什么是單螺桿式空壓機?
單螺桿就是雙螺桿少了一根螺桿嗎?
如果你是這么認為,那就錯了。
單螺桿和雙螺桿僅一字之差,讓人誤以為他們是兄弟。
實際上,這兩種類型的壓縮機在原理和結(jié)構(gòu)上都明顯不同。
只是在成套后的結(jié)構(gòu)、布局和工作流程上,大體相同。
而且在產(chǎn)品的應(yīng)用范圍上高度重疊,互為競爭機型。
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結(jié)構(gòu)原理
單螺桿壓縮機只有一根螺桿,其螺桿同時與兩個或兩個以上的星輪嚙合。
螺桿和星輪根據(jù)其外形可分為圓柱形(C)和平面形(P),這兩種類型可組合成四種形式的單螺桿壓縮機:CP型、PC型、PP型、CC型。
CP型是最常見的單螺桿壓縮機形式。
CP型單螺桿壓縮機的結(jié)構(gòu):由一個圓柱螺桿和兩個對稱分布的平面齒輪組成嚙合副,裝在機殼內(nèi)。螺桿螺槽、機殼(氣缸)內(nèi)壁和星輪齒構(gòu)成封閉容積,實現(xiàn)氣體的壓縮。
機殼上除了進、排氣口外,與雙螺桿機類似,還開有噴液口,將油、水或制冷液噴入工作腔內(nèi),起到密封、冷卻、潤滑的作用。
其工作原理是,動力先傳到螺桿軸上,由螺桿帶動星輪旋轉(zhuǎn)。
通過兩個星輪的交互轉(zhuǎn)動,因為它們的配置是對稱的,這樣就將空間劃分為兩個,而各自分別對其中的氣體進行壓縮,平衡力對稱是單螺桿機最大的特點。
其螺桿一般具有6個螺槽,星輪有11個齒,相當(dāng)于6個氣缸,兩個星輪同時與螺槽嚙合,因此,單螺桿壓縮機相當(dāng)于一臺6缸雙作用的活塞機,螺桿每旋轉(zhuǎn)一周相當(dāng)于12個氣缸在工作。
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工作過程
①吸氣過程:螺桿螺槽在星輪齒尚未嚙入前與吸氣腔相通,處于吸氣狀態(tài),當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)到一定位置,星輪齒將螺槽封閉,此時吸氣過程結(jié)束。
②壓縮過程:吸氣過程結(jié)束后,螺桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動,隨著星輪齒沿著螺槽推進,封閉的工作容積逐漸減小,實現(xiàn)氣體的壓縮過程,當(dāng)工作容積與排氣孔口相通時,壓縮過程結(jié)束。
③排氣過程:當(dāng)工作容積與排氣孔口連通后,隨著螺桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動,被壓縮氣體由排氣孔口輸送至排氣管,直至星輪齒脫離螺槽為止。
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優(yōu)缺點
優(yōu)點:
①結(jié)構(gòu)合理,具有理想的力平衡性。這一點在所有結(jié)構(gòu)的壓縮機中表現(xiàn)尤為突出。
作用于螺槽內(nèi)的氣體,軸向負荷必然抵消,再由于星輪的對稱配置,作用于螺桿上的徑向力也相互抵消,因此螺桿不受任何軸向和徑向的不平衡力。
故由此帶來第二個特點。
②噪音低、振動小。因為單螺桿壓縮機的力平衡性好,因此振動小,無需基礎(chǔ)。星輪材質(zhì)采用復(fù)合材料,再加上壓縮腔噴液潤滑,又無增速齒輪,因此噪音也小。
③單機容量大,無余隙容積。單螺桿壓縮機工作時,螺桿上的每一個螺槽在一轉(zhuǎn)中均被使用兩次,使螺槽空間得以充分利用,因此,與其它回轉(zhuǎn)式壓縮機來說,尺寸可以更小。
此外,螺槽的深度向排氣端方向變淺,直至排氣時為零,因此,在理論上不存在余隙容積。
缺點:
①運動部件較多。單螺桿空壓機有三個旋轉(zhuǎn)軸,而且螺桿和行星齒輪的剛性相差較大,運動中受熱膨脹系數(shù)不同,易變形不均勻,因而相互嚙合精度難以保證。
②行星齒輪的材料需進一步改善。行星齒輪作為單螺桿壓縮機的核心部件之一,其主要作用是起密封作用。另外運轉(zhuǎn)過程中的受熱膨脹,以及受到的剪切力和機械磨擦力,使其必須膨脹系數(shù)小且兼顧剛性和耐磨性,如何盡快找到一種強度高、膨脹度小且耐磨的材料成為各廠家需要解決的又一大問題。
③嚙合副型線優(yōu)化以及專用加工設(shè)備。型線的持續(xù)優(yōu)化需要市場以及加工設(shè)備的支持,目前來看,這方面的難度不小。
④隨著運行時間的推移,由于星輪磨損,氣量減少和效率降低速度較快。
最后的話
結(jié)構(gòu)這么緊湊,力平衡如此完美的機器,為什么遲遲沒有發(fā)展起來,市場占有率不高的原因是什么?
請你思考。