PL218888B1

PL218888B1 - Satellite operating mechanism of the hydraulic displacement machine

Info

Publication number: PL218888B1
Application number: PL401821A
Authority: PL
Inventors: Paweł Śliwiński; Piotr Patrosz
Original assignee: Politechnika Gdańska
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2015-02-27
Also published as: PL401821A1

Abstract

Rozwiązanie dotyczy satelitowego mechanizmu roboczego hydraulicznej maszyny wyporowej składającej się z wirnika (WR) ukształtowanego na okręgu o promieniu R1, zębów oraz obwiedni (OB) dopasowanej do zarysu zębów satelitów (ST), który charakteryzuje się tym, że garby wirnika (WR) w obszarach wierzchołkowych ukształtowane są z łuków o promieniu zawartym w przedziale <0,14 R1; 1,0 R1>. Minima wklęśnięć zawarte są w przedziale Wmin. ≤0; 0,30 R1> a maksima wypukłości zawarte są w przedziale Umax ≤ =0; 0,30 R1>. Zarys zębów satelitów (ST) w obszarze przyporu jest linią ewolwentową, która w obszarze podstawy przechodzi w linię łukową o promieniu R6, a następnie w linię łukową o promieniu R7, po czym przechodzi w linię łukową o promieniu R6, która przechodzi w linię ewolwentową w obszarze przyporu. W obszarze wierzchołka linia ta przechodzi w linię łukową o promieniu R6, a następnie w linię łukową o promieniu R7, po czym przechodzi w linię łukową o promieniu R6. Wysokość stopy zęba jest co najwyżej równa wysokości głowy zęba. W innym wynalazku zarys zębów satelitów (ST) w obszarze przyporu jest linią ewolwentową, po czym w obszarze podstawy linia ewolwentowa przechodzi w linię łukową o promieniu R8, a następnie w obszarze przyporu przechodzi w linię ewolwentową, która w obszarze wierzchołka przechodzi w linię łukową o promieniu R8.The solution concerns the satellite working mechanism of a hydraulic displacement machine consisting of a rotor (WR) shaped on a circle with a radius R1, teeth and an envelope (OB) adapted to the outline of the satellite teeth (ST), which is characterized by the fact that the rotor humps (WR) in the areas the apical ones are made of arcs with a radius in the range <0.14 R1; 1.0 R1>. The depression minima are in the range Wmin. ≤0; 0.30 R1> and the convexity maxima are in the range Umax ≤ =0; 0.30 R1>. The outline of the satellite teeth (ST) in the buttress area is an involute line, which in the base area turns into an arc line with radius R6, and then into an arc line with radius R7, and then turns into an arc line with radius R6, which turns into an involute line at pressure area. At the apex, the line becomes an arc of radius R6, then becomes an arc of radius R7, and then becomes an arc of radius R6. The height of the tooth foot is at most equal to the height of the tooth head. In another invention, the outline of the satellite teeth (ST) in the buttress area is an involute line, then in the base area the involute line turns into an arcuate line with a radius R8, and then in the buttress area it turns into an involute line, which in the apex area turns into an arcuate line with radius R8 radius R8.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest satelitowy mechanizm roboczy hydraulicznej maszyny wyporowej.The subject of the invention is a satellite working mechanism of a hydraulic positive displacement machine.

Znane są z polskiego opisu patentowego PL 137642 satelitowe mechanizmy robocze, które składają się z sześciogarbnej obwodnicy, czterogarbnego wirnika i dziesięciu satelitów. W znanych satelitowych mechanizmach roboczych hydraulicznej maszyny wyporowej, zarys zębów mechanizmu roboczego jest ewolwentowy lub kołowo-łukowy. Garby obwodnicy we wrębach stanowią łuk o określonym promieniu i garby obwodnicy na wzniosach również stanowią łuk o określonym promieniu.There are satellite operating mechanisms known from the Polish patent description PL 137642, which consist of a hexagonal bypass, a four-humped rotor and ten satellites. In the known satellite operating mechanisms of the hydraulic displacement machine, the outline of the teeth of the operating mechanism is involute or circular-arc. The humps of the bypass in the notches form an arc of a certain radius, and the humps of the bypass on the slopes also constitute an arc of a certain radius.

Niedogodnością znanych mechanizmów roboczych jest niekorzystne podcinanie zębów satelity podczas pracy oraz duże luzy międzyzębne i wierzchołkowe, co obniża wytrzymałość zębów mechanizmu oraz sprawność przetwarzania energii.The disadvantage of the known working mechanisms is the unfavorable undercutting of the satellite teeth during operation and large interdental and apical clearances, which reduces the strength of the gear teeth and the efficiency of energy conversion.

Niedogodności te wynikają z występowania niekorzystnych powierzchniowych zużyć zębów, które spowodowane są małymi promieniami zarysu zębów w obrębie ich współpracy oraz niekorzystnie małą liczbą przyporu zwłaszcza w obszarze schodzenia satelity z garbu obwodnicy.These disadvantages result from the disadvantageous surface wear of the teeth, which is caused by the small radii of the tooth contour within their cooperation and the disadvantageously low number of pressure, especially in the area of the satellite's descent from the bypass hump.

Satelitowy mechanizm roboczy hydraulicznej maszyny wyporowej składającej się z wirnika, który ukształtowany jest na okręgu o promieniu R1, zębów oraz obwiedni charakteryzuje się według wynalazku tym, garby wirnika w obszarach wierzchołkowych ukształtowane są z łuków o promieniu zawartym w przedziale <0,14 R1; 1,0 R1>, zaś minima wklęśnięć zawarte są w przedziale <0; 0,30 R1>, a maksima wypukłości zawarte są w przedziale <0; 0,30 R1>. Zarys zębów satelitów w obszarze przyporu jest linią ewolwentową, która w obszarze podstawy przechodzi w linię łukową o promieniu R6, a następnie w linię łukową o promieniu R7, po czym przechodzi w linię łukową o promieniu R6, która przechodzi w linię ewolwentową w obszarze przyporu, a w obszarze wierzchołka przechodzi w linię łukową o promieniu R6, a następnie w linię łukową o promieniu R7, po czym przechodzi w linię łukową o promieniu R6. Wysokość stopy HS1 zęba jest co najwyżej równa wysokości głowy HG1 zęba, przy czym poszczególne wymiary geometryczne spełniają następujące zależności:The satellite operating mechanism of the hydraulic displacement machine consisting of a rotor formed on a circle with radius R1, teeth and an envelope is characterized according to the invention by that the rotor humps in the apex regions are formed by arcs with a radius comprised in the range <0.14 R1; 1.0 R1>, and the minimum concavities are in the range <0; 0.30 R1>, and the maxima of the convexity are in the range <0; 0.30 R1>. The outline of the satellite teeth in the buttress area is an involute line which, in the base area, turns into an arc line with radius R6, then into an arc line with radius R7, and then into an arc line with radius R6, which becomes an involute line in the pressure area, and in the vertex region it becomes an arcuate line with radius R6, and then into an arcuate line with radius R7, and then it becomes an arcuate line with radius R6. The height of the root HS1 of the tooth is at most equal to the height of the head HG1 of the tooth, whereby the individual geometric dimensions meet the following relationships:

R7 = (R5; + «>),R7 = (R5; + ">),

R6 = (0,10 - 0,40)m,R6 = (0.10 - 0.40) m,

R5 = (0,60- 1,00)m,R5 = (0.60-1.00) m,

HS1 = (0,65 - 0,75)m,HS1 = (0.65 - 0.75) m,

HG1 = (0,65 - 0,75)m, gdzie: m - oznacza moduł koła zębatego,HG1 = (0.65 - 0.75) m, where: m - is the gear module,

R5 - promień zewnętrznego okręguR5 - radius of the outer circle

W innym wynalazku wirnik zbudowany jest tak samo jak w pierwszym wynalazku, natomiast zarys zębów satelitów w obszarze przyporu jest linią ewolwentową, po czym w obszarze podstawy linia ewolwentowa przechodzi w linię łukową o promieniu R8, a następnie w obszarze przyporu przechodzi w linię ewolwentową, która w obszarze wierzchołka przechodzi w linię łukową o promieniu R8. Wysokość stopy HS2 zęba jest co najwyżej równa wysokości głowy HG2 zęba, przy czym poszczególne wymiary geometryczne spełniają następujące zależności:In another invention, the rotor is constructed in the same way as in the first invention, while the outline of the satellite teeth in the buttress area is an involute line, then in the base area the involute line turns into an arc line with radius R8, and then in the pressure area it becomes an involute line, which in the area of the vertex it becomes an arcuate line with radius R8. The height of the tooth HS2 foot is at most equal to the height of the tooth HG2 head, whereby the individual geometric dimensions meet the following relationships:

R8 = (0,65 - 0,72)m,R8 = (0.65 - 0.72) m,

HS2 = (0,30 - 1,20)m,HS2 = (0.30 - 1.20) m,

HG2 = (0,30 - 1,20)m, gdzie: m - oznacza moduł koła zębatego.HG2 = (0.30 - 1.20) m, where: m - is the gear module.

Wynalazek charakteryzuje się dużą wytrzymałością zębów mechanizmu oraz znaczną sprawnością przetwarzania energii.The invention is characterized by high strength of the gear teeth and high energy conversion efficiency.

Przedmiot wynalazku został przybliżony w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny schemat budowy satelitowego mechanizmu roboczego hydraulicznej maszyny wyporowej, natomiast fig. 2 - fig. 6 przedstawiają budowę wirnika satelitowego mechanizmu roboczego hydraulicznej maszyny wyporowej, fig. 7 przedstawia zarys zębów satelitów, fig. 8 szczegół A z fig. 7, fig. 9 przedstawia zarys zębów satelitów, fig. 10 szczegół A z fig. 9.The subject matter of the invention has been presented in the embodiment and in the drawing, in which Fig. 1 shows a general scheme of the construction of the satellite working mechanism of a hydraulic positive displacement machine, while Figs. 2 - Fig. 6 show the structure of the satellite rotor of the working mechanism of a hydraulic displacement machine, Fig. 7 shows the outline of of satellite teeth, fig. 8 detail A of fig. 7, fig. 9 shows the outline of satellite teeth, fig. 10 detail A of fig. 9.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Jak pokazano na fig. 1 satelitowy mechanizm roboczy hydraulicznej maszyny wyporowej składa się z wirnika WR, satelitów ST oraz obwiedni OB dopasowanej do zarysu zębów Z satelitów ST oraz wirnika WR.As shown in Fig. 1, the satellite operating mechanism of the hydraulic displacement machine consists of a WR rotor, ST satellites and an OB envelope matched to the Z tooth contours of the ST satellites and the WR rotor.

Jako pokazano na fig. 2 trójgarbny wirnik WR jest ukształtowany na okręgu K1 o środku O1 i o promieniu R1 = 394 modułu koła zębatego (m). Okrąg K1 przechodzi przez środki O2 okręgówAs shown in FIG. 2, the three-barreled rotor WR is formed on a circle K1 centered on O1 and having a radius R1 = 394 of the gear module (m). The circle K1 passes through the centers O2 of the circles

PL 218 888 B1 o promieniu R2 = 154 m i ogranicza obszary wierzchołkowe N garbów G. Garby G ukształtowane są pomiędzy wklęśnięciami W o minimach Wmin = 64 m leżących na osiach symetrii OS wirnika WR.PL 218 888 B1 with a radius R2 = 154 m and delimits the vertex regions N of G humps. The humps G are formed between concavities W with minima Wmin = 64 m lying on the symmetry axes OS of the rotor WR.

Jak pokazano na fig. 7 i fig. 8 satelity ST ukształtowane są na trzech okręgach K3, K4, K5. Wewnętrzny okrąg K3 przechodzi przez minima P podstaw zębów Z. Środkowy okrąg K4 pokrywa się z okręgiem podziałowym zębów Z. Zewnętrzny okrąg K5 przechodzi przez maksima wierzchołków S zębów Z.As shown in Fig. 7 and Fig. 8, ST satellites are formed on the three circles K3, K4, K5. The inner circle K3 passes through the minimums P of the bases of Z teeth. The middle circle K4 coincides with the pitch circle of the teeth Z. The outer circle K5 passes through the maxima P of the vertices S of the teeth Z.

Zarys zębów satelitów ST w obszarze przyporu PR jest linią ewolwentową, która w obszarze podstawy PP przechodzi w linię łukową o promieniu R6 = 0,2 m, a następnie w linię łukową o promieniu R7 = 6,73 m, po czym przechodzi w linię łukową o promieniu R6 = 0,2 m, która przechodzi w linię ewolwentową w obszarze przyporu PR. W obszarze wierzchołka WK linia ewolwentową przechodzi w linię łukową o promieniu R6 = 0,2 m, a następnie w linię łukową o promieniu R7 = 6,73 m, po czym przechodzi w linię łukową o promieniu R6 = 0,2 m.The outline of the teeth of the ST satellites in the area of the buttress PR is an involute line which, in the area of the base of PP, turns into an arcuate line with a radius of R6 = 0.2 m, and then into an arcuate line with a radius of R7 = 6.73 m, and then into an arc with radius R6 = 0.2 m, which becomes an involute line in the area of the pressure PR. In the area of the WK peak, the involute line turns into an arc line with a radius R6 = 0.2 m, and then into an arc line with a radius R7 = 6.73 m, and then into an arc line with a radius R6 = 0.2 m.

Wysokość stopy HS1 = 0,75 m zęba Z i jest większa od wysokości głowy HG1 = 0,71 m zęba Z.The height of the foot HS1 = 0.75 m of the tooth Z and is greater than the height of the head HG1 = 0.71 m of the tooth Z.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Jako pokazano na fig. 3 czterogarbny wirnik WR jest ukształtowany na okręgu K1 o środku 01 i o promieniu R1 = 394 modułu koła zębatego (m). Okrąg K1 przechodzi przez środki 02 okręgów o promieniu R2 = 154 m i ogranicza obszary wierzchołkowe N garbów G. Garby G ukształtowane są pomiędzy wklęśnięciami W o minimach Wmin = O i pomiędzy wypukłościami U o maksimach Umax = O, leżących na osiach symetrii OS wirnika WR.As shown in FIG. 3, the four-trumpet rotor WR is formed on a circle K1 centered 01 and radius R1 = 394 of the gear module (m). The circle K1 passes through the centers 02 of circles with a radius R2 = 154 m and delimits the vertex areas N of the G humps. Garby G are formed between the concavities W with the minima Wmin = O and between the convexities U with the maxima Umax = O, lying on the symmetry axes OS of the rotor WR.

Zarys zębów satelitów ST wykonany jest jak w przykładzie 1.The outline of the teeth of the ST satellites is as in example 1.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Jako pokazano na fig. 4 czterogarbny wirnik WR jest ukształtowany na okręgu K1 o środku O1 i o promieniu R1 = 394 modułu koła zębatego (m). Okrąg K1 przechodzi przez środki O2 okręgów o promieniu R2 = 154 m i ogranicza obszary wierzchołkowe N garbów G. Garby G ukształtowane są pomiędzy wypukłościami U o maksimach Umax = 41 m leżących na osiach symetrii OS wirnika WR.As shown in FIG. 4, the four-trumpet rotor WR is formed on a circle K1 with center O1 and a radius R1 = 394 of the gear module (m). The circle K1 passes through the centers O2 of circles with a radius R2 = 154 m and delimits the vertex areas N of the G humps. Garby G are formed between the convexities U with maxima Umax = 41 m lying on the symmetry axes OS of the rotor WR.

Jak pokazano na fig. 9 i fig. 10 satelity ST ukształtowane są na trzech okręgach K3, K4, K5. Wewnętrzny okrąg K3 przechodzi przez minima P podstaw zębów Z. Środkowy okrąg K4 pokrywa się z okręgiem podziałowym zębów Z. Zewnętrzny okrąg K5 przechodzi przez maksima wierzchołków S zębów Z.As shown in Fig. 9 and Fig. 10, the ST satellites are formed on the three circles K3, K4, K5. The inner circle K3 passes through the minimums P of the bases of Z teeth. The middle circle K4 coincides with the pitch circle of the teeth Z. The outer circle K5 passes through the maxima P of the vertices S of the teeth Z.

Zarys zębów satelitów ST w obszarze przyporu PR jest linią ewolwentową, która w obszarze podstawy przechodzi w linię łukową o promieniu R8 = 0,7 m, a następnie w obszarze przyporu PR przechodzi w linię ewolwentową, która w obszarze wierzchołka WK przechodzi w linię łukową o promieniu R8 = 0,7 m.The outline of the teeth of the ST satellites in the area of the PR buttress is an involute line which, in the area of the base, turns into an arc line with a radius of R8 = 0.7 m, and then in the area of the buttress PR it turns into an involute line, which in the area of the WK buttress turns into an arc line by radius R8 = 0.7 m.

Wysokość stopy HS2 = 0,9 m zęba Z i równa jest wysokości głowy HG2 = 0,9 m zęba Z.The height of the foot HS2 = 0.9 m of the tooth Z and is equal to the height of the head HG2 = 0.9 m of the tooth Z.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Jak pokazano na fig. 1 satelitowy mechanizm roboczy hydraulicznej maszyny wyporowej składa się z wirnika WR, satelitów ST oraz obwiedni OB. Dopasowanej do zarysu zębów Z satelitów ST oraz wirnika WR.As shown in Fig. 1, the satellite operating mechanism of the hydraulic displacement machine consists of a WR rotor, ST satellites and an OB envelope. Matched to the contours of the Z-tines of the ST satellites and the WR rotor.

Jako pokazano na fig. 5 czterogarbny wirnik WR jest ukształtowany na okręgu K1 o środku O1 i o promieniu R1 = 394 modułu koła zębatego. Okrąg K1 przechodzi przez środki O2 okręgów o promieniu R2 = 154 m ogranicza obszary wierzchołkowe N garbów G.As shown in FIG. 5, the four-trumpet rotor WR is formed on a circle K1 centered on O1 and having a radius R1 = 394 of the gear module. The circle K1 passes through the centers O2 of circles with a radius R2 = 154 m delimiting the vertex regions N of the G humps.

Garby G ukształtowane są pomiędzy wklęśnięciami W o minimach Wmin = 35 i, leżących na osiach symetrii OS wirnika WR.The humps G are formed between the concavities W with the minima Wmin = 35 i, lying on the axes of symmetry OS of the rotor WR.

P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5

Jako pokazano na fig. 6 pięciogarbny wirnik WR jest ukształtowany na okręgu K1 o środku O1 i o promieniu R1 = 634 modułu koła zębatego (m). Okrąg K1 przechodzi przez środki O2 okręgów o promieniu R2 = 154 m ogranicza obszary wierzchołkowe N garbów G. Garby G ukształtowane są pomiędzy wklęśnięciami W o minimach Wmin = 44 leżących na osiach symetrii OS wirnika WR.As shown in Fig. 6, the five-truncated rotor WR is formed on a circle K1 with center O1 and a radius R1 = 634 of the gear module (m). The circle K1 passes through the centers O2 of circles with a radius R2 = 154 m delimiting the vertex areas N of G humps. Garby G are formed between concavities W with minima Wmin = 44 located on the symmetry axes OS of the rotor WR.

PL 218 888 B1PL 218 888 B1

Zarys zębów Z satelitów ST zbudowany jest jak opisano w przykładzie 3, z tym, że zarys zębów satelitów ST w obszarze przyporu PR jest linią ewolwentową, która w obszarze podstawy przechodzi w linię łukową o promieniu R8 = 0,8 m, a następnie w obszarze przyporu PR przechodzi w linię ewolwentową, która w obszarze wierzchołka WK przechodzi w linię łukową o promieniu R8 = 0,8 m.Outline of the teeth From the ST satellites, it is constructed as described in example 3, except that the tooth outline of the ST satellites in the area of the PR buttress is an involute line, which in the base area turns into an arc line with a radius of R8 = 0.8 m, and then in the area of of the buttress, PR turns into an involute line, which in the area of the WK peak turns into an arc line with radius R8 = 0.8 m.

Wysokość stopy HS2 = 0,9 m zęba Z i równa jest HG2 = 0,9 m zęba Z.The foot height HS2 = 0.9 m of tooth Z and is equal to HG2 = 0.9 m of tooth Z.

Claims

Patent claims

1.A satellite operating mechanism of a hydraulic displacement machine consisting of a rotor (WR) shaped on a circle (K1) with a radius (R1) passing through the centers (O1) of circles with a radius (R2) delimiting the vertex areas (N) of the humps (G) which are formed between concavities (W) with minima lying on the rotor symmetry axes (OS) (WR) or are formed between convexities (U) with minima lying on the rotor symmetry axes (WR), satellites (ST) formed on three concentric circles (K3 , K4, K5) with radii (R3, R4, R5), of which the inner circle (K3) passes through the minima (P) of the tooth bases (Z), the middle circle (K4) coincides with the tooth pitch circle (Z), outer the circle (K5) passes through the maxima of the tops (S) of the teeth (Z) and the envelope (OB) adapted to the outline of the teeth (Z) of the satellites (ST) and the shape of the rotor (WR), characterized in that the rotor humps (G) (WR) in the apex regions (N), they are formed of arcs with a radius (R2) of including in the range of <0.14 R1; 1.0 R1>, and the minimum concavities (W) are in the range W _min <0; 0.30 R1>, and the maxima of the convexity (U) are in the range U _max <0; 0.30 R1>, and the outline of the satellite teeth (ST) in the buttress area (PR) is an involute line which in the base area (PP) turns into an arc line with a radius (R6), and then an arc line with a radius (R7) , then it becomes an arc line with radius (R6), which becomes an involute line in the buttress area (PR), and in the vertex area (WK) it becomes an arc line with radius (R6), and then an arc line with radius (R7 ), and then turns into an arc line with a radius (R6), and the height of the foot (HS1) of the tooth (Z) is at most equal to the height of the head (HG1) of the tooth (Z), and the individual geometric dimensions meet the following relationships:

R7 = (R5; + ">),

R6 = (0.10 - 0.40) m,

R5 = (0.60 - 1.00) m,

HS1 = (0.65 - 0.75) m,

HG1 = (0.65 - 0.75) m, where: m - is the gear module,

R5 - radius of the outer circle K5.

2.A satellite operating mechanism of a hydraulic displacement machine consisting of a rotor (WR) shaped on a circle (K1) with a radius (R1) passing through the centers (O1) of circles with a radius (R2) delimiting the vertex areas (N) of the humps (G) which are formed between concavities (W) with minima lying on the rotor symmetry axes (OS) (WR) or are formed between convexities (U) with minima lying on the rotor symmetry axes (WR), satellites (ST) formed on three concentric circles (K3 , K4, K5) with radii (R3, R4, R5), of which the inner circle (K3) passes through the minima (P) of the tooth bases (Z), the middle circle (K4) coincides with the tooth pitch circle (Z), the outer the circle (K5) passes through the maxima of the tops (S) of the teeth (Z) and the envelope (OB) adapted to the outline of the teeth (Z) of the satellites (ST) and the shape of the rotor (WR), characterized in that the rotor humps (G) (WR) in the apex regions (N), they are formed of arcs with a radius (R2) of including in the range of <0.14 R1; 1.0 R1>, and the minimum concavities (W) are in the range Wmin <0; 0.30 R1>, and the maxima of the convexity (U) are in the range Umax <0; 0.30 R1>, and the outline of the satellite teeth (ST) in the buttress area (PR) is an involute line, then in the base area (PP) the involute line turns into an arc line with radius (R8), and then in the buttress area (PR) ) turns into an involute line, which in the area of the apex (WK) turns into an arc line with a radius (R8), and the height of the foot (HS2) of the tooth (Z) is at most equal to the height of the head (HG2) of the tooth (Z), geometric dimensions meet the following relationships:

R8 = (0.65 - 0.72) m,

HS2 = (0.30 - 1.20) m,

HG2 = (0.30 - 1.20) m, where: m - is the gear module.