螺杆压缩机转子密封线修复探讨

尚贵公

（大庆石化公司机动设备处，黑龙江 大庆 163714）

1 概述

螺杆压缩机是一种回转运动容积式气体压缩机械，其主要部件是一对阴阳螺旋形转子在同步齿轮控制下，按一定传动比做无接触式啮合高速回转，达到压缩输送介质的目的。两转子啮合间隙极小（0.1～0.25mm），形状及制造工艺都非常复杂，精度等级高，尤其密封线既窄又薄，呈螺旋状分布在转子各齿顶部（图1），稍有不慎极易损坏，将严重影响整机的工作效率。如整个转子更换不但浪费且价格昂贵，我厂此类设备较多，多年运转由于各种原因，磕碰损伤时有发生，这样转子密封线的修复就具有特殊实用意义，现以LG-255螺杆压缩机的转子密封线说明修复过程。

图1 螺杆泵G-255阴转子示意图

2 转子密封线相关参数测绘

本例中阳转子与阴转子的齿数比4:6，转子齿形属于双边修正不对称摆线包络圆弧型线，密封线位于齿顶中部（图1），通过测量计算得出转子主要技术参数如表1（测绘计算过程略）。

表1 LG-255螺杆转子密封线技术参数

3 转子密封线激光熔覆

激光熔覆技术是利用大功率激光器，产生高能量激光束聚焦能力高的特点，瞬间将被加工工件表面金属微熔，同时也使工件表面自动同步送置的合金粉末未完全熔化，经激光扫描后合金粉末快速凝固，获得与工件基体形成冶金结合的致密熔覆层。因此，与其他传统焊补技术相比，激光熔覆具有结合强度高、热影响区小无热变形、组织致密、施行时可操控性好等特点，因此，密封线采用激光熔覆来修复效果更佳。

将需要修复的转子去污除锈，清除掉残损的密封线，按激光熔覆有关要求将转子装夹在HGL-JKR5250多功能数控激光机上，检查转子有无变形及其他损坏等。根据测绘计算所得密封螺旋线的导程和升角（见表1），来确定激光头的运行速度和被熔覆转子的转速呈联动程序，使其运动合成轨迹符合密封螺旋线导程的要求。具体简易验证方法，可将百分表固定在激光头上，表的触头压在转子其中一个齿的侧面上，此时，启动运行程序只空走不开激光器，如百分表的指针不动，说明运行程序参数正确，否则，酌情调整直至合格才能开始熔覆。该转子材质为碳钢，所选用合金粉末应保证熔覆层的硬度在HB200～276较为适宜（加工刀具切削硬度范围），熔覆层的材质密度应致密均匀，无夹渣气孔疏松裂纹等缺陷，修复密封线的熔覆层尺寸必须保证有足够的加工余量。

4 数控钻铣床控制部分改造

在数控钻铣床上修复铣削加工转子密封线时，X轴作直线铣削运动，而机床的Y轴控制部分必须经过局部改造，使其既能控制原Y轴（正常铣削加工时，Y轴Z轴调整合适后不动），又能控制改造增加的Y’轴（用来控制驱动转子即工件回转的伺服电机）。其设定的运行程序与机床总控是联动的，只是在中间增加一转换开关分别控制Y和Y’，可根据铣削加工和运行程序的要求而分别设置不同的控制参数，具体控制路线见图2。

图2 数控钻床Y轴控制改造示意图

5 转子（工件）回转装置结构简介

回转装置驱动受控于Y’轴，该装置的匀速旋转运动与X轴匀速直线铣削运动，合成了密封线所要求的螺旋线形状，主要结构见图3。由伺服电机（型号：SGMG-301A2AAB）（外购），分度盘、夹盘、尾座等机床附件(可代用)，传动部件由两个圆弧同步带轮和同步齿形皮带等组成，至于支架底板等结构件均可自制，各部件主要传动参数见表2。各件组装后，应保证分度盘、夹盘和尾座三者轴线同轴度0.025mm，且与机床工作台平行，与机床X轴运行方向的平行度0.03mm，用φ40长1100mm验棒检测合格后方可装夹转子（工件），进行试加工，具体组装调试检测过程恕不赘述。

6 转子密封线的加工

6.1 车削加工

将转子外径（密封线顶部）车加工至要求尺寸。

6.2 装夹矫正调整

将转子装夹在回转装置上并找正，调整机床的X、Y、Z轴，使铣刀位置在密封线最高点一侧，铣刀的高度控制在密封线高度的底部（齿顶圆弧线），并能保证铣刀侧面分几次铣削最后到要求尺寸，密封线都能位于每个齿的中心。

6.3 切削用量确定及运行参数设定

根据转子螺旋线参数（表1）和回转装置的总传动比（表2），初步设定刀具铣削用量，推算出加工每条密封线所需的时间，由此确定X轴进给速度和Y’轴电机转速，如表3，据此分别设置控制参数联动运行合格后再试铣削，如有异常酌情调整。

表2 回转装置主要传动部件参数

表3 切削用量及运行参数

6.4 齿顶圆弧修整及分度

虽然螺杆转子齿部密封线加工出来，但在密封线二侧齿顶圆处的局部熔覆层仍高于齿顶圆弧的原始尺寸，必须分几次调控Y’轴适当微量偏转齿部予以修加工切除，最终可采用手工修整圆弧与原齿顶弧相同，每加工完一条线，调控Y’轴按转子齿数均匀分度，应向一个方向回转以避免分度盘中传动件的间隙误差。

6.5 检验

将修加工后的阴阳转子与同步齿轮配合后装到转子啮合试验台上，检验啮合间隙符合要求为止，否则，适当修整。

7 结语

对数控钻铣床的原控部分进行局部改造（增加Y’轴），并采用积木方式在原工作台上，用其他机床附件拼装一套能装夹螺杆压缩机转子的回转机构（受控于Y’轴），解决了转子密封线修复难题。可填补我厂因没有大型专用设备而不能修复螺杆转子的空白，该装置构思新颖，创意独特，一机多能，简单实用，预计能获得显著的经济效益。