摘 要近年來，伴隨著我國經(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，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)場合。類似于化工，機(jī)械，醫(yī)療，國防工程，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?yàn)殡p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) 陰陽轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì) 齒間容積 AbstractIn 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目 錄前 言 1第一章 關(guān)于課題壓縮機(jī)的介紹背景 21.1 螺桿壓縮機(jī)的分類、應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn) .31.1.1 螺桿壓縮機(jī)的分類 .31.1.2 螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用 .31.1.3 螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) .41.2 研究雙螺桿壓縮機(jī)的目的和意義 .41.3 壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，工作原理 .61.3.1 基本結(jié)構(gòu) .61.3.2 工作原理： .61.4 國內(nèi)外雙螺桿壓縮機(jī)的研究狀況： .81.5 本文小結(jié); .9第二章 轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)原則 102.1 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)要素 .102.2 型線方程和嚙合線方程 102.2.1 坐標(biāo)系建立及坐標(biāo)變換 .102.2.2 齒曲線及其共軛曲線 .122.3 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 213.1.齒間面積 213.2 齒間容積： .213.3 容積流量及容積效率 .213.3.1 理論容積流量 .223.3.2 實(shí)際容積流量 .223.4 軸功率及絕熱效率 .223.4.1 指示功 W223.4.2 軸功率 .233.4.3 絕熱效率 η ad .243.4.4 絕熱指示效率 ? i243.5 電動(dòng)機(jī)功率 .243.5.1 傳動(dòng)效率及電動(dòng)機(jī)效率 .243.5.2 電功率 .24第四章 壓縮機(jī)的吸出氣孔設(shè)計(jì) 254.1 吸氣孔口 .254.2 排氣孔口 .26第五章 相關(guān)零部件的介紹 265.1 機(jī)體 .265.2 轉(zhuǎn)子 .265.3 軸承 .275.4 軸封 .27第六章 轉(zhuǎn)子簡單的有限元分析 286.1 轉(zhuǎn)子的徑向力和軸向力計(jì)算 .286.1.1 轉(zhuǎn)子的徑向力 .296.1.2 轉(zhuǎn)子的軸向力 .306.2 有限元分析 .30第七章 論文總結(jié) 357.1 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?？芍獕嚎s機(jī)的發(fā)展?jié)摿涂臻g是很大的。根據(jù)權(quán)威的資料顯示，未來十年，壓縮機(jī)在我國的市場將會(huì)以的速度增長。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?；剞D(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?；剞D(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)?；剞D(zhuǎn)式壓縮機(jī)還有因?yàn)橥怀鲂阅堋D(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)造簡單，緊湊。因此制造時(shí)候較方便，成本也是比較低。同延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2時(shí)，又因?yàn)榫哂芯S護(hù)周期長，操作容易簡便，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關(guān)。是具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)。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，比如陰陽轉(zhuǎn)子，都沒有直接的接觸，同時(shí)無需在工作腔內(nèi)部周壁上潤滑，以此保證氣體的潔凈度數(shù)，做到無油的壓縮氣體即無油螺桿壓縮機(jī)。同時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件之間無氣閥，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油液體來分，可分為無油螺桿壓縮機(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。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書41.1.2 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)要求很高的一些特殊場合，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)延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5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，流量容積等無關(guān)，而被廣泛應(yīng)用于軍工，國防，科技，醫(yī)療等各個(gè)方面。這種簡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)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轉(zhuǎn)子的加工等，對(duì)以延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書6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?yàn)槠湫阅芨叨粡V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)國內(nèi)外的發(fā)展進(jìn)程，認(rèn)識(shí)到我國目前與國外的差距。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)了大批的市場需求。目前已知的市場所占份額已經(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)其性能的提高，力爭使我國的壓縮機(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)，工作原理延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書71.3.1 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8這是陰陽轉(zhuǎn)子吸氣過程展示圖。在此圖中，陰陽轉(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9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)過不斷地延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書10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。由于國外的研究早于國內(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)簡陋，只能應(yīng)用于無油壓縮機(jī)，到后面的動(dòng)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)，以及國外的公司，如日本的神鋼公司，瑞典的空壓機(jī)公司，德國美國等國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?，F(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)。國內(nèi)的壓縮機(jī)起步晚，長期以來是依靠國外的進(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，我國也有長足的進(jìn)步。經(jīng)過國內(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)，就目前國內(nèi)壓縮機(jī)所占市場份額來看，外資還是少數(shù)的，大部分還是國內(nèi)企業(yè)?？梢姡覈鴫嚎s機(jī)方面雖然起步晚，但是取得的成就還是斐然延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書11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，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12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。2.2 型線方程和嚙合線方程延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書132.2.1 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）陽轉(zhuǎn)子的動(dòng)坐標(biāo)系 1yxo2）陰轉(zhuǎn)子的動(dòng)坐標(biāo)系 。23）陽轉(zhuǎn)子的靜坐標(biāo)系 。1.YXO4）陰轉(zhuǎn)子的靜坐標(biāo)系 。2.陰陽轉(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)變換延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書14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?yxb.動(dòng)靜坐標(biāo)系 、 的轉(zhuǎn)換2yxo2.YX（3）??????1212cossinic?yxc.靜 、 的轉(zhuǎn)換1.YXO2.（4）??????12Ad.動(dòng) 、 的轉(zhuǎn)換1yxo2（5）??????112121 sincosinsic??Akykxe.動(dòng) 、 的轉(zhuǎn)換2yxo（6）??????1112 sincosinsic??Akykx2.2.2 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延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書15（2）齒曲線的共軛曲線方程如下：（8）????)(2tyx1）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包絡(luò)線上任一點(diǎn)的切線斜率可微分上式如下：（11）dtxttytdxy?????????11?與包絡(luò)線共切于該點(diǎn)的曲線簇中的斜率為（12）txyd??1斜率相同得公式： （13）011?tytx?陽轉(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 為延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書16（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?tft2.3 單邊不對(duì)稱擺線-銷齒圓弧型線本次論文關(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延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書171）AB 與 GHAB 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 是在陽轉(zhuǎn)子上，AB 的共軛曲線，代入方程可求出：??????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： 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書18（22）????????iAkiX/)(arcosn12121????（2）BC 與 HIBC 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（26）?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??延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書19（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 CDI 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???延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書20（42）其中 （33）122cos??ttCR???etD推導(dǎo)嚙合線方程為（34）???????)sin(co11??b（4）D 點(diǎn)與 IJD 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延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書21其嚙合是一圓弧線5）DE 與 JKDE 方程DE 是徑向直線，如下（41）????22sinco??yxJK 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 KLEF 方程EF 是圓弧，其方程為（44）????tRyxtsinco2延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書22t 的變化范圍為（45）122?????ztKL 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。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：延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書23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24陰陽轉(zhuǎn)子計(jì)算的各個(gè)公式如下表所示：延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書25在本文中，取陽轉(zhuǎn)子圓周速度 u1=10m/s，則陽轉(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：