螺桿與式滑片式空壓機(jī)

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　　滑片式空壓機(jī)與螺桿式
　　空壓機(jī)的技術(shù)對(duì)比
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　　前言：
　　目前，在國(guó)內(nèi)中、低壓的空氣市場(chǎng)中，傳統(tǒng)的活塞機(jī)雖然購(gòu)買(mǎi)價(jià)格較
　　低，但由于其可靠性低、能耗大、維修量高所帶來(lái)的巨額后續(xù)支出已經(jīng)逐漸淡出
　　市場(chǎng)。新型的空壓機(jī)主要包括：滑片式空壓機(jī)和螺桿式空壓機(jī)（分為單螺桿和雙
　　螺桿）兩種。其中螺桿式空壓機(jī)進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較早，已經(jīng)占據(jù)了一定的*。
　　滑片式空壓機(jī)技術(shù)含量較高，在領(lǐng)域具備生產(chǎn)能力的廠(chǎng)家較少，因此進(jìn)入國(guó)
　　內(nèi)市場(chǎng)較晚，仍然處在概念傳播的階段。但由于其超長(zhǎng)的壽命、良好的可靠性、
　　優(yōu)異的排氣質(zhì)量、zui高的效率和zui少的維護(hù)正在迅速趕超其它同類(lèi)產(chǎn)品，必將成
　　為新型壓縮機(jī)的市場(chǎng)主流。
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　　1.0 可靠性的對(duì)比
　　影響可靠性的主要因素
　　1.1 壓縮機(jī)地核心部件－主機(jī)的對(duì)比
　　影響因素 具體影響
　　零部件數(shù)目 l 零部件，尤其是運(yùn)動(dòng)部件數(shù)目越少，可靠性越高
　　運(yùn)動(dòng)速度 l 運(yùn)動(dòng)速度越低，可靠性越高
　　運(yùn)動(dòng)形式 l 運(yùn)動(dòng)形式越簡(jiǎn)單，可靠性越高
　　工作應(yīng)力 l 應(yīng)力形式越簡(jiǎn)單，受力越小，可靠性越高
　　加工裝配要求 l 加工裝配要求越低，越容易達(dá)到，可靠性越高
　　材質(zhì)壽命 l 材質(zhì)壽命越長(zhǎng)，可靠性越高
　　滑片機(jī)主機(jī)
　　雙螺桿機(jī)主機(jī)
　　單螺桿機(jī)主機(jī)
　　運(yùn)動(dòng)部件數(shù)目 l  1 個(gè)轉(zhuǎn)子 l  1 對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子 l  1 個(gè)螺桿，2 個(gè)星
　　形輪
　　運(yùn)動(dòng)速度 l  1000-1500rpm l  1500-3000rpm
　　運(yùn)動(dòng)形式 l 單純回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) l 陽(yáng)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)陰轉(zhuǎn)
　　子進(jìn)行嚙合
　　l  螺桿驅(qū)動(dòng)2 個(gè)星
　　形輪進(jìn)行嚙合
　　加工、裝配要求 l 加工要求很高，但
　　不需要設(shè)備
　　l 裝配簡(jiǎn)單易行
　　l  必須使用設(shè)備加工，要求十分嚴(yán)格：
　　l  裝配復(fù)雜，要求十分嚴(yán)格
　　材質(zhì)壽命 l 所有運(yùn)動(dòng)部件使
　　用壽命都在10 萬(wàn)
　　小時(shí)以上
　　l  壽命2-4萬(wàn)小
　　時(shí)
　　l  軸承壽命5 萬(wàn)小
　　時(shí)
　　l 星形輪屬于易損
　　件，5百到2千小
　　時(shí)更換
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　　1.2 受力的對(duì)比
　　軸承失效是困擾螺桿機(jī)，尤其是雙螺桿機(jī)的主要問(wèn)題之一，即便選用名
　　牌軸承，2－4 萬(wàn)小時(shí)也必須更換。主機(jī)受力大、受力形式復(fù)雜是導(dǎo)致雙螺
　　桿機(jī)軸承失效的直接原因；單螺桿機(jī)在受力平衡方面有所改良，但作用有限；滑
　　片機(jī)由于從原理上避免了軸向力從而使得軸承問(wèn)題得以*解決。
　　比較內(nèi)容 滑片機(jī) 雙螺桿機(jī) 單螺桿機(jī)
　　受力種類(lèi) l  只受徑向力 l  軸向力與徑向力均存在
　　軸承形式 l   l 滾動(dòng)軸承
　　軸承數(shù)量 l  2 個(gè) l  5-9 個(gè) l  6－10 個(gè)
　　加工裝配要求 l  易于加工裝配 l 加工裝配要求十分嚴(yán)格
　　軸承壽命 l  10 萬(wàn)小時(shí) l  2－4 萬(wàn)小時(shí) l  5 萬(wàn)小時(shí)以?xún)?nèi)
　　圖1－1滑片機(jī)受力分析 圖1－2雙螺桿機(jī)受力
　　分析
　　圖1－5 滑片機(jī)的滑動(dòng)軸承
　　圖1－4 螺桿機(jī)的滾動(dòng)軸承
　　圖1－3 單螺桿機(jī)受力
　　分析
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　　1.3 轉(zhuǎn)速的對(duì)比
　　增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以提高排氣量。但轉(zhuǎn)速過(guò)高，磨損會(huì)加大，能量損失也隨之
　　增加，從而壓縮機(jī)負(fù)荷增大，運(yùn)動(dòng)部件壽命減短。因此通過(guò)提高轉(zhuǎn)速來(lái)增大排氣
　　量是一種非常不合理的方式。
　　通過(guò)設(shè)計(jì)原理分析，我們知道：主機(jī)的有效吸入容積和容積效率是影響排
　　氣量大小的zui主要因素，這也決定了螺桿機(jī)與滑片機(jī)轉(zhuǎn)速的不同。
　　小結(jié)：
　　通過(guò)本節(jié)的詳細(xì)對(duì)比可見(jiàn)，滑片機(jī)運(yùn)動(dòng)部件少，運(yùn)動(dòng)形式簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速低，受
　　力簡(jiǎn)單易平衡，從原理上*消除了軸承失效問(wèn)題，在可靠性方面大大超出螺桿
　　機(jī)。
　　比較內(nèi)容 滑片式壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī)
　　有效吸入
　　容積
　　l  有效吸入容積較大
　　l  達(dá)到相同的排氣量其轉(zhuǎn)速可明
　　顯降低
　　l 有效吸入容積較小
　　l 達(dá)到相同的排氣量只能靠增加
　　轉(zhuǎn)速
　　容積效率 l  容積效率高，氣體回流量小
　　l  不必提高轉(zhuǎn)速也能保證排氣量
　　l 泄漏點(diǎn)較多，效率低
　　l 不增加轉(zhuǎn)速，其排氣量無(wú)法保證
　　轉(zhuǎn)速 l  每分鐘1000－1500 轉(zhuǎn) l 每分鐘1500－3000 轉(zhuǎn)
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　　2.0 效率的對(duì)比
　　2.1 容積效率的對(duì)比
　　容積效率＝實(shí)際產(chǎn)氣量/理論產(chǎn)氣量
　　在壓力差的作用下，壓縮空氣會(huì)從高壓腔向低壓腔回流（內(nèi)泄漏），這是影
　　響容積效率的zui主要因素。這種回流主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面 ：
　　一、沿定子內(nèi)表面的泄漏
　　比較內(nèi)容 滑片式壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī)
　　裝配形式 l 滑片被離心力甩出，與
　　定子內(nèi)壁主動(dòng)密封，無(wú)
　　間隙
　　l 雙螺桿：為防止接觸，轉(zhuǎn)子和定子間
　　必須留有足夠的間隙
　　l 單螺桿：轉(zhuǎn)子、星形輪與定子間都必
　　須留有足夠的間隙
　　氣體回流 l 油膜密封穩(wěn)定，內(nèi)泄漏
　　可能性極小
　　l 油膜不能*密封間隙，回流量較大
　　吸氣口
　　排氣口
　　圖2－1 雙螺桿機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)殼布置 圖2－2 滑片機(jī)轉(zhuǎn)子與定子布置
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　　二、沿端面的泄漏
　　比較內(nèi)容 滑片式壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī)
　　氣體回流 l 端面間隙不變，油膜密封保
　　證沿端面無(wú)泄漏
　　l 排氣口的余隙增大，意味著
　　泄漏無(wú)法避免
　　成因 l 強(qiáng)大的軸向推力
　　排氣口余隙
　　吸氣口余隙
　　圖2－3 雙螺桿機(jī)轉(zhuǎn)子與端蓋密封 圖2－4 滑片機(jī)轉(zhuǎn)子與端蓋密封
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　　三、余隙容積（泄漏三角形）
　　“泄漏三角形”是指在螺桿式壓縮機(jī)中，轉(zhuǎn)子在嚙合時(shí)其形線(xiàn)造成的一個(gè)空
　　隙。高壓空氣會(huì)通過(guò)此空隙向低壓區(qū)回流，而且無(wú)法通過(guò)密封。
　　這是由螺桿式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的幾何型線(xiàn)帶來(lái)的一個(gè)典型技術(shù)問(wèn)題，*地消除
　　它是不可能的。
　　滑片式壓縮機(jī)中不存在“泄漏三角形”。
　　圖2－7 滑片的潤(rùn)滑與密封
　　圖2－5 陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子嚙合
　　圖2－6 泄漏三角形
　　必須指出，隨著運(yùn)行時(shí)間的增
　　加，磨損無(wú)法避免。由于螺桿機(jī)是
　　依靠陽(yáng)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)陰轉(zhuǎn)子進(jìn)行工作
　　的，所以磨損較大，導(dǎo)致各種泄漏
　　隨之增大，排氣量下降。
　　滑片機(jī)*可能發(fā)生磨損的
　　部件是滑片。滑片的末端是一個(gè)R
　　弧，通過(guò)油膜與定子密封，磨損極
　　小。即便滑片發(fā)生了輕微磨損，在
　　離心力作用下的自補(bǔ)償功能仍可
　　以保證滑片與定子的良好密封，因
　　此排氣量始終如一。
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　　2.2 傳動(dòng)效率的對(duì)比
　　滑片機(jī)全部采用彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)，理論上沒(méi)有能損失，實(shí)際效率也可以
　　保證在99％以上。為保證高轉(zhuǎn)速，螺桿機(jī)多數(shù)采用齒輪傳動(dòng)，某些機(jī)型因?yàn)榻Y(jié)
　　構(gòu)設(shè)計(jì)或降低成本的原因采用了比較落后的皮帶傳動(dòng)方式。
　　齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖
　　圖2－10 齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)
　　小結(jié)：
　　電費(fèi)是空壓機(jī)用戶(hù)zui大的投資，所占比例超過(guò)80％。因此，在效率上微小
　　的提升都會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)切實(shí)的收益。與雙螺桿機(jī)相比，滑片機(jī)在效率方面的優(yōu)勢(shì)
　　十分突出，真正符合壓縮空氣成本zui低原則，在長(zhǎng)期的使用中必將為用戶(hù)帶來(lái)巨
　　大的經(jīng)濟(jì)效益。
　　彈性聯(lián)軸器 齒輪 皮帶
　　傳動(dòng)效率 99％以上 96％－98％ 94％－96％
　　安全性 高 低 高
　　維護(hù) 基本免維護(hù) 維護(hù)量很大，費(fèi)用高 定期維護(hù)、2 千到1
　　萬(wàn)小時(shí)更換
　　圖2－8 彈性聯(lián)軸器
　　圖2－9 皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)
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　　3.0 維護(hù)性能的對(duì)比
　　影響維護(hù)性能的具體因素分析：
　　維護(hù)費(fèi)用＝ 三濾更換費(fèi)用＋潤(rùn)滑油更換費(fèi)用＋油氣系統(tǒng)檢修費(fèi)用
　　＋傳動(dòng)系統(tǒng)檢修費(fèi)用＋控制系統(tǒng)檢修費(fèi)用＋主機(jī)檢修費(fèi)用
　　組成部分 影響因素 具體影響
　　維護(hù)量 l  零部件數(shù)量
　　l  維護(hù)周期
　　l  零部件數(shù)量越少，維護(hù)量越少
　　l  維護(hù)周期越長(zhǎng)，維護(hù)量越少
　　維護(hù)難度 l  設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)
　　l  零部件尺寸與形式
　　l  結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，維護(hù)越容易
　　l  零部件尺寸越小、重量越輕、形式越簡(jiǎn)單，
　　維護(hù)越容易
　　比較內(nèi)容 滑片式壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī)
　　三濾更換 l 三濾尺寸小，更換容易
　　l 三濾壽命長(zhǎng)：油濾可反復(fù)使用，
　　油分芯壽命1 萬(wàn)小時(shí)
　　l  三濾尺寸大，更換難度大
　　l  三濾壽命相對(duì)較短：油濾2－4
　　千小時(shí)，油分芯5－6 千小時(shí)
　　潤(rùn)滑油更換 l 油量?jī)H為螺桿機(jī)的1/2 l  油量大，費(fèi)用高
　　油氣系統(tǒng)檢修 l  95％以上的管路和閥門(mén)內(nèi)置，
　　外部?jī)H余4 根管路，檢修量少
　　l  所有管路和閥門(mén)外置，接頭處
　　易泄漏，檢修量大
　　傳動(dòng)系統(tǒng)檢修 l 日常免維護(hù)，基本不發(fā)生費(fèi)用 l  皮帶2 千－1 萬(wàn)小時(shí)更換，張
　　緊系統(tǒng)需定期維護(hù)
　　l  齒輪傳動(dòng)需定期檢修，檢修量
　　大，費(fèi)用高
　　控制系統(tǒng)檢修 l  PLC 系統(tǒng)自帶電器元件檢測(cè)功
　　能，檢修方便
　　l  儀表控制系統(tǒng)檢修量大，檢修
　　不方便
　　主機(jī)檢修 l 軸承終生免維護(hù)
　　l 排氣量始終如一，主機(jī)免維護(hù)
　　l 不存在抱死現(xiàn)象
　　l  軸承需定期更換，一般雙螺桿
　　機(jī)2－4 萬(wàn)小時(shí)，單螺桿機(jī)5
　　萬(wàn)小時(shí)以?xún)?nèi)，費(fèi)用很高
　　l  雙螺桿機(jī)一般3 年左右排氣量
　　開(kāi)始明顯下降，需大修調(diào)整；
　　單螺桿機(jī)星形輪屬于易損件，
　　需定期更換
　　l  軸承失效、潤(rùn)滑油積炭等多種
　　原因都可能導(dǎo)致主機(jī)抱死，一
　　旦抱死，必須采用設(shè)備維
　　修，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行
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　　結(jié)束語(yǔ)：
　　滑片式壓縮機(jī)從誕生至今已有近80 年的歷史，其間經(jīng)歷了從設(shè)計(jì)到加工的
　　數(shù)次革命，技術(shù)上已趨于，在歐美眾多的企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而在
　　國(guó)內(nèi)的空壓機(jī)市場(chǎng)上，她無(wú)疑還是一個(gè)新事物，仍然處在概念傳播的階段。沈陽(yáng)
　　偉納通用設(shè)備有限公司將她引進(jìn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，目的是為迅速發(fā)展的民族工業(yè)盡
　　一份綿薄之力。我們有理由堅(jiān)信：憑借著她超凡的性能和我們不懈的努力，未來(lái)
　　的新型空壓機(jī)市場(chǎng)必然會(huì)成為滑片式壓縮機(jī)的天下！
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　　附錄：空壓機(jī)選型的*準(zhǔn)則——壓縮空氣成本zui低原則
　　客戶(hù)購(gòu)買(mǎi)空壓機(jī)和相關(guān)后處理設(shè)備的zui終目的是組建空壓系統(tǒng)，制造出符合
　　要求的壓縮空氣用于生產(chǎn)。因此，壓縮空氣成本zui低原則就成為了判定壓縮機(jī)性
　　能的*準(zhǔn)則，即：在一定的生產(chǎn)環(huán)境下，生產(chǎn)出同等體積、同等質(zhì)量壓縮空氣
　　的成本zui低。
　　上圖是綜合了國(guó)內(nèi)外數(shù)百家企業(yè)的空壓站調(diào)研數(shù)據(jù)之后得出的壓縮空氣成
　　本分析圖。調(diào)研機(jī)型為：4KW~250KW的往復(fù)式、螺桿式、滑片式和少量其它形
　　式的空氣壓縮機(jī)；工作條件為：?jiǎn)螜C(jī)每天工作12 小時(shí)，連續(xù)工作10 年。
　　從圖中可見(jiàn)，在長(zhǎng)達(dá)10 年的持續(xù)投入中，電費(fèi)占到了80 以上的份額，遠(yuǎn)遠(yuǎn)
　　超過(guò)設(shè)備購(gòu)買(mǎi)的比例；而設(shè)備的正常維護(hù)和意外事故（包括：非常規(guī)維修和停產(chǎn)
　　損失）所占的比例也都接近于設(shè)備購(gòu)買(mǎi)的比例。從技術(shù)角度分析以上數(shù)據(jù)，用戶(hù)
　　在壓縮空氣上zui大的三項(xiàng)投資，即：電費(fèi)、正常維護(hù)費(fèi)用和意外事故帶來(lái)的費(fèi)用
　　分別對(duì)應(yīng)了空壓機(jī)的三項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)：效率、維護(hù)性能和可靠性。
　　從上述分析可見(jiàn)，用戶(hù)在選擇空壓機(jī)時(shí)單純地比較設(shè)備價(jià)格或形式并無(wú)實(shí)際
　　意義，而應(yīng)該依據(jù)壓縮空氣成本zui低原則，重點(diǎn)考察設(shè)備地效率、維護(hù)性能和可
　　靠性這三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。（可靠性是設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)，應(yīng)優(yōu)先考慮）
　　顯而易見(jiàn)，可靠性越高、效率越高、維護(hù)性能越好的空壓機(jī)必將成為用戶(hù)的
　　。
　　圖2－1 壓縮空氣成本分析
　　設(shè)備購(gòu)買(mǎi)7%
　　正常維護(hù)5%
　　意外事故5%
　　其他費(fèi)用1%
　　電費(fèi) 82%
　　電費(fèi)