针对压缩机啮合副进行探究

　　螺杆头数Z1和星轮齿数Z2为使压缩机啮合副上下部分均衡地工作，螺杆头数Z1应取偶数。由于Z1增大，星轮外圆与螺杆外缘重叠量增大，螺槽所占比例减少，降低了充气容积。研究结果表明，Z1的取值与压缩比ε有关：ε=2～4时，Z1=4；ε=7～10时，Z1=6；ε=10～16时，Z1=8.显然，对于动力用压缩机，Z1=6*常用，列出了不同的Z2与之组合时螺槽容积的变化。由此可知，6/9组合的螺槽容积*大，但星轮齿数2应与Z1互质，这样，在啮合时，星轮每一齿均轮流扫过所有螺槽，使啮合副磨损均匀，加工时无分度误差，装配时也无需考虑哪个齿啮入哪个螺槽能获得*佳配合的问题，精度易于保证。故选用6/11的齿数组合*适宜，称为标准组合。

　　Z1/Z2不同组合时的螺槽容积Z1Z2相对螺槽容积，啮合角α星轮齿由啮入螺槽开始到退出螺槽为止星轮所转过的角度称为啮合角α。对于标准组合，*大啮合角应在螺杆旋转半周时，此时星轮转过6π/11.螺杆*大转角213螺杆齿顶宽度Δ与星轮齿宽b螺杆齿顶宽度Δ的大小会对泄漏量和齿顶强度等产生影响。增大Δ值，可改善气密性，但螺杆的容积利用率减少；Δ值过小，则螺杆齿顶强度不足，易于损坏，且还使星轮齿底过窄，不易加工，也易引起应力集中。

　　若取ξ为螺杆齿顶宽度系数，则Δ=ξd1.一般视螺杆大小，取ξ=01016～01025.星轮齿宽是啮合副的主要几何参数之一，其值与螺槽容积和螺杆齿顶宽度Δ密切相关。其计算式为b=2asin（γ/2）-Δcos（γ/2）（1）式中γ=2π/11（标准组合）；a=S-（d1/2）。中心距S设λ为中心距系数，则中心距S=λd1，它取决于星轮齿啮入螺槽深度，而啮入深度又与啮合角和螺槽容积有关。表示了在λd=1的条件下，相对啮入深度h与相对螺槽容积VΣ的关系，说明h值并不是越大越好，因随着啮入深度的增大，为保证一定的Δ值，槽宽b将会减小。由于相对啮入深度h为啮入深度与螺杆半径之比，故由图可知，当啮入深度等于螺杆半径的45%时，螺槽容积*大，与此相应的中心距系数获得*佳值，即λ=λopt.由几何关系可求得此时的λopt=018.

　　算例样机参数：容积流量Q=3m3/min，排气压力p=017MPa，容积效率η=0185，转速n=2940r/min，喷油，风冷。为了反映λd变化对机器性能和结构尺寸的影响，引入评估量S/Q.显然，其值越小，单位排气量的结构尺寸越小，机器的经济性越好。应用单螺杆压缩机工作过程数值模拟计算程序获得的结果见。

　　结论正确认识啮合副的主要几何参数及其相互关系，是单螺杆压缩机合理设计和性能提高的基本保证，在λd≠1的条件下，有些参数的确定已不能按传统方法处理。研究结果表明，啮合副直径比λd与星轮齿啮入螺槽深度有关，因此也与中心距系数的*佳值λopt有关。对应于每一个λd，均有一个相应的λopt.在螺杆直径不变的条件下，λd>1时，评估机器经济性的参数S/Q在一定范围内随λd的增大而提高，一般可取λd=1100～1110.应当指出的是，选用不同的λd时，评估压缩机的性能的参数D容积比能N/Q，无明显变化。这是因为随着容积流量Q的增加，轴功率N也相应增加。