I畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目 名 稱 雙螺桿壓縮機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院(系) 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開題報(bào)告日期 2雙螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)1 題目來源生產(chǎn)/社會實(shí)踐。2 設(shè)計(jì)研究目的和意義本設(shè)計(jì)題目來源是自選科研。本課題主要是設(shè)計(jì)通用的噴油雙螺桿空氣壓縮機(jī)。在深刻理解前人研究的理論基礎(chǔ)上,在給定設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求的條件下,研究雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線、幾何特性、工作過程、受力分析及轉(zhuǎn)子的加工,以進(jìn)一步提高雙螺桿壓縮機(jī)的機(jī)械性能。設(shè)計(jì)新型轉(zhuǎn)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(dá)到最優(yōu)化。利用自備砂輪修正器的轉(zhuǎn)子專用數(shù)控磨床,快速加工出新型線的轉(zhuǎn)子,使轉(zhuǎn)子的精度和表面粗糙度預(yù)計(jì)超過現(xiàn)有的值。設(shè)計(jì)吸氣孔口的形狀和合理位置,來提高壓縮機(jī)效率。同時(shí),研究型線和孔口配置等因素對噪聲的影響指標(biāo),從而更有效地降低噪聲。通過設(shè)計(jì)雙螺桿壓縮機(jī),可以了解雙螺桿壓縮機(jī)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(jī)的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、主要零部件設(shè)計(jì)選型、主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì);重點(diǎn)研究的是雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線、幾何特性、工作過程、受力分析、轉(zhuǎn)子加工和主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。通過設(shè)計(jì),能了解設(shè)計(jì)的一般要求和規(guī)則,能將理論知識與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來。雙螺桿壓縮機(jī)是一種比較新穎的壓縮機(jī),因其可靠性高、操作維修方便、動力平衡性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),而廣泛地應(yīng)用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等工業(yè)部門。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,螺桿壓縮機(jī)的銷售量已占所有容積式壓縮機(jī)銷售總量的 80%以上,在所有正在運(yùn)行的容積式壓縮機(jī)中,有 50%是螺桿壓縮機(jī),今后螺桿壓縮機(jī)的市場份額仍將不斷擴(kuò)大??梢钥闯?,螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)研究在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。通過本設(shè)計(jì),可以充分了解雙螺桿壓縮機(jī)的有關(guān)知識,以及如何進(jìn)一步改善其性能和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,使雙螺桿壓縮機(jī)能得到更好的發(fā)展,為生產(chǎn)和生活服務(wù)??梢詫⑺鶎W(xué)理論知識與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來,并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),為以后的工作打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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(jī)的螺桿齒形發(fā)展體現(xiàn)在以下四個(gè)階段:第一代為 Lysholm 齒形,主要線段由點(diǎn)生成擺線組成,限于當(dāng)年加工條件,主要用于無油螺桿壓縮機(jī);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(luò)線組成,動力用螺桿壓縮機(jī)為主要應(yīng)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(luò)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(jī);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(diǎn),凡第四代齒形均為節(jié)能型。近年來,人們逐漸對內(nèi)部進(jìn)行噴油的雙螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)生了興趣。由于精密的專用數(shù)控轉(zhuǎn)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(shí)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(jī)。從某種程度而言,日本的空壓機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展代表了當(dāng)今世界空壓機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。雙螺桿壓縮機(jī)在我國的發(fā)展歷程較短,是一種比較新穎的壓縮機(jī),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(jī)比功率已達(dá)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(jī)噪聲可達(dá) 60-85dB(A),國外螺桿壓縮機(jī)無故障運(yùn)行在 7* h,國內(nèi)螺桿壓縮機(jī)壽命可達(dá) 4* h。西安交大刑子文教授開發(fā)的“SCCAD ”螺桿設(shè)計(jì)計(jì)算軟件,已轉(zhuǎn)交給多家海內(nèi)外企業(yè)應(yīng)用。螺桿壓縮機(jī)在國外占據(jù) 80%以上移動式空壓機(jī)市場,國內(nèi)市場因柴油機(jī)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(jī)占螺桿壓縮機(jī)總量的 85%,制冷空調(diào)方面螺桿壓縮機(jī)約占 12%。可以說,我國的個(gè)別企業(yè)的螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。今后螺桿壓縮機(jī)的市場份額仍將不斷擴(kuò)大,特別是無油螺桿空氣壓縮機(jī)和各類螺桿工藝壓縮機(jī),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(zhuǎn)子壽命。有文獻(xiàn)報(bào)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(jī)與螺桿膨脹機(jī)組成一體的機(jī)組已經(jīng)被開發(fā)。未來主要是進(jìn)一步提高螺桿壓縮機(jī)的性能,擴(kuò)大其應(yīng)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(jī)轉(zhuǎn)子型線的選擇與設(shè)計(jì)4.1.1 轉(zhuǎn)子型線及其要素螺桿壓縮機(jī)最關(guān)鍵的是一對相互嚙合的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的齒面與轉(zhuǎn)子軸線垂直面的截交線稱為轉(zhuǎn)子型線。對于螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)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?yàn)檫@些齒間容積是實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的工作腔。對螺桿壓縮機(jī)性能有重大影響的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)原則 (1)滿足嚙合要求。螺桿壓縮機(jī)的陰、陽轉(zhuǎn)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(shè)法縮短轉(zhuǎn)子間的接觸線長度。(3)應(yīng)形成較小面積的泄漏三角形。(4)應(yīng)使封閉容積較小。吸氣封閉容積導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗增加、效率降低、噪聲增大。所以轉(zhuǎn)子型線應(yīng)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(jì)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(jì)算。4.2 雙螺桿空氣壓縮機(jī)的容積效率計(jì)算螺桿壓縮機(jī)的理論容積流量 qvi,為單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的齒間容積之和,它只取決于壓縮機(jī)的幾何尺寸和轉(zhuǎn)速。螺桿壓縮機(jī)的實(shí)際容積流量 qvi 是指折算到吸氣狀態(tài)的實(shí)際容積流量。容積效率 。vivq/??4.3 雙螺桿空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1 雙螺桿壓縮機(jī)螺桿尺寸按以下的關(guān)系式確定5陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓直徑 d 1=D1/(1+h 1‘)陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓直徑 d 2=d1/( z2/z1)陽轉(zhuǎn)子根圓直徑 D i1=d1/(1-h 2‘)陰轉(zhuǎn)子頂圓直徑 D e2=d1/(i+h 2‘)陰轉(zhuǎn)子根圓直徑 D i2=d1/(i-h 1‘)轉(zhuǎn)子螺桿長度 L=(L/D e1)D e1中心距 A=0.5( d1+d2)陰轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角 τ 2=τ1/i陽轉(zhuǎn)子的導(dǎo)程 b 1=360°L/τ1陰轉(zhuǎn)子的導(dǎo)程 b 2=360°L/τ2陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(r/min) n1=60u1/3.14De1陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)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(jī)的吸、排氣孔口設(shè)計(jì)軸向吸氣孔口(吸氣開始角、吸氣結(jié)束角) ,徑向吸氣孔口。軸向排氣孔口(排氣開始角、排氣結(jié)束角) ,徑向排氣孔口。5.3.2 主要零部件設(shè)計(jì)和選材機(jī)體、轉(zhuǎn)子、軸承、軸封。注意:由于空氣壓縮機(jī)的市場競爭非常激烈,因此空氣壓縮機(jī)多被設(shè)計(jì)為系列化、標(biāo)準(zhǔn)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(jī)的運(yùn)行和維護(hù)盡量簡單,以便使非專業(yè)技術(shù)人員也能夠正確操作。6原始數(shù)據(jù)壓縮機(jī)排氣量: 3.2m 3/min工作壓力: 1.0MPa7 工作的主要階段與時(shí)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(bào)告和開題答辯;63) 第 9-10 周(4.22-5.4) 轉(zhuǎn)子型線的選擇與三維設(shè)計(jì)及壓縮機(jī)容積效率的計(jì)算;4) 第 11-12 周(5.6-5.18) 壓縮機(jī)仿真,結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)說明書;7) 第 15 周(6.8-6.13) 準(zhǔn)備答辯。參考文獻(xiàn)[1] 尚勇軍. 無油螺桿壓縮機(jī)主體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械學(xué)報(bào),2003,30(12):19-21.[2] 范春艷. 試論螺桿壓縮機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用[J]. 化學(xué)工程與裝備,2010,21(9): 186-187.[3] 熊偉,馮全科 . 螺桿壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)[J].流體機(jī)械, 2005, 33( 3) : 30-33.[4] 邢子文, 吳華根,束鵬程. 螺桿壓縮機(jī)設(shè)計(jì)理論與關(guān)鍵技術(shù)的研究和開發(fā)[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2007,41(7): 755-763 ,810.[5] 彭學(xué)院, 邢子文,束鵬程. 螺桿壓縮機(jī) CAD 系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J]. 流體機(jī)械,1997,25(3): 186-187.[6] 李文華,王麗麗 . 螺桿壓縮機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[J]. 煤礦機(jī)械, 2007,28(1): 173-175.[7] 張鐵新. 螺桿壓縮機(jī)振動故障的分析與處理[J]. 石油化工設(shè)備,2010,39(增刊 1): 91-93.[8] 伍賢君. 螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子磨削成形法[J]. 流體機(jī)械 , 2000, 28(7): 33-35.[9] 穆安樂,郗向儒,馬建輝,等. 螺桿壓縮機(jī)整機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 壓縮機(jī)技術(shù),2003,1(3): 20-23.[10] Stosic N, Smith I K, Kovacevic A. 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