螺桿壓縮機轉子密封線修復探討

尚貴公

（大慶石化公司機動設備處，黑龍江 大慶 163714）

1 概述

螺桿壓縮機是一種回轉運動容積式氣體壓縮機械，其主要部件是一對陰陽螺旋形轉子在同步齒輪控制下，按一定傳動比做無接觸式嚙合高速回轉，達到壓縮輸送介質的目的。兩轉子嚙合間隙極小（0.1～0.25mm），形狀及制造工藝都非常復雜，精度等級高，尤其密封線既窄又薄，呈螺旋狀分布在轉子各齒頂部（圖1），稍有不慎極易損壞，將嚴重影響整機的工作效率。如整個轉子更換不但浪費且價格昂貴，我廠此類設備較多，多年運轉由于各種原因，磕碰損傷時有發生，這樣轉子密封線的修復就具有特殊實用意義，現以LG-255螺桿壓縮機的轉子密封線說明修復過程。

圖1 螺桿泵G-255陰轉子示意圖

2 轉子密封線相關參數測繪

本例中陽轉子與陰轉子的齒數比4:6，轉子齒形屬于雙邊修正不對稱擺線包絡圓弧型線，密封線位于齒頂中部（圖1），通過測量計算得出轉子主要技術參數如表1（測繪計算過程略）。

表1 LG-255螺桿轉子密封線技術參數

3 轉子密封線激光熔覆

激光熔覆技術是利用大功率激光器，產生高能量激光束聚焦能力高的特點，瞬間將被加工工件表面金屬微熔，同時也使工件表面自動同步送置的合金粉末未完全熔化，經激光掃描后合金粉末快速凝固，獲得與工件基體形成冶金結合的致密熔覆層。因此，與其他傳統焊補技術相比，激光熔覆具有結合強度高、熱影響區小無熱變形、組織致密、施行時可操控性好等特點，因此，密封線采用激光熔覆來修復效果更佳。

將需要修復的轉子去污除銹，清除掉殘損的密封線，按激光熔覆有關要求將轉子裝夾在HGL-JKR5250多功能數控激光機上，檢查轉子有無變形及其他損壞等。根據測繪計算所得密封螺旋線的導程和升角（見表1），來確定激光頭的運行速度和被熔覆轉子的轉速呈聯動程序，使其運動合成軌跡符合密封螺旋線導程的要求。具體簡易驗證方法，可將百分表固定在激光頭上，表的觸頭壓在轉子其中一個齒的側面上，此時，啟動運行程序只空走不開激光器，如百分表的指針不動，說明運行程序參數正確，否則，酌情調整直至合格才能開始熔覆。該轉子材質為碳鋼，所選用合金粉末應保證熔覆層的硬度在HB200～276較為適宜（加工刀具切削硬度范圍），熔覆層的材質密度應致密均勻，無夾渣氣孔疏松裂紋等缺陷，修復密封線的熔覆層尺寸必須保證有足夠的加工余量。

4 數控鉆銑床控制部分改造

在數控鉆銑床上修復銑削加工轉子密封線時，X軸作直線銑削運動，而機床的Y軸控制部分必須經過局部改造，使其既能控制原Y軸（正常銑削加工時，Y軸Z軸調整合適后不動），又能控制改造增加的Y’軸（用來控制驅動轉子即工件回轉的伺服電機）。其設定的運行程序與機床總控是聯動的，只是在中間增加一轉換開關分別控制Y和Y’，可根據銑削加工和運行程序的要求而分別設置不同的控制參數，具體控制路線見圖2。

圖2 數控鉆床Y軸控制改造示意圖

5 轉子（工件）回轉裝置結構簡介

回轉裝置驅動受控于Y’軸，該裝置的勻速旋轉運動與X軸勻速直線銑削運動，合成了密封線所要求的螺旋線形狀，主要結構見圖3。由伺服電機（型號：SGMG-301A2AAB）（外購），分度盤、夾盤、尾座等機床附件(可代用)，傳動部件由兩個圓弧同步帶輪和同步齒形皮帶等組成，至于支架底板等結構件均可自制，各部件主要傳動參數見表2。各件組裝后，應保證分度盤、夾盤和尾座三者軸線同軸度0.025mm，且與機床工作臺平行，與機床X軸運行方向的平行度0.03mm，用φ40長1100mm驗棒檢測合格后方可裝夾轉子（工件），進行試加工，具體組裝調試檢測過程恕不贅述。

6 轉子密封線的加工

6.1 車削加工

將轉子外徑（密封線頂部）車加工至要求尺寸。

6.2 裝夾矯正調整

將轉子裝夾在回轉裝置上并找正，調整機床的X、Y、Z軸，使銑刀位置在密封線最高點一側，銑刀的高度控制在密封線高度的底部（齒頂圓弧線），并能保證銑刀側面分幾次銑削最后到要求尺寸，密封線都能位于每個齒的中心。

6.3 切削用量確定及運行參數設定

根據轉子螺旋線參數（表1）和回轉裝置的總傳動比（表2），初步設定刀具銑削用量，推算出加工每條密封線所需的時間，由此確定X軸進給速度和Y’軸電機轉速，如表3，據此分別設置控制參數聯動運行合格后再試銑削，如有異常酌情調整。

表2 回轉裝置主要傳動部件參數

表3 切削用量及運行參數

6.4 齒頂圓弧修整及分度

雖然螺桿轉子齒部密封線加工出來，但在密封線二側齒頂圓處的局部熔覆層仍高于齒頂圓弧的原始尺寸，必須分幾次調控Y’軸適當微量偏轉齒部予以修加工切除，最終可采用手工修整圓弧與原齒頂弧相同，每加工完一條線，調控Y’軸按轉子齒數均勻分度，應向一個方向回轉以避免分度盤中傳動件的間隙誤差。

6.5 檢驗

將修加工后的陰陽轉子與同步齒輪配合后裝到轉子嚙合試驗臺上，檢驗嚙合間隙符合要求為止，否則，適當修整。

7 結語

對數控鉆銑床的原控部分進行局部改造（增加Y’軸），并采用積木方式在原工作臺上，用其他機床附件拼裝一套能裝夾螺桿壓縮機轉子的回轉機構（受控于Y’軸），解決了轉子密封線修復難題。可填補我廠因沒有大型專用設備而不能修復螺桿轉子的空白，該裝置構思新穎，創意獨特，一機多能，簡單實用，預計能獲得顯著的經濟效益。