零部件設計和選材機體、轉子、軸承、軸封。注意：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)技術人員也能夠正確操作。6原始數(shù)據(jù)壓縮機排氣量: 3.2m 3/min工作壓力: 1.0MPa7 工作的主要階段與時間安排1) 第 7 周(2013.4.8-2013.4.13) 完成資料檢搜和收集；2) 第 8 周(4.15-4.20) 完成開題報告和開題答辯；63) 第 9-10 周(4.22-5.4) 轉子型線的選擇與三維設計及壓縮機容積效率的計算；4) 第 11-12 周(5.6-5.18) 壓縮機仿真，結構分析及性能分析； 5) 第 12-13 周(5.20-6.1) 繪制所需圖紙；6) 第 14 周(6.3-6.8) 撰寫設計說明書；7) 第 15 周(6.8-6.13) 準備答辯。參考文獻[1] 尚勇軍. 無油螺桿壓縮機主體結構及其設計[J]. 機械學報，2003，30(12)：19-21.[2] 范春艷. 試論螺桿壓縮機發(fā)展現(xiàn)狀及應用[J]. 化學工程與裝備，2010,21(9): 186-187．[3] 熊偉，馮全科 . 螺桿壓縮機研究現(xiàn)狀與熱點[J].流體機械， 2005， 33( 3) : 30-33．[4] 邢子文, 吳華根,束鵬程. 螺桿壓縮機設計理論與關鍵技術的研究和開發(fā)[J]．西安交通大學學報，2007，41(7): 755-763 ，810．[5] 彭學院, 邢子文，束鵬程. 螺桿壓縮機 CAD 系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J]. 流體機械，1997，25(3): 186-187.[6] 李文華，王麗麗 . 螺桿壓縮機故障診斷專家系統(tǒng)的構建與實現(xiàn)[J]. 煤礦機械， 2007，28(1): 173-175．[7] 張鐵新. 螺桿壓縮機振動故障的分析與處理［J]. 石油化工設備,2010,39(增刊 1): 91-93．[8] 伍賢君. 螺桿壓縮機轉子磨削成形法［J]. 流體機械 , 2000, 28(7): 33-35.[9] 穆安樂，郗向儒，馬建輝，等. 螺桿壓縮機整機優(yōu)化設計［J]. 壓縮機技術，2003,1(3): 20-23．[10] Stosic N, Smith I K, Kovacevic A. 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