在容积式压缩机中，螺杆压缩机由于具有结构简单、运行可靠、维护方便等优点，其应用越来越广泛。尤其在动力用压缩机中，螺杆式压缩机取代传统的活塞式压缩机已成为必然趋势。为满足城轨车辆应用的市场需求，我厂承接了系列城轨车用螺杆压缩机的研制工作，本文介绍1 6m 3螺杆空压机主机的研制过程。
1技术参数拟开发的LFK- 1 6/ 10喷油螺杆空气压缩机的主要技术参数及要求如下：排气压力： 1 0MPa （表压） ；阳转子转速： 2940 r/ min；排气量： 1 6m 3 / min；轴功率：11 5 kW；驱动方式：电机直联；冷却方式：风冷。
2型线设计针对城轨车工况要求，专门开发了一种转子新型线。该型线的特征是双边非对称，所有组成齿曲线均为圆弧或圆弧包络线。这种转子型线能在转子间完全实现曲面对曲面的密封，有助于形成流体动力润滑油膜，可降低通过接触线的横向泄漏，提高压缩机效率。另外，还改善了转子的加工性能，便于采用磨削法加工。所设计型线的端面图形及齿数比如所示。
3理论计算（1）容积流量螺杆压缩机的实际容积流量是指折算到吸气状态的实际容积流量。考虑容积效率，则q v = v C n1 C D 1 2 Ln 1式中q v为容积流量， m 3 /min；v为容积效率，通常是0 75 0 95； C n1为面积利用系数； C为扭角系数；D 1为阳转子外径， m； L为转子长度， m； n 1为转速，r/ min.
根据SCCAD软件的工作过程模拟计算结果，取容积效率v = 88% ，考虑到阳转子转速n 1 = 2 940 r/ min，则得到所设计压缩机的容积流量为：q v = 0 88 0 46634 0 975 0 1 2 0 136 2940= 1 6 m 3 / min（ 2）轴功率所设计工况的理论等熵绝热功率为：N ad = n n - 1 p s q v p d p s n- 1 n - 1 / 60式中N ad为压缩机的等熵绝热功率， kW； n为被压缩气体的等熵指数； p s为压缩机的吸气压力， Pa； p d为压缩机的排气压力， Pa.
将相关参数带入公式，可求得所设计工况的等熵绝热功率。N ad = 1 4 1 4- 1 10 5 1 6/ 60 11 1 4- 1 1 4 - 1 = 9 2 kW根据SCCAD软件的工作过程模拟计算结果，取绝热指示效率i = 85% ，并取机械效率m = 95%，则压缩机轴功率：N s = N ad i m = 9 2 0 85 0 95 = 11 4 kW
（3）油冷器热负荷1）喷油量取喷油量为气体质量流量的5倍，则：G 0 = q v 1 15 5 = 9 2kg/ min 2）排气温度由热平衡式可计算排气温度T d为N s = G g C pg（T d - T sg） + G o C po（T d - T so）式中N s为压缩机轴功率， kW，取11 4 kW； G g为气体质量流量， kg/ s； G o为喷油质量流量， kg/ s； C pg为气体比定压热容， kJ/ kg K； C po为油的比定压热容，kJ/ kg K； T sg为气体的吸气温度，标况为20 ； T so为喷油温度， ； T d为排气温度，。
取T sg = 20 ， T s 0 = 50 ，带入相关参数，则：11 4 = 1 6 1 15 60 1 02（T d - 20） + 9 2 60 2 05 （T d - 50）故T d = 80 2 3）油冷器热负荷Q = G 0 C po（T d - T s0） = 9 2/ 60 2 05（80 2- 50） = 9 5 kW（ 4）冷却风量Q g = Q/ （ C pg t）取t = 10 ，则：Q g = 9 5 60/ （1 02 10 1 15） = 48 5 m 3 / min 4主机结构设计（ 1）各部分间隙的确定根据文献1介绍，螺杆压缩机配合间隙的选取需要考虑诸多因素，如制造精度、组装误差、受热变形、轴承的正常间隙等。该转子采用高精度的磨床加工，机体及盖采用加工中心加工制作，具有很高的加工精度。同时，转子、机体及端盖均进行时效处理，很好的消除毛胚加工时的残余内应力，所以各部分配合间隙均取得较小。
除在设计上采用较为合理的间隙值外，在加工工艺上也一定要从高精度加工入手，采用先进的专用加工设备及先进的工艺来达到设计要求。只有这样才能减少转子共轭齿廓啮合间隙的泄漏，从而使其对压缩机容积效率v的影响不明显。同时，高精度的加工和组装能够避免工作过程中转子啮合面的咬毛、咬死现象，使得运行平稳、降低机械噪声和振动。
（2）喷油量的确定根据文献3中的推荐，喷油量控制在容积流量的1% 2%时螺杆压缩机具有较好的性能，低压时取较小值，高压时取较大值。我们在LFK- 1 6/ 10型空压机设计喷油量取容积流量的1 2%，即19 2 dm 3 / min.其储油罐的容积按20 dm 3设计，可以满足要求。
（3）轴承选用说明本机主机轴承选用SKF轴承，总共6只轴承，它们承受阳、阴转子的轴向力和径向力。在吸气端，阳、阴转子均采用圆柱滚子轴承来承受径向力。由转子受力计算结果得知，吸气端阴转子所受径向力较小，可以采用较小的轴承。转子工作过程中会有一定的热膨胀，而吸气端面间隙较大，允许转子有一定程度的轴向移动。鉴于以上原因，吸气端采用可以轴向移动的圆柱滚子轴承来承受径向力，同时采用4点接触球轴承来承受纯轴向力，这样布置使得轴承能够发挥各自优点，不会互相影响。
（4）轴封的结构及性能本机采用德国产的HN2390轴封，该轴封为PTFE线接触轴封，具有自润滑、密封极限线速度高、承受压力大、结构简单等优点。是目前国内外中、小型螺杆压缩机广泛采用的一种轴封。
5结束语该主机从型线到结构完全是自主设计，自主开发。
主机的主要部件铸造、机加工以及整机的装配完全自主完成。该主机研制完成后进行了全部性能试验，试验数据证明该主机符合设计技术要求，容积效率、比功率等验证机器性能的指标参数接近国际同类产品的水平。
