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空壓機(jī)概述：空壓機(jī)是各個工廠、企業(yè)普遍使用的設(shè)備之一，特別是空壓機(jī)的應(yīng)用更為廣泛。鍋爐鼓風(fēng)、消煙除塵、通風(fēng)冷卻都離不開空壓機(jī)，在電站、礦井、化工以及環(huán)保工程，空壓機(jī)更是不可缺少的重要設(shè)備，正確掌握空壓機(jī)的設(shè)計，對保證空壓機(jī)的正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是很重要的。
螺桿空壓機(jī)設(shè)計方案的選擇
螺桿空壓機(jī)設(shè)計時通常給定的條件有：容積流量、全壓、工作介質(zhì)及其密度(或工作介質(zhì)溫度)，有時還有結(jié)構(gòu)上的要求和特殊要求等。
對 螺桿空壓機(jī)設(shè)計的要求大都是：滿足所需流量和壓力的工況點(diǎn)應(yīng)在最高效率點(diǎn)附近；最高效率值要盡量大一些，效率曲線平坦；壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬；空壓 機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好；材料及附件選擇方便；有足夠的強(qiáng)度、剛度，工作安全可靠；運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，噪聲低；調(diào)節(jié)性能好，工作適應(yīng)性強(qiáng)；空壓機(jī)尺寸盡可能小，重量 輕；操作和維護(hù)方便，拆裝運(yùn)輸簡單易行。
然而，同時滿足上述全部要求，一般是不可能的。在氣動性能與結(jié)構(gòu)(強(qiáng)度、工藝)之間往往也有矛盾，通常要抓住主要矛盾協(xié)調(diào)解決。這就需要設(shè)計者選擇合理的設(shè)計方案，以解決主要矛盾。例如：
隨著空壓機(jī)的用途不同，要求也不一樣，如公共建筑所用的空壓機(jī)一般用來作通風(fēng)換氣用，一般最重要的要求就是低噪聲，多翼式螺桿空壓機(jī)具有這一特點(diǎn)；而要求大流量的螺桿空壓機(jī)通常為雙吸氣型式；對一些高壓螺桿空壓機(jī)，比轉(zhuǎn)速低，其泄漏損失的相對比例一般較大。
螺桿空壓機(jī)設(shè)計時幾個重要方案的選擇：
(1)螺桿型式的合理選擇：常見空壓機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下，后向葉輪的壓力系數(shù)中Ψt較小，則葉輪直徑較大，而其效率較高；對前向葉輪則相反。
(2) 空壓機(jī)傳動方式的選擇：如傳動方式為A、D、F三種，則空壓機(jī)轉(zhuǎn)速與電動機(jī)轉(zhuǎn)速相同；而B、C、E三種均為變速，設(shè)計時可靈活選擇空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。一般對小型 空壓機(jī)廣泛采用與電動機(jī)直聯(lián)的傳動A，，對大型空壓機(jī)，有時皮帶傳動不適，多以傳動方式D、F傳動。對高溫、多塵條件下，傳動方式還要考慮電動機(jī)、軸承的 防護(hù)和冷卻問題。
(3)蝸殼外形尺寸的選擇：蝸殼外形尺寸應(yīng)盡可能小。對高比轉(zhuǎn)數(shù)空壓機(jī)，可采用縮短的蝸形，對低比轉(zhuǎn)數(shù)空壓機(jī)一般選用標(biāo)準(zhǔn)蝸形。有時為了縮小蝸殼尺寸，可選用蝸殼出口速度大于空壓機(jī)進(jìn)口速度方案，此時采用出口擴(kuò)壓器以提高其靜壓值。
(4) 螺桿出口角的選定：螺桿出口角是設(shè)計時首先要選定的主要幾何參數(shù)之一。為了便于應(yīng)用，我們把螺桿分類為：強(qiáng)后彎螺桿(水泵型)、后彎圓弧螺桿、后彎直螺 桿、后彎機(jī)翼形螺桿；徑向出口螺桿、徑向直螺桿；前彎螺桿、強(qiáng)前彎螺桿(多翼葉)。表1列出了螺桿空壓機(jī)中這些螺桿型式的螺桿的出口角的大致范圍。
(5) 螺桿數(shù)的選擇：在螺桿空壓機(jī)中，增加葉輪的螺桿數(shù)則可提高葉輪的理論壓力，因?yàn)樗梢詼p少相對渦流的影響(即增加K值)。但是，螺桿數(shù)目的增加，將增加葉 輪通道的摩擦損失，這種損失將降低空壓機(jī)的實(shí)際壓力而且增加能耗。因此，對每一種葉輪，存在著一個更佳螺桿數(shù)目。具體確定多少螺桿數(shù)，有時需根據(jù)設(shè)計者的 經(jīng)驗(yàn)而定。根據(jù)我國目前應(yīng)用情況，在表2推薦了螺桿數(shù)的選擇范圍。
(6)全壓系數(shù)Ψt的選定：設(shè)計螺桿空壓機(jī)時，實(shí)際壓力總是預(yù)先給定的。這時需要選擇全壓系數(shù)Ψt，全壓系數(shù)的大致選擇范圍可參考表3。
(7) 離心葉輪進(jìn)出口的主要幾何尺寸的確定：葉輪是空壓機(jī)傳遞給氣體能量的唯一元件，故其設(shè)計對空壓機(jī)影響甚大；能否正確確定葉輪的主要結(jié)構(gòu)，對空壓機(jī)的性能參 數(shù)起著關(guān)鍵作用。它包含了螺桿空壓機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)--螺桿的設(shè)計。而螺桿的設(shè)計最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何確定螺桿出口角β2A。
關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計分析
在設(shè)計螺桿空壓機(jī)時，關(guān)鍵就是掌握好葉輪螺桿出口角β2A的確定。
根據(jù)螺桿出口角β2A的不同，可將螺桿分成三種型式即后彎螺桿(β2A<90℃)，徑向出口螺桿(β2A=90℃)和前彎螺桿(β2A＞90℃)。
三種螺桿型式的葉輪，目前均在空壓機(jī)設(shè)計中應(yīng)用。前彎螺桿葉輪的特點(diǎn)是尺寸重量小，價格便宜，而后彎螺桿葉輪可提高效率，節(jié)約能源，故在現(xiàn)代生產(chǎn)的空壓機(jī)中，特別是功率大的大型空壓機(jī)多數(shù)用后彎螺桿。
現(xiàn)代前彎螺桿空壓機(jī)效率，比老式產(chǎn)品已有顯著提高，故在小流量高壓力的場合或低壓大流量場合中仍廣為采用。
徑向出口螺桿在我國已不常用，在某些要求耐磨和耐腐蝕的空壓機(jī)中，常用徑向出口直螺桿。
螺桿空壓機(jī)葉輪設(shè)計時還必須考慮到比轉(zhuǎn)速與螺桿型式存在一定的關(guān)系，故在確定螺桿出口角的同時，必須綜合考慮三種螺桿型式對壓力、徑向尺寸和效率的影響。
正確確定了螺桿空壓機(jī)其它主要幾何尺寸的確定奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，從而對整臺螺桿空壓機(jī)的性能起著關(guān)鍵的作用。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期：2010-12-04
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