螺桿空壓機(jī)排氣孔口設(shè)計(jì)

螺桿空壓機(jī)排氣孔口設(shè)計(jì)羅勝洋;鄭秀妍;陳世迪【摘要】螺桿壓縮機(jī)排氣孔口的位置及形狀，對(duì)空壓機(jī)的內(nèi)壓力比及軸功率有很大的影響.根據(jù)螺桿壓縮機(jī)容積變化規(guī)律及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過理論及實(shí)際相結(jié)合的方式計(jì)算出所需要的排氣開始角度,并完成最終排氣孔口的三維設(shè)計(jì).【期刊名稱】《壓縮機(jī)技術(shù)》【年（卷），期】2018（000）003【總頁數(shù)】4頁（P24-26,41）【關(guān)鍵詞】螺桿壓縮機(jī);排氣孔口;內(nèi)壓縮角【作者】羅勝洋;鄭秀妍;陳世迪【作者單位】寧波欣達(dá)螺桿壓縮機(jī)有限公司，浙江寧波315113;寧波欣達(dá)螺桿壓縮機(jī)有限公司，浙江寧波315113;寧波欣達(dá)螺桿壓縮機(jī)有限公司，浙江寧波315113【正文語種】中文【中圖分類】TH4551引言螺桿壓縮機(jī)的研究主要是圍繞提高螺桿壓縮機(jī)的性能展開，主要包括：螺桿壓縮機(jī)型線設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子幾何；主機(jī)內(nèi)部間隙（包括轉(zhuǎn)子間間隙、轉(zhuǎn)子與機(jī)身間隙、轉(zhuǎn)子與進(jìn)氣端及排氣端間隙）、氣體泄漏和油的影響；熱力學(xué)（泄漏、傳熱、油氣換熱的數(shù)學(xué)模型，排氣孔口流動(dòng)）過程的研究；刀具計(jì)算；壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)與噪聲，轉(zhuǎn)子碰撞、噴液螺桿機(jī)等方面的研究。本文主要講述的是螺桿壓縮機(jī)排氣孔口的設(shè)計(jì)，本次計(jì)算的轉(zhuǎn)子為雙邊不對(duì)稱型線，齒數(shù)比I=5:6；陽轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角T1z=300°；B1必32.9°邛2必43.5°;理論設(shè)計(jì)壓力為0.9MPa(絕對(duì)壓力)。螺桿壓縮機(jī)排氣孔口的位置及形狀，對(duì)壓縮機(jī)功耗的影響非常大。因此，在設(shè)計(jì)排氣孔口時(shí)，若使壓縮機(jī)在最佳的工作狀態(tài)下，應(yīng)滿足以下要求［1］：要保證設(shè)計(jì)工況所需要的內(nèi)壓力比或內(nèi)容積比；(2)耗功最??；保證具有良好的橫向和軸向氣密性；軸向排氣孔口，不要設(shè)置在嚙合線之內(nèi)；應(yīng)盡量減少封閉容積；(6)排氣孔口要平滑，避免氣流擾動(dòng)。2排氣孔口2.1軸向吸氣角［2］軸向排氣孔口的開設(shè)可以保證氣體在齒間容積內(nèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的內(nèi)壓縮，以提高機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性。一般螺桿壓縮機(jī)的機(jī)體和排氣端軸承座是分開的，因此軸向排氣孔口需開設(shè)在排氣端軸承座上，排氣孔口位置由陽轉(zhuǎn)子的排氣開始角a1d及陰轉(zhuǎn)子的排氣開始角確定，而陽轉(zhuǎn)子排氣開始角a1d由吸氣角a1s及內(nèi)壓縮角中1c以及轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定。當(dāng)齒間容積的侵占和解脫呈對(duì)稱關(guān)系，則陽轉(zhuǎn)子的理論軸向吸氣角a1s由(1)式確定。其中△中1―陽轉(zhuǎn)子吸氣角修正值其中中1k——陽轉(zhuǎn)子一個(gè)齒槽從填塞開始到結(jié)束所轉(zhuǎn)過的角度通過計(jì)算初步確定陽轉(zhuǎn)子理論吸氣角a1s=277.6°。2.2齒間容積變化[3]螺桿壓縮機(jī)工作時(shí)，陰、陽轉(zhuǎn)子的齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的彼此侵占而減少，從而實(shí)現(xiàn)壓縮氣體的目的，一般齒間容積變化曲線由3個(gè)階段組成，如圖1所示。（1） 第1階段（0即1即1k）表示齒間容積開始填塞，到陰轉(zhuǎn)子到齒完全掃過陽轉(zhuǎn)子在吸氣端面上的齒間容積；（2） 第2階段（Sk<S<T1z）表示陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)陽轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)角時(shí)為止；（3） 第3階段（T1z即1<T1z+Sk）表示齒間容積轉(zhuǎn)過扭轉(zhuǎn)角后，至齒間容積完全填塞完成時(shí)為止。在實(shí)際的計(jì)算中，根據(jù)齒間容積變化曲線規(guī)律，開始填塞的填塞容積等于陰轉(zhuǎn)子后齒侵占陽轉(zhuǎn)子齒槽容積相等時(shí)的陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角，即定義為吸氣修正值場(chǎng)1。當(dāng)陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到該角度時(shí)，陰、陽轉(zhuǎn)子齒槽容積達(dá)到最大值（進(jìn)氣端齒槽填塞容積等于陰轉(zhuǎn)子后齒侵占陽轉(zhuǎn)子容積）。根據(jù)圖2所示，吸氣修正值△中1為2條曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)角度31.6°，代入式（1），從而計(jì)算出陽轉(zhuǎn)子的實(shí)際軸向吸氣角a1s=286.7°。圖1填塞容積V與陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角中1的變化曲線圖2陰轉(zhuǎn)子后齒侵占容積變化曲線2.3內(nèi)壓縮角中1c在螺桿壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，氣體的壓縮過程通常終止于第2階段，可根據(jù)所需要達(dá)到的內(nèi)壓力比（百=0.9/0.1）來確定內(nèi)容積比￡v及陽轉(zhuǎn)子的內(nèi)壓縮轉(zhuǎn)角W1c,其理論值為其中C中——扭轉(zhuǎn)角系數(shù)1s 內(nèi)容積比，關(guān)EkvviS0——陰、陽轉(zhuǎn)子填塞面積值A(chǔ)0——陰、陽轉(zhuǎn)子齒間面積總和在近似計(jì)算時(shí)（當(dāng)中1=0至中1k時(shí)，填塞容積V曲線看作直線），式（4）可簡化為在實(shí)際的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，需考慮到基元容積中的氣體泄漏，噴油及其霧化時(shí)所占去的容積，吸入氣體的加熱等因數(shù)的影響。因此需對(duì)式（5）進(jìn)行修正，如式（6）式中q——噴入和回流到吸氣腔或基元容積內(nèi)的油量，一般取0.6%~1%K1——計(jì)算內(nèi)壓力比時(shí)的修正系數(shù)，取0.9V——■積效率，取0.85根據(jù)式（6）計(jì)算得到0.9MPa絕壓時(shí)的實(shí)際內(nèi)壓縮轉(zhuǎn)角為中1c=282.4°。通過圖3壓力分布圖可知，實(shí)際的計(jì)算結(jié)果與壓力分布圖基本吻合。圖3壓力分布圖2.4軸向排氣角陽轉(zhuǎn)子排氣角a1d為其中?！丿B角重疊角的產(chǎn)生是由于陽轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)角較大T1z=300°時(shí)，進(jìn)氣端面上陽轉(zhuǎn)子齒槽轉(zhuǎn)到300°時(shí)，在排氣端面上，相對(duì)應(yīng)的陽轉(zhuǎn)子齒槽還被陰轉(zhuǎn)子齒所侵占，即陰陽轉(zhuǎn)子未完全脫開，即與吸氣修正值△中1相同（如圖2中為2條曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)角度），從而計(jì)算出陽轉(zhuǎn)子排氣角a1d=50.5°。利用陽轉(zhuǎn)子的三維模型進(jìn)行驗(yàn)證，當(dāng)吸氣端面上陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過282.4°時(shí)，該齒在排氣端面上的所對(duì)應(yīng)的角度即為50.5°。根據(jù)陰陽轉(zhuǎn)子齒間容積同時(shí)排氣的原則，陰轉(zhuǎn)子的排氣角a2d由式（8）計(jì)算得到陰轉(zhuǎn)子的排氣角a2d為102.1°。圖4軸向排氣孔口形狀圖5徑向排氣孔口形狀根據(jù)計(jì)算所得的陽轉(zhuǎn)子排氣角及陰轉(zhuǎn)子排氣角，再結(jié)合陰陽轉(zhuǎn)子組成型線，最終得到的軸向排氣孔口形狀如圖4中蝴蝶形。圖中曲線段AB為陽轉(zhuǎn)子后齒型線段，曲線段CD為陰轉(zhuǎn)子前齒型線段，曲線段DE為陰轉(zhuǎn)子齒根圓周，曲線段EF為陽轉(zhuǎn)子齒頂圓周，曲線段FG為陰轉(zhuǎn)子齒頂圓周，曲線段AG為陽轉(zhuǎn)子齒根圓周，曲線段BC為對(duì)應(yīng)的徑向排氣孔口挖出部分，增加排氣口面積，降低排氣流速；各曲線段之間采用圓弧過渡，便于加工鑄造。3徑向排氣孔口[4]為了降低排氣流速，在開設(shè)軸向排氣孔口的同時(shí)，還將機(jī)身沿軸向挖空作為徑向排氣孔口，挖去的深度不得超過陰、陽轉(zhuǎn)子前齒相交的高度，其形狀如圖5中機(jī)體轉(zhuǎn)子孔交線處三角形區(qū)域A-B-C。為了便于加工，徑向排氣孔口采用一個(gè)最高點(diǎn)B,B點(diǎn)為陰、陽轉(zhuǎn)子外圓螺旋線的交點(diǎn)，A-B和B-C分別為排氣端面上陽轉(zhuǎn)子及陰轉(zhuǎn)子的外圓螺旋線。4結(jié)語在螺桿壓縮機(jī)吸排氣孔口的設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要了解陰、陽轉(zhuǎn)子齒間容積的變化規(guī)律，可通過計(jì)算機(jī)程序編制模擬出齒間容積的變化規(guī)律，再計(jì)算出所需要的內(nèi)縮角，從而可以得到陰、陽轉(zhuǎn)子的排氣開始角度，結(jié)合型線設(shè)計(jì)出便于加工的排氣孔口。根據(jù)壓縮氣體的流速，確定是采用單獨(dú)的軸向排氣孔口或者軸向與徑向同時(shí)的排氣孔口。參考文獻(xiàn):【相關(guān)文獻(xiàn)】李文林，周瑞秋，趙超人.回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.鄧