一種單螺桿壓縮機(jī)的滑閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

周本漢

摘 要：在單螺桿壓縮機(jī)中，常用的滑閥調(diào)節(jié)方式為：在機(jī)體內(nèi)設(shè)置油缸或氣缸，油缸或氣缸內(nèi)的活塞帶動(dòng)滑閥運(yùn)動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)滑閥行程的目的。然而，這類(lèi)調(diào)節(jié)方式的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，與油缸或氣缸配套的驅(qū)動(dòng)件、零部件、控制閥較多，且調(diào)節(jié)響應(yīng)較慢，調(diào)節(jié)不能達(dá)到很精確的程度，而且能調(diào)節(jié)的行程只有數(shù)個(gè)檔位。本文介紹一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能精確、無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)滑閥行程的機(jī)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)；滑閥；行程；無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；步進(jìn)電機(jī)；蝸桿；蝸輪；旋轉(zhuǎn)密封圈；絲杠；移動(dòng)螺母

中圖分類(lèi)號(hào)：TB653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）04-0079-01

在單螺桿壓縮機(jī)中，常用的滑閥調(diào)節(jié)方式為：在機(jī)體內(nèi)設(shè)置油缸或氣缸，油缸或氣缸內(nèi)的活塞帶動(dòng)滑閥運(yùn)動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)滑閥行程的目的。然而，這類(lèi)調(diào)節(jié)方式的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，與油缸或氣缸配套的驅(qū)動(dòng)件、零部件、控制閥較多，且調(diào)節(jié)響應(yīng)較慢，調(diào)節(jié)不能達(dá)到很精確的程度，而且能調(diào)節(jié)的行程只有數(shù)個(gè)檔位。在一種氣缸、活塞、彈簧式滑閥行程調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中，氣體從進(jìn)氣腔引入，經(jīng)過(guò)缸體、二位二通電磁閥、氣缸盤(pán)等進(jìn)入活塞腔，活塞在氣體力和彈簧力的作用下，帶動(dòng)滑閥移動(dòng)。但是，進(jìn)氣壓力有一定波動(dòng)，實(shí)際彈簧力與計(jì)算值有一定差值，因此，滑閥的行程不能準(zhǔn)確控制。而且，需在缸體、氣缸盤(pán)上加工多個(gè)直徑較小的通孔，生產(chǎn)成本較高。

以下介紹一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能精確、無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)滑閥行程的機(jī)構(gòu)。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，能正反轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)置于機(jī)頂，通過(guò)皮帶、皮帶輪驅(qū)動(dòng)蝸桿、蝸輪，蝸輪帶動(dòng)絲杠、移動(dòng)螺母運(yùn)動(dòng)。以上各示意圖的右側(cè)為進(jìn)氣端，左側(cè)為排氣端。

蝸桿與蝸桿軸承座之間的密封件為旋轉(zhuǎn)密封圈。以前，旋轉(zhuǎn)密封圈的工作壓力很低，限制了旋轉(zhuǎn)密封圈的使用范圍?，F(xiàn)在，已有工作壓力達(dá)數(shù)兆帕甚至數(shù)十兆帕的旋轉(zhuǎn)密封圈的國(guó)產(chǎn)品牌可供選用。

絲杠被絲杠軸承座和絲杠軸承座蓋限位，只能轉(zhuǎn)動(dòng)，不能作軸向運(yùn)動(dòng)。

移動(dòng)螺母用螺釘固定在滑閥拉桿連接板上，被滑閥拉桿連接板、滑閥拉桿、滑閥和滑閥槽限位，只能作軸向運(yùn)動(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。移動(dòng)螺母前端的圓柱部分與氣缸盤(pán)配合，以保證移動(dòng)螺母在徑向的定位精度合格。

絲杠與移動(dòng)螺母的配合為自鎖結(jié)構(gòu)，即絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能帶動(dòng)移動(dòng)螺母作軸向運(yùn)動(dòng)。而移動(dòng)螺母受軸向力時(shí)，不能使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，亦即此時(shí)移動(dòng)螺母不能作軸向運(yùn)動(dòng)，從而保證滑閥能準(zhǔn)確定位。

當(dāng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，滑閥向排氣端或進(jìn)氣端運(yùn)動(dòng)，行程按步進(jìn)電機(jī)的步距連續(xù)變化，而且根據(jù)傳感器檢測(cè)到的有關(guān)數(shù)據(jù)，滑閥能夠可靠地停留在其行程范圍內(nèi)的預(yù)定位置，從而使排氣壓力、排氣溫度、排氣量等參數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)值。

計(jì)算方法如下：

絲杠與移動(dòng)螺母的嚙合選用梯形螺紋，梯形螺紋的導(dǎo)程為S，螺紋中徑為d2，齒形角為α2，絲杠與移動(dòng)螺母的摩擦因數(shù)為f，則螺紋升角λ=arctan（S/（3.14*d2）），當(dāng)量摩擦角ρ=arctan（f/cos（α2/2）），當(dāng)λ<ρ時(shí)，絲杠與移動(dòng)螺母能自鎖?；y受力面積Ahf，排氣壓力P2，軸向載荷F= P2*Ahf*2，梯形螺紋摩擦力矩Mt1=（d2/2）*F*tan（λ+ρ），絲杠軸向支撐環(huán)面的外徑Do，絲杠軸向支撐環(huán)面的內(nèi)徑do，絲杠與軸承的摩擦因數(shù)fa，絲杠軸向支撐環(huán)面摩擦力矩Mt2=（1/3）*fa*F*（Do3-do3）/（Do2-do2），絲杠的驅(qū)動(dòng)力矩Mt=Mt1+Mt2。絲杠與蝸輪之間采用鍵連接的結(jié)構(gòu)，所以，蝸輪扭矩T2=Mt。

旋轉(zhuǎn)密封圈與蝸桿配合的許用線(xiàn)速度為v，蝸桿在此處的半徑為r，蝸桿的轉(zhuǎn)速n1=v/（2*3.14*r）。

選用ZN型蝸桿蝸輪嚙合副，傳動(dòng)比i=z2/z1，傳動(dòng)效率η=（100-3.5*（i）0.5）/100，蝸桿扭矩T1=T2/（i*η），根據(jù)蝸桿扭矩T1選用步進(jìn)電機(jī)。

當(dāng)蝸桿的轉(zhuǎn)角為θ1，蝸輪的轉(zhuǎn)角亦即移動(dòng)螺母的轉(zhuǎn)角θ2=θ1/i，絲杠軸向位移L=（θ2/（2*3.14））*S，式中θ2的單位為弧度。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)與蝸桿的傳動(dòng)比，即可計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)的步距角與移動(dòng)螺母的軸向位移的關(guān)系。

從上往下看，當(dāng)電機(jī)作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸輪作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（從排氣端往進(jìn)氣端看），如絲杠與移動(dòng)螺母為右旋螺紋，則此時(shí)移動(dòng)螺母向排氣端運(yùn)動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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