【壓縮機網(wǎng)】對于壓縮空氣系統(tǒng)中的空壓機設(shè)備來說，它們不生產(chǎn)空氣，只是空氣的搬運工。空壓機設(shè)備通過消耗能量把壓力勢能低的空氣搬運到壓力勢能高的壓縮空氣，同時產(chǎn)生熱量，這就是空壓機主機的作用。在當(dāng)今，絕大部分空壓機設(shè)備都是雙螺桿空壓機。因此，對于壓縮空氣系統(tǒng)與設(shè)備的從業(yè)者來說，了解雙螺桿空壓機主機的基本知識是十分必要的。
“雙螺桿空壓機主機基本知識”是上善氣體工作室教學(xué)課程《壓縮空氣技術(shù)與應(yīng)用指南》中的一個章節(jié)，通過學(xué)習(xí)和了解“雙螺桿空壓機主機基本知識”，無論是設(shè)計、制造、銷售還是服務(wù)，都有非常大的幫助。同時，也可以作為更全面了解螺桿空壓機的教材。
本文將分章節(jié)（雙螺桿壓縮機主機簡介、雙螺桿壓縮機主機熱力學(xué)計算、雙螺桿壓縮機主機性能闡述、雙螺桿壓縮機主機影響因數(shù)），采用通俗易懂的方式，讓大部分壓縮空氣系統(tǒng)與設(shè)備的從業(yè)者能真正了解雙螺桿壓縮機主機基本知識。為了行文方便，本文將把雙螺桿壓縮機主機簡稱為螺桿壓縮機主機或主機。
一、雙螺桿壓縮機主機簡介
1.1螺桿空壓機發(fā)展歷史
1934年，瑞典皇家理工學(xué)院的Alf Lysholm教授是第一個設(shè)計出螺桿空壓機及其轉(zhuǎn)子齒型的人。
1946年，英國James Howden公司，第一個從瑞典SRM公司獲得了生產(chǎn)螺桿式空壓機的許可證。隨后，歐洲、美國和日本的多家公司也陸續(xù)從瑞典SRM公司獲得了這種許可證，從事螺桿式空壓機的生產(chǎn)和銷售。
1957年，噴油螺桿式空壓機面世，才進一步改進了之前螺桿式空壓機的缺點，因此得到廣泛的應(yīng)用。
1961年，研制成功噴油螺桿制冷壓縮機和螺桿工藝壓縮機。
之后至今，通過對轉(zhuǎn)子型線的不斷改進和專用轉(zhuǎn)子加工設(shè)備的成功開發(fā)，螺桿式空壓機的優(yōu)越性能得到了不斷的發(fā)揮，現(xiàn)已成為空壓機最主要的機型。世界上較著名的螺桿空壓機品牌有：
阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)-（瑞典），阿特拉斯·科普柯集團成立于1873年，總部位于瑞典斯德哥爾摩，世界五百強企業(yè)，員工四萬余名，遍布86個國家，長期位于湯姆遜魯托斯全球創(chuàng)新100強公司之列，是以創(chuàng)新著稱的全球壓縮機技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者；是全球最大壓縮機供應(yīng)商，產(chǎn)業(yè)覆蓋整個空氣動力系統(tǒng)。中國工廠位于江蘇省無錫市。阿特拉斯·科普柯一直致力于螺桿空壓機主機研發(fā)和生產(chǎn)，成為世界上螺桿空壓機主機研發(fā)和生產(chǎn)最大的供應(yīng)商，由于其產(chǎn)品鏈齊全，產(chǎn)品各項均衡是最大的優(yōu)點，市場占有率最高。
凱撒（KAESER）-（德國），KAESER KOMPRESSOREN為家族企業(yè)，是壓縮空氣產(chǎn)品和服務(wù)的世界領(lǐng)先制造商和供應(yīng)商之一。Kaeser在1919年成立時是一家機械加工廠，目前在德國已擁有兩座制造工廠。公司在世界各地的員工約為6000人，公司在德國科堡（巴伐利亞州北部）和格拉（圖林根州）生產(chǎn)其產(chǎn)品。產(chǎn)品以杰出的可靠性、能量效率、成本效率和易于維護為特征，所有這些特征幫助Kaeser成就了其領(lǐng)先地位。中國成立凱撒空壓機（上海）有限公司，位于上海市莘莊工業(yè)區(qū)。凱撒螺桿機堪稱空壓機的“勞斯萊斯”，屬于不是想買就能買得到的產(chǎn)品。
英格索蘭(Ingersoll Rand)-（美國），公司成立于1871年，全球多元化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，跨國集團品牌，世界著名品牌，為全球五百強企業(yè)之一。其氣動工具系統(tǒng)全球領(lǐng)先，旗下品牌有Club Car、英格索蘭(Ingersoll Rand)、冷王(Thermo King)和特靈(Trane)，紐交所上市公司，公司總部位于美國北卡羅來納州戴維森。中國工廠位于江蘇省蘇州市吳江區(qū)。通過收購多家主機廠，英格索蘭擁有豐富的螺桿空壓機產(chǎn)品組合。
壽力(Sullair)-（美國），1965年成立于美國印第安納州密歇根市，全球知名壓縮機企業(yè)之一，其產(chǎn)品主要覆蓋軍工、紡織、醫(yī)藥等行業(yè)，其移動螺桿空壓機具備較高市場競爭力，2017年空壓機業(yè)務(wù)被日本日立全資收購。中國工廠位于江蘇省蘇州市。壽力螺桿空壓機主機以皮實耐用聞名，注重機器可靠性。
昆西（Quincy）-（美國），從1920年開始就一直致力于壓縮空氣技術(shù)創(chuàng)新，專業(yè)制造并銷售比較高品質(zhì)的空氣壓縮機及真空泵。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于全球制造業(yè)、醫(yī)療和氣候控制系統(tǒng)，及任何需要使用安全可靠氣源的產(chǎn)業(yè)。主機轉(zhuǎn)子由昆西公司獨立精心設(shè)計制造，采用超大直徑的轉(zhuǎn)子，機械有較高可靠性和耐久性。昆西螺桿機主要在一些行業(yè)滲透率比較高，特別是注重固定資產(chǎn)保值的行業(yè)。
GD（美國），GD全名為GardnerDenver，是美國上市公司，成立于1859年，被福布斯評為“最健康的公司之一”，是全球1000強。它的大型噴油螺桿機市場占有量很不錯。2020年與英格索蘭工業(yè)集團合并。大型螺桿主機非常強勁，許多國內(nèi)空壓機企業(yè)大型螺桿機最初都是進口該品牌主機。
格素（Geso systems）-（英國），1871年成立于英國倫敦，主要產(chǎn)業(yè)為軍工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、空氣系統(tǒng)產(chǎn)品，該集團由英國馬可尼與英國BAC氣體公司合并于英國BAE公司。中國工廠設(shè)在上海市金山區(qū)。格素在國內(nèi)普通市場不多見，主要應(yīng)用在節(jié)能螺桿壓縮機技術(shù)、真空應(yīng)用技術(shù)、空氣動力研發(fā)，空氣分離技術(shù)、制氫技術(shù)新能源應(yīng)用等系統(tǒng)工程領(lǐng)域。在歐洲和英聯(lián)邦國家較多見。
康普艾(Compair)-（英國），公司總部位于英國雷迪奇的康普艾（英國）有限公司是康普艾公司的全球總部。其滑片式壓縮機（Hydrovane）世界聞名。工廠位于上海市松江區(qū)。康普艾經(jīng)歷多次并購，目前是英格索蘭旗下品牌之一。
神鋼（KOBELCO）-（日本），該公司在1905年創(chuàng)立于日本神戶市，世界五百強企業(yè)之一，是日本第三大鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，以鋼鐵制造業(yè)、鍛造起家，是一家以鋼鐵、機械、工程、房地產(chǎn)等多個領(lǐng)域。其無油壓縮機享譽行業(yè)，中國工廠在上海市嘉定工業(yè)區(qū)。
日立（HITACHI）-（日本），日立壓縮機工廠位于日本國土浦市，工廠成立于1927年，集“工程技術(shù)能力”“物件的生產(chǎn)制作能力”以及“現(xiàn)場能力”于一體。其無油空壓機從活塞-螺桿-離心，在全世界都被認可。日立空壓機就像其他日立產(chǎn)品一樣，已經(jīng)成為引領(lǐng)日本以及世界的壓縮機制造商。2003年南京日立產(chǎn)機有限公司正式在中國生產(chǎn)螺桿空壓機。
中國的螺桿空壓機發(fā)展晚一點，60年代中期開始由國家規(guī)劃，空壓機國企開始仿制；80年代開始研制，國有企業(yè)為主；90年代，外資、合資登臺；2000年后，空壓機民企開始崛起，螺桿式空壓機的各種新技術(shù)不斷出現(xiàn)，加工精度不斷提高，而且輔助設(shè)備也日趨完善。特別是螺桿主機國產(chǎn)化和自主研發(fā)生產(chǎn)，帶動了中國螺桿空壓機產(chǎn)量已經(jīng)位居全球第一。
1.2螺桿空壓主機工作原理
螺桿空壓主機工作分四個步驟:
吸氣過程：電機驅(qū)動陽轉(zhuǎn)子，陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進氣端壁開口時，其空間大，外界的空氣充滿其中；當(dāng)轉(zhuǎn)子的進氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離了殼之進氣口時，在齒溝間的空氣被封閉在陰陽轉(zhuǎn)子與機殼之間，完成吸氣過程。見圖3-A
壓縮過程：在吸氣結(jié)束時，陰陽轉(zhuǎn)子齒峰與機殼形成的封閉容積隨著轉(zhuǎn)子角度的變化而減少，并按螺旋狀移動，此為“壓縮過程”。見圖3-B
壓縮氣體噴油過程：在輸送過程中，容積不斷減少，氣體不斷被壓縮，壓力提高，溫度升高，同時，因氣壓差而變成霧狀的潤滑被噴入壓縮腔，從而達到壓縮、降低溫度密封和潤滑的作用。見圖3-C
排氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子之封閉齒峰旋轉(zhuǎn)到與機殼排氣口相遇時，被壓縮的空氣開始排放，直到齒峰與齒溝的吻合面移至排氣端面，此時齒溝空間為零，即完成排氣過程。見圖3-D
1.3螺桿空壓機主機結(jié)構(gòu)
主機是螺桿式空氣壓縮機的心臟部件，由陰、陽轉(zhuǎn)子、機殼、軸承和吸、排氣端蓋等零部件組成，其性能直接影響整機運行的經(jīng)濟性及壽命。
1.4螺桿空壓機主機要求
?、僭O(shè)計先進成熟，加工精度高；
?、谠胍舻?，剛性好；
?、坜D(zhuǎn)速合理，效率高，排氣量穩(wěn)定；
④軸承選用好，精度高，壽命長。
1.5螺桿空壓機主機型線
螺桿空壓機主機中，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。如圖5中1、2。
1.5.1螺桿空壓機主機型線發(fā)展
第一代轉(zhuǎn)子型線：對稱圓弧型線，誕生于1930年左右。
優(yōu)點：易設(shè)計、制造和測量。
缺點：泄露三角區(qū)面積大。
第二代轉(zhuǎn)子型線：以點、直線、擺線等組成齒曲線不對稱型線。產(chǎn)生于1960年左右。
優(yōu)點：泄露三角區(qū)面積只有之前的1/10。
要求：設(shè)計、制造和測量難度加大。
第三代轉(zhuǎn)子型線：采用圓弧、橢圓、拋物線等曲線不對稱型線。上世紀(jì)90年代開始流行至今。
優(yōu)點：轉(zhuǎn)子齒面由“線”密封改變成“面”密封；明顯提高密封效果，容易形成油膜和減少齒面磨損。
要求：設(shè)計、制造和測量更加精細。
幾種第三代螺桿線型簡介：
1.5.2螺桿空壓機主機型線四大要素
（1）接觸線：陰陽轉(zhuǎn)子嚙合時，兩個轉(zhuǎn)子齒面相互接觸而形成的空間曲線。（見圖8-10）
要求：連續(xù)，封閉，越短越好。
?。?）泄露三角型：轉(zhuǎn)子接觸線的頂點通常不能達到陰陽轉(zhuǎn)子氣缸孔的交線，在接觸線的頂點和機殼的轉(zhuǎn)子氣缸孔之間的空間曲邊三角形。（見圖8-5）
要求：越小越好
若嚙合線頂點的位置距離陰陽轉(zhuǎn)子齒頂圓的交點W越遠，則說明泄露三角形面積越大。
?。?）封閉容積：如果在齒間容積開始擴大時，不能立即開始吸氣，就會產(chǎn)生吸氣封閉容積（見10-3）
要求：越小越好
?。?）齒間面積：齒間容積在轉(zhuǎn)子端面上的投影（見圖10陰影6和9）
要求：面積越大，容積越大。圖11為各種型線面積利用率Cn：
1.5.3螺桿空壓機主機轉(zhuǎn)子型線設(shè)計原則
?、賾?yīng)滿足嚙合定律的共軛型線；②應(yīng)形成長度較短的連續(xù)接觸線；③應(yīng)形成較小面積的泄露三角形；④應(yīng)使封閉容積較小，否則功耗增加，效率降低，噪音增大；⑤應(yīng)使齒間面積盡量大，大的齒間面積使泄露份額相對變小，提高效率；⑥重量輕，剛性好；⑦具有良好的工藝性；⑧便于加工制造。
線型設(shè)計要求：①軸向氣密性和橫向氣密性高；②接觸線長度盡量短；③面積利用系數(shù)大；④減少和避免漏氣三角形；⑤重量輕，剛性好；⑥良好的工藝性。
1.6螺桿空壓機主機加工
螺桿空壓機主機加工主要分轉(zhuǎn)子加工和機殼加工：
?。?）轉(zhuǎn)子除了需要加工軸承位和驅(qū)動軸外，最核心的就是加工型線，通常需要專用銑床和銑刀粗加工成形，再用五軸聯(lián)動轉(zhuǎn)子磨床將型線磨削出來，通過三坐標(biāo)測量儀進行檢驗和配對。見圖12。
（2）機殼通過鑄造成型，再用加工中心按圖紙要求加工。
1.7螺桿空壓機主機材料
機殼采用球墨鑄鐵QT500,具有強力學(xué)性能，抗拉強度大，塑性和韌度高。耐磨性和減震性好，缺口敏感性小，切削加工性能好等。
轉(zhuǎn)子采用45#鋼或40cr，它具有抗拉強度、屈服強度及淬透性高，表面淬火后可作負荷和及耐磨性較高等特性。
1.8螺桿空壓機主機受力分析
雙螺桿主機受力主要來自軸向和徑向。
軸向力：主要由氣體壓力產(chǎn)生(見圖16黃圈)；排氣端止推軸承來承受軸向力
Fa=Fgsd-Fgas+Fgaa-Fgea
徑向力：主要由氣體壓力和斜齒輪產(chǎn)生(見圖16藍圈)；
Fdr=Fgar+Fger
由圖17轉(zhuǎn)子受力我們可以知道：
陰、陽轉(zhuǎn)子的排氣端徑向力大于吸氣端徑向力，同時陰轉(zhuǎn)子的徑向力大于陽轉(zhuǎn)子的徑向力；陽轉(zhuǎn)子的軸向力大于陰轉(zhuǎn)子的軸向力，陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩遠遠大于陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩。
軸承要求：
考慮受力情況，各軸承壽命一致。主要采用SKF、FAG，也有用NSK。
1.9螺桿空壓機主機密封
螺桿空壓機主機密封主要由：排氣端（油封）+吸氣端機殼軸伸端（氣封）組成。
螺桿空壓機主機密封要求：
?、俦仨毷亲钣行А⒆羁煽亢烷L壽的；
②它是由帶反螺紋的油封C和二道不銹鋼制氣封B組成；
?、圻@些油封和氣封與軸保持最小的間隙但不接觸，其密封效率和可靠性及壽命遠勝過一般的迷宮式密封或機械密封；
④在油封和氣封之間開有泄漏小孔E，保證萬一密封損壞時仍能提供絕對無油的壓縮空氣，見圖18。
<注：本文未完待續(xù)，更多精彩見下期！>
作者簡介
梁柳生，高級工程師，1990開始從事空壓機行業(yè)工作；有在國企、合資及外企工作經(jīng)歷，其中22年在AC集團工作。先后從事過空壓機及后處理設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤服務(wù)等及全國銷售總監(jiān)，并有在歐洲學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)歷。2017年創(chuàng)辦上善氣體工作室，專業(yè)從事壓縮空氣系統(tǒng)研究，行業(yè)精益生產(chǎn)管理及銷售的培訓(xùn)工作
國家標(biāo)準(zhǔn)JBT10526-2005《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》第一起草人
全國壓縮機標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員
來源：本站原創(chuàng)
【壓縮機網(wǎng)】對于壓縮空氣系統(tǒng)中的空壓機設(shè)備來說，它們不生產(chǎn)空氣，只是空氣的搬運工。空壓機設(shè)備通過消耗能量把壓力勢能低的空氣搬運到壓力勢能高的壓縮空氣，同時產(chǎn)生熱量，這就是空壓機主機的作用。在當(dāng)今，絕大部分空壓機設(shè)備都是雙螺桿空壓機。因此，對于壓縮空氣系統(tǒng)與設(shè)備的從業(yè)者來說，了解雙螺桿空壓機主機的基本知識是十分必要的。
“雙螺桿空壓機主機基本知識”是上善氣體工作室教學(xué)課程《壓縮空氣技術(shù)與應(yīng)用指南》中的一個章節(jié)，通過學(xué)習(xí)和了解“雙螺桿空壓機主機基本知識”，無論是設(shè)計、制造、銷售還是服務(wù)，都有非常大的幫助。同時，也可以作為更全面了解螺桿空壓機的教材。
本文將分章節(jié)（雙螺桿壓縮機主機簡介、雙螺桿壓縮機主機熱力學(xué)計算、雙螺桿壓縮機主機性能闡述、雙螺桿壓縮機主機影響因數(shù)），采用通俗易懂的方式，讓大部分壓縮空氣系統(tǒng)與設(shè)備的從業(yè)者能真正了解雙螺桿壓縮機主機基本知識。為了行文方便，本文將把雙螺桿壓縮機主機簡稱為螺桿壓縮機主機或主機。
一、雙螺桿壓縮機主機簡介
1.1螺桿空壓機發(fā)展歷史
1934年，瑞典皇家理工學(xué)院的Alf Lysholm教授是第一個設(shè)計出螺桿空壓機及其轉(zhuǎn)子齒型的人。
1946年，英國James Howden公司，第一個從瑞典SRM公司獲得了生產(chǎn)螺桿式空壓機的許可證。隨后，歐洲、美國和日本的多家公司也陸續(xù)從瑞典SRM公司獲得了這種許可證，從事螺桿式空壓機的生產(chǎn)和銷售。
1957年，噴油螺桿式空壓機面世，才進一步改進了之前螺桿式空壓機的缺點，因此得到廣泛的應(yīng)用。
1961年，研制成功噴油螺桿制冷壓縮機和螺桿工藝壓縮機。
之后至今，通過對轉(zhuǎn)子型線的不斷改進和專用轉(zhuǎn)子加工設(shè)備的成功開發(fā)，螺桿式空壓機的優(yōu)越性能得到了不斷的發(fā)揮，現(xiàn)已成為空壓機最主要的機型。世界上較著名的螺桿空壓機品牌有：
阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)-（瑞典），阿特拉斯·科普柯集團成立于1873年，總部位于瑞典斯德哥爾摩，世界五百強企業(yè)，員工四萬余名，遍布86個國家，長期位于湯姆遜魯托斯全球創(chuàng)新100強公司之列，是以創(chuàng)新著稱的全球壓縮機技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者；是全球最大壓縮機供應(yīng)商，產(chǎn)業(yè)覆蓋整個空氣動力系統(tǒng)。中國工廠位于江蘇省無錫市。阿特拉斯·科普柯一直致力于螺桿空壓機主機研發(fā)和生產(chǎn)，成為世界上螺桿空壓機主機研發(fā)和生產(chǎn)最大的供應(yīng)商，由于其產(chǎn)品鏈齊全，產(chǎn)品各項均衡是最大的優(yōu)點，市場占有率最高。
凱撒（KAESER）-（德國），KAESER KOMPRESSOREN為家族企業(yè)，是壓縮空氣產(chǎn)品和服務(wù)的世界領(lǐng)先制造商和供應(yīng)商之一。Kaeser在1919年成立時是一家機械加工廠，目前在德國已擁有兩座制造工廠。公司在世界各地的員工約為6000人，公司在德國科堡（巴伐利亞州北部）和格拉（圖林根州）生產(chǎn)其產(chǎn)品。產(chǎn)品以杰出的可靠性、能量效率、成本效率和易于維護為特征，所有這些特征幫助Kaeser成就了其領(lǐng)先地位。中國成立凱撒空壓機（上海）有限公司，位于上海市莘莊工業(yè)區(qū)。凱撒螺桿機堪稱空壓機的“勞斯萊斯”，屬于不是想買就能買得到的產(chǎn)品。
英格索蘭(Ingersoll Rand)-（美國），公司成立于1871年，全球多元化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，跨國集團品牌，世界著名品牌，為全球五百強企業(yè)之一。其氣動工具系統(tǒng)全球領(lǐng)先，旗下品牌有Club Car、英格索蘭(Ingersoll Rand)、冷王(Thermo King)和特靈(Trane)，紐交所上市公司，公司總部位于美國北卡羅來納州戴維森。中國工廠位于江蘇省蘇州市吳江區(qū)。通過收購多家主機廠，英格索蘭擁有豐富的螺桿空壓機產(chǎn)品組合。
壽力(Sullair)-（美國），1965年成立于美國印第安納州密歇根市，全球知名壓縮機企業(yè)之一，其產(chǎn)品主要覆蓋軍工、紡織、醫(yī)藥等行業(yè)，其移動螺桿空壓機具備較高市場競爭力，2017年空壓機業(yè)務(wù)被日本日立全資收購。中國工廠位于江蘇省蘇州市。壽力螺桿空壓機主機以皮實耐用聞名，注重機器可靠性。
昆西（Quincy）-（美國），從1920年開始就一直致力于壓縮空氣技術(shù)創(chuàng)新，專業(yè)制造并銷售比較高品質(zhì)的空氣壓縮機及真空泵。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于全球制造業(yè)、醫(yī)療和氣候控制系統(tǒng)，及任何需要使用安全可靠氣源的產(chǎn)業(yè)。主機轉(zhuǎn)子由昆西公司獨立精心設(shè)計制造，采用超大直徑的轉(zhuǎn)子，機械有較高可靠性和耐久性。昆西螺桿機主要在一些行業(yè)滲透率比較高，特別是注重固定資產(chǎn)保值的行業(yè)。
GD（美國），GD全名為GardnerDenver，是美國上市公司，成立于1859年，被福布斯評為“最健康的公司之一”，是全球1000強。它的大型噴油螺桿機市場占有量很不錯。2020年與英格索蘭工業(yè)集團合并。大型螺桿主機非常強勁，許多國內(nèi)空壓機企業(yè)大型螺桿機最初都是進口該品牌主機。
格素（Geso systems）-（英國），1871年成立于英國倫敦，主要產(chǎn)業(yè)為軍工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、空氣系統(tǒng)產(chǎn)品，該集團由英國馬可尼與英國BAC氣體公司合并于英國BAE公司。中國工廠設(shè)在上海市金山區(qū)。格素在國內(nèi)普通市場不多見，主要應(yīng)用在節(jié)能螺桿壓縮機技術(shù)、真空應(yīng)用技術(shù)、空氣動力研發(fā)，空氣分離技術(shù)、制氫技術(shù)新能源應(yīng)用等系統(tǒng)工程領(lǐng)域。在歐洲和英聯(lián)邦國家較多見。
康普艾(Compair)-（英國），公司總部位于英國雷迪奇的康普艾（英國）有限公司是康普艾公司的全球總部。其滑片式壓縮機（Hydrovane）世界聞名。工廠位于上海市松江區(qū)。康普艾經(jīng)歷多次并購，目前是英格索蘭旗下品牌之一。
神鋼（KOBELCO）-（日本），該公司在1905年創(chuàng)立于日本神戶市，世界五百強企業(yè)之一，是日本第三大鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，以鋼鐵制造業(yè)、鍛造起家，是一家以鋼鐵、機械、工程、房地產(chǎn)等多個領(lǐng)域。其無油壓縮機享譽行業(yè)，中國工廠在上海市嘉定工業(yè)區(qū)。
日立（HITACHI）-（日本），日立壓縮機工廠位于日本國土浦市，工廠成立于1927年，集“工程技術(shù)能力”“物件的生產(chǎn)制作能力”以及“現(xiàn)場能力”于一體。其無油空壓機從活塞-螺桿-離心，在全世界都被認可。日立空壓機就像其他日立產(chǎn)品一樣，已經(jīng)成為引領(lǐng)日本以及世界的壓縮機制造商。2003年南京日立產(chǎn)機有限公司正式在中國生產(chǎn)螺桿空壓機。
中國的螺桿空壓機發(fā)展晚一點，60年代中期開始由國家規(guī)劃，空壓機國企開始仿制；80年代開始研制，國有企業(yè)為主；90年代，外資、合資登臺；2000年后，空壓機民企開始崛起，螺桿式空壓機的各種新技術(shù)不斷出現(xiàn)，加工精度不斷提高，而且輔助設(shè)備也日趨完善。特別是螺桿主機國產(chǎn)化和自主研發(fā)生產(chǎn)，帶動了中國螺桿空壓機產(chǎn)量已經(jīng)位居全球第一。
1.2螺桿空壓主機工作原理
螺桿空壓主機工作分四個步驟:
吸氣過程：電機驅(qū)動陽轉(zhuǎn)子，陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進氣端壁開口時，其空間大，外界的空氣充滿其中；當(dāng)轉(zhuǎn)子的進氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離了殼之進氣口時，在齒溝間的空氣被封閉在陰陽轉(zhuǎn)子與機殼之間，完成吸氣過程。見圖3-A
壓縮過程：在吸氣結(jié)束時，陰陽轉(zhuǎn)子齒峰與機殼形成的封閉容積隨著轉(zhuǎn)子角度的變化而減少，并按螺旋狀移動，此為“壓縮過程”。見圖3-B
壓縮氣體噴油過程：在輸送過程中，容積不斷減少，氣體不斷被壓縮，壓力提高，溫度升高，同時，因氣壓差而變成霧狀的潤滑被噴入壓縮腔，從而達到壓縮、降低溫度密封和潤滑的作用。見圖3-C
排氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子之封閉齒峰旋轉(zhuǎn)到與機殼排氣口相遇時，被壓縮的空氣開始排放，直到齒峰與齒溝的吻合面移至排氣端面，此時齒溝空間為零，即完成排氣過程。見圖3-D
1.3螺桿空壓機主機結(jié)構(gòu)
主機是螺桿式空氣壓縮機的心臟部件，由陰、陽轉(zhuǎn)子、機殼、軸承和吸、排氣端蓋等零部件組成，其性能直接影響整機運行的經(jīng)濟性及壽命。
1.4螺桿空壓機主機要求
?、僭O(shè)計先進成熟，加工精度高；
?、谠胍舻?，剛性好；
?、坜D(zhuǎn)速合理，效率高，排氣量穩(wěn)定；
④軸承選用好，精度高，壽命長。
1.5螺桿空壓機主機型線
螺桿空壓機主機中，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。如圖5中1、2。
1.5.1螺桿空壓機主機型線發(fā)展
第一代轉(zhuǎn)子型線：對稱圓弧型線，誕生于1930年左右。
優(yōu)點：易設(shè)計、制造和測量。
缺點：泄露三角區(qū)面積大。
第二代轉(zhuǎn)子型線：以點、直線、擺線等組成齒曲線不對稱型線。產(chǎn)生于1960年左右。
優(yōu)點：泄露三角區(qū)面積只有之前的1/10。
要求：設(shè)計、制造和測量難度加大。
第三代轉(zhuǎn)子型線：采用圓弧、橢圓、拋物線等曲線不對稱型線。上世紀(jì)90年代開始流行至今。
優(yōu)點：轉(zhuǎn)子齒面由“線”密封改變成“面”密封；明顯提高密封效果，容易形成油膜和減少齒面磨損。
要求：設(shè)計、制造和測量更加精細。
幾種第三代螺桿線型簡介：
1.5.2螺桿空壓機主機型線四大要素
（1）接觸線：陰陽轉(zhuǎn)子嚙合時，兩個轉(zhuǎn)子齒面相互接觸而形成的空間曲線。（見圖8-10）
要求：連續(xù)，封閉，越短越好。
?。?）泄露三角型：轉(zhuǎn)子接觸線的頂點通常不能達到陰陽轉(zhuǎn)子氣缸孔的交線，在接觸線的頂點和機殼的轉(zhuǎn)子氣缸孔之間的空間曲邊三角形。（見圖8-5）
要求：越小越好
若嚙合線頂點的位置距離陰陽轉(zhuǎn)子齒頂圓的交點W越遠，則說明泄露三角形面積越大。
?。?）封閉容積：如果在齒間容積開始擴大時，不能立即開始吸氣，就會產(chǎn)生吸氣封閉容積（見10-3）
要求：越小越好
?。?）齒間面積：齒間容積在轉(zhuǎn)子端面上的投影（見圖10陰影6和9）
要求：面積越大，容積越大。圖11為各種型線面積利用率Cn：
1.5.3螺桿空壓機主機轉(zhuǎn)子型線設(shè)計原則
?、賾?yīng)滿足嚙合定律的共軛型線；②應(yīng)形成長度較短的連續(xù)接觸線；③應(yīng)形成較小面積的泄露三角形；④應(yīng)使封閉容積較小，否則功耗增加，效率降低，噪音增大；⑤應(yīng)使齒間面積盡量大，大的齒間面積使泄露份額相對變小，提高效率；⑥重量輕，剛性好；⑦具有良好的工藝性；⑧便于加工制造。
線型設(shè)計要求：①軸向氣密性和橫向氣密性高；②接觸線長度盡量短；③面積利用系數(shù)大；④減少和避免漏氣三角形；⑤重量輕，剛性好；⑥良好的工藝性。
1.6螺桿空壓機主機加工
螺桿空壓機主機加工主要分轉(zhuǎn)子加工和機殼加工：
?。?）轉(zhuǎn)子除了需要加工軸承位和驅(qū)動軸外，最核心的就是加工型線，通常需要專用銑床和銑刀粗加工成形，再用五軸聯(lián)動轉(zhuǎn)子磨床將型線磨削出來，通過三坐標(biāo)測量儀進行檢驗和配對。見圖12。
（2）機殼通過鑄造成型，再用加工中心按圖紙要求加工。
1.7螺桿空壓機主機材料
機殼采用球墨鑄鐵QT500,具有強力學(xué)性能，抗拉強度大，塑性和韌度高。耐磨性和減震性好，缺口敏感性小，切削加工性能好等。
轉(zhuǎn)子采用45#鋼或40cr，它具有抗拉強度、屈服強度及淬透性高，表面淬火后可作負荷和及耐磨性較高等特性。
1.8螺桿空壓機主機受力分析
雙螺桿主機受力主要來自軸向和徑向。
軸向力：主要由氣體壓力產(chǎn)生(見圖16黃圈)；排氣端止推軸承來承受軸向力
Fa=Fgsd-Fgas+Fgaa-Fgea
徑向力：主要由氣體壓力和斜齒輪產(chǎn)生(見圖16藍圈)；
Fdr=Fgar+Fger
由圖17轉(zhuǎn)子受力我們可以知道：
陰、陽轉(zhuǎn)子的排氣端徑向力大于吸氣端徑向力，同時陰轉(zhuǎn)子的徑向力大于陽轉(zhuǎn)子的徑向力；陽轉(zhuǎn)子的軸向力大于陰轉(zhuǎn)子的軸向力，陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩遠遠大于陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩。
軸承要求：
考慮受力情況，各軸承壽命一致。主要采用SKF、FAG，也有用NSK。
1.9螺桿空壓機主機密封
螺桿空壓機主機密封主要由：排氣端（油封）+吸氣端機殼軸伸端（氣封）組成。
螺桿空壓機主機密封要求：
?、俦仨毷亲钣行А⒆羁煽亢烷L壽的；
②它是由帶反螺紋的油封C和二道不銹鋼制氣封B組成；
?、圻@些油封和氣封與軸保持最小的間隙但不接觸，其密封效率和可靠性及壽命遠勝過一般的迷宮式密封或機械密封；
④在油封和氣封之間開有泄漏小孔E，保證萬一密封損壞時仍能提供絕對無油的壓縮空氣，見圖18。
<注：本文未完待續(xù)，更多精彩見下期！>
作者簡介
梁柳生，高級工程師，1990開始從事空壓機行業(yè)工作；有在國企、合資及外企工作經(jīng)歷，其中22年在AC集團工作。先后從事過空壓機及后處理設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤服務(wù)等及全國銷售總監(jiān)，并有在歐洲學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)歷。2017年創(chuàng)辦上善氣體工作室，專業(yè)從事壓縮空氣系統(tǒng)研究，行業(yè)精益生產(chǎn)管理及銷售的培訓(xùn)工作
國家標(biāo)準(zhǔn)JBT10526-2005《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》第一起草人
全國壓縮機標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員
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