卡塞爾為你解析單螺桿壓縮機的技術

單螺桿壓縮機的開發(fā)應用與關鍵技術
　　螺桿壓縮機是往復式活塞壓縮機換代產品，用螺桿取代活塞式壓縮機是動力用壓縮機發(fā)展趨勢。螺桿壓縮機有

雙螺桿和單螺桿兩種。雙螺桿壓縮機全套技術我國已重復引進多套，但**技術，例如齒形為**代單邊修正不對

稱擺線。也正是這個原因，外商與臺商利用他們第三代星型齒等技術優(yōu)勢搶占中國市場，目前國內廠家很難與他們

競爭。單螺桿壓縮機60年代由法國人辛麥恩發(fā)明，七十年代主要用作噴油壓縮機，八十年代技術真正成熟后，其應

用范圍才日淅擴大。單螺桿壓縮機雖比雙螺桿壓縮機問世晚數(shù)十年，但因性能優(yōu)異而上升勢頭強勁。 　　

1、工作原理與特點單螺桿壓縮機，主要由一個六頭螺桿和二個十一齒星輪及機體組成。結構簡單，體積小，重量

不到活塞式1/6。螺桿轉一圈有十二次吸、排氣。螺桿高速運轉時氣流脈動小、排氣量大。因星輪對稱安裝，螺桿

受力完全平衡，振動小，噪聲比雙螺桿式低10dB以上。由于單螺桿的受力平衡，**壓縮的*高壓力可比雙螺桿大

；單螺桿比雙螺桿節(jié)能，軸承尺寸不象雙螺桿式那樣受限制而壽命更長。壓縮機高速運轉時被壓縮氣體會產生大量

熱能，須噴油或噴其它液體（水、液態(tài)制冷劑等）冷卻，單螺桿壓縮機一般都采用液體潤滑，但可分為油潤滑、水

潤滑以及制冷劑等液體潤滑。與螺桿壓縮機有彎曲變形條件下運轉工況不同，單螺桿壓縮機因螺桿受力完全平衡，

能在很小工作間隙下工作，泄漏小、容積效率高。噴油機小間隙下工作時，油液所帶來粘性剪切損失會導致比功率

上升。我們研制產品達到小間隙下工作而具有高容積效率同時，具備了降低比功率能力。 　　

2、國內概況北一通是國內*早研制單螺桿壓縮機廠家，76年研制出樣機，當時嚙合副壽命僅數(shù)十小時。該廠長期

未能突破各項關鍵技術，曾經與美國CP公司達成引進單螺桿壓縮機全套技術協(xié)議，但后來美國單方面中止了合同。

北一通僅到產品樣機與不齊全圖紙（缺*關鍵螺桿與星輪圖紙）。之后該廠又多方努力尋求引進，迄今毫無結果。

溫嶺化工機械廠和蘇北冷凍機廠先后與西安交大合作研制單螺桿壓縮機均長期未能解決嚙合副加工技術而放棄了研

制工作。武漢空氣壓縮機廠和西安交大合作研制壓噴油單螺桿空氣壓縮機，為86年國家科委重點項目，此外七○四

所艦船用噴水單螺桿空氣壓縮機系國防科工委重點項目，研制情況不明。國內其他單位到北一通退休職工轉讓技術

所生產樣機，其水平北一通之下。關鍵技術單螺桿壓縮機生產中*大困難，即關鍵技術螺桿、星輪參數(shù)設計及其優(yōu)

化，兩嚙合齒面齒廓精度（加工精度和裝配精度）。解決了這兩個問題，就能大批量生產各種用途單螺桿壓縮機。

1、螺桿和星輪參數(shù)優(yōu)化星輪和螺桿嚙合時，星輪工作齒面每一瞬時共軛接觸線，星輪一條直母線q外，還有因二次

包絡而形成另一條軛接觸線。這些瞬時接觸線對應星輪齒一定區(qū)間的有效轉角φ范圍內，形成一個連續(xù)曲面S。曲

面S一半母線q之上，另一半母線q之下。曲面S一大部分，只某一瞬時，即某一轉角φ時，實現(xiàn)螺桿和星輪共軛接觸

。之后（或之前），它卻侵入了螺桿實體而發(fā)生實體干涉。S曲面這一部分是不可用。曲面S形狀及特性和嚙合副參

數(shù)設置有密切關系。我們面臨了一個“*優(yōu)化”課題，它“目標函數(shù)”是如何有效轉角范圍內*大限度令S曲面處

可用區(qū)間，以增加星輪齒側曲面嚙合面積。有效延長嚙合副壽命。2、高精度專用機床高精度專用機床是加工上等

螺桿、星輪必不可少設備，是整個項目關鍵，也是國外對我國封鎖重點。一些專家過去認為專機傳動鏈精度要求太

高，國內不可能達到。當前數(shù)控伺服系統(tǒng)廣泛應用情況下，制造由*短傳動鏈和超高精度傳動元件組成專機是可以

實現(xiàn)。 3、刀具國外直線包絡是單螺桿壓縮機**型線。這種型線螺桿齒面不可展，不能用磨削方法加工。采用指

形銑刀作為粗加工，車削用于精加工，是**可行加工方法。星輪加工是我國二十多年來一直未能解決問題?，F(xiàn)我

們從理論和實踐上解決了這一難題。星輪設計中盡一切可能增加嚙合副整個嚙合轉角區(qū)間內接觸面積。我們計算到

星輪齒面三維坐標和它一階，二階微分鄰域特性，設計了高效率剃刀，可以沒有理論誤差條件下，加工出精密星輪

齒曲面。 　

3、國外概況目前日、美、英、法和荷蘭等國家引進法國奧費爾公司技術基礎上生產單螺桿壓縮機。 1）單螺桿冷

凍（空調）機英國霍爾（Hall）公司將剖分式機體改成整體式，提高了整機剛性與精度，設置進氣線減少了油液粘

性剪切損失并提高了進氣效率。生產噴油單螺桿冷凍（空調）機其性能**優(yōu)于雙螺桿冷凍（空調）機，但水平低

于日本。日本大金公司生產單螺桿冷凍機比該公司原生產雙螺桿冷凍機，滿載時效率提高了25%，部分負載時效率

提高了40%。八十年代，日本三菱公司創(chuàng)造了自己高精度加工和裝配技術，所生產無油單螺桿冷凍（空調）機減少

了油液粘性剪切損失，比噴油單螺桿冷凍（空調）機節(jié)能5%，現(xiàn)水平又有了進一步提高。大型無油單螺桿冷凍（空

調）機性能**達到或超過了*節(jié)能但價格昂貴透平式冷凍（空調）機，成為當代*好冷凍（空調）機，也是冷凍

（空調）機發(fā)展方向，市場前景良好，目前僅日本能生產。其成本遠低于透平式而售價卻較高，單螺桿冷凍（空調

）機附加值很高，經濟經益和社會效益很好。 2）工藝用單螺桿壓縮機單螺桿壓縮機綜合性能，尤其是可靠性好、

易于電腦控制等原特別適用于工藝流程，用于天然氣集氣、煤層除氣、陸注氣、酸氣壓縮、燃氣輪機增壓、蒸氣回

收等和各種化工生產工藝流程中壓縮各種氣體。美國德萊塞——蘭德公司曾購買日本三井精機公司螺桿、星輪組裝

整機，但目前已經停產。 3）噴油單螺桿空氣壓縮機該產品是螺桿壓縮機中產量*大，用途*廣產品，以日本三井

精機公司水平*高。該公司從三十年代開始制造壓縮機，七十年代引進了單螺桿壓縮機后，研制了螺桿、星輪專用

高精度機床，掌握了加工和裝配技術，采用整機機體，產品用電腦控制。除生產單螺桿壓縮機外，還向歐、美、日

等廠家提供螺桿、星輪或主機供生產單螺桿壓縮機。盡管噴油單螺桿壓縮機國際市場上售價比雙螺桿壓縮機高，但

仍占50%市場。 4）噴水單螺桿空氣壓縮機醫(yī)藥、食品、電子、新材料及高科技產品等對壓縮空氣要求提高以及環(huán)

保意識增強，對無油空氣壓縮機需求越來越大。噴水單螺桿壓縮機因避免了油污染，能提供清潔壓縮空氣（空氣中

本來就含有水），同時大大減少了噴油所帶來粘性剪切損失，節(jié)能效果特別好；美國九十年代成立格里邁而施密特

公司所生產噴水單螺桿壓縮機**壓縮時比兩級壓縮雙螺桿壓縮機節(jié)能20%。噴水單螺桿壓縮機需求量越來越大。

美國**對十幾種壓縮機進行了大量實驗論證后認為：單螺桿壓縮機是潛水艇等艦船用*佳壓縮機，高壓、無油壓

縮機來說是**選擇。噴水單螺桿壓縮機售價遠高于噴油式，但經濟效益、社會效益和市場前景都十分看好。各種

用途單螺桿壓縮機都有**性能，廣闊市場與良好效益，收費高昂單螺桿壓縮機發(fā)明**又已過期，一些國家正加

緊研制。