Pierwszenstwo: 23.02.1972 (P.153626) Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 18.04.1975 74962 KI. 88b,2 MKP F03c 3/00 Twórcy wynalazku: Wladyslaw Wisniewski, Jan Piotrowski, Zbigniew Szeler Uprawniony z patentu tymczasowego: Centrum Techniki Okretowej, Gdansk (Polska) Sposób uzyskiwania optymalnych luzów w maszynach zwlaszcza w hydraulicznych silnikach i pompach zebatych wielokolowych Wynalazek dotyczy sposobu usytuowania wzgle¬ dem siebie poszczególnych wspólpracujacych czesci maszyn oraz takiej technologii ich zamocowania, aby dotrzymane byly optymalne luzy pomiedzy wspólpracujacymi czesciami zwlaszcza w silnikach lub pompach zebatych wielokolowych.Dotychczas sposób uzyskiwania minimalnych lu¬ zów, limitowanych z jednej strony potrzeba jak najmniejszych przecieków i w efekcie — strat na sprawnosci wolumetrycznej, a z drugiej strony koniecznoscia przesuwania sie wzgledem siebie czesci wspólpracujacych bez zjawiska zacierania sie, polegal na stosowaniu wysokiej dokladnosci wymiarowej przy obróbce czesci. Koniecznosc za¬ chowania wysokiej klasy dokladnosci wymiarowych odnosila sie do tolerancji liniowych i katowych, rozstawu osi czesci obrotowych oraz tolerancji zwiazanych z luzami miedzy czesciami wspólpra¬ cujacymi ze soba. W szczególnosci dotyczylo to luzu miedzy kolem zebatym a uszczelniajaca je promieniowo obudowa lub innym elementem u- szczelniajacym oraz luzu miedzy osia obracajace¬ go sie kola a otworem w tym kole.Obróbka czesci, mozliwie najdokladniejsza, wy¬ znaczala jednak w efekcie koncowym prace zaze¬ bien oraz wielkosci luzów promieniowych i osio¬ wych. Wspólpraca tych czesci byla zatem uwarun¬ kowana osiaganymi luzami i tolerancjami, sumu¬ jacymi sie w lancuch odstepstw od teoretycznie za¬ lozonego ukladu. Znane sa równiez sposoby uzy- 2 skiwania minimalnych luzów w pompach zebatych przez stosowanie uszczelnien promieniowych i osio¬ wych dociskanych do kól zebatych przy pomocy cisnienia, sprezyn lub gumy. 5 Uzyskiwanie optymalnych luzów przy pomocy dokladnej obróbki, mozliwe i majace zastosowanie w pompach dwukolowych, stalo sie nierealne w silnikach i pompach zebatych wielokolowych, a wsród nich w pompach z pierscieniami zebatymi. 10 Bylo to wynikiem wiekszej ilosci wymiarów oraz koniecznosci uwzglednienia lancucha tolerancji, któ¬ rych wypadkowa odchylka byla tak duza, ze prak¬ tycznie dyskwalifikowala silniki i pompy zebate wielokolowe. Dotyczylo to nastepujacych tolerancji: 15 — na srednicy kola wierzcholków zebów wewne¬ trznego pierscienia zebatego, — na srednicy kola wierzcholków zebów zewne¬ trznego pierscienia zebatego, — na srednicy kola wierzcholków zebów kól ze- 20 batych, — katowego rozstawu kól zebatych, — promieniowego rozstawu kól zebatych, — na srednicy otworu w kazdym kole zebatym.Ponadto wymienione wyzej tolerancje, za wyjat- 25 kiem tej ostatniej, dotycza wspólzaleznosci z taka sama iloscia pasowan miedzy kazdym uzebieniem a jego elementem uszczelniajacym. Z tego powodu nakladanie sie odchylek dolnych lub górnych, w granicach przyjetych tolerancji i pasowan, powo- so dowalo albo duze straty mechaniczne przy ciasno 74 96274 3 spasowanych elementach wspólpracujacych albo du¬ ze straty na przeciekach przy luzno spasowanych elementach wspólpracujacych. Zastosowanie nawet najdokladniejszych, obecnie znanych obrabiarek, nie zmienilo zasadniczo problemu. Stanowilo to podstawowy hamulec rozwoju najprostszych ma¬ szyn w technice, jakimi sa pompy i silniki zebate.Usuwanie nadmiernych luzów promieniowych i osiowych w pompach i silnikach zebatych, przez dociskanie uszczelnien do kól zebatych przy wy¬ korzystaniu cisnienia, sprezyn lub gumy, jest do¬ tychczas * rozwiazywane z lepszym lub gorszym skutkiem dla pomp dwukolowych. Natomiast nie jest ono rozwiazane dla silników i pomp wieloko- lowych, zamknietych zewnetrznym pierscieniem ze¬ batym. Próba rozwiazania tego zagadnienia zna¬ nymi metodami wywoluje koniecznosc badz rozbu¬ dowywania konstrukcji badz stwarza ogromne trudnosci w uzyskaniu odpowiedniego docisku ele¬ mentów uszczelniajacych do kól zebatych tak, aby nie wywolac nadmiernych strat na tarciu lub na przeciekach z powodu luzów. Rozwiazania te sa dalekie od optymalnych.Celem wynalazku jest uzyskanie prawidlowego zazebienia wszystkich kól "zebatych oraz uzyskanie jednakowych i optymalnych luzów miedzy tymi ko¬ lami a elementami uszczelniajacymi. Elementami tymi sa w szczególnosci rozdzielacze, których spo¬ sób wykonania prowadzi do uzyskania optymal¬ nych luzów we wspólpracy z posrednimi kolami zebatymi oraz wewnetrznym i zewnetrznym pier¬ scieniem zebatym.Cel ten zostal osiagniety dzieki przyjeciu zasa¬ dy, ze baza ustawienia wszystkich elementów ma¬ szyny sa zazebienia kól zebatych z pierscieniami zebatymi. W sposobie wedlug wynalazku sklada sie wstepnie kola zebate z wewnetrznym pierscie¬ niem zebatym i zewnetrznym pierscieniem zeba¬ tym, a nastepnie w zazebienia wprowadza sie tas¬ me o Jednakowej grubosci. Wprowadzanie tasmy miedzy zeby wspólpracujacych czesci odbywa sie przez obrót tych czesci. Tasma wchodzac miedzy zeby odpycha je od siebie we wszystkich zazebie¬ niach równoczesnie. Poniewaz sily rozpychajace sa we wszystkich zazebieniach jednakowe, wobec tego wszystkie kola zebate ustawiaja sie wobec pier¬ scieni zebatych z jednakowym luzem.PO takim ustawieniu, w przestrzenie ograniczo¬ ne pierscieniami zebatymi i sasiednimi kolami ze¬ batymi, wklada sie segmenty, z których kazdy po¬ siada jeden bok o zarysie odpowiadajacym zaryso¬ wi walców jakie tworza wierzcholki zebów. Prze¬ strzen zawarta miedzy segmentami zostaje wypel¬ niona substancja, na która nastepnie wywiera sie nacisk. Pod wplywem tego nacisku substancja wypelnia szczelnie przestrzen miedzy segmentami braz dociska te segmenty do zebów kól zebatych i pierscieni zebatych.W takim, stanie pozostawia sie zmontowane ele¬ menty do stwardnienia substancji. Segmenty wraz z wiazaca je substancja, po jej stwardnieniu two¬ rza "monolityczny..' rozdzielacz. Zadaniem rozdziela¬ cza jest zamykanie przestrzeni miedzyzebnyeh i nie dopuszczanie do niepozadanych przecieków. Tak wykonane i umiejscowione rozdzielacze, mocuje 962 4 sie do bocznych plyt za pomoca znanych elemen¬ tów.W celu ulozyskowania kól zebatych w poprzed¬ nio wyznaczonych im polozeniach, w otwory bocz- 5 nych plyt i w otwory kól zebatych wklada sie osie. Osadzenie obu konców osi w plytach bocz¬ nych jest wynikowe. Osadzenie to osiaga sie dzieki tulejkom, które sa ciasno pasowane z koncami osi a luzno w otworach bocznych plyt. Luz miedzy tu- io lejkami a otworami w bocznych plytach wypelnia sie substancja, która po zastygnieciu ustala poloze¬ nie osi wzgledem kól zebatych.Przy zastosowaniu slizgowego lozyskowania kól zebatych na osiach, luz wybiera sie przez promie- 15 niowe dosuniecie osi do powierzchni otworu w ko¬ le zebatym. Ma to na celu przejecie wystepujacych w czasie pracy reakcji zmierzajacych do przemie¬ szczania polozen kól zebatych.Po stwardnieniu substancji mocujacej tulejki, de- 20 montuje sie elementy silnika celem ich oczyszcze¬ nia i usuniecia tasmy z zazebien. Ostatecznie zmontowane opisane elementy stanowia wewne¬ trzny wklad silnika lub pompy zebatej.Odmiana sposobu uzyskiwania optymalnych lu- 25 zów wyróznia sie tym, ze równomierny podzial luzów w zazebieniach uzyskuje sie przez dwueta¬ powa obróbke zebów, gdzie pierwszym etapem jest obróbka kól zebatych z naddatkiem na grubosci zebów, wywolujacym przy montazu wcisk w za- 30 zebieniach. Po wykonaniu i zamocowaniu rozdzie¬ laczy w sposób opisany wyzej, wyjmuje sie kola zebate i boki zebów poddaje sie ostatecznej ob¬ róbce wykanczajacej, celem uzyskania wymaganych dla pracy maszyny luzów, która to czynnosc jest 35 drugim etapem obróbki zebów. Pozostale czynnosci wykonuje sie podobnie jak opisano wyzej.Nastepna odmiana sposobu uzyskiwania opty¬ malnych luzów dotyczaca równomiernego podzialu luzów w zazebieniach kól zebatych z pierscieniami 40 zebatymi polega na wywieraniu jednakowych na¬ cisków na zeby. Naciski te wywoluje sie znanym przyrzadem wywierajacym na kola zebate jedna¬ kowy i jednokierunkowy moment obrotowy. Mo¬ ment obrotowy przyklada sie do kól zebatych przy 45 zamocowanych w przyrzadzie pierscieniach zeba¬ tych.We wszystkich opisanych odmianach sily rozpy¬ chajace zazebione ze soba elementy powoduja u- stawienie sie kól zebatych w takim polozeniu, ze 50 luzy w kazdym zazebieniu sa takie same.Dalsza odmiana sposobu uzyskiwania optymal¬ nych luzów dotyczy wykonania i ustalenia rozdzie¬ laczy. W odmianie tej po wstawieniu segmentów pomiedzy kola zebate a pierscienie zebate rozpiera 55 sie te segmenty elementami sprezystymi az do sty¬ ku z zebami kól zebatych i pierscieni zebatych.W nastepnej kolejnosci na wzajemnych stykach segmentów zaklada sie uszczelki i przestrzen mie¬ dzy segmentami wypelnia sie substancja wiazaca. 6o W konstrukcji pompy lub silnika hydraulicznego zebatego, wielokolowego, dzieki zaletom opisanego sposobu wybierania luzów na zazebieniach oraz wykonywania rozdzielaczy, kola zebate ulozysko- wane sa swoimi wierzcholkami zebów w dwu sa- 65 siadujacych ze soba rozdzielaczach, zas wewnetrzny5 74962 6 pierscien zebaty jest ulozyskowany na wszystkich okalajacych je rozdzielaczach oraz na kolach ze¬ batych; podobnie jest z zewnetrznym pierscieniem zebatym.Rozdzielacz wykonany wedlug wynalazku chara¬ kteryzuje sie wyjatkowo szczelnym dopasowaniem do kól zebatych i co najcenniejsze, luzy miedzy rozdzielaczem a wspólpracujacymi zebami sa jed¬ nakowe we wszystkich rozdzielaczach. Tak w przy¬ padku sposobu wykonania rozdzielaczy jak i tulei wyeliminowana jest obróbka wymagajaca wysokiej klasy dokladnosci.Wysoka precyzja, jako jeden z elementów ja¬ kosci i niska cena opisanego sposobu uzyskiwania optymalnych luzów, stwarza dla róznych maszyn na przyklad przekladni planetarnych, a zwlaszcza dla pomp i silników zebatych, mozliwosci szero¬ kiego zastosowania.Przedmiotem wynalazku jest sposób na uzyski¬ wanie optymalnych luzów, który opisany jest w przykladach wykonania oraz dodatkowo objasnio¬ ny na rysunkach, na których: fig. 1 przedstawia w widoku z boku wklad wewnetrzny pompy lub silnika hydraulicznego zebatego wielokolowego, przed zalozeniem bocznych plyt; fig. 2 — w swej lewej polowie rzut przekroju A—A z fig. 1 po za¬ montowaniu bocznych plyt, a w prawej polowie widok wkladu; fig. 3 — szczegól wykonania „a" z fig. 1; fig. 4 — odmiane wykonania rozdzielaczy; fig. 5 — przekrój B—B z fig. 2; fig. 6 —¦ przekrój C—C z fig. 2; a fig. 7 — przekrój C—C z fig. 2 z zastosowaniem tulejki przecietej.Ponizej podano czynnosci dla uzyskania opty¬ malnych luzów w silniku lub pompie zebatej wie- lokolowej.Na plycie lub w przyrzadzie sklada sie wstepnie wewnetrzny pierscien zebaty 1, zewnetrzny pier¬ scien zebaty 2 i kola zebate 3. Do kazdego zaze¬ bienia przyklada sie odcinki tasmy 4 wykonanej z folii o szerokosci równej w przyblizeniu szero¬ kosci kól zebatych. Pokrecajac jednym z pierscie¬ ni, powoduje sie ruch wszystkich zebatych czesci i w konsekwencji wprowadzanie odcinków tasmy do kazdego zazebienia. Wprowadzona do zazebien tasma rozpycha wzajemnie zazebione czesci i usta¬ wia te czesci z jednakowymi luzami w zazebie¬ niach.Równomiernego podzialu luzów w zazebieniach mozna dokonac w inny sposób Stosujac do wstep¬ nego montazu kola zebate wykonane z niewielkim naddatkiem materialu na grubosci zebów. Przy wciskaniu tych kól zebatych miedzy pierscienie ze¬ bate powstaja sily rozpychajace zeby, a w konse¬ kwencji rozmieszczajace elementy z równomiernym wciskiem wzgledem siebie. Przy zastosowaniu te¬ go sposobu, po ustawieniu pozostalych elementów silnika, kola zebate sa demontowane i poddawa¬ ne obróbce wykanczajacej. Po powtórnym zaloze¬ niu kól zebatych wszystkie luzy sa rozmieszczone równomiernie.Równomierny podzial luzów w zazebieniach mo¬ ze byc równiez osiagniety za pomoca przyrzadu wywolujacego moment obrotowy na kolach zeba¬ tych. Przy zahamowanych przed obrotem pierscie¬ niach zebatych, moment obrotowy wywoluje na¬ ciski na zeby w kazdym zazebieniu i w konse¬ kwencji ustawia kola zebate z równomiernym lu¬ zem. Pierscienie zebate unieruchamia sie za pomo¬ ca zacisków 5 i 6.Po równomiernym podzieleniu luzów, za pomoca jednego z opisanych sposobów, w zazebieniach kól zebatych z pierscieniami zebatymi przystepuje sie do montazu rozdzielaczy 12.Miedzy kola zebate i pierscienie zebate wstawia sie segmenty 7, 8 i 9, a przestrzen zawarta mie¬ dzy tymi segmentami wypelnia sie epoksydowa zy¬ wica 11 zmieszana z wlóknem szklanym. Nastepnie w te zywice wciska sie sworzen lub srube. Pod wplywem tego nacisku, zywica wypelnia szczel¬ nie przestrzen miedzy segmentami i rozpycha seg¬ menty w kierunkach pokazanych strzalkami 10.Po zastygnieciu zywicy epoksydowej stanowi ona wraz z segmentami 7, 8 i 9 monolityczny rozdzie¬ lacz 12. Rozdzielacz ten mocuje sie kolkami 13 do bocznych plyt 14.Optymalne luzy miedzy rozdzielaczami a kola¬ mi zebatymi i pierscieniami zebatymi mozna rów¬ niez uzyskac rozpierajac segmenty 7, 8 i 9 sprezy¬ nami 21. Aby nie dopuscic do przecieków cieczy przez rozdzielacz na stykach segmentów montuje sie gumowe uszczelki 22 w postaci pretów i prze¬ strzen miedzy segmentami zalewa sie zywica epo¬ ksydowa.Po wykonaniu i zamontowaniu rozdzielaczy wskazane jest, aby wspólnie przeszlifowac czola kól zebatych, pierscieni zebatych i rozdzielaczy.Wybór jednego z opisanych sposobów równomier¬ nego podzialu luzów miedzy kolami zebatymi a pierscieniami zebatymi, jak równiez wybór sposo¬ bu wykonania rozdzielaczy jest dowolny i zalezy od konkretnej sytuacji.Po wykonaniu rozdzielaczy i zmontowaniu ich z bocznymi plytami 14 przystepuje sie do montazu i ustalania osi 15. Chcac uzyskac i utrzymac w pracy maszyny okreslone polozenie osi 15 wzgle¬ dem otworu w kole zebatym 3, to jest liniowy styk tych czesci w punkcie 16, wykonuje sie tuleje 17 spasowane z osia 15. Usuwajac luz miedzy osia a kolem zebatym w punkcie 16, oraz luz miedzy osia a tuleja 17 w punkcie 18, przez odpowiedni docisk tych czesci do siebie, uzyskuje sie zamie¬ rzone polozenie osi 15 wzgledem osi obrotu pier¬ scieni zebatych. W tym polozeniu tuleje 17 mo¬ cuje sie w bocznych plytach 14 przy pomocy epo¬ ksydowej zywicy 19, przy czym otwór 20 w bocz¬ nej plycie jest wykonany ze swobodnym luzem w stosunku do tulei 17, co eliminuje koniecznosc zachowania wysokiej klasy tolerancji wykonania otworu i tolerancji rozstawu osi symetrii otworów.Zamiast pelnej tulei 17 mozna zastosowac prze¬ cieta wzdluz tworzacej walca, rozprezna tuleje 23.Tuleja ta na skutek mniejszego otworu zaciska sie samoczynnie na osi 15, przy czym epoksydowa zywica wypelnia równiez szczeline 24.Dla lepszego zrozumienia zagadnienia, na rysun¬ kach pokazano przesadnie zwiekszone luzy. PL PL