BG63471B1 - Хидравлична машина - Google Patents

Abstract

Хидравличната машина намира приложение като двигател или помпа, както и като елемент на управление.Тя е с повишена товароносимост. Машината има планетен изтласкващ елемент, свързан въртеливо чрез междинен вал (5) с изходящия вал (4). Междинният вал(5) поне в единия си край има външно назъбване (6), намиращо се в зацепване с вътрешно назъбване, което позволява наклоняване на междинния вал (5). Външното назъбване (6) има зъби (10) с вдлъбнати работни профили (11, 12), като кривата на вдлъбнатината в краищата им (15, 16) в осово направление е по-малка, от тази в областта на средата (14).

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до хидравлична машина с планетен изтласкващ елемент, свързан въртеливо посредством междинен вал с изходящ вал, при което междинният вал наймалко в единия си край е снабден с външно 10 назъбване, намиращо се в такова зацепление с вътрешно назъбване, което да позволява накланяне на междинния вал.

Предшестващо състояние на техниката

Машина от този вид е позната от US 3 973 880.

Машините от този вид могат да се из- 20 ползват като двигатели или като помпи, а така също и като елементи за управление. Функцията на изходящия вал се определя от желаната цел на приложението. Ако машината се използва като двигател, тогава той отдава своята мощ- 25 ност посредством изходящия вал. Ако машината се използва като помпа, тогава тя се задвижва посредством изходящия вал. В случай на приложение като елемент за управление, към изходящия вал се свързва ръчно зад- 30 вижваното колело за управление.

В много случаи изтласкващият елемент е оформен като зъбно колело, зацепено с втори изтласкващ елемент, който е оформен като зъбен пръстен или зъбен венец. При работа 35 изтласкващият елемент извършва не само едно чисто ротационно движение, а едновременно и орбитира около оста на изходящия вал. За да се предаде това ротационно движение на изходящия вал, е предвиден един междинен 40 вал, който се нарича понякога “dog-bone”. Този междинен вал позволява необходимото клатещо движение.

Междинният вал в повечето случаи е послаб от изтласкващия елемент, а много често е 45 по-слаб и от изходящия вал. По такъв начин той ограничава товароспособността на машината.

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да се повиши товароспособността на машината.

Тази задача при машина от типа, описан по-горе се решава, като външното назъбване има зъби, чиито работни зъбни профили имат вдлъбната форма, която в двата си края в осово направление е с по-малка кривина, отколкото в областта на средата.

Кривината на зъбните профили следователно е така оформена, че разполагаемата площ в краищата в осово направление се увеличава. С това в посока на краищата на зъбите се намалява специфичният повърхностен натиск върху зъбните профили. В посока към аксиалната среда наистина площта става помалка, а оттам и специфичният повърхностен натиск, т.е. силата, разделена на плоскостта, по-голяма. Тук зъбът е по-дебел, така че той може да понесе по-лесно натоварването. В досегашните случаи обстановката е практически обратна. Специфичният повърхностен натиск нараства по посоката на осовите краища на зъбите, което естествено води по-лесно до опасност от повреждане. От това, че зъбните профили са с вдлъбната кривина, отпада необходимостта да се оформя остър вътрешен ръб. Оттук намалява и опасността от концентрация на напреженията, с което допълнително нараства товароспособността. Получава се и допълнително предимство от по-спокоен ход с намалено износване, защото при еднакви други условия зъбите лягат върху съответните насрещни зъби с по-малък повърхностен натиск. Натоварването при новата конструкция практически може да бъде удвоено, ако се запазят същите размери. Този резултат се дължи от една страна на намалението на концентрацията на напреженията, което допринася съществено за намаляване на нивото на напреженията. Друг съществен принос имат подобрите условия за зацепление на профила в сравнение с профила с “остри” зъби на междинния вал.

За предпочитане работните зъбни профили на съседните зъби са свързани помежду си с непрекъснат плавен профил. По такъв начин може и дъното на междузъбното пространство да се включи в кривината на работните зъбни профили. Получава се връзка между работните зъбни профили, свободна от стъпала или чупки, с което се подобряват ходовите качества, износоустойчивостта и товароспособността.

Предимство е, че във всяка аксиална позиция профилът на дъното има еднаква кривина, както работните зъбни профили. Следователно се получава във всяко сечение, перпендикулярно на оста, една непрекъснато диференцируема крива, по която съответните насрещни зъби на вътрешното назъбване могат добре да се изтъркалват.

При едно особено предпочитано изпълнение е предвидено формата на междузъбните пространства по същество да е образувана от части от околната повърхност на лежащи един срещу друг пресечени конуси. Ако се направи едно сечение успоредно на оста на междинния вал, тогава основата на междузъбните пространства се състои от две наклонени една спрямо друга прави линии. Незначителни отклонения от формата на една точна права линия са допустими по технически производствени причини. В аксиално направление профилът не притежава никакви съществени кривини. Предпоставка тук е само, че ъглите на накланяне на междинния вал са напасвани спрямо изтласкващия елемент и спрямо изходящия вал. По такъв начин е възможно натоварването да се разпредели сравнително равномерно върху съответната половина аксиална зона на всеки зъбен профил, така че още да се допринесе за намаляване на повърхностното натоварване.

За предпочитане дъното в средата на междузъбието притежава наклон спрямо оста на междинния вал в границите от 1 до 10°С, по-специално от 1 до 3,5°С. Такива ъгли са целесъобразни. В повечето случаи те са напълно достатъчни, за да допуснат орбитирането на изтласкващия елемент.

За предпочитане външното назъбване има брой на зъбите в границите от 3 до 20, по-специално от 8 до 12. Така се получават ъгли на зацепление от 30 до 45°. При такива ъгли на зацепление зъбите имат максимален живот. По правило се получава и сравнително спокойна задружна работа.

За предпочитане формата на вътрешното назъбване не се променя в осово направление. На базата на оформянето на външното назъбване на междинния вал вътрешното назъбване на изтласкващия елемент, съответно на изходния вал, може винаги да се конструира така, че да не се изменя в осово направление. Така може да се осъществи по-подробно напасване на вътрешното към външното назъбване.

В това отношение особено се предпочита формата на зъбите на вътрешното назъбване основно да се оформя като част от цилиндрична повърхнина. Тогава се получава ситуация, че в прехода от работния профил на зъбите към междузъбното пространство е възможно появяване на чупка, която би могла да води до концентрация на напрежението. Това не е така критично,както би било върху междинния вал, тъй като тук детайлите могат да се оразмерят по-големи и съответно по-яки.

Пояснение на приложените фигури

Изобретението се пояснява с помощта на предпочитан пример на изпълнение, показан на приложените фигури, от които:

фигура 1 показва схематичен надлъжен разрез през хидравличната машина и;

фигура 2 - перспективно изображение на единия край на междинния вал с външно назъбване.

Примери за изпълнение на изобретението

Хидравличната машина 1, която в разглеждания случай е изпълнена като двигател, има първи изтласкващ елемент 2, оформен като зъбно колело, което работи съвместно с втория изтласкващ елемент 3, оформен като зъбен венец. Зъбното колело 2 се върти и едновременно орбитира около една ос, т.е. центърът на зъбното колело 2 обикаля около тази ос.

Оста е едновременно ос на изходящия вал 4, с която изтласкващият елемент 2 е въртеливо свързан посредством междинния вал 5. Междинният вал 5 трябва за един оборот на изтласкващия елемент 2 да изпълни определено клатещо движение, т.е. той трябва да бъде свързан с изтласкващия елемент 2 шарнирно.

За да може да изпълни това клатещо движение, междинният вал има в двата си края външни назъбвания 6 и 7, при което външното назъбване 6 е зацепено със схематично изобразеното вътрешно назъбване 8 на изтласкващия елемент, а външното назъбване 7 е зацепено с вътрешно назъбване 9 на изходящия вал 4.

Формата на външното назъбване е пояс нена на фиг.2. За яснота, изображението е направено с преувеличен ъгъл на накланяне.

Изобразеното на фиг.2 външно назъбване 6 на междинния вал 5 има няколко зъба 10, които имат работни профили 11 и 12. Работните профили 11 и 12 са вдлъбнати. Работните профили 11 и 12 на два съседни зъба преминават плавно един в друг, т.е. вдлъбнатата повърхност продължава в дъното 13 на междузъбното пространство. Кривината на работните профили 11 и 12 и на дъното 13 на между зъбното пространство е така оформена, че тя се намалява в осово направление от средата 14 на зъба към краищата му 15 и 16. За нагледност в чертежа са нанесени предимно осово преминаващи линии 17, разстоянията между които към краищата 15 и 16 са по-големи, отколкото в средата 14 на външното назъбване 6. По този начин площите от работните профили 11 и 12, които носят работното усилие, се увеличават в посока към краищата 15 и 16 на назъбването, така че при едни и същи усили специфичният натиск намалява.

Във всяка позиция по оста на профила на междузъбното пространство, което се образува от работите зъбни профили 11 и 12 и от дъното 13, е налице кривина, която е по същество една и съща. Ако в тази позиция се направи разрез перпендикулярно на оста, този профил би имал практически форма на част от окръжност. Повърхността, която образува работните профили 11 и 12 и дъното 13, представлява част от околните повърхности на два пресечени конуса, разположени един срещу ДРУГ.

В резултата от това дъното 13 в средата между два зъба 10 има известен наклон спрямо оста на междинния вал 5. В разглеждания случай ъгълът на този наклон е в границите от 1 до 3,5°. Той зависи от наклона, който при работа има междинния вал 5 спрямо оста на вала 4. На фиг.2, както е посочено, съотношенията са уголемени.

Работещото съвместно с външното назъбване насрещно назъбване, например вътрешното назъбване 8 на изтласкващия елемент 2, може просто да се оформи със зъби, които имат форма на цилиндри, прорязани в изтласкващия елемент 2. Тяхната форма не се променя в аксиално направление. Те работят благодарение на своята форма много добре, с малко из носване и добра товароносимост съвместно с изобразеното на фиг.2 назъбване.

Външното назъбване 6,7 има целесъобразно 8 до 12 зъба.

Claims (8)

1. Хидравлична машина с планетен изтласкващ елемент, свързан въртеливо посредством междинен вал с изходящ вал, при което междинният вал, най-малко в единия си край, е снабден с външно назъбване, намиращо се в такова зацепление с вътрешно назъбване, което да позволява накланяне на междинния вал, характеризираща се с това, че външното назъбване (6, 7) има зъби (10), чиито работни профили (11, 12) имат вдлъбната форма, която в двата си края (15, 16) в осово направление е с по-малка кривина, отколкото в областта на средата.

2. Машина съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че работните зъбни профили (11, 12) на съседните зъби (10) са свързани помежду си с един непрекъснат профил.

3. Машина съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че профилът във всяка осова позиция има същата кривина, както зъбните работните профили (11, 12).

4. Машина съгласно една от претенциите от 1 до 3, характеризираща се с това, че формата на междузъбните пространства по същество е оформена от части от околните повърхнини на пресечени конуси, разположени един срещу друг.

5. Машина съгласно една от претенциите от 1 до 4, характеризираща се с това, че дъното (13) по средата на междузъбното пространство има наклон в границите от 1 до 10°, по-специално от 1 до 3,5° спрямо оста на междинния вал (5).

6. Машина съгласно една от претенциите от 1 до 5, характеризираща се с това, че външното назъбване (6, 7) има брой на зъбите в границите от 3 до 20, по-специално от 8 до 12.

7. Машина съгласно една от претенциите от 1 до 6, характеризираща се с това, че вътрешното назъбване (8, 9) има форма, която не се променя в осово направление.

8. Машина съгласно претенция 7, щество образувана като част от околната похарактеризираща се с това, че формата на зъ- върхност на цилиндър.

бите на вътрешното назъбване (8, 9) е по съ- „ „ .