螺杆式压缩机研究

螺杆式压缩机和活塞式制冷压缩机在汽体压缩方式上相同，都属于容积型压缩机，也就是说它们都是靠容积的变化而使气体压缩的。不同点是这两种压缩机实现工作容积变化的方式不同。螺杆式制冷压缩机是利用置于机体内的两个具有螺旋状齿槽的螺杆相啮合旋转及其与机体内壁和吸、排气端座内壁的配合，造成齿间容积的变化，从而完成气体的吸入、压缩及排出过程。

螺杆式压缩机可分为无油式和喷油式两种。无油螺杆压缩机本世纪30年代问世时主要用于压缩空气，50年代才用于制冷装置中。60年代出现了气缸内喷油的螺杆式制冷压缩机，性能得到提高。近年来，随着齿形和其他结构的不断改进，性能又有了很大提高。再加上螺杆式压缩机无余隙容积，效率高，无吸、排气阀装置等易损件。因此，目前螺杆式制冷压缩机已成为一种先进的制冷压缩机，特别是喷油式

螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一，得到了广泛的应用。

一、螺杆式制冷压缩机的总体构造与工件原

螺杆式制冷压缩机主要由机壳、转子、轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置等组成，如图5—10所示。

机壳：—般为剖分式，由机体、吸气端座及排气端座等三部分用螺栓连接组成。机体内腔横断面为双圆相交的横8字形，与置于其内的两个啮合转子的外圆柱面相适合。 转子为一对互相啮合的螺杆，其上具有特殊的螺旋齿形。其中凸齿形的称为阳螺杆(或称阳转子)凹齿形的称为阴螺杆(或称阴转子)。阳螺杆与阴螺杆的齿数比，一般为4:6(大流量的压缩机齿数比可为3:4，当压缩比高达20时，齿数比可采用6:8)。多数情况下，阳螺杆与电动机直接连接，称为主动转子，阴螺杆为从动转子，故阳螺杆多为四头右旋，阴螺杆多为六头左旋。为了使螺杆式制冷压缩机系列化，零件标准化和通用化，我国有关部门规定，螺杆的公称直径为63、80、100、125、160、200和315mm7种，其长径比分为λ=1.0和λ=1.5两种。 轴承与辐封：螺杆式制冷压缩机的阴、阳螺杆均由滑动轴承(主轴承)和向心推力球轴承支承。主轴承用柱销正确安装固定在吸、排气端座内，止推轴承在排气侧阳、阴螺杆上各装有两只，以承受一定的轴内力。螺杆式制冷压缩机的轴封也多采用摩擦环式机械密封器，安装在主动转子靠联轴器——端轴上，其结构和原理同活塞式制冷压缩机的轴封相同。 平衡活塞：由了结构上的差异，因吸、排气侧之间的压力差所引起的，作用在阳螺杆上的轴向合力，比作用在阴螺杆上的轴向合力大得多。因此，阳螺杆上除装设止推轴承外，还增设油压平衡活塞，以减轻阳螺舒杆对滑动轴承端面的负荷，减轻止推轴承所承受的轴向力。

能量调节装置：由滑阀、油缸、油活塞、四通电磁换向阀及油管路等组成。活塞装在气缸壁下部两圆交汇处，改变滑阀的位置，即可起调节制冷量的作用。

螺杆式制冷压缩机工作时，齿间基元容积作周期性变化，从而使汽体沿转子轴向移动过程中完成吸汽，压缩和排气过程，其具体工作过程如下：

图5—12 工作容积、气体压力与阳螺杆转角的关系

10、吸气过程：齿间容积1—1在吸气端开始形成的瞬间为零。随着阳螺杆的旋转，图5—11 转子的工作过程,

螺杆另一螺旋槽5连通，容积1—1随之扩大并与吸气孔相通而吸气，当阳螺杆转角超过ф1瞬间容积l—l达到最大值Vl并与吸气孔口断开，吸气过程结束。

20、压缩过程：螺杆继续旋转，此时主动转子的齿间基圆容积和从动转子的齿间基圆容积彼此孤立地向前推进，当阳螺杆螺旋槽1与阴螺组成新的工作容积1—5时，两个孤立的齿间基圆容积又相互沟通，随着两螺杆的啮合运动，容积l——5从最大值Vl缩小至V2，且瞬间与排气口连通，压缩过程结束，排气开始。

30、排气过程：螺杆继续旋转，与排气口连通的容积l—5继续缩小，当阳螺杆转角由ф2增至ф3时，容积l—5由V2缩小至零，排气过程结束。

阳螺杆转角再增至ф4时，组成容积1—5的阳螺旋糟l又在吸气端与吸气孔口相通，准备形成新的工作容积，于是下一工作周期开始。螺杆旋转一周，每一螺旋槽完成一个吸气、压缩与排气工作过程。

二、螺杆式制冷压缩机的能量调节

螺杆式制冷压缩机的能量调节有多种方法，但目前应用得最广泛的是滑阀调节，因为它能使螺杆式制冷压缩机的制冷量在10%～100%之间无级调节。滑阀调节的基本原理是通过滑阀的移动改变螺杆的有效工作长度(即改变压缩机阴、阳螺杆齿间工件容积)，以达到能量调节的目的。

滑阀装在气缸壁下部两圆交汇处，与两螺杆外圆柱面紧密配合.

1为负荷时的滑阀位置，此时滑阀尚未移动，与固定端贴合在一起。压缩机运行时，工作容积中吸入气体VA全部被压缩并排出。其压缩过程为D—A—B—C。

2为负荷时滑阀位置即滑阀向排气端方向移动——段距离，此时在滑阀与固定端之间形成与吸气腔相通的回流口，压缩过程中，则有部分蒸汽回流到吸气侧，滑阀的有效工作长度相应减少。只有工作容积内齿面接触线从吸气端向排气端移动越过回流口后，工作容积内剩余的气体VA′方能进行压缩，即只有VA′的气体被压缩并排出。其压缩过程为D—A′—B′—C。