空压系统毕业设计论文

中央广播电视大学毕业论文题目空压机恒压供气控制系统的设计姓名孙锋学号 1334001203635专业机械制造与自动化技术入学时间 2013.03指导教师胡朗完成日期 2015.11.29目录一、前言 (05)二、螺杆压缩机的基本结构和工作原理及优点 (06)2.1、螺杆压缩机的基本结构 (06)2.2、螺杆压缩机的工作原理 (06)2.3、螺杆压缩机的优点 (07)三、螺杆压缩机的排气量 (07)3.1、影响螺杆空压机实际排气量的因素 (07)四、空压机加、卸载供气控制方式简介 (08)五、加、卸载供气控制方式存在的问题.................................................................................... .085.1、能耗分析 (08)5.2、卸载时调节方法不合理所消耗的能量 (09)5.3、其他不足之处 (09)六、恒压供气控制方案的设计 (09)七、系统元器件的选型及系统的安装与调试 (09)7.1、系统元器件的选型 (09)7.2、系统的安装与调试 (10)八、结束语 (13)九、致谢 (14)十、参考文献 (15)摘要螺杆压缩机是一种比较新颖的压缩机，因其可靠性高、操作维修方便、动力平衡性好、适应性强等优点，而广泛地应用于矿山、建筑、化工、冶金、动力、机械、制冷等工业部门。

螺杆压缩机已经超过所有工业压缩机的50 ％，其市场份额超过80 ％，今后其市场份额还将继续扩大。

可见，研究双螺杆压缩机具有十分重要的意义。

本课题主要是设计通用的喷油双螺杆空气压缩机，采用单边不对称摆线-销齿圆弧型型线，阴、阳转子齿数比为6：4。

设计新型转子型线，目的是使接触线长度、泄漏三角形面积和封闭余隙容积3者达到最优化设计，以进一步提高双螺杆压缩机的机械性能。

重点研究的是双螺杆压缩机的转子型线设计、几何特性、受力分析、热力学计算。

【关键词】双螺杆压缩机；转子型线；啮合线；齿间容积AbstractThe twin-screw compressor is a kind of newly emerging compressor . Because of its high reliability, easy repair, good balance an d good adaptability etc, and widely applied to such industrial departments as mine, chemical industry, power, metallurgy, archite cture, machinery, refrigeration, etc. By designing the project, t he volumetric efficiency is 70%, the compressed temperature is m ore 80℃。

It is very important to design and research a twin-screw compre ssor in industrial. The project is to design a universal twin-s crew air compressor, and to adopt single side asymmetric swept line unilaterally and dowel tooth circular rotor profile. There are six lobes on the female rotor and four lobes on the male rotor. The aim of designing a new rotor profile is to optimi ze the contact line length, blowhole area and clearance volume. That can improve the mechanical performance of a twin-screw co mpressor further. The project is mainly to research a twin-screw compressor rotor profile, geometry characteristic, mechanics anal ysis, thermodynamics calculation[Keywords] A twin-screw compressor；rotor profile；mesh curve；tooth space volume.一、前言螺杆式压缩机的发展历史20 世纪30 年代，瑞典工程师Alf Lysholm 在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运动的压缩机，要求其转速比活塞压缩机高得多，以便可以由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。

为了达到上述目标，他发明了螺杆压缩机。

在理论上，螺杆压缩机具有他所需要的特点，但由于必须具有非常大的排气量，才能满足燃气轮机工作的要求，螺杆压缩机并没有在此领域获得应用。

尽管如此，Alf Lysholm 及其所在的瑞典SRM 公司，对螺杆压缩机在其它领域的应用，继续进行了深入的研究。

1937 年，Alf Lysholm 在SRM 公司研制成功了两类螺杆压缩机试验样机，并取得了令人满意的测试结果。

1946 年，位于苏格兰的英国James Howden 公司，第一个从瑞典SRM 公司获得了生产螺杆压缩机的许可证。

随后，欧洲、美国和日本的多家公司也陆续从瑞典SRM 公司获得了这种许可证，从事螺杆压缩机的生产和销售。

最先发展起来的螺杆压缩机是无油螺杆压缩机。

1957 年喷油螺杆空气压缩机投入了市场应用。

1961 年又研制成功了喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机。

过随后持续的基础理论研究和产品开发试验，通过对转子型线的不断改进和专用转子加工设备的开发成功，螺杆压缩机的优越性能得到了不断的发挥。

在煤矿，井下巷道的开拓，以及少数使用风动工具的地点，都少不掉压缩空气源。

目前，在淮北矿区，乃至全国煤矿系统，仍然还有相当一部分活塞式老空压机在正常的生产中投入运行着。

这类空压机，最显著的特点是能耗高、效率低、噪音大，维护工作量大。

活塞型连杆式空压机，多为70 年代的产品。

它在造气的过程中，由于活塞的往复运动，其惯性力非常大，转速不能太高，致使机器体积大而笨重。

其能耗非常高、噪音特别大、排气温度也高（一般均在140℃左右，夏季容易出现风包超温现象），工作效率也非常低，而且结构复杂、易损件较多。

它的吸排气阀等部件，最容易损坏。

维护工作量大，操作劳动强度大。

这种空压机多配用同步电动机为动力，采用同步电动机可控励磁。

这种设备已相对比较落后，性能较差，事故时有发生，是煤矿生产中需要尽快更新换代的机电设备之一。

前两年推广的单螺杆空压机，主机为星轮体，但运行也不稳定，容易出现超温现象，使用寿命较短。

虽然比老式活塞型空压机在性能、能耗和噪音上优越的多，但是还不十分理想。

当前新引进的双螺杆空压机，在单螺杆的基础上又有所改进，工作效率和节能效果又上了一个台阶。

二、螺杆压缩机的基本结构、工作原理及优点2.1基本结构通常所称的螺杆压缩机指的是螺杆压缩机。

螺杆压缩机的发展历程较短，是一种比较新颖的压缩机。

螺杆压缩机是一种容积式的回转机械。

由一对阴、阳螺杆，一个壳体与一对端盖组成。

在倒“8”形的气缸中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子，分别称为阴、阳转子。

它们和机体之间构成一个“V”字形的一对密封的齿槽空间随着转子的回转而逐渐变小，并且其位置在空间也不断从吸气口向排气口移动，从而完成吸气-压缩-排气的全部过程。

一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。

在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。

一个供吸气用，称作吸气孔口；另一个供排气用，称作排气孔口。

2.2工作原理螺杆压缩机的工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。

随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，这里只研究其中一对齿。

（1）吸气过程图1示出的螺杆压缩机的吸气过程，所讨论的一对齿用箭头标出，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子按顺时针方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。

机壳上有特定形状的吸气孔口如图1粗实线所示。

图1 双螺杆压缩机的吸气过程a）吸气过程即将开始b）吸气过程中c）吸气过程结束图1（a）示出的是吸气过程即将开始时的转子位置。

在这一时刻，这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口连通。

随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流入其中，如图1（b）中阴影部分所示。

在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持连通。

吸气过程结束时的转子位置如图1（c）所示，其最显著的特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，所研究的齿间容积不会再增加。

齿间容积在此位置与吸气孔口断开，吸气过程结束。

(2) 压缩过程a）吸气过程即将开始b）吸气过程中c）吸气过程结束、排气过程即将开始图2示出螺杆压缩机的压缩过程。

这是从上面看相互啮合的转子，图中的转子端面是排气端面，机壳上的排气孔口如图中粗实线所示。

在这里，阳转子沿顺时针方向旋转，阴转子沿逆时针方向旋转。

图2 双螺杆压缩机的压缩过程图2（a）示出压缩过程即将开始时的转子位置。

随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合而不断减少。

被密封在容积中的气体所占据的体积也随之减少，导致压力升高，从而实现气体的压缩过程，图2（b）。

压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气孔口连通之前。

（3）排气过程图3 双螺杆压缩机的排气过程a）排气过程中b）排气过程结束图3螺杆压缩机的排气过程。

齿间容积与排气孔口连通后，即开始排气过程。

随着齿间容积的不断缩小，具有排气压力的气体逐渐通过排气孔口被排出，图3（a）。

这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合，图3(b) 。

此时，齿间容积内的气体通过排气孔口被完全排出，封闭的齿间容积变为零。

2.3优点高性能、高效率、无人值守空压机设备-螺杆式空气压缩机采用高容量压缩组件，其转子外圆速度低而且达到最佳注油，实现了高效率、高可靠性。

最新设计确保系统温度及压缩空气温度极低。

保证所有部件均达到最佳冷却效果及最高使用寿命。

1 、螺杆空压机具有：稳定性高，效率高，振动小，噪意低等优点。

2 、阴阳转子以及转子与机壳的配合是设定的，这样气体的回流泄漏少，同时无余间隙容积，故效率高。