【壓縮機網】對于雙螺桿壓縮機和單螺桿壓縮機的滾動與滑動摩擦問題，人們眾說紛紜，有人說：雙螺桿兩轉子之間是滾動摩擦，單螺桿壓縮機轉子與星輪之間是滑動摩擦……

　　為了正確的認識滑動與滾動摩擦，我們不妨分析兩個物體的摩擦形態。兩個物體的摩擦形態有三種：滾動摩擦、滑動摩擦和滾滑摩擦。

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

　　滑動摩擦是相對運動的摩擦偶件有一件不斷的變換接觸點（例如氣缸）；而另一件的接觸點不變化（例如活塞上的某點），也就是說相對滑動的一摩擦偶件的接觸點相對位置不變；而另一摩擦偶件的接觸點在一直變化，形成滑動摩擦。滑動摩擦是物體沿著另一物體表面滑動時所產生的摩擦。

　　滾滑摩擦是指由于兩個零件嚙合而形成的摩擦。兩個互相嚙合的物體（例如齒輪、雙螺桿、單螺桿與星輪），當嚙合點位于節圓直徑上時，瞬時線速度相等，此時摩擦是滾動摩擦；當嚙合點偏離節圓直徑時，一個零件的瞬時線速度增大，另一個零件的瞬時線速度減小，由于嚙合點兩零件瞬時線速度不同，形成了基于滾動摩擦附加滑動摩擦的滾滑動摩擦。由于嚙合點的位置周期性的發生變化，這種滾滑動摩擦的數據會發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比嚙合，一對嚙合的螺桿其節圓直徑是固定的，當接觸點位于節圓直徑時，兩個轉子接觸點的線速度相同，此時兩轉子的運動是純滾動。

　　當接觸點離開節圓直徑時，兩個轉子接觸點的線速度就發生了變化，當陽轉子與陰轉子的接觸點位于陰轉子節圓一側某一點時，其陰轉子接觸點的瞬時線速度小于陽轉子接觸點的線速度。此時陰轉子的瞬時運動是滾動，而陽轉子的瞬時運動是滾動+滑動。同樣，當陽轉子與陰轉子的接觸點位于陽轉子節圓一側某一點時，其陽轉子接觸點的瞬時線速度小于陰轉子接觸點的線速度，此時陽轉子的瞬時運動是滾動，而陰轉子的瞬時運動是滾動+滑動。

　　當一個轉子嚙合點在齒尖時，另一個轉子的嚙合點必然在齒根，位于齒尖此時轉子滑動分量與滾動分量的比值最大，也就是滑動摩擦最大。

　　雙螺桿壓縮機的型線水平，不僅體現在泄漏三角形的大小，也體現在型線的流暢與否。流暢的型線不會產生干涉帶，差的型線會產生干涉帶，影響螺桿的性能和可靠性，這種干涉會增加螺桿的磨損。干涉帶多發生在螺桿齒高的中部，在分解主機換軸承時，會發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，此處基本是純滾動區域，沒有和很少有滑動摩擦，基本沒有磨損；離開這部分區域，開始有滑動摩擦，相對于上述區域會有磨損發生，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。

　　沒有其它措施時，雙螺桿壓縮機在這種情況下會因滑動摩擦大而無法正常運轉。

　　雙螺桿壓縮機的發明人就想辦法克服這種滑動摩擦，發明出無油雙螺桿壓縮機和噴油雙螺桿壓縮機。

　　無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，不接觸也就沒有摩擦。

　　噴油雙螺桿有大量的潤滑油被噴人壓縮氣體介質，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有同步齒輪，由陽轉子直接帶動陰轉子旋轉。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，很快就會由于焊接而粘牢發生“抱機”事故。

 

　　2.單螺桿壓縮機

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

　　當接觸點離開節圓直徑時，蝸桿與星輪接觸點的線速度就發生了變化，位于節圓直徑星輪側某一點時，其蝸桿接觸點的瞬時線速度大于星輪接觸點的線速度。此時蝸桿的瞬時線速度大，而星輪的瞬時線速度小，呈現星輪的摩擦狀態是滾動，而蝸桿的摩擦是滾動加滑動形態。

　　同樣，當轉子與星輪的接觸點位于蝸桿節圓一側某一點時，其蝸桿接觸點的瞬時線速度則小于星輪接觸點的瞬時線速度。此時蝸桿的瞬時運動是滾動，而星輪接觸點的瞬時運動是滾動+滑動。

　　當蝸桿的嚙合點在齒尖時，星輪的嚙合點必然在齒根，此時蝸桿的滑動分量與滾動分量的比值最大，也就是滑動摩擦最大。

　　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。在型面上的某處會有微點接觸，或某處接觸面有微量不均布，經開機后其磨損是必然的。在較短的時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。此后在很長的時間內嚙合付磨損越來越微量，直至不再磨損。

　　蝸桿與星輪的不干涉在于嚙合時，星輪型線對蝸桿型線干涉的不斷退讓，形成第二、第三、第四……條接觸線。

　　學者們對直線包絡嚙合副的星輪齒側理論型面進行了多方研究，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一步的改善，促進了單螺桿壓縮機的發展。

　　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說摩擦小），但是有的單螺桿生產商的產品卻很少更換星輪片，更不用說更換蝸桿了；

　　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與滑動摩擦狀況不同，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與滑動摩擦特性，加之其軸承軸向很小，型線的多條接觸線變換，使螺桿水潤滑壓縮機的磨損很小，因而得到廣泛應用。不同生產商的單螺桿壓縮機在型線、材料和加工細節方面各有特點，呈現在應用場合就表現不同。有的單螺桿水潤滑壓縮機在很長的時間內嚙合付磨損越來越微量，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，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同步齒輪的水潤滑壓縮機，但是一直沒有取得成功。

　　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題，沒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型的差異

　　不得不說，單雙螺桿壓縮機摩擦類型的差異是由它們的轉子軸線決定的，因為雙螺桿壓縮機的兩轉子軸線是平行的，而單螺桿壓縮機轉子軸線是相互垂直的，這就決定了它們的摩擦差異。其瞬時滾滑動的比例構成也較為復雜，摩擦特性對其不同嚙合線的依賴不同，好的型線的嚙合線摩擦小、壽命長，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很長，甚至會無限長。

　　除了螺桿壓縮機的型線因素外，其加工技巧有時也起很大作用，作者拜訪過幾個壓縮機制造商，其中有一個制造商印象較深，他們幾乎沒有抱機事件，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，發現他們的轉子有一些特殊的加工技巧，雖然沒能做得最好，但是很有特點，對避免抱機和延長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型是不同的兩種滾滑動摩擦，并非是雙螺桿兩轉子之間是滾動摩擦，單螺桿壓縮機轉子與星輪之間是滑動摩擦那么簡單；

　　2.現在看來，人們對水潤滑單螺桿壓縮機的接觸線研究是成功的，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題以及其它問題，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題，更適用于中壓壓縮機和艦船用高壓空壓機。

 

、

來源：本站原創