螺桿空氣壓縮機具有結構簡單、工作可靠及操作方便等一系列優點,因而自誕生之日起就受到工業界的廣泛重視。經過多年的發展,螺桿空氣壓縮機在1~60m3/min的流量和≤16kg/cm2的壓力范圍內,在歐、美、日等經濟發達國家幾乎完全取代了活塞空氣壓縮機,而其中99%以上是雙螺桿空氣壓縮機。
雙螺桿空氣壓縮機簡介:雙螺桿空氣壓縮機誕生于20世紀30年代。它由一對平行布置相互嚙合的轉子和機殼組成,依靠運轉時容積的變化來吸入、壓縮和排出空氣。具有極簡單的機械結構,極高的機械可靠性和優良的動力平衡性,操作和維護也十分方便。至20世紀70年代,雙螺桿空氣壓縮機已趨于完善和成熟,是目前市場上的主導產品。目前,國內外著名壓縮機企業生產的螺桿空壓機幾乎都是雙螺桿,一般所說的螺桿空壓機即指雙螺桿空壓機。
單螺桿空氣壓縮機簡介:單螺桿空氣壓縮機誕生于20世紀60年代。從名字上看,它只有一根螺桿轉子,但實際上,單螺桿空壓機卻有三根旋轉軸,即由一個螺桿轉子和兩個星輪所組成。單螺桿空壓機在工作原理上有自己的特點,即有極好的動力平衡性能,但由于存在著一些難以解決的難題使得其一直沒有得到大規模的推廣,主要是星輪過早磨損,加上變形不均勻引起的嚙合精度難以保證,造成整機排氣量下降,機械穩定性降低,因而故障率高,壽命短,應用的經濟性極差。
目前,國內外著名壓縮機企業只有日本的三井公司在生產單螺桿空壓機。 表1.4.1雙螺桿和單螺桿壓縮機比較表
雙螺桿
單螺桿
型線設計
已經過4代的發展,已經完善和成熟
有待進一步優化
受力狀況
氣體力有不平衡,但軸向力可通過結構設計改善其平衡性。沒有不平衡慣性力。受力平衡性優良。
受力平衡性極好
主要缺陷
無
沒有找到最佳型線
沒有找到最佳星輪材料
使用后排氣量下降嚴重
故障率高、壽命短
適用范圍
0.2~100m3/min的流量
≤40kg/cm2的壓力
因嚙合副精度要求高,容量難以向兩極發展,適用范圍小
成本
略低
略高
發展前景
好
因市場表現不好,各科研機構和空壓機企業投入不大,所以短期內難以有根本性提高。
結構
運動部件少,結構簡單。陽轉子剛性高于陰轉子,但陽轉子也承受了大部分的負載,陰陽轉子的剛性負載比接近,變形均勻。嚙合精度易于保證。容積效率高。
有三個旋轉軸,運動部件較多,結構較復雜。螺桿和星輪的剛性相差較大,變形不均勻,因而嚙合精度難以保證,容積效率略低。
材料
轉子之間為嚙合運動,嚙合帶的瞬時相對運動方向為法向(即純滾動),沒有摩擦,對材料沒有特殊要求,普通的材料和普通的熱處理即可滿足需要。
星輪和螺桿的相對運動為滑動,靠摩擦帶動星輪,在對材料有特殊要求,而且目前還沒有找到完全符合要求的星輪材料。目前單螺桿空壓機,在運行一段時間后,因星輪磨損,造成內泄漏增大,降低排氣量,一般3000小時后排氣量降低5~10%。
制造
設備投資大,但有專門的進口設備,加工相對容易,加工精度易于保證。加工成本略低。
沒有可供應的進口專機,加工難度較大,加工精度不易保證。但設備投資相對小些。
尺寸和重量
小和輕。節約原材料。
大些和重些
容積效率
高。
略低。摩擦、變形,吸排氣通道狹窄,高低腔之間泄漏損失大等使效率低于雙螺桿
振動和噪聲
略高,但是最新一代型線---SKK型線的螺桿空壓機,已與單螺桿相當。
因受力平衡,星輪傳動聲低等原因,振動和噪聲很低,這是目前單螺桿機唯一的優點。
排氣量衰退
無。轉子在運行中沒有磨損,排氣量永遠不會下降。
嚴重
故障率
低。轉子及轉子機殼間沒有直接摩擦,陰陽轉子變形均勻,故障率極低。
高。星輪磨損、變形不均勻和加工精度不夠是引起故障的主要原因
壽命
長。僅受制于軸承壽命,一般可達6萬小時以上,SKK采用大軸承,壽命更長。
短。受制于星輪壽命。
綜上所述,可知,雙螺桿空壓機與單螺桿空壓機相比,有著轉子間沒有摩擦的絕對優勢。唯一的缺點就是氣體力平衡性差點,轉子間有金屬沖擊聲等造成在振動和噪聲上以及軸承受力上沒有單螺桿那樣的先天優勢。但是,SKK雙螺桿空壓機通過改進型線,降低轉速,加大轉子和軸承,提高加工裝配精度以及設計平衡機構等措施,其振動和噪聲也已達到了近乎完美的境界。
反觀單螺桿空壓機,卻有三個短期內難以消除的較為致命的缺點:一是還沒有找到最佳的型線。二是星輪磨損。三是結構復雜,運動件剛度相差大使變形不均勻。嚙合副精度要求特別高,加工難以保證且會因磨損降低。
打個比方,好比一輛汽車,用輪胎在路面上做純滾動前進而沒有打滑,則輪胎壽命會非常長,就和雙螺桿一樣,(實際上輪胎是有打滑的,尤其在起步停車加減速時打滑就更厲害)。如果輪胎滑動著前進,那么,輪胎的壽命可想而知了,就和單螺桿一樣。
另外,目前有一種誤解(包括書上),即單螺桿的容積效率要高于雙螺桿,這是不正確的。原因在表1有陳述,而且,筆者的經歷也證實了這一點:即使是目前世界上最好的三井單螺桿機,其效率也低于好的雙螺桿。
還有一種說法,稱單螺桿的允許單級壓縮比較大,甚至聲稱可達6MPa,這也是不正確的。實際上因為高低壓腔間的泄漏原因,目前市場上的單螺桿與雙螺桿的單級壓縮比基本一樣。
總的概括起來,雙螺桿空壓機不但在技術上是先進的,而且在實際應用中已完全成熟,得到了廣泛的應用。單螺桿空壓機雖然在原理上有獨特之處,但由于在一些決定性的因素上存在不足之處,因而仍處于實驗過程中,其產品仍有待進一步完善,無法作為成熟產品在市場上大規模的推廣應用。
其實,雙螺桿空壓機與單螺桿空壓機的市場表現,已經很好地反映了它們之間的差異。
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