EA007330B1

EA007330B1 - Hypocycloidal rotator

Info

Publication number: EA007330B1
Application number: EA200500798A
Authority: EA
Inventors: Борис Иванович Буртолик; Геннадий Михайлович Захариков; Владимир Яковлевич Свороба; Владимир Борисович Соколинский
Original assignee: Борис Иванович Буртолик; Геннадий Михайлович Захариков; Владимир Яковлевич Свороба; Владимир Борисович Соколинский
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-08-25
Also published as: RU2005100872A; EA200500798A1; RU2281368C1

Abstract

A hypocycloid rotator relates to pneumatic and hydraulic machines of rotating and percussion-rotary action for drilling rock in construction and in ore mining industry.The aim of proposed invention is to increase the output of the hypocycloid rotator retaining its dimensions.The inventive purpose is achieved by using a second valve mounted in the rotor having an opposite direction of helical flutes, the gear coupled with an output shaft and interacting with mating teeth on the rotor is positioned between two valves.

Description

Данное изобретение относится к пневматическим и гидравлическим машинам вращательного и ударно-вращательного действия для бурения горных пород в строительстве и в горнорудной промышленности.This invention relates to pneumatic and hydraulic machines of rotational and shock-rotational action for drilling rocks in the construction and mining industries.

Известен вращатель с гипоциклоидным редуктором (Пневматические машины ударного действия для проходки скважин и шпуров. Академии наук СССР. Сибирское отделение. Институт горного дела. Новосибирск, издательство «Наука», Сибирское отделение. 1986 г., стр. 119), состоящий из шестеренного двигателя с тремя шестернями и гипоциклоидного редуктора с двумя обоймами, приводимыми в колебательные круговые движения двумя эксцентриками. Обоймы сообщают вращательное движение буксе.Known rotator with hypocycloid reducer (pneumatic percussion machines for drilling wells and boreholes. USSR Academy of Sciences. Siberian Branch. Institute of Mining. Novosibirsk, Nauka Publishing House, Siberian Branch. 1986, p. 119), consisting of a gear motor with three gears and a hypocycloid reducer with two clips, driven into oscillatory circular movements by two eccentrics. The clips report rotational movement of the axle box.

Недостатком данной конструкции является невозможность реально получить достаточно высокие скорости вращения одновременно с высоким крутящим моментом на буксе без значительных увеличений габаритов и веса конструкции.The disadvantage of this design is the inability to really get a high enough rotation speed simultaneously with high torque on the journal box without significant increases in the size and weight of the structure.

Наиболее близким по конструкции (прототипом) является гипоциклоидный вращатель (Суднишников Б.В., Есин Н.Н., Тупицын К.К. Исследование и конструирование пневматических машин ударного действия. Академии наук СССР. Сибирское отделение. Институт горного дела. Новосибирск, издательство «Наука». Сибирское отделение. 1985 г., стр. 103-104), состоящий из статора с торцевыми крышками, ротора, золотника со спиральными канавками, торцевых крышек и шестерни, соосной с выходным валом и взаимодействующей с ответными зубьями на роторе.The closest in construction (prototype) is a hypocycloid rotator (Sudnishnikov BV, Esin NN, Tupitsyn KK Research and design of percussion pneumatic machines. USSR Academy of Sciences. Siberian Branch. Institute of Mining. Novosibirsk, publishing house "Science". Siberian Branch. 1985, pp. 103-104), consisting of a stator with end caps, a rotor, a spool with spiral grooves, end caps and gear, coaxial with the output shaft and interacting with counter teeth on the rotor.

Такие гипоциклоидные вращатели применяются в пневматических перфораторах, где требуется невысокая скорость вращения (100-200 об./мин) и достаточно высокий крутящий момент.Such hypocycloid rotators are used in pneumatic perforators, where a low rotational speed (100–200 rpm) and a sufficiently high torque are required.

Недостатком данной конструкции является невозможность получить высокие скорости вращения при сохранении высокого крутящего момента из-за ограниченности в торцевой крышке проходных сечений канавок, питающих золотник рабочей жидкостью или сжатым воздухом и обеспечивающих слив (если в качестве рабочей среды используется жидкость) или выхлоп. Сечение проходных канавок определяется эксцентриситетом вращения ротора по отношению к статору и ширина канавки не может быть практически более трети эксцентриситета.The disadvantage of this design is the inability to obtain high rotational speeds while maintaining high torque due to the limited in the end cover flow areas of the grooves that feed the spool with working fluid or compressed air and providing a drain (if liquid is used as the working medium) or exhaust. The cross-section of the grooves is determined by the eccentricity of the rotor rotation with respect to the stator and the width of the groove cannot be almost more than a third of the eccentricity.

Целью настоящего изобретения является повышение мощности гипоциклоидного вращателя без увеличения его габаритов.The aim of the present invention is to increase the power of the hypocycloid rotator without increasing its dimensions.

Указанная цель достигается тем, что в роторе установлен второй залотник, имеющий встречное направление спиральных канавок, при этом шестерня, соединённая с выходным валом и взаимодействующая с ответными зубьями на роторе, размещена между двумя золотниками.This goal is achieved by the fact that in the rotor there is a second collar, which has an opposite direction of the spiral grooves, while the gear connected to the output shaft and interacting with the counter teeth on the rotor is placed between two spools.

На фиг. 1 изображён продольный разрез гипоциклоидного вращателя;FIG. 1 shows a longitudinal section of a hypocycloid rotator;

на фиг.2 представлено сечение А-А гипоциклоидного вращателя; на фиг. 3 представлено сечение Б-Б гипоциклоидного вращателя.figure 2 presents the cross section aa of the hypocycloid rotator; in fig. 3 shows the section BB of the hypocycloid rotator.

Гипоциклоидный вращатель состоит из статора 1 с зубьями внутреннего зацепления, закрытого по торцам крышками 2, ротора 3, с двух сторон которого запрессованы золотники 4. Между золотниками 4 находится шестерня 5, взаимодействующая с ответными зубьями на роторе 3.A hypocycloid rotator consists of a stator 1 with internal gearing teeth, closed at the ends by covers 2, a rotor 3, on both sides of which are pressed spools 4. Between spools 4 is gear 5, which interacts with counter-teeth on the rotor 3.

На одной из крышек 2 находится штуцер 6, отверстие которого соединено с каналами 7 и 8. Каналы 8 соединяются с кольцевыми проточками 9 в крышках 2.On one of the covers 2 there is a fitting 6, the opening of which is connected to the channels 7 and 8. The channels 8 are connected to the annular grooves 9 in the covers 2.

Золотники 4, запрессованные в ротор 3, имеют на своей внешней цилиндрической поверхности спиральные канавки 10, соединяющиеся в конце с отверстиями 11 в роторе 3. Число спиральных канавок 10 на золотнике 4 и число отверстий 11 в роторе 3 равно числу зубьев ротора 3. В крышке 2 имеется ряд отверстий 12. Шестерня 5 неподвижно соединена с приводным валом 13. Ротор 3 имеет число зубьев на единицу меньше, чем у статора 1. При этом ротор 3 со статором 1 образует две изолированные друг от друга полости, рабочую 14 и выхлопную 15, и при обкатывании по зубьям статора 1 ротор вращается с эксцентриситетом, равном половине высоты зубьев ротора 3 и статора 1. Рабочая полость 14 соединена со спиральными канавками 10 радиальными отверстиями 11 в роторе 3.The spools 4, pressed into the rotor 3, have on their outer cylindrical surface spiral grooves 10 that connect at the end with holes 11 in the rotor 3. The number of spiral grooves 10 on the spool 4 and the number of holes 11 in the rotor 3 is equal to the number of rotor teeth 3. In the lid 2 there are a number of holes 12. Gear 5 is fixedly connected to the drive shaft 13. The rotor 3 has a number of teeth per unit less than that of the stator 1. In this case, the rotor 3 with the stator 1 forms two cavities isolated from each other, working 14 and exhaust 15, and when running on the teeth of the stator 1 p the blade rotates with an eccentricity equal to half the height of the teeth of the rotor 3 and the stator 1. The working cavity 14 is connected to the spiral grooves 10 by the radial holes 11 in the rotor 3.

Гипоциклоидный вращатель работает следующим образом.Hypocycloid rotator works as follows.

Сжатый воздух или гидравлическая жидкость под давлением подаётся в штуцер 6, откуда по каналам 7 и 8 поступает в кольцевые проточки 9 в крышках 2. Из кольцевых проточек 9 рабочая жидкость или воздух попадает в те спиральные канавки 10 залотников 4, которые при обкатывании ротора 3 по статору 1 оказываются против кольцевых проточек 9. По спиральным канавкам 10 рабочая жидкость или воздух поступает в рабочую полость 14 через отверстия 11 в роторе 3. Спиральные канавки 10 в золотниках 4 имеет противоположное друг другу направление, так что рабочая жидкость или воздух поступают из обоих золотников в одну рабочую полость 14. Давлением рабочей жидкости или воздуха на ротор 3 последний перекатывается по зубьям статора 1, отсекая от кольцевых канавок 9 одни спиральные канавки 10 и подсоединяясь к другим так, что рабочая полость 14 постоянно находится под давлением. Из выхлопной полости 15 рабочая жидкость или воздух удаляются через отверстия 12 в крышках 2.Compressed air or hydraulic fluid under pressure is fed into fitting 6, from where it flows through channels 7 and 8 into annular grooves 9 in covers 2. From circular annular grooves 9, working fluid or air enters those spiral grooves 10 of zalotnik 4, which, when the rotor 3 rolls around the stator 1 are against the annular grooves 9. Through the spiral grooves 10, the working fluid or air enters the working cavity 14 through the holes 11 in the rotor 3. The spiral grooves 10 in the spools 4 have the opposite direction, so that the working fluid or air comes from both spools into one working cavity 14. By the pressure of working fluid or air on the rotor 3, the latter rolls along the teeth of the stator 1, cutting off from the annular grooves 9 one spiral grooves 10 and connecting to the others so that the working cavity 14 is constantly under pressure. From the exhaust cavity 15, the working fluid or air is removed through the holes 12 in the caps 2.

При обкатывании ротора 3 по зубьям статора 1 шестерня 5, взаимодействуя с внутренними зубьями ротора 3, передаёт вращение на приводной вал 13.When running the rotor 3 on the teeth of the stator 1 gear 5, interacting with the internal teeth of the rotor 3, transmits the rotation to the drive shaft 13.

Из-за небольшого эксцентриситета, равного половине высоты зубьев ротора 3 и статора 1, и необходимости иметь надёжное перекрытие при отсекании спиральных канавок 10 от кольцевых проточек 9,Due to the small eccentricity equal to half the height of the rotor teeth 3 and the stator 1, and the need to have a reliable overlap when cutting the spiral grooves 10 from the annular grooves 9,

- 1 007330 ширина проточек 9 ограничена практически третьей частью эксцентриситета. Для получения высоких скоростей оборотов при сохранении момента на приводном валу 13 необходимо с минимальными потерями подавать в рабочую полость 14 сжатый воздух или рабочую жидкость. Это возможно при использовании подачи рабочей жидкости или воздуха в рабочую полость 14 с двух сторон в два залотника со встречным направлением спиральных канавок, что равноценно удвоению поступающего в рабочую полость 14 сжатого воздуха или рабочей жидкости. В сравнении с прототипом это позволяет увеличить число оборотов вращения вала при сохранении крутящего момента, т.е. мощности без увеличения габаритов машины.- 1 007330 width of the grooves 9 is limited to almost the third part of the eccentricity. To obtain high speeds while maintaining the moment on the drive shaft 13, it is necessary with minimal losses to supply compressed air or working fluid to the working cavity 14. This is possible when using the supply of working fluid or air into the working cavity 14 from two sides in two tubes with opposite direction of spiral grooves, which is equivalent to doubling the compressed air or working fluid entering the working cavity 14. In comparison with the prototype, this allows you to increase the number of revolutions of the shaft rotation while maintaining the torque, i.e. power without increasing the size of the machine.

Claims

A hypocycloid rotator, consisting of a stator with end caps, a rotor, a spool with spiral grooves and a gear, coaxial with the output shaft and interacting with the counter teeth on the rotor, characterized in that a second spool is installed in the rotor having a counter direction of the spiral grooves, while the gear connected to the output shaft and interacting with the counter teeth on the rotor is placed between two spools.