螺杆压缩机型线设计
图解开启式螺杆制冷压缩机
图解开启式螺杆制冷压缩机单级螺杆式制冷压缩机组：螺杆式制冷压缩机组主要部件：压缩机、油分离器、油冷却器、油泵、油压调节阀、吸⽓过滤器、油过滤器、吸排⽓截⽌⽌回阀、经济器（带经济器机组）、补⽓过滤器（带经济器机组）、电控、电机和联轴器等。
螺杆式压缩机：单级螺杆压缩机结构：螺杆压缩机部件组成：机体，转⼦，主轴承，轴封，平衡活塞，能量调节装置。
机体：组成：螺杆机机体分为三段，分别是吸⽓端座、汽缸体和排⽓端座。
结构：吸⽓端座，端⾯上开有吸⽓孔⼝，低温低压的制冷剂⽓体由此进⼊。
两个轴承孔承担转⼦重⼒，下部孔腔为滑阀导管移动通道。
油缸体内安装油活塞，油活塞在其内移动为能量调节提供动⼒。
汽缸体：端⾯有呈∞形的转⼦⼯作腔，与两个转⼦的端⾯贴合形成端⾯密封。
下部为滑阀移动腔。
外壁上铸有加强筋板，壁内铸有油⽓通道。
排⽓端座：排⽓端座也设有⽀撑阴阳转⼦的轴承孔，下部铸有排⽓腔，在靠近汽缸体的端⾯上开有排⽓孔⼝，与排⽓腔相同。
转⼦：结构：转⼦是⼀对平⾏放置的并相互啮合的螺杆，螺杆上具有特殊的螺旋齿型，其中具有凸齿型的称为阳转⼦，具有凹齿型的叫阴转⼦。
线特点--双边⾮对称全圆弧包络型线：转⼦直径相近，承载能⼒⾼。
双边：型线在转⼦节圆内外。
齿间⾯积⼤，⾯积利⽤系数⾼，容积效率⾼。
⾮对称：齿顶中⼼线两边。
泄漏三⾓形⼩，是对称型线的1/10。
全圆弧：没有点、直线、摆线，全部采⽤圆弧、椭圆、抛物线。
实现带密封，利于形成润滑油⾯，减少齿⾯磨损。
转⼦采⽤⾼强度球墨铸铁，疲劳强度⾼，耐磨减振,综合性能好。
转⼦加⼯采⽤磨削加⼯，相⽐铣削加⼯具有没有样板误差、没有⼑具误差、没有⼑具磨损、准确⽆误实现理论型线等优点。
转⼦平衡试验：⼯作原理：压缩机内的⼀对相互啮合，按⼀定传动⽐旋转的阴、阳转⼦，产⽣周期性的V型齿间容积变化，完成制冷剂⽓体的吸⼊、压缩和排出。
⼯作过程：（下附动图）滑动轴承：滑动轴承⼜称为流体动⼒轴承，是指轴被油膜⽀撑起来，不存在机械磨损部件，只要轴承被充以适当粘度和品质的润滑油，⼯作在适当的压⼒和温度下，⽆所谓轴承寿命。
螺杆压缩机—螺杆压缩机的基本参数
Ma 确定最佳圆周速度的数值
u 80 ~ 120m / s
Ma 0.15 ~ 0.35m / s
u 30 ~ 50m / s
Ma 0.05 ~ 0.12m / s
3. 圆周速度的影响因素
圆周速度的大小与机器的压力差、压力比、排气量等因素有关。在压力差和压力 比较大时，泄漏的影响较大，最佳圆周速度的数值也相应大一些。
因此，在圆周速度达到最佳数值以后，减小间隙是进一步提高螺杆压缩机经济性 的有效措施，但间隙过小，往往会发生转子咬住的现象。
2. 间隙的确定 （1）在确定间隙时应综合考虑下列因素
① 转子和机体受气体加热引起的热膨胀。 ② 转子受到气体压差作用引起的弯曲变形。 ③ 轴承、同步齿轮等零部件正常工作所必需的间隙。 ④ 转子、机体、轴承、同步齿轮等零部件，由于加工 及安装所产生的误差。
表 4-3 长螺杆和短螺杆参数比较（长螺杆各参数均为 100%时）
相对长度
吸入孔口面积 吸入气流速度 排出孔口面积 排出气流速度
1.5
100%
100%
100%
100%
0.75
200%
50%
220%
45%
减小相对长度 ，螺杆变得粗短，使转子具有良好的刚度，增加了运转的可靠性，并有利于
螺杆式压缩机向高压方向发展。同时，使在一个轴上串联两段螺杆成为可能，组成两级压缩 机。
应用（适用于转子材料为钢或球墨铸铁，机体材料为铸铁）
中小直径的压缩机 大直径的压缩机
吸入端
排出端
0.08~0.20
0.20~0.50
0.06~0.15
0.15~0.40
0.15~0.25
0.25~0.44
0.8~1.2
螺杆压缩机组样本(08版)
螺杆式制冷压缩机组选型手册SCREW REFRIGERANT COMPRESSOR UNIT☐先进技术本地方案☐大容量低噪音☐第四代高效齿型☐超级密封☐高可靠性2008.4目录螺杆式压缩机简介 (03)螺杆式III型压缩机结构特点 (03)螺杆式压缩机技术参数 (04)螺杆式制冷压缩机组 (04)经济器螺杆式制冷压缩机组 (12)标准型、加大油冷型、热虹吸油冷型(经济器)机组外形图 (16)防爆经济器机组外形图 (19)带经济器螺杆式制冷压缩机组外形图及基础图 (23)基础图 (24)化工、化肥专用螺杆式压缩机组 (25)螺杆式低压级制冷压缩机组 (29)螺杆式制冷压缩机组的控制 (33)螺杆式压缩机简介螺杆式压缩机是一种高速回转的容积式压缩机，通过一对含有螺旋齿槽的转子相互啮合，造成容积的变化进行气体压缩，除了两个高速回转的螺杆转子外，没有其它运动部件，克服了回转式压缩机（如离心式压缩机）和往复式压缩机（如活塞式压缩机）各自的不足，具有如体积小、重量轻、运转平稳、易损件少、效率高、单级压比大、能量无级调节等优点，在压缩机行业得到迅速发展及应用。
由于螺杆制冷压缩机单级有较大的压缩比及宽广的容量范围，故适用于高、中、低温各种工况，特别在低温工况及变工况情况下仍有较高的效率，这一优点是其它机型（如吸收式、离心式等）不具备的。
因此，螺杆式制冷压缩机被广泛用于空调、冷冻、啤酒、化工、水利、冻结等各个工业、食品领域，是制冷领域特别是工业制冷领域的最佳机型。
适用于NH3（氨）、R22（氟利昂22）等各种制冷工质，不需要对机器结构作任何改变，所以一般认为螺杆式制冷压缩机不存在困扰制冷界的CFC S工质替代问题。
我国的螺杆式压缩机最早由合肥通用所组织国内有关厂家共同开发研制，于1974年下达联合设计任务书，4～5个行业厂家同时研制，1978年，武汉冷冻机厂成功地实际运行了国产第一台螺杆式压缩机KA20C（现型号LG20A），并于1979年率先通过部级鉴定，八十年代初投入批量生产，现已发展到第III代螺杆式制冷压缩机。
螺杆压缩机设计理论与关键技术的研究和开发
螺杆压缩机设计理论与关键技术的研究和开发摘要：本文在螺杆压缩机动力学与热力学的基础上，构建了有关螺杆压缩机在工作中的数学模型，且在油分布的可视化等实验分析前提下，说明了螺杆压缩机动力性能与热力性能等相关设计参数之间存在的内部联系与规律，从而构建出完善的螺杆压缩机设计理论。
之后在该设计理论的支持下，进行了刀具刃形以及转子型线等软件与技术的设计与开发。
关键字：螺杆压缩机；设计理论；关键技术引言螺杆压缩机又叫做螺旋式压缩机，主要包括螺杆工艺压缩机、螺杆空气压缩机。
该机械设备具有操作简单、较高的可靠性、简单的结构以及便于维修保养等特点，在石油、化工、空气动力等领域中运用十分普遍。
在1978年我国开始设计并生产了螺杆压缩机，在某种程度上满足了市场对螺杆压缩机的需要，但是由于技术落后，使得所生产出的产品噪音较大、能源消耗较高。
因此，我国应该加强对螺杆压缩机的研究与开发，以便满足市场与工业发展的需要。
1.关于螺杆压缩机的设计理论1.1设计理论研究螺杆压缩机的一种运用较为广泛且新型的回转压缩机，主要由阳螺杆与阴螺杆构成，这对螺杆是相互啮合且平行的。
该设备的工作情况见下图1，由图可知转子断面就是排气断面，照顺时针方向对阳转子进行旋转，照逆时针方向对阴转子进行旋转，两个转子之间相互啮合且同时进行旋转，从而构成工作腔容积的改变，最终完成一系列的工作过程[1]。
实际情况下，螺杆压缩机的工作过程就是一个变质量热力的过程，它受到很多因素的综合影响。
所以，要想正确、清楚了解螺杆压缩机的实际工作情况，就必须构建与螺杆压缩机动力特点与热力性能相融的数学模型。
1.1.1.螺杆压缩机工作过程的数学模型：应该建立热力学模型，且将传热、补气、工质物性、结构参数以及喷油等多种影响因素考虑进去，使模型与仿真软件能够对螺杆压缩机的工作过程进行分析与研究，以便较好的处理该设备设计优化以及性能预测的问题，进而为之后螺杆压缩机的设计与开发打下坚实的基础，以下是其工作过程数学模型基本控制方程组的数学公式：（1）1.1.2.计算排气压力脉动的数值：螺杆压缩机出现振动与噪音的原因主要在于排气压力脉动，在对其展开分析与研究过程中，研究人员能够掌握螺杆压缩机出现振动与噪音的机理，这不但能够提供有关管路系统振动分析的理论依据，并能够为设计螺杆压缩机排气孔口与流道的打下坚实的基础，进而使振动与噪音能够得到有效的控制[2]。
双螺杆压缩机阴阳转子型线设计系统的开发研究
双螺杆压缩机阴阳转子型线设计系统的开发研究施国江;何雪明;张荣【摘要】基于Microsoft Visual 2010及其中的MFC模块,结合OpenGL的图形显示功能,在对前人的设计思想进行开拓创新的基础上,设计了一套双螺杆压缩机阴阳转子型线设计系统(TSD).该设计系统主要包括正向设计和反向设计2个设计模块,分别对应于螺杆转子型线的正向设计和反向设计方法,以及典型型线设计模块——主要用于列举显示出已有的成熟典型转子型线数据;同时为正向设计和反向设计模块添加了B样条曲线设计方式,丰富了转子曲线的设计类型.该系统具有实时显示、数据修改、数据导入与导出、图形缩放与平移等人机交互性很强的实用功能.最后基于该TSD系统进行了转子型线的设计验证,结果表明本文开发的TSD系统完全可行,可用于指导双螺杆压缩机转子型线的开发设计.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】8页(P6-13)【关键词】TSD;设计模块;B样条;实用功能;设计验证【作者】施国江;何雪明;张荣【作者单位】江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏无锡 214122;江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏无锡 214122;江南大学,江苏无锡 214122【正文语种】中文【中图分类】TH455;TP3911 引言双螺杆压缩机具有结构简单、操作方便和运转可靠等优点，在气动、制冷、食品、医疗等行业应用越来越广泛[1]。
阴阳螺杆转子作为双螺杆压缩机的核心零部件，其转子型线的优劣直接影响压缩机的工作性能，传统的螺杆压缩机转子型线的设计周期较长，用于转子型线的曲线表达都不太理想，导致螺杆转子的设计精度很差，因而有必要开发设计一套新型的螺杆转子型线设计系统，提高转子型线的设计效率与设计精度。
现有的比较著名的两款压缩机转子型线设计软件，一款是国内西安交通大学邢子文教授领导的团队开发设计的SCCAD[2-4]，该设计软件最初采用FORTRAN语言编写[5]，后来为了顺应计算机操作系统的发展，运用Visual Basic语言开发完善了该计算软件的升级版[6]；另一款是英国伦敦城市大学Stosic和Kovacevic教授带领其团队开发的DISCO[7，8]。
螺杆压缩机
螺杆式制冷压缩机是指用带有螺旋槽的一个或两个转子（螺杆）在气缸内旋转使气体压缩的制冷压缩机。
螺杆式制冷压缩机属于工作容积作回转运动的容积型压缩机，按照螺杆转子数量的不同，螺杆式压缩机有双螺杆和单螺杆两种。
第一节螺杆式压缩机的工作过程一、工作原理及工作过程1.组成螺杆式制冷压缩机主要由转子、机壳（包括中部的气缸体和两端的吸、排气端座等）、轴承、轴封、平衡活塞及输气量调节装置组成。
图3-1是典型开启螺杆式压缩机的一对转子、气缸和两端端座的外形图。
1—吸气端座 2—阴转子 3—气缸 4—滑阀 5—排气端座 6—阳转子2.工作原理螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子和一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。
3.工作过程图3-2为螺杆式压缩机的工作过程示意图。
其中，a、b为一对转子的俯视图，c、d、e、f为一对转子由下而上的仰视图。
二、特点就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机和往复活塞式制冷压缩机一样，同属于容积式压缩机械，就其运动形式而言，螺杆式制冷压缩机的转子和离心式制冷压缩机的转子一样，作高速旋转运动。
所以螺杆式制冷压缩机兼有二者的特点。
1.优点（1）转速较高、又有质量轻、体积小，占地面积小等一系列优点。
（2）动力平衡性能好，故基础可以很小。
（3）结构简单紧凑，易损件少，维修简单，使用可靠，有利于实现操作自动化。
（4）对液击不敏感，单级压力比高。
（5）输气量几乎不受排气压力的影响。
在较宽的工况范围内，仍可保持较高的效率。
2.缺点（1）噪声大。
（2）需要有专用设备和刀具来加工转子。
（3）辅助设备庞大。
第二节结构及基本参数一、主要零部件的结构螺杆式制冷压缩机的主要零部件包括机壳、转子、轴承、平衡活塞、轴封及输气量调节装置等。
1.机壳螺杆式制冷压缩机的机壳一般为剖分式。
它由机体（气缸体）、吸气端座、排气端座及两端端盖组成，如图3-3所示。
1—吸气端盖 2—吸气端座 3—机体 4—排气端座 5—排气端盖2.转子转子是螺杆式制冷压缩机的主要部件。
比泽尔螺杆式压缩机 ppt课件
BITZER // Rainer Grosse-Kracht // BITZER COMPRESSORS_China201008_RGK// Page 20
比泽尔CS系列螺杆压缩机技术特点-经济器/喷液使用及Vi调节
CSH系列经济器及喷液冷却接口位于滑阀上(可在全负荷 和部分载荷下运行)；
无级或四级滑阀能量调节并带内压比控制
CSW8573-90Y** 410 m3/h
CSW8583-110Y** 470 m3/h
CSW8593-125Y** 535 m3/h
型号
排气量*
CSW9563-140Y** 615 m3/h
CSW9573-160Y** 700 m3/h
CSW9583-180Y** 805 m3/h
CSW9593-210Y** 910 m3/h CSW95103-240Y 1010 m3/h CSW95113-280Y 1120 m3/h
Max. Oil Level Min. Oil Level
CSH: 保留机械油位控制连接接口 / 与上一代 CSH 系列相同的尺寸 / 优化了R134a应用系列 / 优化了R22应用系列
BITZER // Rainer Grosse-Kracht // BITZER COMPRESSORS_China201008_RGK// Page 14
CSH7553-50Y** CSH7563-60Y** CSH7573-70Y** CSH7583-80Y** CSH7593-90Y**
CSH8553-80Y**
CSH8563-90Y**
CSH8573-110Y**
137 m3/h 170 m3/h 195 m3/h 220 m3/h
197 m3/h 227 m3/h 258 m3/h 295 m3/h 336 m3/h
螺杆压缩机 型线设计.
其中：
t t ' ct, c a / r , a R r
内摆线方程：
x a cos(t 0 ) b cos(ct 0 ) tb t t e y a sin( t ) b sin( ct ) 0 0
4.5.2 转子型线分析
封闭容积
吸气封闭容积 排气封闭容积
面积利用系数 气体流动阻力（流线型）
第4章 螺杆压缩机
4.5.2 螺杆转子型线设计方法
压缩机可靠性
足够强度和刚度
转子的齿数、齿高
便于加工制造
刀具容易.3 典型螺杆型线分析
第一代型线——对称圆弧齿形（20世纪30年 代——>50年代末） 原始对称圆弧齿形
c Aa r
共轭曲线
x2 A a cos 2 b cos c1 r2t y2 A a sin 2 b sin c2 0
（3）点啮合摆线（滚圆为转子2 的节圆） 的共轭曲线蜕化为x轴上一点。
4.5.2 转子型线分析
4.5.2 转子型线分析
渐开线
• 渐开线的共轭曲线仍为渐开线 • 渐开线的啮合线是此二渐开线基圆的内公 切线（直线）
第4章 螺杆压缩机
4.5.2 螺杆转子型线设计方法
型线的设计要求——型线影响到螺杆压缩机 哪些方面？
转子能否正确啮合 压缩机经济性
泄漏
轴向气密性（泄漏三角形） 横向气密性（ 接触线连续、长度）
W C B F H
3 W
G
O2 E D
O1
O2 2
1
O1
A
4.5.3 典型螺杆型线分析
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4.5 螺杆转子型线设计
（3）封闭容积
• 封闭容积——如果 在齿间容积开始扩 大时，不能立即开 始吸气过程，则产 生吸气封闭容积； 在齿间容积达到最 小值之前，排气过 程已经结束，则产 生排气封闭容积
4.5 螺杆转子型线设计
（4）齿间容积
• 齿间面积—— 齿间容积在转 子端面的投影。 阳转子齿间面 积、阴转子齿 间面积
b sti r n 2 tst i n i1 0
t i1 n
共线轭方曲程 x y1 1 b bc sio k kn 1 1 s r rs cio tn t s k k 1 1 A A scio n 11s
xy11
4.5 螺杆转子型线设计
4.5.2 转子型线分析
1 普通圆弧的共轭曲线
xy22
b rcost r sint
坐标变换
x y 1 1 b bc sio n sk k 1 1 r rs c io n stt k k 1 1 A A sc in o s 11(k 1 i)
(1)外摆线的共轭曲线是内摆线，是同一滚圆、同一 形成点在节圆2的内圆周上滚出来的 （2）摆线的啮合线为：圆心在滚圆中心，经过形成 点K的圆
4.5.2 转子型线分析
摆线的共轭曲线
若a=A，b=r=r2t?即滚 圆与转子2的节圆重合
x2Aaco2sbcocs1 y2Aasin2bsicn2
外摆线方程：
x y a a c sio tt n s0 0 () )( b b c sio c cn ts t ( ( 0 0 )) tb t te
其中：
t t' c ,c t a /r ,a R r
内摆线方程：
x y a a c sio tt ns 0 0 ) ) ( (b b c sio c c n tts( (0 0 ) )tb t te
• 接触线——螺杆压缩机的阴、阳转子啮合时， 两转子齿面相互接触而形成的空间曲线称为 接触线。接触线将转子的齿间容积分割成两 部分，一部分气体处于吸气压力，一侧气体 处于压缩或排气。
4.5 螺杆转子型线设计
啮合线
• 啮合线——阴、阳转子啮合时啮合点的轨 迹，啮合线的实质是接触线在转子端面的 投影，如果接触线连续，啮合线应该是一 条连续的封闭曲线。
4.5.2 转子型线分析
普通圆弧的共轭曲线
4.5.2 转子型线分析
销齿圆弧的共轭曲线
啮合条件
r 2 tsi t n r 2 tsit n i1 ) ( 0
共轭曲 线方程
x1 bco k1 srco t sk1A co 1s y1 bsikn 1rsitn k1A sin 1
第4章 螺杆压缩机
4.5 螺杆转子型线设计
相互啮合的阴阳转子形状与压缩机的性能密 切相关 阴阳转子螺旋面的特性完全由转子的端面形 状、螺旋特性参数（导程、扭角）描述 从螺杆转子端面看到的转子齿形，即螺杆转 子螺旋面与垂直于转子轴的截面的交线，称为 转子型线
4.5 螺杆转子型线设计
4.5.1 螺杆转子型线的重要性
• 产生原因：螺杆压缩机阴阳转子的接触线延伸不到机体上 两个气缸孔的交线，则在图示A、B之间存在无接触线的
区域，前后齿槽容积对之间没有接触线密封，产生了泄漏 通道。
4.5 螺杆转子型线设计
泄漏三角形的泄漏通道示意
在相邻的人字形齿 间容积对之间存 在泄漏三角形
相邻的人字形齿间 容积对存在压差， 由排端到吸端方 向有：P1>P2>P3 。
c A a r
共轭曲线
x2Aacos2bcosc1r2t y2Aasin2bsinc20
（3）点啮合摆线（滚圆为转子2 的节圆） 的共轭曲线蜕化为x轴上一点。
4.5.2 转子型线分析
啮合条件 x1 x1
t y1
1 y1
0
b sti r n 2 tst i n i1 0
t 1 若b=r2t？即圆弧
的圆心在节圆上
代入静坐标系，求得啮合线: X2bcoi1 srcot si1 Y2bsiin 1rsitni1
4.5.2 转子型线分析
摆线的共轭曲线
共轭曲线 xy11
acost bcosct asint bsinct
x2Aaco2sbcocs1 y2Aasin2bsicn2
其中： c A a
啮合线 r
X1 abco1sc1 Y1 bsin1c1
4.5 螺杆转子型线设计
泄漏三角形
• 泄漏三角形——螺杆压缩 机转子接触线的顶点，通 常不能到达气缸孔的交线， 在啮合线的顶点和机壳的 转子气缸孔之间，会形成 空间曲边三角形，称为泄 漏三角形。通过泄漏三角 形，气体将从压力较高的 齿间容积泄漏到压力较低 的齿间容积。
4.5 螺杆转子型线设计
泄漏三角形
xy11
Ar2t
rsint
rcots
啮合线 X2bcoi1 srcot si1 Y2bsiin 1rsitni1
X2 R2t rcost Y2 rsint
4.5.2 转子型线分析
销齿圆弧
4.5.2 转子型线分析
对滚圆弧
啮合条件：若b=0？
rcos1Acos1 rsin1Asin1
啮合线 X2bcoi1 srcot si1 Y2bsiin 1rsitni1
X Y2
2
0
r
4.5.2 转子型线分析对 Nhomakorabea圆弧圆弧圆心在转子旋转中心
4.5.2 转子型线分析
摆线
构成要素：基圆、滚圆、形成点