卡塞爾為你解析單螺桿壓縮機(jī)的技術(shù)

單螺桿壓縮機(jī)的開發(fā)應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)
　　螺桿壓縮機(jī)是往復(fù)式活塞壓縮機(jī)換代產(chǎn)品，用螺桿取代活塞式壓縮機(jī)是動(dòng)力用壓縮機(jī)發(fā)展趨勢(shì)。螺桿壓縮機(jī)有

雙螺桿和單螺桿兩種。雙螺桿壓縮機(jī)全套技術(shù)我國(guó)已重復(fù)引進(jìn)多套，但**技術(shù)，例如齒形為**代單邊修正不對(duì)

稱擺線。也正是這個(gè)原因，外商與臺(tái)商利用他們第三代星型齒等技術(shù)優(yōu)勢(shì)搶占中國(guó)市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)廠家很難與他們

競(jìng)爭(zhēng)。單螺桿壓縮機(jī)60年代由法國(guó)人辛麥恩發(fā)明，七十年代主要用作噴油壓縮機(jī)，八十年代技術(shù)真正成熟后，其應(yīng)

用范圍才日淅擴(kuò)大。單螺桿壓縮機(jī)雖比雙螺桿壓縮機(jī)問世晚數(shù)十年，但因性能優(yōu)異而上升勢(shì)頭強(qiáng)勁。 　　

1、工作原理與特點(diǎn)單螺桿壓縮機(jī)，主要由一個(gè)六頭螺桿和二個(gè)十一齒星輪及機(jī)體組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量

不到活塞式1/6。螺桿轉(zhuǎn)一圈有十二次吸、排氣。螺桿高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣流脈動(dòng)小、排氣量大。因星輪對(duì)稱安裝，螺桿

受力完全平衡，振動(dòng)小，噪聲比雙螺桿式低10dB以上。由于單螺桿的受力平衡，**壓縮的*高壓力可比雙螺桿大

；單螺桿比雙螺桿節(jié)能，軸承尺寸不象雙螺桿式那樣受限制而壽命更長(zhǎng)。壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被壓縮氣體會(huì)產(chǎn)生大量

熱能，須噴油或噴其它液體（水、液態(tài)制冷劑等）冷卻，單螺桿壓縮機(jī)一般都采用液體潤(rùn)滑，但可分為油潤(rùn)滑、水

潤(rùn)滑以及制冷劑等液體潤(rùn)滑。與螺桿壓縮機(jī)有彎曲變形條件下運(yùn)轉(zhuǎn)工況不同，單螺桿壓縮機(jī)因螺桿受力完全平衡，

能在很小工作間隙下工作，泄漏小、容積效率高。噴油機(jī)小間隙下工作時(shí)，油液所帶來粘性剪切損失會(huì)導(dǎo)致比功率

上升。我們研制產(chǎn)品達(dá)到小間隙下工作而具有高容積效率同時(shí)，具備了降低比功率能力。 　　

2、國(guó)內(nèi)概況北一通是國(guó)內(nèi)*早研制單螺桿壓縮機(jī)廠家，76年研制出樣機(jī)，當(dāng)時(shí)嚙合副壽命僅數(shù)十小時(shí)。該廠長(zhǎng)期

未能突破各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，曾經(jīng)與美國(guó)CP公司達(dá)成引進(jìn)單螺桿壓縮機(jī)全套技術(shù)協(xié)議，但后來美國(guó)單方面中止了合同。

北一通僅到產(chǎn)品樣機(jī)與不齊全圖紙（缺*關(guān)鍵螺桿與星輪圖紙）。之后該廠又多方努力尋求引進(jìn)，迄今毫無結(jié)果。

溫嶺化工機(jī)械廠和蘇北冷凍機(jī)廠先后與西安交大合作研制單螺桿壓縮機(jī)均長(zhǎng)期未能解決嚙合副加工技術(shù)而放棄了研

制工作。武漢空氣壓縮機(jī)廠和西安交大合作研制壓噴油單螺桿空氣壓縮機(jī)，為86年國(guó)家科委重點(diǎn)項(xiàng)目，此外七○四

所艦船用噴水單螺桿空氣壓縮機(jī)系國(guó)防科工委重點(diǎn)項(xiàng)目，研制情況不明。國(guó)內(nèi)其他單位到北一通退休職工轉(zhuǎn)讓技術(shù)

所生產(chǎn)樣機(jī)，其水平北一通之下。關(guān)鍵技術(shù)單螺桿壓縮機(jī)生產(chǎn)中*大困難，即關(guān)鍵技術(shù)螺桿、星輪參數(shù)設(shè)計(jì)及其優(yōu)

化，兩嚙合齒面齒廓精度（加工精度和裝配精度）。解決了這兩個(gè)問題，就能大批量生產(chǎn)各種用途單螺桿壓縮機(jī)。

1、螺桿和星輪參數(shù)優(yōu)化星輪和螺桿嚙合時(shí)，星輪工作齒面每一瞬時(shí)共軛接觸線，星輪一條直母線q外，還有因二次

包絡(luò)而形成另一條軛接觸線。這些瞬時(shí)接觸線對(duì)應(yīng)星輪齒一定區(qū)間的有效轉(zhuǎn)角φ范圍內(nèi)，形成一個(gè)連續(xù)曲面S。曲

面S一半母線q之上，另一半母線q之下。曲面S一大部分，只某一瞬時(shí)，即某一轉(zhuǎn)角φ時(shí)，實(shí)現(xiàn)螺桿和星輪共軛接觸

。之后（或之前），它卻侵入了螺桿實(shí)體而發(fā)生實(shí)體干涉。S曲面這一部分是不可用。曲面S形狀及特性和嚙合副參

數(shù)設(shè)置有密切關(guān)系。我們面臨了一個(gè)“*優(yōu)化”課題，它“目標(biāo)函數(shù)”是如何有效轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)*大限度令S曲面處

可用區(qū)間，以增加星輪齒側(cè)曲面嚙合面積。有效延長(zhǎng)嚙合副壽命。2、高精度專用機(jī)床高精度專用機(jī)床是加工上等

螺桿、星輪必不可少設(shè)備，是整個(gè)項(xiàng)目關(guān)鍵，也是國(guó)外對(duì)我國(guó)封鎖重點(diǎn)。一些專家過去認(rèn)為專機(jī)傳動(dòng)鏈精度要求太

高，國(guó)內(nèi)不可能達(dá)到。當(dāng)前數(shù)控伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用情況下，制造由*短傳動(dòng)鏈和超高精度傳動(dòng)元件組成專機(jī)是可以

實(shí)現(xiàn)。 3、刀具國(guó)外直線包絡(luò)是單螺桿壓縮機(jī)**型線。這種型線螺桿齒面不可展，不能用磨削方法加工。采用指

形銑刀作為粗加工，車削用于精加工，是**可行加工方法。星輪加工是我國(guó)二十多年來一直未能解決問題。現(xiàn)我

們從理論和實(shí)踐上解決了這一難題。星輪設(shè)計(jì)中盡一切可能增加嚙合副整個(gè)嚙合轉(zhuǎn)角區(qū)間內(nèi)接觸面積。我們計(jì)算到

星輪齒面三維坐標(biāo)和它一階，二階微分鄰域特性，設(shè)計(jì)了高效率剃刀，可以沒有理論誤差條件下，加工出精密星輪

齒曲面。 　

3、國(guó)外概況目前日、美、英、法和荷蘭等國(guó)家引進(jìn)法國(guó)奧費(fèi)爾公司技術(shù)基礎(chǔ)上生產(chǎn)單螺桿壓縮機(jī)。 1）單螺桿冷

凍（空調(diào)）機(jī)英國(guó)霍爾（Hall）公司將剖分式機(jī)體改成整體式，提高了整機(jī)剛性與精度，設(shè)置進(jìn)氣線減少了油液粘

性剪切損失并提高了進(jìn)氣效率。生產(chǎn)噴油單螺桿冷凍（空調(diào)）機(jī)其性能**優(yōu)于雙螺桿冷凍（空調(diào)）機(jī)，但水平低

于日本。日本大金公司生產(chǎn)單螺桿冷凍機(jī)比該公司原生產(chǎn)雙螺桿冷凍機(jī)，滿載時(shí)效率提高了25%，部分負(fù)載時(shí)效率

提高了40%。八十年代，日本三菱公司創(chuàng)造了自己高精度加工和裝配技術(shù)，所生產(chǎn)無油單螺桿冷凍（空調(diào)）機(jī)減少

了油液粘性剪切損失，比噴油單螺桿冷凍（空調(diào)）機(jī)節(jié)能5%，現(xiàn)水平又有了進(jìn)一步提高。大型無油單螺桿冷凍（空

調(diào)）機(jī)性能**達(dá)到或超過了*節(jié)能但價(jià)格昂貴透平式冷凍（空調(diào)）機(jī)，成為當(dāng)代*好冷凍（空調(diào)）機(jī)，也是冷凍

（空調(diào)）機(jī)發(fā)展方向，市場(chǎng)前景良好，目前僅日本能生產(chǎn)。其成本遠(yuǎn)低于透平式而售價(jià)卻較高，單螺桿冷凍（空調(diào)

）機(jī)附加值很高，經(jīng)濟(jì)經(jīng)益和社會(huì)效益很好。 2）工藝用單螺桿壓縮機(jī)單螺桿壓縮機(jī)綜合性能，尤其是可靠性好、

易于電腦控制等原特別適用于工藝流程，用于天然氣集氣、煤層除氣、陸注氣、酸氣壓縮、燃?xì)廨啓C(jī)增壓、蒸氣回

收等和各種化工生產(chǎn)工藝流程中壓縮各種氣體。美國(guó)德萊塞——蘭德公司曾購買日本三井精機(jī)公司螺桿、星輪組裝

整機(jī)，但目前已經(jīng)停產(chǎn)。 3）噴油單螺桿空氣壓縮機(jī)該產(chǎn)品是螺桿壓縮機(jī)中產(chǎn)量*大，用途*廣產(chǎn)品，以日本三井

精機(jī)公司水平*高。該公司從三十年代開始制造壓縮機(jī)，七十年代引進(jìn)了單螺桿壓縮機(jī)后，研制了螺桿、星輪專用

高精度機(jī)床，掌握了加工和裝配技術(shù)，采用整機(jī)機(jī)體，產(chǎn)品用電腦控制。除生產(chǎn)單螺桿壓縮機(jī)外，還向歐、美、日

等廠家提供螺桿、星輪或主機(jī)供生產(chǎn)單螺桿壓縮機(jī)。盡管噴油單螺桿壓縮機(jī)國(guó)際市場(chǎng)上售價(jià)比雙螺桿壓縮機(jī)高，但

仍占50%市場(chǎng)。 4）噴水單螺桿空氣壓縮機(jī)醫(yī)藥、食品、電子、新材料及高科技產(chǎn)品等對(duì)壓縮空氣要求提高以及環(huán)

保意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)無油空氣壓縮機(jī)需求越來越大。噴水單螺桿壓縮機(jī)因避免了油污染，能提供清潔壓縮空氣（空氣中

本來就含有水），同時(shí)大大減少了噴油所帶來粘性剪切損失，節(jié)能效果特別好；美國(guó)九十年代成立格里邁而施密特

公司所生產(chǎn)噴水單螺桿壓縮機(jī)**壓縮時(shí)比兩級(jí)壓縮雙螺桿壓縮機(jī)節(jié)能20%。噴水單螺桿壓縮機(jī)需求量越來越大。

美國(guó)**對(duì)十幾種壓縮機(jī)進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)論證后認(rèn)為：?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)是潛水艇等艦船用*佳壓縮機(jī)，高壓、無油壓

縮機(jī)來說是**選擇。噴水單螺桿壓縮機(jī)售價(jià)遠(yuǎn)高于噴油式，但經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和市場(chǎng)前景都十分看好。各種

用途單螺桿壓縮機(jī)都有**性能，廣闊市場(chǎng)與良好效益，收費(fèi)高昂?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)發(fā)明**又已過期，一些國(guó)家正加

緊研制。