卡塞尔为你解析单螺杆压缩机的技术
单螺杆压缩机的开发应用与关键技术
螺杆压缩机是往复式活塞压缩机换代产品，用螺杆取代活塞式压缩机是动力用压缩机发展趋势。螺杆压缩机有
双螺杆和单螺杆两种。双螺杆压缩机全套技术我国已重复引进多套，但**技术，例如齿形为**代单边修正不对
称摆线。也正是这个原因，外商与台商利用他们第三代星型齿等技术优势抢占中国市场，目前国内厂家很难与他们
竞争。单螺杆压缩机60年代由法国人辛麦恩发明，七十年代主要用作喷油压缩机，八十年代技术真正成熟后，其应
用范围才日淅扩大。单螺杆压缩机虽比双螺杆压缩机问世晚数十年，但因性能优异而上升势头强劲。
1、工作原理与特点单螺杆压缩机，主要由一个六头螺杆和二个十一齿星轮及机体组成。结构简单，体积小，重量
不到活塞式1/6。螺杆转一圈有十二次吸、排气。螺杆高速运转时气流脉动小、排气量大。因星轮对称安装，螺杆
受力完全平衡，振动小，噪声比双螺杆式低10dB以上。由于单螺杆的受力平衡，**压缩的*高压力可比双螺杆大
；单螺杆比双螺杆节能，轴承尺寸不象双螺杆式那样受限制而寿命更长。压缩机高速运转时被压缩气体会产生大量
热能，须喷油或喷其它液体（水、液态制冷剂等）冷却，单螺杆压缩机一般都采用液体润滑，但可分为油润滑、水
润滑以及制冷剂等液体润滑。与螺杆压缩机有弯曲变形条件下运转工况不同，单螺杆压缩机因螺杆受力完全平衡，
能在很小工作间隙下工作，泄漏小、容积效率高。喷油机小间隙下工作时，油液所带来粘性剪切损失会导致比功率
上升。我们研制产品达到小间隙下工作而具有高容积效率同时，具备了降低比功率能力。
2、国内概况北一通是国内*早研制单螺杆压缩机厂家，76年研制出样机，当时啮合副寿命仅数十小时。该厂长期
未能突破各项关键技术，曾经与美国CP公司达成引进单螺杆压缩机全套技术协议，但后来美国单方面中止了合同。
北一通仅到产品样机与不齐全图纸（缺*关键螺杆与星轮图纸）。之后该厂又多方努力寻求引进，迄今毫无结果。
温岭化工机械厂和苏北冷冻机厂先后与西安交大合作研制单螺杆压缩机均长期未能解决啮合副加工技术而放弃了研
制工作。武汉空气压缩机厂和西安交大合作研制压喷油单螺杆空气压缩机，为86年国家科委重点项目，此外七○四
所舰船用喷水单螺杆空气压缩机系国防科工委重点项目，研制情况不明。国内其他单位到北一通退休职工转让技术
所生产样机，其水平北一通之下。关键技术单螺杆压缩机生产中*大困难，即关键技术螺杆、星轮参数设计及其优
化，两啮合齿面齿廓精度（加工精度和装配精度）。解决了这两个问题，就能大批量生产各种用途单螺杆压缩机。
1、螺杆和星轮参数优化星轮和螺杆啮合时，星轮工作齿面每一瞬时共轭接触线，星轮一条直母线q外，还有因二次
包络而形成另一条轭接触线。这些瞬时接触线对应星轮齿一定区间的有效转角φ范围内，形成一个连续曲面S。曲
面S一半母线q之上，另一半母线q之下。曲面S一大部分，只某一瞬时，即某一转角φ时，实现螺杆和星轮共轭接触
。之后（或之前），它却侵入了螺杆实体而发生实体干涉。S曲面这一部分是不可用。曲面S形状及特性和啮合副参
数设置有密切关系。我们面临了一个“*优化”课题，它“目标函数”是如何有效转角范围内*大限度令S曲面处
可用区间，以增加星轮齿侧曲面啮合面积。有效延长啮合副寿命。2、高精度专用机床高精度专用机床是加工上等
螺杆、星轮必不可少设备，是整个项目关键，也是国外对我国封锁重点。一些专家过去认为专机传动链精度要求太
高，国内不可能达到。当前数控伺服系统广泛应用情况下，制造由*短传动链和超高精度传动元件组成专机是可以
实现。 3、刀具国外直线包络是单螺杆压缩机**型线。这种型线螺杆齿面不可展，不能用磨削方法加工。采用指
形铣刀作为粗加工，车削用于精加工，是**可行加工方法。星轮加工是我国二十多年来一直未能解决问题。现我
们从理论和实践上解决了这一难题。星轮设计中尽一切可能增加啮合副整个啮合转角区间内接触面积。我们计算到
星轮齿面三维坐标和它一阶，二阶微分邻域特性，设计了高效率剃刀，可以没有理论误差条件下，加工出精密星轮
齿曲面。
3、国外概况目前日、美、英、法和荷兰等国家引进法国奥费尔公司技术基础上生产单螺杆压缩机。 1）单螺杆冷
冻（空调）机英国霍尔（Hall）公司将剖分式机体改成整体式，提高了整机刚性与精度，设置进气线减少了油液粘
性剪切损失并提高了进气效率。生产喷油单螺杆冷冻（空调）机其性能**优于双螺杆冷冻（空调）机，但水平低
于日本。日本大金公司生产单螺杆冷冻机比该公司原生产双螺杆冷冻机，满载时效率提高了25%，部分负载时效率
提高了40%。八十年代，日本三菱公司创造了自己高精度加工和装配技术，所生产无油单螺杆冷冻（空调）机减少
了油液粘性剪切损失，比喷油单螺杆冷冻（空调）机节能5%，现水平又有了进一步提高。大型无油单螺杆冷冻（空
调）机性能**达到或超过了*节能但价格昂贵透平式冷冻（空调）机，成为当代*好冷冻（空调）机，也是冷冻
（空调）机发展方向，市场前景良好，目前仅日本能生产。其成本远低于透平式而售价却较高，单螺杆冷冻（空调
）机附加值很高，经济经益和社会效益很好。 2）工艺用单螺杆压缩机单螺杆压缩机综合性能，尤其是可靠性好、
易于电脑控制等原特别适用于工艺流程，用于天然气集气、煤层除气、陆注气、酸气压缩、燃气轮机增压、蒸气回
收等和各种化工生产工艺流程中压缩各种气体。美国德莱塞——兰德公司曾购买日本三井精机公司螺杆、星轮组装
整机，但目前已经停产。 3）喷油单螺杆空气压缩机该产品是螺杆压缩机中产量*大，用途*广产品，以日本三井
精机公司水平*高。该公司从三十年代开始制造压缩机，七十年代引进了单螺杆压缩机后，研制了螺杆、星轮专用
高精度机床，掌握了加工和装配技术，采用整机机体，产品用电脑控制。除生产单螺杆压缩机外，还向欧、美、日
等厂家提供螺杆、星轮或主机供生产单螺杆压缩机。尽管喷油单螺杆压缩机国际市场上售价比双螺杆压缩机高，但
仍占50%市场。 4）喷水单螺杆空气压缩机医药、食品、电子、新材料及高科技产品等对压缩空气要求提高以及环
保意识增强，对无油空气压缩机需求越来越大。喷水单螺杆压缩机因避免了油污染，能提供清洁压缩空气（空气中
本来就含有水），同时大大减少了喷油所带来粘性剪切损失，节能效果特别好；美国九十年代成立格里迈而施密特
公司所生产喷水单螺杆压缩机**压缩时比两级压缩双螺杆压缩机节能20%。喷水单螺杆压缩机需求量越来越大。
美国**对十几种压缩机进行了大量实验论证后认为：单螺杆压缩机是潜水艇等舰船用*佳压缩机，高压、无油压
缩机来说是**选择。喷水单螺杆压缩机售价远高于喷油式，但经济效益、社会效益和市场前景都十分看好。各种
用途单螺杆压缩机都有**性能，广阔市场与良好效益，收费高昂单螺杆压缩机发明**又已过期，一些国家正加
紧研制。
