阳转子扭转角长径比对螺杆主机性能参数的影响.docx

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1、一、引言随着国家节能减排工作的不断推进，以及碳达峰、碳中和目标的提出，加快推动全面绿色转型，是十四五”乃至更长时期我国高质量发展的重要遵循。空压机作为现代工业生产中必不可少的动力设备，广泛应用于众多工业领域，然而空压机属于高能耗设备，其螺杆主机性能的优劣对空压机能耗起着决定性作用，国内外螺杆主机厂家长期以来一直致力于开发性能优异的转子型线以提升主机性能，降低能耗，提升企业竞争力。然而除了对转子型线需要不断深入研究与创新外，还需要研究相同型线情况下，阳转子扭转角、长径比的变化对实际容积流量、接触线长度、扭角系数和吸排气孔口等螺杆主机重要性能参数的影响。图1SoIidWorks中阴阳转子端面型线r

2、5-QX接触线轴向移动倍数IO-轴向移动班离9出接触线XYZ坐亦点I-B5出接触线YZ飞踪点一嗤痛四触级|S出接触线Xz坐标点以接触线氏度I1547938屈接触线梃度I106.5370m:段接触线长度I27.3668皿再段接触城K度I32.3985m五段接触线K战I123“612六段接触线K1攵I6.OoOoB接触线总桧度I450.7573“出传触线K度j站央返网图2阴阳转子接触线VB对话框图3SoIidWOrkS中阴阳转子接触线二、转子端面型线首先生成相应的阴阳转子端面型线坐标（本文选取的阴阳转子齿数比为5：4）,生成的坐标导入到So1idWorks中生成相应的端面型线，如图1所示，本文研究

3、的为相同端面型线下，阳转子扭转角、长径比变化对螺杆主机性能参数的影响，故下述所涉及的所有对比参数中转子端面型线完全相同。三、螺杆主机性能参数3.1实际容积流量螺杆主机的面积利用系数，表征转子直径范围内总面积的利用程度，其计算公式为rZ(A01+A02)Cn1瓦0)式中党螺杆主机的面积利用系数Z1阳转子齿数o1阳转子齿间面积A02阴转子齿间面积D1阳转子齿顶圆直径螺杆主机的实际容积流量，是指折算到吸气状态的实际容积流量，其计算公式为q、=小cCni”入(2)式中心螺杆主机的实际容积流量小容积效率c扭角系数%面积利用系数几阳转子转速A阳转子长径比Dx阳转子齿顶圆直径3.2接触线长度螺杆压缩主机转子

4、间的接触线是两转子在啮合运动时，阴阳转子共姬齿面的交线，其长度对主机热力性能有着重要影响，计算接触线的长度，是判断型线优劣的一个重要指标，是型线设计和开发过程中必不可少的计算项目。阴阳转子接触线的计算公式见式(3)。X=x()cos(i)+%(，)sin(1(i)Y=一%(i)Sin(PI)+%(i)cos(1(i)T1T1Z=-1(i)+n(3)2Z1式中阳-阳转子X轴型线坐标数组y1(i)一阳转子Y轴型线坐标数组劭(，)阳转子位置参数数组T1阳转子导程Z1阳转子齿数-接触线轴向移动倍数根据式(3)在VB中编制相应的阴阳转子接触线对话框，如图2所示，单击生成接触线的命令按钮即可生成阴阳转子接

5、触线离散点坐标数据并计算接触线总长度，然后在So1idWorks中用曲线命令生成阴阳转子接触线，如图3所示。3.3扭角系数螺杆压缩主机的阴阳转子从吸气端开始啮合至排气端完全脱离啮合过程中，齿间容积通常不能完全充气至阴阳转子的最大齿间容积(A01+AO2)1,为了表示这种影响，用扭角系数C来表示阴阳转子一对齿间容积的最大值Vmax与(Ao1+A02)1的比值(VmaX通过图4计算得到)，其计算公式为（+4o2）。1式中匕皿阴阳转子一对齿间容积的最大值Ao1阳转子齿间面积402阴转子齿间面积1转子有效I工作段长度，1=A-P13.4 轴向吸气孔口研究一对转子实际基元容积与阳转子转角的变化关系是准确

6、计算吸气结束角（即确定吸气孔口）的必备条件，也是影响主机压缩效率的重要因素之一。本文中根据文献2提供的方法计算不同扭转角、长径比对应的吸气结束角，并最终确定不同阳转子扭转角、长径比对应的轴向吸气孔口，如图5所示意。图4实际基元容积与阳转子转角关系图5轴向吸气孔口示意图图6轴向排气孔口示意图图7入=1.8,乙=270。阴阳转子及主机性能参数3.5 轴向排气孔口螺杆压缩主机排气孔口的设计应保证气体在齿间容积内实现预定的内压缩比，最大程序避免过压缩和欠压缩等对主机效率影响大的不利因素，排气孔口设计的优劣是影响主机压缩效率的决定性因素。本文中根据文献3提供的方法计算不同扭转角、长径比对应的排气开始角，

7、并最终确定不同图4实际基元容积与阳转子转角关系图5轴向吸气孔口示意图阳转子扭转角、长径比对应的轴向排气孔口，如图6所示意。图8A=18,北=300。阴阳转子及主机性能参数图9人=18,Tz=330阴阳转子及主机性能参数WitIUMIMj,Hi飞枇NYm1fA图11入=1.8,h=300阴阳转子及主机性能参数图12人=2.2,Tz=30阴阳转子及主机性能参数表1人=18时不同扭转角对应的主机性能参数阳转子扭转用力实际容积流量7y（3/min）接触线1度/nm扭角系数q轴向吸气小束角（）轴向排气开始角（0）27036.24474.80.99296.670300。35.58450.80.97481.

8、879.5330。34.52431.80.94566.987.7表2号=3（XF时不同长径比对应的主机性能参数长径比人实际容积流tv(m3min)接触线长度mm扭角系数J轴向吸气小束角（。）轴向排气开始角（0）1.427.684060.97481.879.51.835.58450.80.97481.879.52.243.49499.80.97481.879.5四、螺杆主机性能参数对比分析4.1 已知设计参数z1=4rD1=32OmmzV=0.85,n=1500r/min,A01=6834.225mm2,A02=5600.137mm2,计算得到面积利用系数Cn1=0.4857o4.2 扭转角变化

9、对主机性能参数的影响阳转子长径比相同情况下（取入=1.8）,取阳转子扭转角TZ=270。、300。、330。进行分析对比,计算结果如图79所示，并汇总于表1O4.3 长径比变化对主机性能参数的影响阳转子扭转角相同情况下（取TZ=300）,取阳转子长径比人=1.4、1.8、2.2进行分析对比，计算结果如图1012所示，并汇总于表20五.结论本文首先建立相同的转子端面型线，然后通过选取不同的阳转子扭转角、长径比来对比分析实际容积流量、接触线长度、扭角系数、轴向吸气孔口、轴向排气孔口等螺杆主机重要性能参数的变化，得出如下结论：（1）阳转子长径比相同情况下，随着阳转子扭转角逐渐变大，实际容积流量、接触线长度、扭角系数、轴向吸气结束角逐渐变小，而轴向排气开始角逐渐变大。(2)阳转子扭转角相同情况下，随着阳转子长径比逐渐变大，实际容积流量、接触线长度逐渐变大，而扭角系数、轴向吸气结束角、轴向排气开始角不变。