单螺杆压缩机啮合副大啮合角设计方法

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单螺杆压缩机的主要零部件有螺杆、星轮和壳体。CP型单螺杆压缩机由-个 6槽圆柱螺杆和两个 1 1齿在水平面上中心对称布置的星轮组成啮合副，装在壳体内构成。螺杆螺旋槽、壳体内壁和星轮片齿及顶面构成封闭的基圆容积。高速旋转的动力传到螺杆由其螺旋槽带动星轮齿片转动，使空气由螺杆倒角端面进入吸气腔，再被星轮齿片封闭，随着基圆容积逐渐减姓气被压缩至设计压力时，由开在壳体内壁的近似三角形排气口经排气通道排出。

单螺杆压缩机的壳体上开有喷液孔，将油、水或制冷液经喷嘴雾化后喷入压缩腔起冷却、密封、吸振、消声和润滑等作用。

单螺杆压缩机螺杆头数zl6，星轮片齿数 收稿日期 ：2012-O1-062013年02期(总第238期)11，螺 杆转 180。，星轮片齿转 180。x6÷1 1：98.1818。，通过研究早期单螺杆压缩机相关资料，推荐选取的啮合角at-9O。。随着产品排量逐步增大，国外及国内生产公司现基本上选用 -94.5。。

压缩机壳体分割面槽宽 B决定了壳体泄漏角 2sin (B/d )，亦即决定了啮合副最大泄漏角 ：6oo/11的大小 ，普遍认为啮合角at太大 ，当儡 >98.1818。时，在进气端增大了角 的进气角 a ，会在排气端产生等大的泄漏角 0，增加了进气角 的螺杆槽容积气体会由排气端等大的泄漏角 容积全部漏光，所以大多数单螺杆压缩机公司都不予考虑采用大啮合角at。

基于国内外单螺杆压缩机啮合副泄漏角设计现状，通过研究设计-种预留含有泄漏角0的大啮合角at单螺杆压缩机，以改变现有技术普遍认为增加了进气角的螺杆槽容积气体由排气端等大的 泄漏角容积全部漏光的固有观念。

2 大啮合角技术方案单螺杆压缩机，包括安装在壳体内的-个 6槽圆柱螺杆和 2个 11齿在水平面上中心对称布置的星轮组成啮合副，螺杆、星轮啮合副预留含有泄漏角 的大啮合角at：98.1818。≥at>94.5。；所述泄漏角 的取值范围为：0。< ≤3.6818o。

螺杆进气端长 从 123.5 mm增长至 133.5 mm，相应进气角口 sin ( /R )37.3642。增至40.9970。，啮合角ata10 94.3085。增至 97.9413。，进气端面倒角/3a 628.9437。增至 32.5766。。

采用本设计单螺杆压缩机的有益效果是：打破了见漏就止的常规 ，充分利用可以增加螺杆槽有效容积的材料加长进气端长度L 来增加有效容积，也就是采用大啮合角 来增大计算排量 ，提高容积效率叼，同时也增大了内压比，拓展了高端单螺杆压缩机中、高压系列产品优势。

图 1是现有啮合角设计结构示意图，图中为无泄漏时啮合角at，等于排气角n 加进气角0 ，加啮合副最大泄漏角 lata10 -≤98.1818。。

图2是大啮合角设计结构示意图。图中 为在进气端加大了角0>0～3.6818。的进气角0 ，在排气端有预设等大的泄漏角0>0～3.6818。，Zl (0～上. 。I//-f7- - 口- <- - ≈r图 1 现有啮合角设计结构示意图3.6818。)1 ≤98.1818。。

图1、图2中附图标记的含义及数值为：螺杆直径d 370 mm、星轮半径R：203.5 mm、中心距34 l瓣I图2 大啮合角设计结构示意图A296 mm、轮心距all1 mm、槽 (齿)宽b59.6mm、槽深 (齿高)h92.5、槽 (齿)宽半角6sin(6/( ))8.4205。、排气角0 56.9443。、进气角n 37.3642。、啮合角at94.3085。、进气端面倒角/328.9437。、螺杆全长L330 mm、进气端面距L 123.5 mm、螺杆转数nl2980 r/rain、星轮转数n21625.4545 r/min3 具体实施方案螺杆进气端长 原为 123.5 mm，改进后加长10 mm为 133.5 mm，进气角0 40.9970。，啮合角at97.9413。，螺杆端面倒角/332.5766。都相应增大。特征是啮合角儡在进气端增加了进气角0，在排气端预留有等大的泄漏角0。

如附图 2所示意，-种单螺杆压缩机 ，由-个 6槽圆柱螺杆和 2个 l1齿在水平面上中心对称布置的星轮组成啮合副，装在壳体内构成。螺杆螺旋槽、壳体内壁和星轮片齿及顶面构成封闭的基圆容积，单螺杆压缩机正常工作时本有9处始终存在泄漏，随着高速旋转的动力传到螺杆由其螺旋槽带动星轮齿片转动，当进气口被星轮齿片封闭后转过进气角0时，螺杆槽才全部被封闭，基圆容积开始逐渐变小，空气被压缩至设计压力时，由开在壳体内壁的近似三角形排气口经排气通道排出。改进后，所述的螺杆、星轮啮合副预留含2013年02期(总第238期)Se rviCe & MmmteI1an ---r有泄漏角0的大啮合角at为：98.1818at>94.5。。当最大啮合角at98.1818。时，理论容积最大，高压排气口端存在泄漏角0形成较小的近似三角形和星轮齿宽b形成较小的泄漏容积，而在进气口端相应有- 等大的进气角0形成面积更大的近似四边形和星轮齿宽b形成几倍至数十倍大的进气容积。

通过设计计算：最大计算排量 减去泄漏后计算排量 ，得到泄漏排量为 0.3766 m3/min。

在基本参数相同的情况下有泄漏角0的大啮角at设计，泄后计算排量Vbe66.4932 m3/min较无泄漏角0设计计算排量Vb64.056 m3/min大了2.4372 m3/min，是泄漏排量 0.3766 ITI。/rain的6。47倍。为增大计赫排量 和内压比占可选择含有大的泄漏角 0，为降底比功率须选择合适较小的泄漏角0。螺杆槽在进气端被星轮片齿封闭时螺杆槽容积内空气乃与大气相通，空气尚未被压缩直到转过进气角 气端也被封闭时螺杆槽才全封闭，容积中的空气会有- 部分因为螺杆转速近 3000r/min，太快无时间逃逸，容积中空气含量较多，从进气口进来的空气面积较大 ，而槽 (齿)宽b，进气角和泄漏角 相同，故空气容积较大，而从排气端泄漏的空气面积较小泄漏容积就小，螺杆槽容积内滞留空气含量增多，到排气端被封闭后螺杆槽基圆容积才开始逐渐减姓气开始被压缩，故此时有效容积内空气密度较无泄漏角0时空气密度大，压缩机计算排量 埔大、容积效率高玑 内压比 大。

通过设计，螺杆进气端长L 加长 10 mm，增加了螺杆进气角 即加大了螺杆进气角a 、加大了螺杆啮合角at、加大了螺杆端面倒角 、增加了螺杆予留泄漏角0。

3.1 容积积分具体计算dl370，Ri185，R2203.5，A296，al11，659.6，B22，L330，L 123.5，排气端泄漏角ao，积分边界角0l，02，03，电机转速n2980 r/rain。

2013年02期(总第238期)嘶0 98.0272。<98.1818。为无泄漏锻 计0190。-/361.0563。1.0656(弧度)0：90。口1146.9443。2.5647 (弧度)2×旦6 02 si nO J： ～59.6×旦 1852-(296-203.5sin0)Z dO2 6 J 02 sinO 1791274.4363.2 计算排量Vb64.056 m3/min预留有泄漏角0设计，其参数基本不变仅将螺杆进气端长 和壳体分割面槽长 。加长A10 mm， 133.5。

0190。-/357.4235。1.0022(弧度)0290。0l146.94432.5647(弧度)090。a143.4661。：2.504 (弧度) × z怪 Ⅲz cos I删· 培手1869963.61Vx66.8698 m3/min警×[1 2怔25O4142.5cos口I 539lLng 073.42。 151859428.6243.3 泄后计算排量Vb012298010 1859428.62466.4932 in。/min泄漏排量 -- b866。8698-66.49320.3766 m /min在基本参数相同的情况下有泄漏角 的大啮角at设计，泄后计算排量V66.4932 m /min，较无泄漏 角0设计计算排量Vb64.056 m3/min大 了2.4372 m3/min。是泄漏排量 - 0.3766 m3/min的6.47倍。

为增大计算排量 和内压比 旧能选择大的泄漏角0，减小比功率w须选择合适较小的泄漏角0。

(下转第66页)故 障 分 析Fault Analvsis4 改进措施及建议空压机烧损原因查明后，某电厂迅速制定措施，进-步明确了螺杆压缩机组 日常维护要求。

(1)按照厂家要求定期对空压机大修。本次空压机烧损事故主要是因为未遵循定修标准 ，空压机欠维修。随着空压机运行时间的推移 ，轴承老化磨损严重是必然的问题，当轴承磨损及主机配合间隙超过允许的极限量后，主机内部转子与前后端面之间、转子与主机壳体之间会发生磨擦，就会发生严重后果。

(2)确闭压机工作环境的空气质量。事故空压机房靠近电厂灰库、石灰粉仓等污染源，粉尘较多，工作环境较为恶劣。而风冷式空压机运行时形成负压 ，环境空气中的粉尘不断聚集到空压机主机和润滑油内，加重了轴承的磨损。因此 ，在空压机房加装了过滤网，最大限度的去除环境空气中的粉尘。

(3)定期更换空气过滤芯等易损件≌气过滤芯主要是用来过滤粉尘，环境越恶劣其寿命越短，过滤效果就愈差。如果没有及时更换 (或者清理)空气滤芯，粉尘就会穿透滤芯进入主机污染润滑油系统 ，油的粘度会变大 ，变质的润滑油会加速零件磨损 。因此将每天读日气过滤器的真空指示器纳入到日常点检 (确认滤芯真空指示器有无堵塞)，做到对隐患预知预判。

(4)定期化验和检查润滑油。每半年抽取主机润滑油进行化验 ，检测润滑油中的铁 、铜等金属离子含量，以便及时掌握轴承的磨损情况。风冷式空压机采用板翅式油冷却器，压缩机产生的绝大部分热量由润滑油带走，并在油冷却器中通过风扇强制对流的方式传递给环境。如果发生缺油、冷却器堵塞等情况，就会影响冷却效果，使机组排气温度过高，降低润滑油品质和使用寿命。

为防止主机油过滤系统堵塞和散热系统能力下降，对润滑油系统要定期检查和补充润滑油，还应注意更换和清洗堵塞的油过滤芯、板翅式油冷却器。

5 结语某电厂采用的英格索兰MM160型螺杆式空气压缩机组投用 6年以来 ，性能非常稳定。本次空压机烧损事故，充分暴露了设备管理上存在的漏洞，这完全是-起未遵照使用手册进行定期保养而导致主机报废的惨痛事故。因此，在以后的工作中仍需要进-步加强对压缩机组的日常维护保养和定期检修，为更好地保证辅机系统可靠性提供支持，确保设备安全运行。