四十九.螺杆式压缩机转子故障与检测

双螺杆压缩机以其便于制造、结构简单、成本低、效率高等优点，广泛用于空气动力、工业制冷、中央空调和工艺流程等场合，而被称为“通用机械”。
常用的螺杆式空气压缩机无论其功率大小，其工作原理均为配套的阴阳转子被动旋转，产生压缩空气，经油气分离器冷却过滤后进入储气罐中储存，作为洁净的压缩空气使用。空气压缩机的主要机构是阴阳转子，阴阳转子出现故障，将严重影响螺杆式空气压缩机正常使用。
一、转子部件
转子部件由主动转子（阳转子）、从动转子（阴转子）、主轴承、止推轴承、轴承压盖、平衡活塞以及平衡活塞套等零件组成。
a.转子的作用
阴、阳转子是螺杆压缩机中最核心的零件。转子的加工精度、形位公差要求都很高，精加工后还必须做试验方可使用。主动转子通过联轴器与电机直联，并带动从动转子旋转。
\
 
螺杆空压机转子分阳转子和阴转子。从图1可知阳转子和阴转子都有螺旋的突齿，在密封壳内平行地相互啮合。这两个转子在壳的两端由轴承支承，这样，它们相互之间可以不接触地转动。在两转子之间、转子与壳体之间，保持有很小的间隙。在轴承和转子室之间，分别配备有油罩和轴密封装置，用来防止轴承润滑油进入到压缩室内或压缩气体泄出到外面。为了保持转子的相关位置处在精确的点上，在轴端上配备有精密加工的同步齿轮。在转子与壳体之间，保持有一间隙，为压缩室提供润滑油，防止金属摩擦损坏。
b.转子结构
螺杆压缩机其独特的转子外形和其呈大的螺旋角度，是螺杆压缩机的重要特点。在转子外形上存在许多变化，现介绍的转子外形是不对称型，如图2a所示，都有两个突状面，阳转子和阴转子有相同的外径，但突齿的数目分别是4和6。就阳转子来说，齿轮的节圆在突齿的根部，而对阴转子来说，齿轮的节圆在突齿的梢部，结果是阳转子的转速是阴转子的1.5倍。
c.转子的旋转
\
如图2b所示，假设阳转子和阴转子互相啮合，就阳转子而言，互不啮合的齿间间隙近似于分别对称地对着转子的中心线，所以，来自气体压力的力近似于直接对着中心。
在两个螺杆啮合的密封点两侧出现压差，而由于气压的作用产生稳定的力，这个稳定的力在与旋转方向相反的方向上起作用。如果阴转子在另一面，一相互啮合的点处于突齿的裂口处，所有的气压都近似于直接对着转子中心。
所以，对于阴转子来讲，来自气压的稳定转力是很小的，阴转子像一个旋转的密封，来自于气体压缩的转力几乎完全作用在阳转子上。也可以说，作用在阴转子上的转力仅相当于轴承的损失和转子的旋转损失。因此，当阳转子是一驱动轴时，同步齿轮仪用于阳转子和阴转子的定位，通过同步齿轮从阳转子传递动力至阴转子，同步齿轮只在很轻的荷载下工作。
d.啮合
在进气端，两个转子结束相互啮合时，齿间间隙扩大，在壳内周边提供了宽的入口孔。吸入气体到突齿间隙内。图3a中所示的这个入口孔对齿闸间隙是打开的，直到充入气体为止。在排放侧和周边，内齿间隙由壳内壁来密封。
\
 
抽吸结束后，抽吸侧也由壳内壁来封闭，抽吸的气体都被密封了。
e.转子的旋转角度
如果起点是从相互啮合的起点开始，齿间间隙内容量的改变可以通过转子的旋转角度来表示，如图3b所示。
f.容量和压力的改变
当齿间间隙的压力达到理想的排放压力时，如果排放孔被这样定形，就使得齿间间隙开始重叠这个孔。然后排放过程开始，齿间间隙内的所有气体被强制压出到排放侧。这样，在图3b中表示的是实际的压力一旋转角度曲线。只有当气体被强制从齿间间隙压出到排放侧时，由排放孔的大小来确定的压力是呈几何学的。所以，排放孔的大小，可用于确定特殊的运行压力。
因此主轴承一般采用滑动轴承，又叫主轴瓦，是用来支承转子、承担径向力的。主轴承内表面衬有一层耐磨合金，磨损较大或拉毛、拉伤时应更换。主轴承在工作中靠润滑油润滑，各油路必须通畅。更换新轴承时要采取“刮研（花）”处理。如果轴承使用伪劣产品会导致主机粘死、噪声大等情况，就必须进行主机大修处理。

二、阴阳转子的一般故障现象
1.正常机械磨损和老化
1.1转子阴阳齿道外径的磨损；
1.2转子缸筒的正常磨损。
2.人为的机械损坏
2.1阴阳转子齿道外径的划伤；
2.2 转子缸筒的划伤；
2.3 转子进气、排气端盖侧面划伤；
2.4 进排气端轴承的磨损及轴承端盖内圆的磨损；
2.5 转子轴承位置轴径的磨损；
2.6 阴阳转子轴端产生变形。
3.擦伤或卡死的一般部位
3.1阴、阳转子间的擦伤与卡死（咬合）；
3.2转子外径与机体内壁之间；
3.3转子排气端面与排气轴承座之间；
3.4转子吸气端的轴颈与机体的轴孔之间；
3.5转子排气端的轴颈与排气轴承座的轴孔之间。
三、产生原因
1.空气滤芯未及时更换造成进气质量差导致转子磨损严重；
 
2.使用压缩机油型号不合格或没按规定及时更换， 油中杂质超标导致转子、 缸筒划伤；
3.运行中排气温度过低，导致油气中水分过高，长时间运行使进、排气端轴承在高速重负荷旋转中得不到有效润滑而发热损坏，导致转子串轴、变形卡死；
4.由于驱动联轴齿轮啮合间隙或齿轮键连接故障，导致的转子驱动端轴头变形；
5.轴承质量原因引起的异常损坏。空气压缩机出现以上几种故障，一般属人为造成。在日常检修维护工作中，只要认真按照使用维护规程操作和保养，上述故障完全是能够避免的。
总之，螺杆压缩机转子的吸、排气端轴颈分别由压缩机体和排气轴承座上的轴承支撑着，如果压缩机体、排气轴承座、转子的同轴度由于机械加工或装配的原因而没有达到设计要求，那就容易导致转子间、转子与机体、转子与其它零件之间的擦伤或转子卡死。一般轴孔与转子压缩腔的同轴度要求在0.01～0.02mm以内。
螺杆压缩机压缩腔中的零件间的间隙一般以丝或mm为单位，压缩腔内零件之间是动配合，如果设计的间隙值偏小，再加上制造过程的误差，则容易出现转子被擦伤或卡住的现象。转子与机体的间隙一般为0.1mm左右，转子排气端面与排气轴承座的间隙为0.05～0.1mm。
压缩机在拆卸过程中，因为轴承与转子轴是紧配合，拆卸力度如果太大将会导致零件的变形，零件自身的同轴度将降低。
压缩机在装配后，需要检查装配件的总体同轴度，如果同轴度超差也会导致零件间的擦伤或转子被卡死。
四、转子损坏的故障危害与检测
在空气压缩机正常运行中，出现声音异常、电流过载现象，就要停机进行认真检查。应着重检查空气压缩机轴承是否损坏、转子轴端部是否变形。如果能够及时检测发现转子端轴承损坏，并立即停机，就不会造成轴承发热卡死的现象，不会造成大的机械部件损坏。如果不能及时发现转子端轴承损坏，空气压缩机长时间运行，一般情况下会出现轴承内圆与转子安装轴承位置摩擦滑动，严重的会出现转子轴承位置发蓝、拉毛变细，或者出现转子端盖的轴承因内圆卡死致使轴承外圆转动，从而使端盖轴承孔变大或失圆。甚至还会出现因轴承损坏直接导致转子在大功率的作用下变形，破坏转子同轴度。
阴阳转子的检测一般要看转子磨损和划伤情况，它的啮合磨损不得小于名称直径的0.5mm-0.7mm。划伤面积不得大于25cm2，深度不得大于1.5mm，转子轴端不同轴度不得大于0.010mm。
最后欧谱力空压机提示您，请关注我们的网站www.opulsh.com查阅更多空压机的知识，以后会更新更多专业内容。