CN111396310A - 一种无油螺杆结构及其同步转子间隙的调节方法 - Google Patents

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Abstract

一种无油螺杆结构，包括阳转子和阴转子，其特征在于：还包括控制器、第一伺服电机、第二伺服电机、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器，所述第一伺服电机与阳转子的第一转轴相连，所述第二伺服电机与阴转子的第二转轴相连，所述第一伺服电机和第二伺服电机上分别设有第一位置检测装置和第二位置检测装置，所述第一位置检测装置和第一伺服电机均与第一伺服驱动器电连接，所述第二位置检测装置和第二伺服电机均与第二伺服驱动器电连接，所述第一伺服驱动器和第二伺服驱动器均与控制器通信连接。该无油螺杆结构取消同步齿轮、并可自动快速地调节同步转子间隙。另外还提供一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法。

Description

一种无油螺杆结构及其同步转子间隙的调节方法
技术领域
本发明涉及螺杆压缩机技术领域，具体涉及一种无油螺杆结构及其同步转子间隙的调节方法。
背景技术
如图1所示，无油螺杆结构一般包括阳转子1a、阴转子2a、以及用于驱动其中一转子的电机4a，所述电机4a的转轴与该转子的转轴通过联轴器5a相连，且传统的无油螺杆结构是通过同步齿轮3a来实现阴阳转子1a、2a的同步运转，并使阴阳转子1a、2a的齿面之间具有一定的间隙。
但是现有的无油螺杆结构存在以下技术问题：需要有冷却油对同步齿轮3a进行冷却，在主机设计结构中会多出油冷却系统，一定程度上加大了毛坯成本；另外冷却油有一定的风险，进入压缩腔，通过排气口，对实际气体应用的工作环境造成影响；并且，同步齿轮3a的存在，加大了能源损耗，不利于机组的性能；此外，采用同步齿轮3a进行同步转子间隙调节时，调节方式非常复杂，需要人工用塞尺进行间隙测量，调节时间长，且存在人工测量误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种取消同步齿轮、并可自动快速地调节同步转子间隙的无油螺杆结构。
本发明的技术解决方案是：一种无油螺杆结构，包括阳转子和阴转子，其特征在于：还包括控制器、第一伺服电机、第二伺服电机、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器，所述第一伺服电机与阳转子的第一转轴相连，所述第二伺服电机与阴转子的第二转轴相连，所述第一伺服电机和第二伺服电机上分别设有第一位置检测装置和第二位置检测装置，所述第一位置检测装置和第一伺服电机均与第一伺服驱动器电连接，所述第二位置检测装置和第二伺服电机均与第二伺服驱动器电连接，所述第一伺服驱动器和第二伺服驱动器均与控制器通信连接。
采用上述结构后，本发明具有以下优点：
本发明无油螺杆结构取消了同步齿轮，而采用了两个分别与阴阳转子相连的位置控制精准的伺服电机，并通过控制器控制这两个伺服电机的转速，实现阴阳转子的同步运转；在进行同步转子间隙调节时，是通过控制器控制阴阳转子其中之一静止，另一运动，动转子由初始位置处分别进行一次顺时针运转和一次逆时针运转，从而获取到动转子由与静转子一侧相抵位置处转动至另一侧相抵位置处所需转动的角度，所需转动的角度的一半即为同步转子的初始相位角，然后调整该动转子到初始相位角处，即可完成同步转子的间隙调节，后续运行时，可再次重复上面的同步转子间隙调节过程，也可直接使用上次获取的初始相位角，因此整个同步转子间隙调节过程无需人工参与，而是由控制器协调各部件自动完成，相比人工调节，自动化水平更高，调节更快速。
作为优选，所述第一伺服电机与阳转子的第一转轴一体式直连。该设置使阳转子与第一伺服电机共用一根驱动轴，中间省略联轴器，减少了传递损耗以及传动转速差。
作为优选，所述第二伺服电机与阴转子的第二转轴一体式直连。该设置使阴转子与第二伺服电机共用一根驱动轴，中间省略联轴器，减少了传递损耗以及传动转速差。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种无需人工测量，可自动快速调节同步转子间隙的无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法。
本发明的另一技术解决方案是：一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)由控制器通过第一伺服驱动器和第二伺服驱动器，控制阴阳转子其中之一静止，另一缓慢转动，设置动转子对应的伺服电机的扭矩小于静转子对应的伺服电机的扭矩；
(2)由控制器控制动转子由初始位置分别沿逆时针方向和顺时针方向各转动一次，当该动转子沿逆/顺时针方向转动至与静转子的一侧相抵时，该动转子停止，动转子对应的伺服驱动器检测到两者相抵的触发信号，并由动转子对应的位置检测装置将该位置作为零点位置，然后该动转子沿相反方向转动至与静转子的另一侧相抵时，该动转子也停止，动转子对应的伺服驱动器再次检测到两者相抵的触发信号，并由动转子对应的位置检测装置获取该动转子由一侧相抵位置处转动至另一侧相抵位置处所需转动的角度，所需转动的角度的一半即为阴阳转子的初始相位角；
(3)若步骤(2)中动转子先逆时针转动再顺时针转动，则本步骤再控制动转子逆时针转动所需转动的角度的一半，否则本步骤再控制动转子顺时针转动所需转动的角度的一半。
采用上述方法后，本发明具有以下优点：
本发明无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法整个同步转子间隙调节过程无需人工参与，而是由控制器协调各部件自动完成，相比人工调节，自动化水平更高，调节更快速。
作为优选，所述步骤(3)之后还包括步骤(4)：由控制器通过第一伺服驱动器和第二伺服驱动器，根据阴阳转子的齿数比以设定的转速比控制阴阳转子缓慢同步转动，且设置两个伺服电机的扭矩相同或接近，阴阳转子同步转动设定圈数后，由控制器通过伺服驱动器判断是否接收到两者相抵的触发信号，若是，则判定机组工作异常，若否，则判定机组工作正常。该设置可对间隙调节结果进行验证，从而更准确可靠。
作为优选，所述步骤(1)中设置静转子对应的伺服电机的扭矩为其额定值的70％～100％，设置动转子对应的伺服电机的扭矩为其额定值的1％～10％。由于两个伺服电机的扭矩额定值相同或接近，通过该设置，可使动转子对应的伺服电机的扭矩远远小于静转子对应的伺服电机的扭矩，这样动转子转动到贴近静转子时才能可靠停止，从而能使获得的转动角度更准确。
作为优选，所述步骤(1)中该动转子缓慢转动的转速为1圈/分钟～2圈/分钟。该设置有利于准确检测到转动角度，而且可避免对设备造成损坏。
作为优选，所述步骤(4)中设置两个伺服电机的扭矩为各自额定值的5～20％。该设置有利于可靠检测到阴阳转子的相抵情况，且使整个系统的运行性能较好。
作为优选，所述步骤(4)中阴阳转子缓慢转动的转速为0.1圈/秒～0.5圈/秒。该设置能可靠验证同步转子间隙调节结果的准确性，并可避免对设备造成损坏。
作为优选，所述步骤(3)中计算得到的阴阳转子的初始相位角还保存在控制器中。该设置可使保存的阴阳转子的初始相位角可直接应用于后续的运行，使后续运行在正常情况下无需再次调整同步转子的间隙，使用更方便。
附图说明：
图1为现有无油螺杆结构的示意图；
图2为本发明无油螺杆结构的示意图；
图3为本发明无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法的流程图。
现有技术图中：1a-阳转子，2a-阴转子，3a-同步齿轮，4a-电机，5a-联轴器；
本发明图中：1-阳转子，2-阴转子，3-控制器，4-第一伺服电机，5-第二伺服电机，6-第一伺服驱动器，7-第二伺服驱动器，8-第一转轴，9-第二转轴，10-第一位置检测装置，11-第二位置检测装置。
具体实施方式
下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
一种无油螺杆结构，包括阳转子1和阴转子2，还包括控制器3、第一伺服电机4、第二伺服电机5、第一伺服驱动器6、第二伺服驱动器7，所述第一伺服电机4与阳转子1的第一转轴8相连，所述第二伺服电机5与阴转子2的第二转轴9相连，所述第一伺服电机4和第二伺服电机5上分别设有第一位置检测装置10和第二位置检测装置11，所述第一位置检测装置10和第一伺服电机4均与第一伺服驱动器6电连接，所述第二位置检测装置11和第二伺服电机5均与第二伺服驱动器7电连接，所述第一伺服驱动器6和第二伺服驱动器7均与控制器3通信连接；所述控制器3可为PLC控制器3，所述第一位置检测装置10和第二位置检测装置11可为24位绝对型编码器，所述PLC控制器3、编码器和伺服驱动器均为现有技术，所述伺服驱动器具有控制功能，可控制伺服电机的运转，并与编码器相连获取编码器的位置信息，且内部还集成检测电路可对电流、电压等电参数信号进行实时检测，因此可用于检测阴阳转子1、2是否相抵的情况，因为当阴阳转子1、2相抵时，即出现了堵转现象，此时伺服驱动器内部的检测元件会自动检测到输出电流突然增大，即阴阳转子1、2相抵的触发信号是伺服驱动器自动检测到的电流突变信号。
本发明无油螺杆结构取消了同步齿轮，而采用了两个分别与阴阳转子1、2相连的位置控制精准的伺服电机，并通过控制器3控制这两个伺服电机的转速，实现阴阳转子1、2的同步运转；在进行同步转子间隙调节时，是通过控制器3控制阴阳转子1、2其中之一静止，另一运动，动转子由初始位置处分别进行一次顺时针运转和一次逆时针运转，从而获取到动转子由与静转子一侧相抵位置处转动至另一侧相抵位置处所需转动的角度A1，所需转动的角度的一半A1/2即为同步转子的初始相位角，然后调整该动转子到初始相位角处，即可完成同步转子的间隙调节，后续运行时，可再次重复上面的同步转子间隙调节过程，也可直接使用上次获取的初始相位角，因此整个同步转子间隙调节过程无需人工参与，而是由控制器3协调各部件自动完成，相比人工调节，自动化水平更高，调节更快速。
作为优选，所述第一伺服电机4与阳转子1的第一转轴8一体式直连。该设置使阳转子1与第一伺服电机4共用一根驱动轴，中间省略联轴器，减少了传递损耗以及传动转速差。
作为优选，所述第二伺服电机5与阴转子2的第二转轴9一体式直连。该设置使阴转子2与第二伺服电机5共用一根驱动轴，中间省略联轴器，减少了传递损耗以及传动转速差。
实施例2：
一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，它包括以下步骤：
(1)由控制器3通过第一伺服驱动器6和第二伺服驱动器7，控制阴阳转子1、2其中之一静止，另一缓慢转动，设置动转子对应的伺服电机的扭矩T1小于静转子对应的伺服电机的扭矩T2，本实施例中，设置静转子对应的伺服电机的扭矩T2为其额定值的70％～100％，可选取其额定值的100％，设置动转子对应的伺服电机的扭矩T1为其额定值的1％～10％，可选取其额定值的5％，动转子缓慢转动的转速V1为1圈/分钟～2圈/分钟，可选取1圈/分钟；
(2)由控制器3控制动转子由初始位置分别沿逆时针方向和顺时针方向各转动一次，当该动转子沿逆/顺时针方向转动至与静转子的一侧相抵时，该动转子停止，动转子对应的伺服驱动器检测到两者相抵的触发信号，并由动转子对应的位置检测装置将该位置作为零点位置，然后该动转子沿相反方向转动至与静转子的另一侧相抵时，该动转子也停止，动转子对应的伺服驱动器再次检测到两者相抵的触发信号，并由动转子对应的位置检测装置获取该动转子由一侧相抵位置处转动至另一侧相抵位置处所需转动的角度A1，所需转动的角度的一半A1/2即为阴阳转子1、2的初始相位角，阴阳转子1、2的初始相位角还保存在控制器3中；
(3)若步骤(2)中动转子先逆时针转动再顺时针转动，则本步骤再控制动转子逆时针转动所需转动的角度的一半A1/2，否则本步骤再控制动转子顺时针转动所需转动的角度的一半A1/2；
(4)由控制器3通过第一伺服驱动器6和第二伺服驱动器7，根据阴阳转子1、2的齿数比以设定的转速比控制阴阳转子1、2缓慢同步转动，且设置两个伺服电机的扭矩T1、T2相同或接近，本实施例中，设置两个伺服电机的扭矩T1、T2均为各自额定值的5-20％，可选取各自额定值的10％，设置阴阳转子1、2缓慢转动的转速V1、V2为0.1圈/秒～0.5圈/秒，阴阳转子1、2同步转动设定圈数N后，设定圈数N可根据试验确定，由控制器3通过伺服驱动器判断是否接收到两者相抵的触发信号，若是，则判定机组工作异常，若否，则判定机组工作正常。

Claims (10)

1.一种无油螺杆结构，包括阳转子(1)和阴转子(2)，其特征在于：还包括控制器(3)、第一伺服电机(4)、第二伺服电机(5)、第一伺服驱动器(6)、第二伺服驱动器(7)，所述第一伺服电机(4)与阳转子(1)的第一转轴(8)相连，所述第二伺服电机(5)与阴转子(2)的第二转轴(9)相连，所述第一伺服电机(4)和第二伺服电机(5)上分别设有第一位置检测装置(10)和第二位置检测装置(11)，所述第一位置检测装置(10)和第一伺服电机(4)均与第一伺服驱动器(6)电连接，所述第二位置检测装置(11)和第二伺服电机(5)均与第二伺服驱动器(7)电连接，所述第一伺服驱动器(6)和第二伺服驱动器(7)均与控制器(3)通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种无油螺杆结构，其特征在于：所述第一伺服电机(4)与阳转子(1)的第一转轴(8)一体式直连。
3.根据权利要求1所述的一种无油螺杆结构，其特征在于：所述第二伺服电机(5)与阴转子(2)的第二转轴(9)一体式直连。
4.一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，该方法基于权利要求1-权利要求3所述的任一一种无油螺杆结构，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)由控制器(3)通过第一伺服驱动器(6)和第二伺服驱动器(7)，控制阴阳转子(1、2)其中之一静止，另一缓慢转动，设置动转子对应的伺服电机的扭矩(T1)小于静转子对应的伺服电机的扭矩(T2)；
(2)由控制器(3)控制动转子由初始位置分别沿逆时针方向和顺时针方向各转动一次，当该动转子沿逆/顺时针方向转动至与静转子的一侧相抵时，该动转子停止，动转子对应的伺服驱动器检测到两者相抵的触发信号，并由动转子对应的位置检测装置将该位置作为零点位置，然后该动转子沿相反方向转动至与静转子的另一侧相抵时，该动转子也停止，动转子对应的伺服驱动器再次检测到两者相抵的触发信号，并由动转子对应的位置检测装置获取该动转子由一侧相抵位置处转动至另一侧相抵位置处所需转动的角度(A1)，所需转动的角度的一半(A1/2)即为阴阳转子(1、2)的初始相位角；
(3)若步骤(2)中动转子先逆时针转动再顺时针转动，则本步骤再控制动转子逆时针转动所需转动的角度的一半(A1/2)，否则本步骤再控制动转子顺时针转动所需转动的角度的一半(A1/2)。
5.根据权利要求4所述的一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，其特征在于：所述步骤(3)之后还包括步骤(4)：由控制器(3)通过第一伺服驱动器(6)和第二伺服驱动器(7)，根据阴阳转子(1、2)的齿数比以设定的转速比控制阴阳转子(1、2)缓慢同步转动，且设置两个伺服电机的扭矩T1、T2相同或接近，阴阳转子(1、2)同步转动设定圈数(N)后，由控制器(3)通过伺服驱动器判断是否接收到两者相抵的触发信号，若是，则判定机组工作异常，若否，则判定机组工作正常。
6.根据权利要求4所述的一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，其特征在于：所述步骤(1)中设置静转子对应的伺服电机的扭矩(T2)为其额定值的70％～100％，设置动转子对应的伺服电机的扭矩(T1)为其额定值的1％～10％。
7.根据权利要求4所述的一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，其特征在于：所述步骤(1)中该动转子缓慢转动的转速(V1)为1圈/分钟～2圈/分钟。
8.根据权利要求5所述的一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，其特征在于：所述步骤(4)中设置两个伺服电机的扭矩(T1、T2)为各自额定值的5～20％。
9.根据权利要求5所述的一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，其特征在于：所述步骤(4)中阴阳转子(1、2)缓慢转动的转速(V1、V2)为0.1圈/秒～0.5圈/秒。
10.根据权利要求4所述的一种无油螺杆结构的同步转子间隙的调节方法，其特征在于：所述步骤(3)中计算得到的阴阳转子(1、2)的初始相位角还保存在控制器(3)中。
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