浅析双螺杆制冷压缩机技术

自题文浅腑》螺减制冷压缩mn技m文/吴华根邢子文束鹏程西安交通大学公口J研制成功了两类螺杆丨缩机试验样机，经过测试取得T令人满意的结采。1946年，英国的JamesHowden公司第一个从SRM公同获得r屮产螺杆缩机的许可证。随后，欧洲、美国和U本等多家公司也陆续从SRM公切获得了生产许证，从事螺杆丨玉缩机的生产和销售u经过持续的基础理论研究和产品卩发试验，通过对转子线的不断改进和专叫转子加设备的开成功，螺杆压缩机的优越性能得到了不断的发挥。由于双螺杆J玉缩机具有优越的耐久性和可靠性，而且结构简单、操作方便，因此在业制冷和中央空调等行业中，螺杆制冷压缩机得到了广泛的成用。近年来，在制冷装置的符及以及中、人型m缩机的稳定生产的前提下，随着其设计方法、加1：技术和监控、检测装聊的发展，微小艰双螺杆制冷压缩机的性能得到/明显的改善，W此微小型双螺杆制冷m缩机也获得/市场的青睐。在拥有广阔市场的往复式FR缩机的范围内开拓小型螺杆制冷压缩机的销tt市场，足F3前各螺杆吐缩机制造厂家迫求的日标n椐统计数据表明，1=1前螺杆压缩机的销售总景已卩丨所容积式战缩机的销售量的80%以上，在所有的正在运行的容积式缩机屮，有50%是螺杆缩机。可以预tt，随着制冷空调业的发展，双螺杆制冷丨玉缩机生产M会迅速hJh这里上要综述双螺杆制冷）Ji缩机的技术现状及W发展趋势，如制冷剂替代、转子线研究并发、加工丁。艺、监控装W发展等。

转子型线在双螺杆制冷压缩机的设U中，M重要的足转子型线的设计，因为转子线S本决定/螺杆〗玉缩机的性能好坏。

观在螺杆压缩机的性能提高与转子型线的发展是密不可分的，随着对螺杆压缩机转子的增线设计原则的逐步认识和转子加工艺的提高以及计算机在转子型线设〖丨屮的应用，螺杆压缩机的转子型线人致经历了二代变迁发展。

对称圆弧型线对称圆弧璀线是第一代转子型线，应用于早期的螺杆丨玉缩机屮。由于这种对称沏线容另设it、制造和测贵，W此直到现在这类型线还被应用r很多的丨1式螺杆）玉缩机中。砬用这类型线的螺杆丨玉缩机ft问容枳的泄漏主耍通过以下四个通逍进行：①通过接触线的泄漏；②通过泄漏三角形的泄漏；③通过排气端而的泄漏；④通过齿顶间隙的泄。

原始对称圆弧线的纟U成ttltt丨线都fr：节圆的-侧，w此又称为竽边对称圆弧型线。这类型线通过泄漏三角形的泄漏比较严重，但是它的接触线是连续的，而a接触线度较短，还。有si卜、制造方便等优点，所以此种型线在螺杆甩缩机中仍作为一种基本型线。

双边对称IM1弧迥线这种型线的组成齿曲线位子节圆的两侧，因此称为双边对称圆弧喂线。这种型线消除了原始对称圆弧型线上的尖点，使齿曲线间光滑过渡，便于加下、储运，也免除了应力集中，便于转子能承受更人的载荷，有助r减少通过接触线的泄漏。由于这种咽线很适合应用于TA这mu机电国际市场螺杆丨玉缩机，因此到现在还被很多制造商采用。

不对称型线第二代转子M线足以点、线和摆线等组成曲线的不对称邶线，这类线是以SRM-A型线力代表的。随普喷汕技术的发展，采用这种型线的喷油螺杆压缩机的四个：tV要泄漏通道，山于油的存在而使这四个通逍屮的三个被有效地密封起来，通过排气端tfd、接触线和齿顶的泄漏大大减少。而其泄漏三角形是一个近似弓角形的汗口孔，因此不能被油有效密封。

对称型线和不对称型线的卞。要区在于采川不对称哩线m缩机的泄漏：三角形的面积大大减少，一般仅是对称哩线的1/10左W此喷油螺杆丨玉缩机采用不对称犁线可以大大改善它的性能。

在喷油螺杆甩缩机屮采叫不对称型线代替对称圆弧型线后，压缩机的功耗一般可以降低10%左右，而且根本改善了对称圆弧型线泄漏二角形面枳大的缺陷，但它的缺点是接触线Ki町且存封W容枳。

*单边不对称摆线一销齿圆弧线这种型线足在对原始不对称艰线进行倒棱修正后的型线。经过修正，便F转了-在加工、安装和运行中保护摆线的形成点，但同时也使接触线顶点与转子齿顶圆交点距离稍有增大，使通过泄漏三角形的泄漏量增加。

*线Atlas-X型线的最大优点在于采用较人的齿高卞径R（到搡30%A），使得齿间面积增大，泄漏的影响相对减少。但它没有保护角，不利r搬运和储存。Atlas-X咽线在母转+的低丨玉侧增加圆弧，利于减少气体的扰动损失和噪音的降低，但在高m侧它的a线段较长会涉致泄漏三角形的面枳增加。

鲁SRM-A型线SRM-A型线被称为双边不对称摆线一包络IMI弧型线。它采用齿顶圆弧保护r摆线形成点，采m圆弧包络线使接触线变的更短。由T采用了ft峰IMI弧把原来的曲线一曲面密封改变为更好的曲面-曲面密封，扑y这种线有利于对油的保护和噪的降低，还有利于转子承受较大的载荷。

新的不对称型线随》L卜算机技术在螺杆压缩机中的应用，n前出现了多种各具特色的第三代转子型线，如GHH型线、SRM-D和U立型线。这些线的组成齿曲线中不采用点。直线和摆线，而是采用IMI弧、椭圆和抛物线等曲线，这样可以使转子齿面的密封丨h线密封转变为面密封，改善密封效果，有利于润滑油膜的形成和齿面磨损的减少。H前喷汕螺杆压缩机采川的多是不对称型线。

GHH型线从外观上ftS流线型，有利于流动损失的降低。此嘲线中采川点啮合摆线作组成齿曲线，这样减小了泄漏H角形的面积，降低泄漏损失，利F螺杆压缩机效率的提。

SRM-D*线足对SRM-A型线的改进卑线，它是以圆弧及其包络线作为它的组成tt曲线。这种型线的优点在T在转子间实现了曲面对曲面的密封，这样有助r汕膜的形成，降低了通过接触线的泄漏，有利于丨卫缩机的效申提高，并且改善了它的加工性能，便于滚削加工。

日立型线是综合了SRM-D型线和GHH型线的优点，集众长于-旮，因此它有较好的综合件能。它的齿曲线组成均为圆弧及包络线类似于SRM-D；它的刚阳转子齿数与GHH的转子齿数相同。

当然还有一些其它螺杆缩机生产厂家的型线种类，如台湾复盛5线等，它们都是性能比较优越的型线，这里不一一资述。

加工方法的发展转子型线山多段曲线组成，螺旋齿的齿数少，螺旋角大，而*i气体密封性要求很高，因此它的加工难度很。基于这些特点，它的加方法有以下儿类：形铣刀加工转了-时，盘形铣刀绕自身轴旋转，而转子作螺旋运动，转子轴线与刀a轴线在空间交错，存在一夹角。

小型转子小批量牛产时，使用曾通铣床，当成批生产时耍在专川铣床k加工。由于转了'的》数少，螺旋角大，切削线长。切削力大，因此对于机床的稳定性和刚度有一定的要求。

滚削加工法在加工精度和切削速度方面要比铣削加L法优越，它在加「。转子齿而时，分齿间步连续进行，这样齿距误差较小，生产率就高，但是滚刀的制作相当复杂，囚此直径大、螺旋角大的滚刀价格比较昂贵，而且滚削加工法耍求咽线具有优良的滚削性能，尽M避免直线段型线。这对第三代型线来说比较有利。

FI前磨削加工法越来越得到广泛的应用，一方面它进——步提高了转子加工的精度和速度，降低了加工刀具的成本费用，另一方面，加工转：T-的专用数控磨床有自备砂轮修止器，可以快速加工新型转了-，加大开发新产品的速度。这种加T-方法还能对热处理后的硬齿面进行加工，从而提高转子精度和降低表面料I糙度。一般这种加工方法常常要与滚削和铣削加工法配合使川，如粗加丁。和半精加工采川滚削和铣削加工法，精加工要采用磨削加工法。

最i要的加工方法是上面的二种，也其他的加上力法，如指形铣刀加法、飞刀加Ti法、涂层法、精密铸造法等。

设计计算软件开发与应用￥期的双螺杆压缩机设计是依靠一些作较多假设得到的近似公式进行设计计算成者进行经验设计。这种设Lt方法使得设U周期增fc，影响双螺杆压缩机的性能。也削弱了其市场竞争力现在随着计算机在双螺杆JS缩机领域的应川完仝可以通过T作过程数学模拟的/j法，从而准确地解析出不同结构参数和运转条件下的双螺杆JLfi缩机的齐项性能，进行双螺杆）R缩机设L卜的优化。

西女交通大学经过多年的+懈努力。

在对双螺杆压缩机工作过程进行系统理论分析和大M的试验研究的基础上，终f开发出一套完整的以Windows为操作T台的双螺杆压缩机设计计算软件SCCAD.这套软件的主要功能包括转子型线的L卜算、几何特性计算、工作过程的i卜算机模拟和热力性能预测、转子受力计算、转子变形计算和刀具刃形计算。为了使软件易学好用，还运用VisualBasic语言将有关数值计算程序进行进一步开发和包装，采用阁形化川广界而（GUI）技术，使其具有《丨视化效艰，使得该软件乜具有美观的界面和强人的G处现功能。SCCAD软件G经通过由H家教育部组织的技术鉴定，鉴定委员会认汐：该软件内容全面、涵盖转了-型线种炎丰常、计算准确、使用力便、版权自4：。，实现T优化设计的要求，填补W内空白，并ft有同类软件的国际先进水平。

SCCAD双螺杆）上缩机设计计算软件自问肚以米，已被应用于多种型3-的双螺杆制冷压缩机和双螺杆空）玉缩机h有的已经研制成功而a通过了鉴定。n前该软件已成功转让到f湾复盛股份丨《公司、烟台冰轮股份IW公司、武汉新I！！；界制冷业有限公、无锡压缩机股份有限公司等多家企业应用。

监控技术发展传统的监控系统采用常规的压力表、温度计等仪表，它的监测参数有阪，控制精度不，而14可谣性较低，现在巳经逐步被其他先进的监控系统所代替。随着微电子技术和控制理论的发展，螺杆压缩机的监控系统发生了R大的飞跃。n前采用PLC（可编程控制器）、单片机或1：控机的螺杆I玉缩机监控系统巳得到了广泛的运用，而LL模糊控制和神经元网络等人上智能技水k已设jn -r-螺杆m缩机的监控系统，从而使螺杆压缩机机组的控制方式从早期的简单逻辑控制发展到复杂的智能控制。

结论展望未米，随产科学技术水平的提和制冷空调业的发展，双螺杆制冷压缩机的技术水平会稳步提高，性能将越来越好，卩V：用范围也必将越来越广。

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