การวิเคราะห์หลักการทำงานของระบบอัดอากาศแบบสกรู

ระบบเครื่องยนต์/มอเตอร์หลัก:

เครื่องอัดอากาศแบบสกรูเดี่ยวเรียกอีกอย่างว่าเครื่องอัดอากาศแบบหนอน ส่วนประกอบของคู่ที่ประกบกันของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูเดี่ยวประกอบด้วยสกรู 6 หัว และล้อรูปดาว 11 ฟัน 2 ล้อ ตัวหนอนประกบกับล้อรูปดาว 2 ล้อพร้อมกัน แม้ว่าแรงของตัวหนอนจะสมดุลกัน แต่การเคลื่อนที่กลับเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า โดยทั่วไปแล้ว คำว่า "เครื่องอัดอากาศแบบสกรู" หมายถึงเครื่องอัดอากาศแบบสกรูคู่
คอมเพรสเซอร์แบบสกรู (เช่น สกรูคู่) มีโรเตอร์คู่หนึ่งที่มีฟันเกลียวหมุนสวนทางกัน โรเตอร์ที่มีผิวฟันนูนเรียกว่าโรเตอร์บวก และโรเตอร์ที่มีผิวฟันเว้าเรียกว่าโรเตอร์ลบ การหมุนของโรเตอร์ภายในตัวเครื่องทำให้ปริมาตรการทำงานเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องเนื่องจากฟันเคลื่อนหรือหลุด ทำให้ปริมาตรระหว่างฟันโรเตอร์แต่ละคู่เปลี่ยนแปลงไปเป็นระยะ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการดูด อัด และระบายออก
เครื่องจักรหลักเป็นส่วนประกอบหลักของเครื่องจักรสกรู เครื่องจักรสกรูทุกยี่ห้อมีโครงสร้างเครื่องจักรหลักและกลไกการทำงานที่คล้ายคลึงกัน

ก.กระบวนการหายใจเข้า

โรเตอร์หมุนเป็นฟันเลื่อยต่อเนื่องกับโรเตอร์หยินหยางของฟัน ปริมาตรระหว่างฟันจะค่อยๆ ขยายตัว และรูดูดจะเชื่อมต่อกัน รูดูดจะดูดอากาศเข้าไปในปริมาตรระหว่างฟัน จนกระทั่งปริมาตรถึงค่าสูงสุดระหว่างฟัน รูดูดจะหลุดออก การทำงานร่วมกันระหว่างฟันและเปลือกฟันจะปิดปริมาตรระหว่างฟัน กระบวนการดูดจะสิ้นสุดลง สิ่งสำคัญคือ ปริมาตรระหว่างฟันของโรเตอร์หยางและโรเตอร์หยินไม่ได้เชื่อมต่อกัน

ข. กระบวนการบีบอัด

โรเตอร์ยังคงหมุนต่อไป ก่อนที่ปริมาตรระหว่างฟันของโรเตอร์หยินและหยางจะเชื่อมต่อกัน ก๊าซในปริมาตรระหว่างฟันของโรเตอร์หยางจะถูกบีบอัดก่อนโดยการแทรกตัวของฟันของโรเตอร์หยิน เมื่อมุมหนึ่ง ปริมาตรระหว่างฟันของโรเตอร์หยินและหยางจะเชื่อมต่อกันเป็นคู่ปริมาตรฟันรูปตัววี (ปริมาตรพื้นฐาน) ด้วยการอัดรีดซึ่งกันและกันของฟันโรเตอร์ทั้งสองซี่ ปริมาตรพื้นฐานจะค่อยๆ ดันไปข้างหน้าและปริมาตรจะค่อยๆ ลดลงเพื่อก่อให้เกิดกระบวนการอัดก๊าซ กระบวนการอัดจะเสร็จสมบูรณ์จนกระทั่งปริมาตรองค์ประกอบเชื่อมต่อกับรูระบาย

C.กระบวนการไอเสีย

ในขณะที่โรเตอร์หมุน ปริมาตรขององค์ประกอบพื้นฐานจะหดตัวลง และก๊าซอัดจะถูกส่งไปยังท่อไอเสีย กระบวนการจะดำเนินต่อไปจนกว่าปริมาตรจะน้อยที่สุด
ด้วยการหมุนอย่างต่อเนื่องของโรเตอร์ กระบวนการดูด การบีบอัด การระบาย และปริมาตรของแต่ละองค์ประกอบจะทำงานตามลำดับ ถือเป็นวงจรการทำงานของคอมเพรสเซอร์ทำความเย็นแบบสกรู
จากการวิเคราะห์กระบวนการข้างต้น จะเห็นได้ว่าโรเตอร์ทั้งสองหมุนไปทางด้านที่ประกบกัน นั่นคือด้านที่ฟันนูนและฟันเว้าประกบกัน ทำให้แรงดันแก๊สหดตัวและเกิดแรงดันสูงขึ้น ซึ่งเรียกว่าพื้นที่แรงดันสูง ในทางกลับกัน สกรูจะหมุนไปทางด้านตรงข้ามกัน นั่นคือด้านที่ฟันนูนและฟันเว้าประกบกัน ปริมาตรระหว่างฟันทั้งสองจึงขยายตัวเมื่อแรงดันต่ำลง ซึ่งเรียกว่าพื้นที่แรงดันต่ำ พื้นที่ทั้งสองนี้คั่นด้วยเส้นสัมผัสของตัวเรือนและโรเตอร์ และระนาบแกนของโรเตอร์ทั้งสองสามารถพิจารณาคร่าวๆ ได้ว่าเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างพื้นที่แรงดันสูงและต่ำ นอกจากนี้ ช่องเกลียวที่เกิดจากเส้นเชื่อมระหว่างโรเตอร์หยินและหยางยังทำให้แก๊สในปริมาตรขององค์ประกอบฐานเคลื่อนที่เป็นเกลียวจากด้านดูดไปยังด้านระบายในขณะที่ถูกอัด
คอมเพรสเซอร์แบบสกรูเป็นคอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่ โดยมีโครงสร้างที่คล้ายกับคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง หลักการทำงานยังจัดอยู่ในประเภทคอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรเชิงบวกอีกด้วย

ข้อเสีย

· ความแม่นยำในการตัดเฉือนของพื้นผิวช่องโรเตอร์เกลียวนั้นสูง
· เส้นประระหว่างโรเตอร์ไม่สามารถปิดผนึกระหว่างสเตจได้ดี และถูกจำกัดด้วยความแข็งของโรเตอร์ ในปัจจุบัน คอมเพรสเซอร์แบบสกรูไม่สามารถทำแรงดันสูงสุดได้
·ตัวกลางจะผ่านรูดูดและไอเสียเป็นระยะๆ ด้วยความเร็วสูง ผ่านรอยรั่วและสาเหตุอื่นๆ ทำให้เสียงคอมเพรสเซอร์ดังมาก จึงจำเป็นต้องใช้มาตรการตัดเสียงรบกวนเพื่อลดเสียงรบกวน

เนื่องจากคุณลักษณะดังกล่าวข้างต้น คอมเพรสเซอร์สกรูจึงมักใช้ในสภาวะการทำงานต่อไปนี้

·การจราจรไม่หนาแน่นมาก ·ต้องใช้เวลานานจึงจะวิ่งได้ราบรื่น ·แรงดันไอเสียต่ำ

เนื่องจากคุณลักษณะดังกล่าวข้างต้น คอมเพรสเซอร์สกรูจึงมักใช้ในสภาวะการทำงานต่อไปนี้

·การจราจรไม่หนาแน่นมาก ·ต้องใช้เวลานานจึงจะวิ่งได้ราบรื่น ·แรงดันไอเสียต่ำ

เพลารถ

ประกอบด้วยโครงอากาศ บ่าปลายดูด และบ่าปลายไอเสีย ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของคอมเพรสเซอร์ ตัวเครื่องเป็นส่วนประกอบหลักที่เชื่อมต่อแต่ละชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน ทำหน้าที่กำหนดตำแหน่งการประกอบที่ถูกต้องสำหรับแต่ละชิ้นส่วน ช่วยให้โรเตอร์หยินและหยางประกบกันในกระบอกสูบ ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ รูปทรงของหน้าสัมผัสเป็นแบบ ∞ ซึ่งเหมาะกับกระบอกสูบด้านนอกของโรเตอร์ประกบกันทั้งสองตัว ทำให้โรเตอร์ถูกบรรจุลงในตัวเครื่องได้อย่างแม่นยำ ผนังด้านในของตัวเครื่องมีช่องดูดแบบรัศมีที่ตรงตามข้อกำหนดของมุมหมุนของโรเตอร์ เพื่อให้โรเตอร์สามารถดูดได้อย่างราบรื่นในระหว่างการหมุน
ปลายด้านดูดและด้านไอเสียคือตัวเชื่อมต่อซีลที่อยู่ที่ปลายด้านหน้าและด้านหลังของตัวเครื่องยนต์ ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่ซีลหน้าด้านท้ายของตัวเครื่องยนต์เท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่กำหนดตำแหน่งชุดลูกปืนของโรเตอร์หยินหยางและโรเตอร์รองรับอีกด้วย

โรเตอร์

ส่วนประกอบหลักของการบีบอัดแบบปริมาตรแปรผันประกอบด้วยโรเตอร์หยินและหยาง โปรไฟล์โรเตอร์ถูกกลึงด้วยเครื่องมือกลพิเศษที่มีความแม่นยำสูง เครื่องมือตัดพิเศษเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนสำคัญของคอมเพรสเซอร์ โปรไฟล์โรเตอร์มักเป็นรูปไซคลอยด์แบบอสมมาตรด้านเดียว หรือที่เรียกว่ารูปโค้ง โรเตอร์หยินและหยางมีโครงสร้างสองแบบดังต่อไปนี้
โรเตอร์บวกเชื่อมต่อกับมอเตอร์ในฐานะโรเตอร์แอคทีฟเพื่อถ่ายโอนแรงบิดและขับเคลื่อนโรเตอร์ลบ (โรเตอร์ขับเคลื่อน) ให้หมุนผ่านความสัมพันธ์แบบเมชชิ่ง โรเตอร์หยินและหยางถ่ายทอดแรงบิดโดยการเข้าเกียร์ขับเคลื่อนที่มอเตอร์ขับเคลื่อนผ่านเฟืองขับเคลื่อน

การแบก

ตลับลูกปืนมีหน้าที่รองรับโรเตอร์หยินและหยาง และช่วยให้โรเตอร์หมุนด้วยความเร็วสูง โดยทั่วไปปลายมอเตอร์จะใช้ตลับลูกปืนลูกกลิ้งรองรับ ประการที่สอง เมื่อโรเตอร์หมุนและอัดก๊าซ จะเกิดแรงขับตามแนวแกน เพื่อที่จะเอาชนะแรงตามแนวแกนนี้ ปลายอีกด้านของโรเตอร์จึงใช้ตลับลูกปืนคอลัมน์เฉียง ซึ่งไม่เพียงแต่เอาชนะแรงตามแนวแกนของการหมุนของโรเตอร์เท่านั้น แต่ยังรับแรงในแนวรัศมีด้วย  
เครื่องอัดอากาศแบบสกรูส่วนใหญ่หล่อลื่นด้วยการฉีดน้ำมัน โดยการผสมน้ำมันหล่อลื่นและการตัดเข้าไปในเครื่องอัดอากาศ พร้อมกับการไหลของสารตัวกลางเพื่อหล่อลื่นและปิดผนึกเครื่อง
ข้อดีมีดังนี้
· ลดอุณหภูมิไอเสีย
·ลดการรั่วไหลของตัวกลางการทำงานและปรับปรุงประสิทธิภาพการปิดผนึก
·เพิ่มประสิทธิภาพการหล่อลื่นชิ้นส่วน ปรับปรุงอายุการใช้งานของชิ้นส่วน
· มีผลในการดูดซับและลดทอนคลื่นเสียงและสามารถลดเสียงรบกวนได้
· ขจัดสิ่งสกปรกทางกลและลดการสึกหรอ
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณการฉีดน้ำมันมีปริมาณมาก จึงจำเป็นต้องเติมระบบหล่อลื่นและตัวแยกน้ำมันและก๊าซที่ทางออกของเครื่องอัดอากาศ ซึ่งจะเพิ่มปริมาณและความซับซ้อนของเครื่อง ขณะเดียวกัน วิธีการนี้ไม่สามารถใช้กับสื่อที่ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะได้ ดังนั้นจึงมีส่วนประกอบของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูที่ใช้การหล่อลื่นแบบปราศจากน้ำมันด้วยเช่นกัน
การใช้คอมเพรสเซอร์แบบไร้น้ำมันมีข้อกำหนดที่สูงขึ้นเกี่ยวกับระยะห่างในการสัมผัส ความแข็งและมวลของโรเตอร์ และคุณภาพการตัดเฉือนของหน่วยทั้งหมด