螺杆空压机排气孔口设计

螺杆空压机排气孔口设计罗胜洋;郑秀妍;陈世迪【摘要】螺杆压缩机排气孔口的位置及形状，对空压机的内压力比及轴功率有很大的影响.根据螺杆压缩机容积变化规律及其结构特点，通过理论及实际相结合的方式计算出所需要的排气开始角度,并完成最终排气孔口的三维设计.【期刊名称】《压缩机技术》【年（卷），期】2018（000）003【总页数】4页（P24-26,41）【关键词】螺杆压缩机;排气孔口;内压缩角【作者】罗胜洋;郑秀妍;陈世迪【作者单位】宁波欣达螺杆压缩机有限公司，浙江宁波315113;宁波欣达螺杆压缩机有限公司，浙江宁波315113;宁波欣达螺杆压缩机有限公司，浙江宁波315113【正文语种】中文【中图分类】TH4551引言螺杆压缩机的研究主要是围绕提高螺杆压缩机的性能展开，主要包括：螺杆压缩机型线设计和转子几何；主机内部间隙（包括转子间间隙、转子与机身间隙、转子与进气端及排气端间隙）、气体泄漏和油的影响；热力学（泄漏、传热、油气换热的数学模型，排气孔口流动）过程的研究；刀具计算；压缩机转子振动与噪声，转子碰撞、喷液螺杆机等方面的研究。本文主要讲述的是螺杆压缩机排气孔口的设计，本次计算的转子为双边不对称型线，齿数比I=5:6；阳转子扭转角T1z=300°；B1必32.9°邛2必43.5°;理论设计压力为0.9MPa(绝对压力)。螺杆压缩机排气孔口的位置及形状，对压缩机功耗的影响非常大。因此，在设计排气孔口时，若使压缩机在最佳的工作状态下，应满足以下要求［1］：要保证设计工况所需要的内压力比或内容积比；(2)耗功最小；保证具有良好的横向和轴向气密性；轴向排气孔口，不要设置在啮合线之内；应尽量减少封闭容积；(6)排气孔口要平滑，避免气流扰动。2排气孔口2.1轴向吸气角［2］轴向排气孔口的开设可以保证气体在齿间容积内实现预定的内压缩，以提高机器运转的经济性。一般螺杆压缩机的机体和排气端轴承座是分开的，因此轴向排气孔口需开设在排气端轴承座上，排气孔口位置由阳转子的排气开始角a1d及阴转子的排气开始角确定，而阳转子排气开始角a1d由吸气角a1s及内压缩角中1c以及转子的结构参数确定。当齿间容积的侵占和解脱呈对称关系，则阳转子的理论轴向吸气角a1s由(1)式确定。其中△中1―阳转子吸气角修正值其中中1k——阳转子一个齿槽从填塞开始到结束所转过的角度通过计算初步确定阳转子理论吸气角a1s=277.6°。2.2齿间容积变化[3]螺杆压缩机工作时，阴、阳转子的齿间容积由于转子齿的彼此侵占而减少，从而实现压缩气体的目的，一般齿间容积变化曲线由3个阶段组成，如图1所示。（1） 第1阶段（0即1即1k）表示齿间容积开始填塞，到阴转子到齿完全扫过阳转子在吸气端面上的齿间容积；（2） 第2阶段（Sk<S<T1z）表示阳转子转过一个阳转子的扭转角时为止；（3） 第3阶段（T1z即1<T1z+Sk）表示齿间容积转过扭转角后，至齿间容积完全填塞完成时为止。在实际的计算中，根据齿间容积变化曲线规律，开始填塞的填塞容积等于阴转子后齿侵占阳转子齿槽容积相等时的阳转子转角，即定义为吸气修正值场1。当阳转子转动到该角度时，阴、阳转子齿槽容积达到最大值（进气端齿槽填塞容积等于阴转子后齿侵占阳转子容积）。根据图2所示，吸气修正值△中1为2条曲线的交点所对应的纵坐标角度31.6°，代入式（1），从而计算出阳转子的实际轴向吸气角a1s=286.7°。图1填塞容积V与阳转子转角中1的变化曲线图2阴转子后齿侵占容积变化曲线2.3内压缩角中1c在螺杆压缩机运行时，气体的压缩过程通常终止于第2阶段，可根据所需要达到的内压力比（百=0.9/0.1）来确定内容积比£v及阳转子的内压缩转角W1c,其理论值为其中C中——扭转角系数1s 内容积比，关EkvviS0——阴、阳转子填塞面积值A0——阴、阳转子齿间面积总和在近似计算时（当中1=0至中1k时，填塞容积V曲线看作直线），式（4）可简化为在实际的压缩机运转中，需考虑到基元容积中的气体泄漏，喷油及其雾化时所占去的容积，吸入气体的加热等因数的影响。因此需对式（5）进行修正，如式（6）式中q——喷入和回流到吸气腔或基元容积内的油量，一般取0.6%~1%K1——计算内压力比时的修正系数，取0.9V——■积效率，取0.85根据式（6）计算得到0.9MPa绝压时的实际内压缩转角为中1c=282.4°。通过图3压力分布图可知，实际的计算结果与压力分布图基本吻合。图3压力分布图2.4轴向排气角阳转子排气角a1d为其中。——重叠角重叠角的产生是由于阳转子的扭转角较大T1z=300°时，进气端面上阳转子齿槽转到300°时，在排气端面上，相对应的阳转子齿槽还被阴转子齿所侵占，即阴阳转子未完全脱开，即与吸气修正值△中1相同（如图2中为2条曲线的交点所对应的纵坐标角度），从而计算出阳转子排气角a1d=50.5°。利用阳转子的三维模型进行验证，当吸气端面上阳转子转过282.4°时，该齿在排气端面上的所对应的角度即为50.5°。根据阴阳转子齿间容积同时排气的原则，阴转子的排气角a2d由式（8）计算得到阴转子的排气角a2d为102.1°。图4轴向排气孔口形状图5径向排气孔口形状根据计算所得的阳转子排气角及阴转子排气角，再结合阴阳转子组成型线，最终得到的轴向排气孔口形状如图4中蝴蝶形。图中曲线段AB为阳转子后齿型线段，曲线段CD为阴转子前齿型线段，曲线段DE为阴转子齿根圆周，曲线段EF为阳转子齿顶圆周，曲线段FG为阴转子齿顶圆周，曲线段AG为阳转子齿根圆周，曲线段BC为对应的径向排气孔口挖出部分，增加排气口面积，降低排气流速；各曲线段之间采用圆弧过渡，便于加工铸造。3径向排气孔口[4]为了降低排气流速，在开设轴向排气孔口的同时，还将机身沿轴向挖空作为径向排气孔口，挖去的深度不得超过阴、阳转子前齿相交的高度，其形状如图5中机体转子孔交线处三角形区域A-B-C。为了便于加工，径向排气孔口采用一个最高点B,B点为阴、阳转子外圆螺旋线的交点，A-B和B-C分别为排气端面上阳转子及阴转子的外圆螺旋线。4结语在螺杆压缩机吸排气孔口的设计时，首先需要了解阴、阳转子齿间容积的变化规律，可通过计算机程序编制模拟出齿间容积的变化规律，再计算出所需要的内缩角，从而可以得到阴、阳转子的排气开始角度，结合型线设计出便于加工的排气孔口。根据压缩气体的流速，确定是采用单独的轴向排气孔口或者轴向与径向同时的排气孔口。参考文献:【相关文献】李文林，周瑞秋，赵超人.回转式制冷压缩机[M].北京：机械工业出版社，1992.邓