压缩机单螺杆专用加工机床介绍(2)
单螺杆压缩机工作原理
单螺杆压缩机工作原理
单螺杆压缩机是一种常用于工业领域的压缩设备，主要应用于制冷、空调、化工、冶金、石油等行业。
它的工作原理是利用螺杆的旋转来压缩气体，将气体压缩后输出。
单螺杆压缩机的主要部件是压缩腔、主轴、螺杆、进气口、出气口等。
在运转过程中，气体通过进气口进入压缩腔，然后被螺杆挤压，压缩腔的压力逐渐增大。
当气体被压缩到一定程度时，它会从出气口排出。
在整个过程中，单螺杆压缩机需要消耗一定的能量来驱动螺杆的旋转，以完成气体的压缩。
相比于其他类型的压缩机，单螺杆压缩机具有结构简单、体积小、噪音低、维护方便等优点，因此在工业应用中得到了广泛的应用。
但是，也需要注意使用过程中的安全问题，以确保设备的正常运行和人员的安全。
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单螺杆压缩机的结构和特点
单螺杆压缩机的结构和特点技术资料1．单螺杆压缩机机头的结构它是由一个圆柱螺杆和两个对称配置的平面星轮组成啮合副，装在机壳内。
螺杆螺槽、机壳内壁和星轮齿顶面构成封闭的容积。
运转时，动力传到螺杆轴上，由螺杆带动星轮旋转。
气体由吸气腔进入螺槽内，经压缩后通过排气孔排出。
机壳上开有喷油孔，将润滑油喷入压缩腔，以起密封、冷却、润滑及降噪的作用。
螺杆通常有6个头，星轮有11个齿，两个星轮将螺杆分隔成上下两个空间，各自实现吸气、压缩和排气过程。
因此，单螺杆压缩机相当于一台六缸双作用的活塞式压缩机。
2．单螺杆压缩机主机的特点主机运行时，中、高频率的噪声较大，机头结构复杂，零部件多，可靠性低。
由于星轮与螺杆存在面接触磨擦(相当蜗杆蜗轮传动付)，易于磨损，一般采用尼龙材质以抗磨损，但尼龙星轮在机头内受高温作用和螺杆机油（机油是一种有机溶剂）侵蚀易老化，实际使用中，星轮因磨损失效和齿根断裂失效而引起主机故障的机率较高。
另外，螺杆和星轮齿受到一定程度磨损后（通常运行数千小时），压缩机的性能会大幅度降低，需要定期维修和更换星轮和螺杆。
相比双螺杆机头，单螺杆机头故障较多，运行费用较高。
一般只用于小气量或无油（水润滑）的场合。
1. 空压机房选址空压机机房选址的确定是最被工作人员所疏忽，往往空压机购置后就随意找个地方，配管后随即使用，根本无事前的规划。
殊不知如此草率的结果，却形成了日后空压机的故障，维修困难与空气品质不良等后果，所以适当的机房场所是正确使用空压机系统的先决条件。
(1) 选择采光良好的宽阔场所，以利于操作、保养和维修时所需的空间和照明。
(2) 选择空气湿度低、灰尘少，空气清新且通风好的场所，避免水雾、酸雾、油雾，多粉尘和多纤维的环境。
(3) 按照GB50029－2003《压缩空气站设计规范》的要求，压缩空气站机器间的采暖温度不宜低于15℃，非工作时间机器间的温度不得低于5℃。
(4) 当空压机吸气口或机组冷却风吸风口设于室内时，其室内环境温度不应大于40℃。
单螺杆压缩机专用机床
是 有 油润滑 的压 缩机 ， 另一种 是无 油 润滑 的压缩
机 。这两 种 产 品 采 用 同一 种 基 础 件 ， 只 是 各 级 气 缸 、活塞 和气 阀在 材料 和结 构上 存在 差 异。有 油结 构 的 各 级 气 缸 带 有 注 油 点 ， 并 且 Ｉ级 活 塞 采 用 １ Ｍｎ板焊 接而成 ；无 油 润 滑 空 气 压缩 机 各 级 气缸 ６ 没有 注油 点 ， Ｉ级 活塞 为铸铝 材 料 。有油 结构 压缩 机 的 支承 环采用 巴氏合金 耐磨 材 料 ，活塞 环采 用铸 铁 环 。无油 润滑 空气 压缩 机 ，采 用 了我公 司从 瑞士 引进 的无 油润滑 密封元 件 的先 进 技术 ，各 级活塞 设
１ 引 言
单螺 杆压 缩机 有 Ｃ ， Ｃ ，Ｐ ， Ｐ 型 式 。 Ｃ Ｐ Ｃ Ｐ ４种
单螺 杆 压缩机 技术 中 最关键 的 技术有 ３项 ：理 论 研 究 、加工 技术 与高 精度 专用 机 床。理 论研 究要
解决 的 的主要 内容 有啮 合副 的几 何形 状 （ 齿廓 ）与
工作机 理 。不 同 的 啮合 副 齿 廓 有 不 同 的 加工 工 艺 ， 不 同的工 艺要 求 不 同的专 用机 床。 因此 ，理论 研 究 是单 螺杆 压缩 机技 术 的基础 。啮 合 副的 齿廓 由早期
的直 线 包络型 发展 到现在 的三， 前 一 个 表 示蜗 杆 的形 状 ，
新 Ｐ Ｃ型具 有 Ｃ Ｃ型 的一 切 优 点 而且 性 能 更 好 ， 因 此新 Ｐ Ｃ型 问 世 后淘 汰 了 Ｃ Ｃ型 。 由于 国 内单 螺 杆
的进 步 ，不仅提 高 了单 螺杆 压缩 机 的容积 效率 ，而
且将 星轮 的寿 命提 高 了数倍 。三 接 触线 型齿 廓是本
螺杆压缩机介绍(100221)
螺杆压缩机组介绍一．基本结构和工作原理通常所称的螺杆压缩机有单螺杆、双螺杆、三螺杆压缩机。
用于液体介质时叫螺杆泵。
单螺杆压缩机（蜗杆）1.螺杆 2.星轮 3.主轴4.排气孔口 5.吸气腔 6.机体双螺杆压缩机（联轴器装有刚性橡胶）三螺杆压缩机螺杆压缩机的基本结构（以双螺杆为例）：从上述工作原理可以看出，螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。
气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动来达到。
对于大流量空气压缩机（单级压缩），通常提高排气量的方式有以下几种方式：1) 提高螺杆转速；2) 增加螺杆直径；3) 增加螺杆长度。
可是，前两种方式均会使螺杆齿顶圆速度接近或超过极限，降低螺杆的可靠性( 螺杆线速度一般控制在 15-45m/s ，最佳值为20-30m/s) ；后一种方式会使螺杆刚度降低，可靠性下降，增加流动损失。
螺杆压缩机的特点：就气体压力提高的原理而言，螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属容积式压缩机。
就主要部件的运动形式而言，又与离心压缩机相似。
所以，螺杆压缩机同时具有上述两类压缩机的特点。
螺杆压缩机的优点：1．可靠性高：螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达4-8万小时。
2．操作维护方便：可实现无人值守运转。
3．动力平衡性好：螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转。
4．适应性强：螺杆压缩机具有强制输气的特点，排气量几乎不受排气压力的影响，在宽广范围内能保证较高的效率。
5．多相混输：螺杆压缩机的转子齿面实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体，含粉尘气体，易聚合气体等。
螺杆压缩机的缺点：1．造价高：螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，需利用特制的刀具，在价格昂贵的专用设备上进行加工。
另外，对螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。
2．不适合高压场合：由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机只能适用于中，低压范围，排气压力一般不能超过3.0Mpa。
单螺杆压缩机与双螺杆压缩机的比较及优势
B：正常维护费：
（1）、5 年保质期内：正力精工自己开发生 产，技术是自我产权，所以成本较低也无需受他 人控制，服务服务订得都比较，相当于国外品牌 子的 2/3。
双螺杆机的技术及主机头现在还大部分来 源于国外，国处品牌的螺杆机售后服务的都是让 中国人无法承受，但买了人家的机子又不能不 用。
1、结构合理，具有理想的力平衡性
星轮在螺杆轴线两侧对称配置，作用于螺杆 上的气体径向力相互抵消，作用于螺槽内的气体 轴承也相互抵消，螺杆处于完全平衡状态。因此 主机轴承不受任何轴向、径向力的作用，且星轮 上所受的气体力也很小，只有活塞压缩机或双螺 杆压缩机的 1/30 左右，故主机及星轮的轴承寿 命长。
的可靠性高、操作维护简便、适应性强、无惯性 等优点外，还克服了双螺杆机在设计和结构上的 缺点后发展起来的新一代压缩机，用单螺杆压缩 机来取代双螺杆压缩机是动力用压缩机的必然 发展趋势，是一个现代化企业的必然选择。美国 人这样说：“单螺杆压缩机是二十一世纪的战略 性产品”。单螺杆压缩机较其它压缩机具有以下 优点：
（2）、5 年保质期后，正力精工主机虽然保 质也是 5 年，但主螺杆（转子）却保终身（暂订 30 年），星轮转子保 8 年，也就是说我厂产品应 该是在 8 年后才需要换星轮转子，而且也相当低。
双螺杆机保 5 年，那是因为螺杆一般为 5 年
影下长大的，你说你有没有躲在被窝里看书？”“没有，有也没有那么夸张
5、大修周பைடு நூலகம்长。大修、维护及运行费用低
单螺杆压缩机的螺杆和星轮轴承寿命长，加
入基啮合副加工精度高，很容易实现啮合副接触 “零应力”，从而使啮合副“永不磨损”；螺杆带 动星轮只需克服数值很小的星轮轴承磨擦力即 可，所以星轮的磨损也很小，寿命也长。单螺杆 压缩机大修时在现场即可维修，更换方便，故费 用低。又由于单螺杆压缩机的容积效率高，其润 滑油的温度低，润滑油不易积炭，润滑油的寿命 使用长，这样就能使螺杆及星轮轴承寿命长。
单螺杆与双螺杆空气压缩机优缺点比较
单螺杆与双螺杆空气压缩机比较一、发展方面（一）单螺杆压缩机1、单螺杆压缩机主机体积很小，而辅机部分相对较大，特别是油路系统中的油气分离器，油冷却器和油过滤器等的存在，使整机成本也相应增加。
2、单螺杆压缩机啮合副形状复杂，泄漏通道较多，对机器性能产生很大影响，且啮合副加工精度要求高，使压缩机的容量向两极化发展受到技术上的限制。
3、适用于制冷行业。
（二）双螺杆压缩机螺杆压缩机广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制冷等工业部门，在宽广的容量和工况范围内，逐步替代了其他种类的压缩机。
在欧、美、日等西方经济发达地区的占有率已经接近100％(几乎完全取代活塞式空气压缩机)，而其中的99％以上是双螺杆空气压缩机。
二、力平衡方面单螺杆压缩机：螺杆承受的径向和轴向气体力可以自动平衡，星轮齿承受气体力，要求星轮齿具有足够的强度和刚度。
双螺杆压缩机：螺杆转子承受较大的径向和轴向气体力，要求螺杆具有足够的强度和刚度。
三、可靠性方面单螺杆压缩机：单螺杆压缩机的星轮是易损部件，除对星轮材料有较高要求外，星轮还需定期更换。
双螺杆压缩机：双螺杆压缩机中没有易损件，无故障运行时间可达4～8万小时。
四、效率方面单螺杆压缩机：中速（1500～3500r/min）时效率高，直联，比功率5.9～6.4KW/（m/min）双螺杆压缩机：高速（3000～7000r/min）时效率高，加增速齿轮，比功率6.0～6.6KW/(m/min)在新机状态下，单螺杆压缩机和双螺杆压缩机的效率基本相同。
随着运行时间增加，单螺杆压缩机的星轮磨损将导致气量减少和效率降低。
五、噪音和振动方面单螺杆压缩机：振动小、噪声低，一般为60～68dB（A）双螺杆压缩机：二金属螺杆啮合时有高频噪声，64～78 dB（A）单螺杆压缩机和双螺杆压缩机的噪音和振动基本相同。
六、加工设备方面单螺杆压缩机：没有成熟的专用加工设备，进而导致产品的性能不是很稳定。
双螺杆压缩机：已有成熟的螺杆专用铣床和磨床，可确保产品性能稳定。
2 单螺杆挤出机介绍
单螺杆挤出机的挤出过程
2.1.3.1 聚合物的三态变化
图2-5
聚合物三态变化图
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图2-6
常规全螺纹螺杆的三个职能区
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（1）加料段
功能主要是对塑料进行 压实和输送。
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（2）熔融段或压缩段
是使塑料进一步压实和 塑化。
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（3）计量段 塑料进入计量段后将进 一步塑化和均匀化，并使之 定压、定量和定温地从挤出 机头挤出。
2 单螺杆挤出机
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2.1 概 述
挤出成型亦称挤压成型， 它是将物料加热熔融成粘流态， 借助螺杆的挤压作用，推动粘 流态的物料，使其通过口模而 成为截面与口模形状相仿的连 续体的一种成型方法。 所采用的设备称为挤出机。
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塑料原料
加热 挤出机
塑料熔体 定型
加压
挤塑模具（机头）
初始形状的连续体
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传动系统
其作用驱动螺杆，保证螺 杆在工作过程中所需要的扭矩 和转速。
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加热冷却系统 它保证塑料和挤压系统在 成型加工中的温度控制要求。
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加料系统
主要由料斗和自动上料装 置等组成。其作用是向挤压系 统稳定且（2）辅机
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 机头 定型装置 冷却装置 牵引装置 切割装置 卷取装置 堆放装置
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④螺纹螺距：用S表示 ⑤螺纹升角：用φ表示 ⑥螺纹头数：用P表示 ⑦螺槽轴向宽度：用B表示 B=S-b ⑧螺棱的轴向宽度：用b表示 ⑨螺槽的法向宽度：用W表示 ⑩螺棱的法向宽度：用e表示 11 螺纹外径与机筒内壁之间隙：用δ表示
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图2-4
单螺杆压缩机啮合副专用机床
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新技 术新产 品 ＮｗＴｃ ｏｇ ＆Ｎｗ ａ ｒｌ ｅ ｈ ｌｙ ｅ ｔｉ ｅｎｏ Ｍ ｅａ
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通过行星齿轮分别补偿分度蜗杆副的短周期误差 （ ｆ 蜗卡
此 ，理 论研 究在单螺杆 缩机 技术 中占有 重要地 位 ，是
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比舣螺仟压缩 机性 能更优越 的单螺杆压 缩仉 由于 外
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要内容有啮合剐的几何形状 （ 廓）及 ｊ 工作原理，啮 合副的儿ｆ形状 （ ｕ 』 街廓）决定 ｒ 压缩饥的性能干寿命， ｕ 也决定 ｒ 它的ｌ Ｊ 艺干满足 Ｊ 儿ｆ 二 ｕ ｊ ‘ 岂要求的专Ｈ机床。因 ｊ
在加工技术方面正力精工也有过人之处 ， 例如：星
轮加工技术 的最大障碍是 星轮滚刀 ，用数学 模拟法来模 拟星轮的滚切过程 ，对滚切过程进行 丁深 刻分析后 巧妙
需要专家与高级技师们的团结协作。任何一处的过度修
锉都将导致前功尽弃，而且修研工作必须在凸轮的安装
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缺点2：在市场上很难买到国产或进口的C、D级或P4、P5级的推力球轴承，机床生产厂常用普通级轴承替代使用，此举也影响了主轴精度的提高。
轴承径向游隙不可调的主轴结构适用于一般精度的普通机床，不适用于对主轴精度要求较高的机床。
第二种：轴承径向游隙可调的主轴结构
主轴前轴承采用一个P4级圆锥孔的双列圆柱滚子轴承和1个P4级的双列向心推力球轴承组合。
该主轴使用圆锥孔的双列圆柱滚子轴承承受径向切削力，使用双列向心推力球轴承承受轴向切削力和部分径向切削力。
主轴后轴承一般采用1个P5级圆锥孔的双列圆柱滚子轴承。
圆锥孔双列圆柱滚子轴承的内圈和配合轴径均为1：12圆锥，用圆螺母锁紧轴承则使轴承在轴向产生一个位移并使轴承的内圈膨胀，从而达到减少或消除轴承径向游隙的目的。
这种主轴结构的优点：主轴精度较高。
在主轴前端面φ230mm直径上测量主轴的端面跳动值为0.010mm。
在主轴前端φ230mm外圆上测量主轴的径向跳动值为0.005mm。
第二种结构的主轴精度比第一种主轴精度提高50%左右。
这种主轴结构的缺点：
主轴的加工工艺较复杂，主轴的装配也需要有经验的工人操作才能使主轴精度达到理想数值。
三、刀具进给深度的控制
不同直径的螺杆需要加工螺旋槽的深度也不同，螺旋槽的深度从几十毫米到一百多毫米不等，刀具进给机构大约需要旋转进刀几千圈才能完成一个螺杆零件的加工。
由于刀具进给机构在刀具旋转的同时还要完成进刀动作，所以一些在普通机床上常用的机械、电气控制切深的方法都不适用于单螺杆加工机床。
单螺杆加工机床的刀具进给机构采用以下不同的方法都可以达到控制进刀深度的目的。
第一种：摩擦离合器和电气开关控制刀具进给深度
它的控制原理是刀具切深增大时刀具进给机构的负载扭距增大，使刀具进给机构传动链中的摩擦离合器打滑，一个机械连杆机构触发电气开关并发出声、光信号提示操作者，此时操作者人工操作断开刀具进给机构的动力。
这种控制方法的优点是：控制方法简单及零件加工和操作不受突然断电的影响。
缺点是：加工不同直径的螺杆需要调整摩擦离合器压紧碟簧的预紧力。
由于每个螺杆材质的密度、硬度存在细微差异及刀具锋利程度也存在差异，因此使这种控制方法的精度不太准确，可能导致螺杆螺旋槽的深度公差过大。
第二种：用电磁离合器、编码器组合控制刀具进给深度
刀具进给系统中，装有电磁离合器及一对用于检测刀具转动圈数的测速齿轮和一个编码器。
它的控制原理是刀具刚接触螺杆表面时手工启动编码器记数开关，记数装置则开始记数，当刀具旋转到事先设定的圈数时也就是达到切削深度时，电磁离合器自动断开刀具进给的动力并发出声、光信号提示操作者零件已加工完毕。
该检测装置通过数显表显示进给圈数或进给量。
电磁离合器脱开后，
刀具只随立轴旋转并无进给运动。
这种控制方法的优点是：螺杆螺旋槽的深度公差控制较准确，由于有数显表显示要加工的深度或圈数和已加工的深度或圈数，在操作上也很直观和方便。
缺点是：机床的电气控制较复杂同时这种控制方法在零件加工时如果厂区突然断电，事先设定的数据会丢失。
如果在电气控制中加入蓄电池，使之在断电维初期维持检测装置的工作，上述问题就可以得到解决。