单螺杆压缩机的发展及应用
1、工作原理及特点单螺杆压缩机(见图1)，主要由一个六头螺杆、两个十一齿星轮和机体组成。结构简单，体积小，重量比活塞1/6轻。螺杆转一圈有十二次吸排气。螺杆高速运转时，气流脉动小，排量大。由于星轮对称安装，螺杆受力完全平衡(见图2)，振动小，噪音比双螺杆型低10dB以上。由于单螺杆的应力平衡，一次压缩的最大压力大于双螺杆；单螺杆比双螺杆更节能，轴承尺寸不受双螺杆限制，寿命更长。当压缩机高速运转时，压缩气体会产生大量热能，因此需要喷油或其他液体(水、液态制冷剂等。)进行冷却。单螺杆压缩机一般采用液体润滑，但又可分为油润滑、水润滑和制冷剂等液体润滑。与螺杆压缩机存在弯曲变形的工况不同，单螺杆压缩机由于螺杆受力完全平衡，可以在很小的工作间隙内工作，泄漏小，容积效率高。当喷油器工作在小间隙时，油液引起的粘性剪切损失会导致比功率的增加。我们开发的产品具有很高的容积效率和在小间隙工作时降低比功率的能力。
2.国外概况目前日本、美国、英国、法国、荷兰等国都是基于法国Hofert公司引进的技术生产单螺杆压缩机。1)英国单螺杆制冷(空调)机霍尔公司将分体式改为整体式，提高了整机的刚性和精度，并设置进气管路，减少油的粘性剪切损失，提高进气效率。喷油单螺杆制冷机(空调)性能优于双螺杆制冷机(空调)，但水平低于日本。日本大金公司生产单螺杆冰箱，与原来大金公司生产的双螺杆冰箱相比，满负荷效率为25%，部分负荷效率为40%。80年代，日本三菱公司创造了自己的高精度加工装配技术，生产的无油单螺杆冷冻机(空调)减少了油的粘性剪切损失，比喷油单螺杆冷冻机(空调)节能5%，现在水平又有了进一步提高。大型无油单螺杆冰箱(空调)的性能已经达到或超过最节能但价格昂贵的涡轮冰箱(空调)，成为当代最好的冰箱(空调)，也是冰箱(空调)的发展方向。市场前景不错，目前只能在日本生产。其成本远低于涡轮式，但价格较高。单螺杆冰箱(空调)附加值高，具有良好的经济、经济和社会效益。2)工艺用单螺杆压缩机单螺杆压缩机的综合性能，特别是其良好的可靠性和易于计算机控制，特别适用于工艺流程，用于压缩天然气集输、煤层脱气、陆上注气、酸性气体压缩、燃气轮机增压、蒸汽回收和各种化工生产过程中的各种气体。美国德莱塞-兰德公司曾经购买过日本三井精机公司的螺杆和星轮组装机，但目前已经停产。3)喷油单螺杆空气压缩机该产品在螺杆式压缩机中产量最大，应用最广，水平为日本三井精机公司最高。该公司在20世纪30年代开始生产压缩机。70年代引进单螺杆压缩机后，开发了螺杆和星轮的高精度机床，掌握了加工装配技术，采用整机体，产品由电脑控制。除了生产单螺杆压缩机，我们还向欧美和日本制造商提供螺杆、星轮或主机，用于生产单螺杆压缩机。尽管在国际市场上喷油单螺杆压缩机的价格高于双螺杆压缩机，但仍占50%的市场份额。4)喷水式单螺杆空压机医药、食品、电子、新材料、高科技产品对压缩空气的需求增加和环保意识增强，对无油空压机的需求增加。喷水单螺杆压缩机由于避免了油污，可以提供清洁的压缩空气(空气中已经含有水)，同时大大降低了喷油带来的粘性剪切损失，节能效果特别好；美国Grimeyer Schmidt公司生产的喷水单螺杆压缩机，成立于20世纪90年代，比两级压缩双螺杆压缩机节能20%。喷水单螺杆压缩机的需求日益增加。美国海军在对十几台压缩机进行大量实验后，认为单螺杆压缩机是潜艇等舰船的最佳压缩机，高压无油压缩机是唯一选择。喷水单螺杆压缩机的价格远高于喷油压缩机，但其经济效益、社会效益和市场前景非常看好。各种用途的单螺杆压缩机性能优良，市场广阔，效益良好。高价单螺杆压缩机的发明专利已经到期，一些国家正在加紧研发。
3.中国北医通概述北医通是中国最早的单螺杆压缩机制造商。76年研制出样机，啮合副的使用寿命只有几十个小时。该厂长期未能突破关键技术，一度与美国CP公司达成引进单螺杆压缩机的完整技术协议，但后来美国单方面终止了合同。北易通只拿到了产品原型和不完整的图纸(最关键的螺丝和星轮图纸缺失)。之后工厂多方努力寻求引进，至今无果。温岭化工机械厂、苏北冰箱厂先后与Xi交通大学合作开发单螺杆压缩机，但长期未能解决啮合副的加工技术，放弃了研究工作。武汉空气压缩机厂与Xi交通大学合作研制喷油单螺杆空气压缩机，是1986年国家科委重点项目。另外，704船用注水单螺杆空气压缩机是国防科工委重点项目，发展情况不明。国内其他单位去北通通给退休工人转让技术生产样机，水平比北通通低。关键技术单螺杆压缩机生产中最大的难点是关键技术，即螺杆和星轮的参数设计和优化，两个啮合齿面的齿形精度(加工精度和装配精度)。通过解决这两个问题，可以批量生产各种用途的单螺杆压缩机。1.螺杆与星轮的参数优化星轮与螺杆啮合时，星轮的工作齿面上除了一条直母线Q外，还有另一条由二次包络形成的轭接触线。这些瞬时接触线对应着星轮齿在一定区间内的有效转角φ，形成一个连续的曲面S，曲面S在母线q的一半以上，在母线q的另一半以下，对于曲面S的很大一部分，只有在某一时刻，即在某一转角φ时，才实现丝杠与星轮轭的接触。之后(或之前)侵入螺丝实体，干扰它。S-surface的这一部分不可用。曲面S的形状和特性与啮合副的参数设置密切相关。我们面临的是一个“优化”问题，它的“目标函数”是如何在有效转角范围内最大化S面处的可用区间，从而增加星轮齿面的啮合面积。有效延长了啮合副的使用寿命。2.高精度专用机床高精度专用机床是加工高质量螺钉和星轮不可缺少的设备，是整个工程的关键，也是外国封锁中国的重点。以前有专家认为专机传动链精度要求太高，国内达不到。目前，随着数控伺服系统的广泛应用，制造由最短传动链和超高精度传动元件组成的专机成为可能。3.国外的刀具线性包络线是单螺杆压缩机的唯一型线。这种螺杆的齿面是不可展的，不能通过磨削加工。用指形铣刀作粗加工，车削作精加工是唯一可行的加工方法。星轮加工在中国是一个20多年未解决问题。现在我们已经从理论和实践上解决了这个问题。在设计星轮时，应尽可能增大啮合副在整个啮合角区间内的接触面积。我们计算了星形齿轮齿面的三维坐标及其一阶和二阶微分邻域特性，设计了一种高效率的剃刀，可以加工出精确的星形齿轮齿面，没有理论误差。
4.加工技术和装配技术加工技术是单螺杆压缩机技术的核心。掌握了，就能研发出不依赖进口的高精度专机。否则，高精度的专机也能生产出高质量的压缩机。加工精度再高，也组装不正确，之前的努力都白费了。加工和装配的精度集中在齿面的啮合上。在不跑合的情况下，啮合副应实现啮合区域内所有齿面同时啮合，每个齿面的总啮合面积不小于90%。产品用途及市场单螺杆空气压缩机主要应用于石油、化工、能源、交通、机械、冶金、矿山、建筑、医药、食品等领域。如气动工具、气动夹具、自动控制、精密测量、喷砂、喷漆、散装物料(水泥、煤粉、粉末等)的气力输送。)，等等。其中无油单螺杆压缩机能提供清洁能源，节约能源，市场需求日益增加。单螺杆压缩机用于压缩除空气以外的各种气体，主要用于化工生产过程。它也用于天然气和天然气的运输。单螺杆压缩机是制冷(空调)机的最佳类型，在军事上也有重要用途，如潜艇和导弹发射。在西方发达国家，螺杆式压缩机已经基本取代了活塞式压缩机，市场份额接近80%。瑞典Atlas每年生产约65，438+0.8万台双螺杆压缩机，美国I-R每年生产约0.9万台。国内1986螺杆仅为2%，近几年约占30%，市场潜力巨大。如前所述，外商和台商利用技术等方面的优势抢占中国市场，销售情况良好。但是国内厂商销量不佳。销售情况是商业秘密，很难收集，但从生产能力可以看出来；柳州达夫机械有限公司是新成立的。年产能(中意合资)为:双螺杆压缩机5000台，产值2亿多元。全国双螺杆空气压缩机的年生产能力估计在2万台以上。2002年，上海傅生公司生产的螺杆压缩机产值达到6543.8+0.5亿元，英格索兰空压机厂产值达到5亿元。随着国民经济的快速发展，单螺杆压缩机的需求量将与日俱增。几点说明单螺杆压缩机是技术密集型和劳动密集型产品，用进口技术和外购螺杆、星轮生产整机是可以盈利的。我国采用自己的成套技术生产，质量不低于国外，价格优势明显。一旦打开国际市场，产量和效益将更加可观，可以带动相关产业的发展，如电子、仪器、电器等。此外，该项目将无污染投产。单螺杆压缩机有四种类型:CC、CP、PP和PC。其中最节能的是最后出来的PC，被单螺杆压缩机的发明者誉为理想的冷柜(空调)。PC的生产技术是最难的。目前有两家公司可以生产这种类型的空气压缩机。PC的出现淘汰了CC。此外，将CP螺杆的形状由圆柱形改为圆锥形，将形成一种新型的机器。就像PC模式优于CC模式一样，新模式比CP模式更节能。