雙螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書】

I畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)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(jí) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開(kāi)題報(bào)告日期 2雙螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)1 題目來(lái)源生產(chǎn)/社會(huì)實(shí)踐。2 設(shè)計(jì)研究目的和意義本設(shè)計(jì)題目來(lái)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(guò)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(zhǎng)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(guò)現(xiàn)有的值。設(shè)計(jì)吸氣孔口的形狀和合理位置，來(lái)提高壓縮機(jī)效率。同時(shí)，研究型線和孔口配置等因素對(duì)噪聲的影響指標(biāo)，從而更有效地降低噪聲。通過(guò)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(guò)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(guò)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(shí)與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。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(dòng)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(dòng)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(chǎng)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(guò)本設(shè)計(jì)，可以充分了解雙螺桿壓縮機(jī)的有關(guān)知識(shí)，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(shí)與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，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(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)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(wú)油螺桿壓縮機(jī)；第二代為 1964 年的對(duì)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(dòng)力用螺桿壓縮機(jī)為主要應(yīng)用對(duì)象；第三代為非對(duì)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(wú)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(wú)尖點(diǎn)，凡第四代齒形均為節(jié)能型。近年來(lái)，人們逐漸對(duì)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(yáng)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(kāi)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(guó)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(guó)的噴油內(nèi)冷卻的動(dòng)力用雙螺桿壓縮機(jī)比功率已達(dá)5.56KW（ /min） ，已超過(guò)國(guó)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(guó)外螺桿壓縮機(jī)無(wú)故障運(yùn)行在 7* h，國(guó)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(kāi)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(guó)外占據(jù) 80%以上移動(dòng)式空壓機(jī)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(chǎng)，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%?？梢哉f(shuō)，我國(guó)的個(gè)別企業(yè)的螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。今后螺桿壓縮機(jī)的市場(chǎng)份額仍將不斷擴(kuò)大，特別是無(wú)油螺桿空氣壓縮機(jī)和各類螺桿工藝壓縮機(jī)，會(huì)獲得更快的發(fā)展。目前，有人開(kāi)始研究?jī)陕輻U嚙合過(guò)程中磨損問(wèn)題和潤(rùn)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(wú)磨損嚙合。在制冷中，對(duì)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(kāi)發(fā)。未來(lái)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?jī)?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(duì)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(duì)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(duì)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(yáng)轉(zhuǎn)子型線必須是滿足嚙合定律的共軛型線。（2）形成長(zhǎng)度較短的連續(xù)接觸線。為了盡可能減少氣體通過(guò)間隙帶的泄漏，要求設(shè)法縮短轉(zhuǎn)子間的接觸線長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(guò)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(yáng)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(yáng)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(zhǎng)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(yáng)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(yáng)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(kāi)始角、吸氣結(jié)束角） ，徑向吸氣孔口。軸向排氣孔口（排氣開(kāi)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jiǎn)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(kāi)題報(bào)告和開(kāi)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(shuō)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(wú)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(kāi)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(kāi)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(dòng)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(lè)，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. Opportunities for innovation with screw compressors[J].Proc Instn Mech Engrs, 2003,217 Part E: 157-170.[11] Stosic N, Hanjalic K, General Method for Screw Compressor Profile Generation[A]. Werner Soedel. Proceedings of the 1996 International Compressor Engineering Conference[ C] . West Lafayette: Purdue University, 1996.157- 162.[12] Seshaiah N, Sahoo R K, Sarangi S K. Theoretical and experimental studies on oil injected twin-screw air compressor when compressing different light and heavy gases[J].Applied Thermal Engineering, 2010,30(9):327-339.[13] Dmytro Zaytsev, Carlos A. Infante Ferreira. Screw Compressor Rotors Profile Generation Method Based on Pre-Defined Meshing Line[A]. Proceedings of the 3rd International Compressor Technique Conference[C]. Xi. an: Xi. an Jiaotong 7University Press, 2001, 117-127.[14] 鄧定國(guó)，束鵬程 .回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1982,79-81.[15] 阿莫索夫 .螺桿壓縮機(jī)手冊(cè)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1985,101-103.[16] 韓麗娟. 螺桿壓縮機(jī)機(jī)組的噪聲控制[ J] . 流體機(jī)械,2000, (10): 39- 41.[17] 陳長(zhǎng)征, 趙慧 螺桿壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲的控制[D]. 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院110178.[18] 馬大猷. 現(xiàn)代聲學(xué)理論基礎(chǔ)[M]. 北京: 科學(xué)出版社.，2004.74-77.[19] 邢子文. 實(shí)用機(jī)械密封技術(shù)問(wèn)答[M]. 北京: 中國(guó)石化出版社,2004.69-71.