【壓縮機網(wǎng)】對于雙螺桿壓縮機和單螺桿壓縮機的滾動(dòng)與滑動(dòng)摩擦問(wèn)題，人們眾說(shuō)紛紜，有人說(shuō)：雙螺桿兩轉子之間是滾動(dòng)摩擦，單螺桿壓縮機轉子與星輪之間是滑動(dòng)摩擦……

　　為了正確的認識滑動(dòng)與滾動(dòng)摩擦，我們不妨分析兩個(gè)物體的摩擦形態(tài)。兩個(gè)物體的摩擦形態(tài)有三種：滾動(dòng)摩擦、滑動(dòng)摩擦和滾滑摩擦。

　　滾動(dòng)摩擦是相對運動(dòng)的摩擦偶件不斷地變換接觸點(diǎn)（例如球軸承）或接觸線(xiàn)（例如滾柱軸承），而且其接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度相同，形成無(wú)滑動(dòng)的滾動(dòng)摩擦。

　　滑動(dòng)摩擦是相對運動(dòng)的摩擦偶件有一件不斷的變換接觸點(diǎn)（例如氣缸）；而另一件的接觸點(diǎn)不變化（例如活塞上的某點(diǎn)），也就是說(shuō)相對滑動(dòng)的一摩擦偶件的接觸點(diǎn)相對位置不變；而另一摩擦偶件的接觸點(diǎn)在一直變化，形成滑動(dòng)摩擦?；瑒?dòng)摩擦是物體沿著(zhù)另一物體表面滑動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦。

　　滾滑摩擦是指由于兩個(gè)零件嚙合而形成的摩擦。兩個(gè)互相嚙合的物體（例如齒輪、雙螺桿、單螺桿與星輪），當嚙合點(diǎn)位于節圓直徑上時(shí)，瞬時(shí)線(xiàn)速度相等，此時(shí)摩擦是滾動(dòng)摩擦；當嚙合點(diǎn)偏離節圓直徑時(shí)，一個(gè)零件的瞬時(shí)線(xiàn)速度增大，另一個(gè)零件的瞬時(shí)線(xiàn)速度減小，由于嚙合點(diǎn)兩零件瞬時(shí)線(xiàn)速度不同，形成了基于滾動(dòng)摩擦附加滑動(dòng)摩擦的滾滑動(dòng)摩擦。由于嚙合點(diǎn)的位置周期性的發(fā)生變化，這種滾滑動(dòng)摩擦的數據會(huì )發(fā)生周期性的交替變化。

 

　　1.雙螺桿壓縮機

　　雙螺桿壓縮機兩轉子是定傳動(dòng)比嚙合，一對嚙合的螺桿其節圓直徑是固定的，當接觸點(diǎn)位于節圓直徑時(shí)，兩個(gè)轉子接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度相同，此時(shí)兩轉子的運動(dòng)是純滾動(dòng)。

　　當接觸點(diǎn)離開(kāi)節圓直徑時(shí)，兩個(gè)轉子接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度就發(fā)生了變化，當陽(yáng)轉子與陰轉子的接觸點(diǎn)位于陰轉子節圓一側某一點(diǎn)時(shí)，其陰轉子接觸點(diǎn)的瞬時(shí)線(xiàn)速度小于陽(yáng)轉子接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度。此時(shí)陰轉子的瞬時(shí)運動(dòng)是滾動(dòng)，而陽(yáng)轉子的瞬時(shí)運動(dòng)是滾動(dòng)+滑動(dòng)。同樣，當陽(yáng)轉子與陰轉子的接觸點(diǎn)位于陽(yáng)轉子節圓一側某一點(diǎn)時(shí)，其陽(yáng)轉子接觸點(diǎn)的瞬時(shí)線(xiàn)速度小于陰轉子接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度，此時(shí)陽(yáng)轉子的瞬時(shí)運動(dòng)是滾動(dòng)，而陰轉子的瞬時(shí)運動(dòng)是滾動(dòng)+滑動(dòng)。

　　當一個(gè)轉子嚙合點(diǎn)在齒尖時(shí)，另一個(gè)轉子的嚙合點(diǎn)必然在齒根，位于齒尖此時(shí)轉子滑動(dòng)分量與滾動(dòng)分量的比值最大，也就是滑動(dòng)摩擦最大。

　　雙螺桿壓縮機的型線(xiàn)水平，不僅體現在泄漏三角形的大小，也體現在型線(xiàn)的流暢與否。流暢的型線(xiàn)不會(huì )產(chǎn)生干涉帶，差的型線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生干涉帶，影響螺桿的性能和可靠性，這種干涉會(huì )增加螺桿的磨損。干涉帶多發(fā)生在螺桿齒高的中部，在分解主機換軸承時(shí)，會(huì )發(fā)現螺桿的型面有寬度不同的干涉帶。

　　齒高中部呈現干涉帶原因在于，齒高中部是兩螺桿節圓區域及附近區域，此處基本是純滾動(dòng)區域，沒(méi)有和很少有滑動(dòng)摩擦，基本沒(méi)有磨損；離開(kāi)這部分區域，開(kāi)始有滑動(dòng)摩擦，相對于上述區域會(huì )有磨損發(fā)生，出現干涉帶減小趨勢，因而出現齒高中部呈現干涉帶的現象。

　　沒(méi)有其它措施時(shí)，雙螺桿壓縮機在這種情況下會(huì )因滑動(dòng)摩擦大而無(wú)法正常運轉。

　　雙螺桿壓縮機的發(fā)明人就想辦法克服這種滑動(dòng)摩擦，發(fā)明出無(wú)油雙螺桿壓縮機和噴油雙螺桿壓縮機。

　　無(wú)油雙螺桿壓縮機的兩轉子并不接觸，其相對位置是由同步齒輪保證的，不接觸也就沒(méi)有摩擦。

　　噴油雙螺桿有大量的潤滑油被噴人壓縮氣體介質(zhì)，并被帶人兩轉子表面，起到冷卻、潤滑、密封、降噪和凈化的作用。噴油雙螺桿壓縮機沒(méi)有同步齒輪，由陽(yáng)轉子直接帶動(dòng)陰轉子旋轉。噴油雙螺桿壓縮機必須噴油，失油的噴油雙螺桿壓縮機轉子由于摩擦作用，很快就會(huì )由于焊接而粘牢發(fā)生“抱機”事故。

 

　　2.單螺桿壓縮機

　　單螺桿壓縮機的摩擦比較復雜，蝸桿和星輪的軸線(xiàn)互相垂直，不像雙螺桿那樣兩轉子軸線(xiàn)互相平行。單螺桿壓縮機蝸桿與星輪是定傳動(dòng)比嚙合，蝸桿與星輪的節圓直徑是固定的，當接觸點(diǎn)位于節圓直徑時(shí)，蝸桿與星輪接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度相同，此時(shí)蝸桿與星輪運動(dòng)是純滾動(dòng)。

　　當接觸點(diǎn)離開(kāi)節圓直徑時(shí)，蝸桿與星輪接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度就發(fā)生了變化，位于節圓直徑星輪側某一點(diǎn)時(shí)，其蝸桿接觸點(diǎn)的瞬時(shí)線(xiàn)速度大于星輪接觸點(diǎn)的線(xiàn)速度。此時(shí)蝸桿的瞬時(shí)線(xiàn)速度大，而星輪的瞬時(shí)線(xiàn)速度小，呈現星輪的摩擦狀態(tài)是滾動(dòng)，而蝸桿的摩擦是滾動(dòng)加滑動(dòng)形態(tài)。

　　同樣，當轉子與星輪的接觸點(diǎn)位于蝸桿節圓一側某一點(diǎn)時(shí)，其蝸桿接觸點(diǎn)的瞬時(shí)線(xiàn)速度則小于星輪接觸點(diǎn)的瞬時(shí)線(xiàn)速度。此時(shí)蝸桿的瞬時(shí)運動(dòng)是滾動(dòng)，而星輪接觸點(diǎn)的瞬時(shí)運動(dòng)是滾動(dòng)+滑動(dòng)。

　　當蝸桿的嚙合點(diǎn)在齒尖時(shí)，星輪的嚙合點(diǎn)必然在齒根，此時(shí)蝸桿的滑動(dòng)分量與滾動(dòng)分量的比值最大，也就是滑動(dòng)摩擦最大。

　　好的嚙合付是首要條件，互不干涉是單螺桿嚙合付必須遵循的原則，誠然，制造中的微量誤差使實(shí)際嚙合付與理論上的嚙合付有一定差異。在型面上的某處會(huì )有微點(diǎn)接觸，或某處接觸面有微量不均布，經(jīng)開(kāi)機后其磨損是必然的。在較短的時(shí)間內使嚙合付干涉處被磨去，呈現出與理論嚙合付相吻的型面，即為磨合期，粗糙度小的單螺桿壓縮機很容易磨合。在此期間內，嚙合付漸漸由稍差轉化為較好的嚙合付，最終為互不干涉的嚙合付。此后在很長(cháng)的時(shí)間內嚙合付磨損越來(lái)越微量，直至不再磨損。

　　蝸桿與星輪的不干涉在于嚙合時(shí)，星輪型線(xiàn)對蝸桿型線(xiàn)干涉的不斷退讓?zhuān)纬傻诙?、第三、第?hellip;…條接觸線(xiàn)。

　　學(xué)者們對直線(xiàn)包絡(luò )嚙合副的星輪齒側理論型面進(jìn)行了多方研究，為單螺桿壓縮機星輪齒型面的設計提供了理論依據，使單螺桿壓縮機的摩擦狀況有了進(jìn)一步的改善，促進(jìn)了單螺桿壓縮機的發(fā)展。

　　由于人們對單螺桿空氣壓縮機的摩擦形式看法不同，雖然普遍認為單螺桿壓縮機有摩擦，但是人們也有不同的看法：

　　其一：人們認為單螺桿空氣壓縮機最大做到60立方米/分鐘，不像雙螺桿壓縮機可做到很大；

　　其二：雖然有些壓縮機供應商也認為單螺桿壓縮機還有摩擦（相對于雙螺桿壓縮機來(lái)說(shuō)摩擦?。?，但是有的單螺桿生產(chǎn)商的產(chǎn)品卻很少更換星輪片，更不用說(shuō)更換蝸桿了；

　　其三：由于單螺桿壓縮機的摩擦特性決定，單螺桿壓縮機適合制作單級壓縮比高的壓縮機；兩級微油單螺桿壓縮機的排氣壓力可以做到4.0MPa，而雙螺桿壓縮機要三級壓縮才行，而用于軍工的艦船單螺桿壓縮機做得更高。

 

　　3.水潤滑螺桿壓縮機

　　雙螺桿壓縮機和單螺桿壓縮機的滾動(dòng)與滑動(dòng)摩擦狀況不同，反映在水潤滑螺桿壓縮機上，出現了差異。

　　單螺桿水潤滑壓縮機

　　由于單螺桿壓縮機有獨特的滾動(dòng)與滑動(dòng)摩擦特性，加之其軸承軸向很小，型線(xiàn)的多條接觸線(xiàn)變換，使螺桿水潤滑壓縮機的磨損很小，因而得到廣泛應用。不同生產(chǎn)商的單螺桿壓縮機在型線(xiàn)、材料和加工細節方面各有特點(diǎn)，呈現在應用場(chǎng)合就表現不同。有的單螺桿水潤滑壓縮機在很長(cháng)的時(shí)間內嚙合付磨損越來(lái)越微量，直至不再磨損。

　　當然，同樣規格的單螺桿空壓機由于水潤滑的摩擦力大，密封性差，但其冷卻性能好，因而反映在性能方面稍有差距。據制造商提供的數據看來(lái)，同水平的水潤滑單螺桿空壓機在0.8MPa110kW工況氣量為微油單螺桿空壓機的0.965，可以說(shuō)是相當不錯了。

　　雙螺桿水潤滑壓縮機

　　一般都有同步齒輪，人們也想把雙螺桿壓縮機做成無(wú)同步齒輪的水潤滑壓縮機，但是一直沒(méi)有取得成功。

　　作者認為，雖然噴油雙螺桿壓縮機軸承軸向負載大，轉子滾滑摩擦性能也不差，所以，解決了機體和轉子的材料和配比問(wèn)題，沒(méi)有同步齒輪的雙螺桿水潤滑壓縮機也是可行的。

 

　　4.單、雙螺桿壓縮機摩擦類(lèi)型的差異

　　不得不說(shuō)，單雙螺桿壓縮機摩擦類(lèi)型的差異是由它們的轉子軸線(xiàn)決定的，因為雙螺桿壓縮機的兩轉子軸線(xiàn)是平行的，而單螺桿壓縮機轉子軸線(xiàn)是相互垂直的，這就決定了它們的摩擦差異。其瞬時(shí)滾滑動(dòng)的比例構成也較為復雜，摩擦特性對其不同嚙合線(xiàn)的依賴(lài)不同，好的型線(xiàn)的嚙合線(xiàn)摩擦小、壽命長(cháng)，在軸承不失效和潤滑冷卻的情況下，其螺桿轉子或星輪的壽命會(huì )很長(cháng)，甚至會(huì )無(wú)限長(cháng)。

　　除了螺桿壓縮機的型線(xiàn)因素外，其加工技巧有時(shí)也起很大作用，作者拜訪(fǎng)過(guò)幾個(gè)壓縮機制造商，其中有一個(gè)制造商印象較深，他們幾乎沒(méi)有抱機事件，星輪片的壽命也非常好。作者在免為其難的情況下，讓他們隨便拿一種螺桿給我看看，發(fā)現他們的轉子有一些特殊的加工技巧，雖然沒(méi)能做得最好，但是很有特點(diǎn)，對避免抱機和延長(cháng)星輪片壽命很有裨益。

 

　　小結

　　1.雙螺桿壓縮機和單螺桿壓縮機的摩擦類(lèi)型是不同的兩種滾滑動(dòng)摩擦，并非是雙螺桿兩轉子之間是滾動(dòng)摩擦，單螺桿壓縮機轉子與星輪之間是滑動(dòng)摩擦那么簡(jiǎn)單；

　　2.現在看來(lái)，人們對水潤滑單螺桿壓縮機的接觸線(xiàn)研究是成功的，改善了單螺桿壓縮機的摩擦磨損狀況，好的單螺桿壓縮機星輪片幾乎不磨損；

　　3.解決了機體和轉子材料和配比問(wèn)題以及其它問(wèn)題，不設同步齒輪的雙螺桿水潤滑壓縮機是可行的；

　　4.單螺桿壓縮機解決了摩擦問(wèn)題，更適用于中壓壓縮機和艦船用高壓空壓機。

 

、

來(lái)源：本站原創(chuàng )