螺桿式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子故障與檢測

常用的螺桿式空氣壓縮機(jī)無論其功率大小，其工作原理均為配套的陰陽轉(zhuǎn)子被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生壓縮空氣，經(jīng)油氣分離器冷卻過濾后進(jìn)入儲氣罐中儲存，作為潔凈的壓縮空氣使用。空氣壓縮機(jī)的主要機(jī)構(gòu)是陰陽轉(zhuǎn)子，陰陽轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重影響螺桿式空氣壓縮機(jī)正常使用。

一、轉(zhuǎn)子部件

轉(zhuǎn)子部件由主動(dòng)轉(zhuǎn)子（陽轉(zhuǎn)子）、從動(dòng)轉(zhuǎn)子（陰轉(zhuǎn)子）、主軸承、止推軸承、軸承壓蓋、平衡活塞以及平衡活塞套等零件組成。

a.轉(zhuǎn)子的作用

陰、陽轉(zhuǎn)子是螺桿壓縮機(jī)中Z核心的零件。轉(zhuǎn)子的加工精度、形位公差要求都很高，精加工后還必須做試驗(yàn)方可使用。主動(dòng)轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器與電機(jī)直聯(lián)，并帶動(dòng)從動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

螺桿空壓機(jī)轉(zhuǎn)子分陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子。從圖1可知陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子都有螺旋的突齒，在密封殼內(nèi)平行地相互嚙合。這兩個(gè)轉(zhuǎn)子在殼的兩端由軸承支承，這樣，它們相互之間可以不接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)。在兩轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與殼體之間，保持有很小的間隙。在軸承和轉(zhuǎn)子室之間，分別配備有油罩和軸密封裝置，用來防止軸承潤滑油進(jìn)入到壓縮室內(nèi)或壓縮氣體泄出到外面。為了保持轉(zhuǎn)子的相關(guān)位置處在精確的點(diǎn)上，在軸端上配備有精密加工的同步齒輪。在轉(zhuǎn)子與殼體之間，保持有一間隙，為壓縮室提供潤滑油，防止金屬摩擦損壞。

b.轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

螺桿壓縮機(jī)其獨(dú)特的轉(zhuǎn)子外形和其呈大的螺旋角度，是螺桿壓縮機(jī)的重要特點(diǎn)。在轉(zhuǎn)子外形上存在許多變化，現(xiàn)介紹的轉(zhuǎn)子外形是不對稱型，如圖2a所示，都有兩個(gè)突狀面，陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子有相同的外徑，但突齒的數(shù)目分別是4和6。就陽轉(zhuǎn)子來說，齒輪的節(jié)圓在突齒的根部，而對陰轉(zhuǎn)子來說，齒輪的節(jié)圓在突齒的梢部，結(jié)果是陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是陰轉(zhuǎn)子的1.5倍。

c.轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)

如圖2b所示，假設(shè)陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子互相嚙合，就陽轉(zhuǎn)子而言，互不嚙合的齒間間隙近似于分別對稱地對著轉(zhuǎn)子的中心線，所以，來自氣體壓力的力近似于直接對著中心。

在兩個(gè)螺桿嚙合的密封點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)壓差，而由于氣壓的作用產(chǎn)生穩(wěn)定的力，這個(gè)穩(wěn)定的力在與旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上起作用。如果陰轉(zhuǎn)子在另一面，一相互嚙合的點(diǎn)處于突齒的裂口處，所有的氣壓都近似于直接對著轉(zhuǎn)子中心。

所以，對于陰轉(zhuǎn)子來講，來自氣壓的穩(wěn)定轉(zhuǎn)力是很小的，陰轉(zhuǎn)子像一個(gè)旋轉(zhuǎn)的密封，來自于氣體壓縮的轉(zhuǎn)力幾乎完全作用在陽轉(zhuǎn)子上。也可以說，作用在陰轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)力僅相當(dāng)于軸承的損失和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)損失。因此，當(dāng)陽轉(zhuǎn)子是一驅(qū)動(dòng)軸時(shí)，同步齒輪儀用于陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子的定位，通過同步齒輪從陽轉(zhuǎn)子傳遞動(dòng)力至陰轉(zhuǎn)子，同步齒輪只在很輕的荷載下工作。

d.嚙合

在進(jìn)氣端，兩個(gè)轉(zhuǎn)子結(jié)束相互嚙合時(shí)，齒間間隙擴(kuò)大，在殼內(nèi)周邊提供了寬的入口孔。吸入氣體到突齒間隙內(nèi)。圖3a中所示的這個(gè)入口孔對齒閘間隙是打開的，直到充入氣體為止。在排放側(cè)和周邊，內(nèi)齒間隙由殼內(nèi)壁來密封。

抽吸結(jié)束后，抽吸側(cè)也由殼內(nèi)壁來封閉，抽吸的氣體都被密封了。

e.轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度

如果起點(diǎn)是從相互嚙合的起點(diǎn)開始，齒間間隙內(nèi)容量的改變可以通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度來表示，如圖3b所示。

f.容量和壓力的改變

當(dāng)齒間間隙的壓力達(dá)到理想的排放壓力時(shí)，如果排放孔被這樣定形，就使得齒間間隙開始重疊這個(gè)孔。然后排放過程開始，齒間間隙內(nèi)的所有氣體被強(qiáng)制壓出到排放側(cè)。這樣，在圖3b中表示的是實(shí)際的壓力一旋轉(zhuǎn)角度曲線。只有當(dāng)氣體被強(qiáng)制從齒間間隙壓出到排放側(cè)時(shí)，由排放孔的大小來確定的壓力是呈幾何學(xué)的。所以，排放孔的大小，可用于確定特殊的運(yùn)行壓力。

因此主軸承一般采用滑動(dòng)軸承，又叫主軸瓦，是用來支承轉(zhuǎn)子、承擔(dān)徑向力的。主軸承內(nèi)表面襯有一層耐磨合金，磨損較大或拉毛、拉傷時(shí)應(yīng)更換。主軸承在工作中靠潤滑油潤滑，各油路必須通暢。更換新軸承時(shí)要采取“刮研（花）”處理。如果軸承使用偽劣產(chǎn)品會導(dǎo)致主機(jī)粘死、噪聲大等情況，就必須進(jìn)行主機(jī)大修處理。

二、陰陽轉(zhuǎn)子的一般故障現(xiàn)象

1.正常機(jī)械磨損和老化

1.1轉(zhuǎn)子陰陽齒道外徑的磨損；

1.2轉(zhuǎn)子缸筒的正常磨損。

2.人為的機(jī)械損壞

2.1陰陽轉(zhuǎn)子齒道外徑的劃傷；

2.2 轉(zhuǎn)子缸筒的劃傷；

2.3 轉(zhuǎn)子進(jìn)氣、排氣端蓋側(cè)面劃傷；

2.4 進(jìn)排氣端軸承的磨損及軸承端蓋內(nèi)圓的磨損；

2.5 轉(zhuǎn)子軸承位置軸徑的磨損；

2.6 陰陽轉(zhuǎn)子軸端產(chǎn)生變形。

3.擦傷或卡死的一般部位

3.1陰、陽轉(zhuǎn)子間的擦傷與卡死（咬合）；

3.2轉(zhuǎn)子外徑與機(jī)體內(nèi)壁之間；

3.3轉(zhuǎn)子排氣端面與排氣軸承座之間；

3.4轉(zhuǎn)子吸氣端的軸頸與機(jī)體的軸孔之間；

3.5轉(zhuǎn)子排氣端的軸頸與排氣軸承座的軸孔之間。

三、產(chǎn)生原因

1.空氣濾芯未及時(shí)更換造成進(jìn)氣質(zhì)量差導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磨損嚴(yán)重；

2.使用壓縮機(jī)油型號不合格或沒按規(guī)定及時(shí)更換， 油中雜質(zhì)超標(biāo)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子、 缸筒劃傷；

3.運(yùn)行中排氣溫度過低，導(dǎo)致油氣中水分過高，長時(shí)間運(yùn)行使進(jìn)、排氣端軸承在高速重負(fù)荷旋轉(zhuǎn)中得不到有效潤滑而發(fā)熱損壞，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子串軸、變形卡死；

4.由于驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸齒輪嚙合間隙或齒輪鍵連接故障，導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)端軸頭變形；

5.軸承質(zhì)量原因引起的異常損壞?？諝鈮嚎s機(jī)出現(xiàn)以上幾種故障，一般屬人為造成。在日常檢修維護(hù)工作中，只要認(rèn)真按照使用維護(hù)規(guī)程操作和保養(yǎng)，上述故障完全是能夠避免的。

總之，螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的吸、排氣端軸頸分別由壓縮機(jī)體和排氣軸承座上的軸承支撐著，如果壓縮機(jī)體、排氣軸承座、轉(zhuǎn)子的同軸度由于機(jī)械加工或裝配的原因而沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，那就容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與機(jī)體、轉(zhuǎn)子與其它零件之間的擦傷或轉(zhuǎn)子卡死。一般軸孔與轉(zhuǎn)子壓縮腔的同軸度要求在0.01～0.02mm以內(nèi)。

螺桿壓縮機(jī)壓縮腔中的零件間的間隙一般以絲或mm為單位，壓縮腔內(nèi)零件之間是動(dòng)配合，如果設(shè)計(jì)的間隙值偏小，再加上制造過程的誤差，則容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)子被擦傷或卡住的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子與機(jī)體的間隙一般為0.1mm左右，轉(zhuǎn)子排氣端面與排氣軸承座的間隙為0.05～0.1mm。

壓縮機(jī)在拆卸過程中，因?yàn)檩S承與轉(zhuǎn)子軸是緊配合，拆卸力度如果太大將會導(dǎo)致零件的變形，零件自身的同軸度將降低。

壓縮機(jī)在裝配后，需要檢查裝配件的總體同軸度，如果同軸度超差也會導(dǎo)致零件間的擦傷或轉(zhuǎn)子被卡死。

四、轉(zhuǎn)子損壞的故障危害與檢測

在空氣壓縮機(jī)正常運(yùn)行中，出現(xiàn)聲音異常、電流過載現(xiàn)象，就要停機(jī)進(jìn)行認(rèn)真檢查。應(yīng)著重檢查空氣壓縮機(jī)軸承是否損壞、轉(zhuǎn)子軸端部是否變形。如果能夠及時(shí)檢測發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子端軸承損壞，并立即停機(jī)，就不會造成軸承發(fā)熱卡死的現(xiàn)象，不會造成大的機(jī)械部件損壞。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子端軸承損壞，空氣壓縮機(jī)長時(shí)間運(yùn)行，一般情況下會出現(xiàn)軸承內(nèi)圓與轉(zhuǎn)子安裝軸承位置摩擦滑動(dòng)，嚴(yán)重的會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸承位置發(fā)藍(lán)、拉毛變細(xì)，或者出現(xiàn)轉(zhuǎn)子端蓋的軸承因內(nèi)圓卡死致使軸承外圓轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使端蓋軸承孔變大或失圓。甚至還會出現(xiàn)因軸承損壞直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在大功率的作用下變形，破壞轉(zhuǎn)子同軸度。

陰陽轉(zhuǎn)子的檢測一般要看轉(zhuǎn)子磨損和劃傷情況，它的嚙合磨損不得小于名稱直徑的0.5mm-0.7mm。劃傷面積不得大于25cm²，深度不得大于1.5mm，轉(zhuǎn)子軸端不同軸度不得大于0.010mm。

來源：《壓縮機(jī)》雜志