RU108109U1

RU108109U1 - GEAR PUMP WITH INTERNAL CLUTCHING GEAR

Info

Publication number: RU108109U1
Application number: RU2010152975/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Викторович Алексюнин; Тимур Наилевич Мустафин; Игорь Васильевич Ферафонтов
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-09-10

Abstract

Шестеренный насос с внутренним зацеплением шестерен, содержащий корпус с окнами для входа и выхода перекачиваемой жидкости, расположенные в корпусе ведущую наружную шестерню с внутренними зубьями, находящуюся в зацеплении с ведомой внутренней шестерней с наружными зубьями, оси вращения которых параллельны и выполнены с эксцентриситетом, и серповидный сегмент, вогнутая поверхность которого является поверхностью скольжения вершин зубьев внутренней шестерни, а выпуклая поверхность - вершин зубьев наружной шестерни, отличающийся тем, что профиль каждого зуба внутренней шестерни имеет прямолинейные боковые стороны, симметричные относительно оси зуба, а профиль каждого зуба наружной шестерни сформирован огибающей мгновенных положений движения боковых сторон зубьев внутренней шестерни при ее движении. A gear pump with internal gear engagement, comprising a housing with windows for the inlet and outlet of the pumped fluid, housed in the housing a driving outer gear with internal teeth, meshed with a driven inner gear with external teeth, the axes of rotation of which are parallel and eccentric, and crescent a segment, the concave surface of which is the sliding surface of the tops of the teeth of the inner gear, and the convex surface is the tops of the teeth of the outer gear, characterized in that The profile of each tooth of the internal gear has straight lateral sides symmetrical with respect to the axis of the tooth, and the profile of each tooth of the external gear is formed by the envelope of the instantaneous positions of the movement of the sides of the teeth of the internal gear during its movement.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к роторным машинам объемного вытеснения.The utility model relates to mechanical engineering, namely to rotary volume displacement machines.

Известен шестеренный насос внутреннего зацепления, содержащий корпус с окнами для входа и выхода перекачиваемой жидкости, расположенные в корпусе ведущую наружную шестерню с внутренними зубьями, находящуюся в зацеплении с ведомой внутренней шестерней с наружными зубьями, оси вращения которых параллельны и расположены с эксцентриситетом, и серповидный сегмент, вогнутая поверхность которого является поверхностью скольжения вершин зубьев внутренней шестерни, а выпуклая поверхность - поверхностью скольжения вершин зубьев наружной шестерни (см., например Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М., Машиностроение, 1974. - с.351).A gear pump of internal gearing is known, comprising a housing with windows for the inlet and outlet of the pumped fluid, housed in the housing a driving outer gear with internal teeth, meshed with a driven inner gear with external teeth, the axis of rotation of which are parallel and eccentric, and a crescent-shaped segment the concave surface of which is the sliding surface of the tops of the teeth of the inner gear, and the convex surface is the sliding surface of the tops of the teeth of the outer gear erni (see, for example, Bashta TM. Volumetric pumps and hydraulic motors of hydraulic systems. M., Mechanical Engineering, 1974. - p. 351).

Принцип действия насоса - объемное вытеснение перекачиваемой жидкости. Жидкость, заполняющая междузубовые впадины шестерен, переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где выдавливается через радиальные отверстия во впадинах ведущей наружной шестерни при входе зубьев в зацепление.The principle of the pump is volumetric displacement of the pumped liquid. The fluid filling the interdental cavities of the gears is transferred from the suction cavity to the discharge cavity, where it is squeezed out through the radial holes in the hollows of the driving outer gear when the teeth enter the mesh.

Недостатком известного насоса является сложность подбора чисел зубьев шестерен эвольвентных профилей зубьев со стандартными исходными контурами для обеспечения требуемой подачи насоса. Шестерни насоса должны иметь малые числа зубьев и большие модули для образования впадины зубьев по переносу жидкости. При малых числах зубьев наружной шестерни с внутренними зубьями окружность вершин зубьев становится меньше основной окружности (эволюты) и шестерня должна обязательно корригироваться. Область существования чисел зубьев корригированных шестерен для обеспечения нормальных условий зацепления передачи ограничена и зависит от ряда факторов: отсутствие подрезания, заострения и интерференции зубьев шестерен. Поэтому при проектировании зубчатой передачи насоса получаются дискретные значения чисел зубьев шестерен и дискретные значения требуемой подачи насоса. В результате этого необходимая подача насоса обеспечивается изменением длин зубчатых венцов шестерен или изменением частот вращения шестерен.A disadvantage of the known pump is the difficulty in selecting the number of teeth of the gears of involute tooth profiles with standard source contours to ensure the required pump flow. The gears of the pump should have small numbers of teeth and large modules for the formation of a tooth cavity for the transfer of fluid. With small numbers of teeth of the external gear with internal teeth, the circumference of the tops of the teeth becomes smaller than the main circumference (evolute) and the gear must be corrected. The area of existence of the number of teeth of the corrected gears to ensure normal gear engagement conditions is limited and depends on a number of factors: the absence of trimming, sharpening, and interference of the gear teeth. Therefore, when designing the gear train of the pump, discrete values of the number of gear teeth and discrete values of the required pump flow are obtained. As a result of this, the necessary pump supply is provided by changing the lengths of the gear rims of the gears or by changing the frequency of rotation of the gears.

Задачей полезной модели является выбор геометрии зацепления передачи с оптимальным соотношением зубьев наружной и внутренней шестерен для обеспечения требуемой подачи роторной машины объемного вытеснения.The objective of the utility model is to select the gear mesh geometry with the optimal ratio of the teeth of the outer and inner gears to provide the required feed of the rotary volume displacement machine.

Указанная задача достигается тем, что шестеренный насос с внутренним зацеплением шестерен содержит корпус с окнами для входа и выхода перекачиваемой жидкости, расположенные в корпусе ведущую наружную шестерню с внутренними зубьями, находящуюся в зацеплении с ведомой внутренней шестерней с наружными зубьями, оси вращения которых параллельны и выполнены с эксцентриситетом, и серповидный сегмент, вогнутая поверхность которого является поверхностью скольжения вершин зубьев внутренней шестерни, а выпуклая поверхность - вершин зубьев наружной шестерни, при этом профиль каждого зуба внутренней шестерни имеет прямолинейные боковые стороны, симметричные относительно оси зуба, а профиль каждого зуба наружной шестерни сформирован огибающей мгновенных положений движения боковых сторон зубьев внутренней шестерни при ее движении.This task is achieved by the fact that the gear pump with internal gear engagement comprises a housing with windows for the inlet and outlet of the pumped fluid, housed in the housing a driving external gear with internal teeth, meshed with a driven inner gear with external teeth, the axis of rotation of which are parallel and made with eccentricity, and the crescent segment, the concave surface of which is the sliding surface of the tops of the teeth of the inner gear, and the convex surface is the tops of the teeth of the bunks zhnoy pinion, wherein each tooth profile of the inner rotor has straight side edges are symmetric with respect to a tooth axis, and the profile of each tooth gear formed by the outer envelope of the instantaneous position of the movement sides of the inner tooth gear when it moves.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый шестеренный насос внутреннего зацепления; на фиг.2 изображена внутренняя шестерня с наружными зубьями; на фиг.3 изображена наружная шестерня с внутренними зубьями; на фиг.4 изображен расчетный участок профиля зуба наружной шестерни.The utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows the proposed gear pump internal gearing; figure 2 shows the inner gear with outer teeth; figure 3 shows the outer gear with internal teeth; figure 4 shows the calculated section of the tooth profile of the outer gear.

Шестеренный насос внутреннего зацепления содержит корпус 1 с выполненными в нем окном 2 для входа (всасывания) и окном 3 для выхода (нагнетания) перекачиваемой жидкости. В корпусе 1 расположена ведущая наружная шестерня 4 с внутренними зубьями, которая находится в зацеплении с расположенной также в корпусе 1 ведомой внутренней шестерней 5 с наружными зубьями, при этом оси вращения шестерен 4 и 5 параллельны и расположены с эксцентриситетом. В корпусе 1 установлен серповидный сегмент 6, вогнутая поверхность которого является поверхностью скольжения вершин зубьев внутренней шестерни 5, а выпуклая поверхность - поверхностью скольжения вершин зубьев наружной шестерни 4.The gear pump of internal gearing comprises a housing 1 with a window 2 made therein for inlet (intake) and a window 3 for outlet (discharge) of the pumped liquid. In the housing 1, a leading outer gear 4 with internal teeth is located, which is meshed with a driven inner gear 5 with external teeth also located in the housing 1, while the axes of rotation of the gears 4 and 5 are parallel and are eccentric. A crescent-shaped segment 6 is installed in the housing 1, the concave surface of which is the sliding surface of the tops of the teeth of the inner gear 5, and the convex surface is the sliding surface of the tops of the teeth of the outer gear 4.

Профиль каждого зуба внутренней шестерни 5 имеет прямолинейные боковые стороны 7, симметричные относительно оси зуба, а профиль каждого зуба наружной шестерни 4 сформирован огибающей мгновенных положений боковых сторон 7 зубьев внутренней шестерни 5 при ее движении.The profile of each tooth of the inner gear 5 has rectilinear lateral sides 7, symmetrical with respect to the axis of the tooth, and the profile of each tooth of the outer gear 4 is formed by the envelope of the instantaneous positions of the sides of the 7 teeth of the inner gear 5 during its movement.

Перекачка и повышение давления жидкости (например, масла) в насосе осуществляется путем одновременного совместного вращения наружной шестерни 4 и внутренней шестерни 5, находящихся во взаимном зацеплении.Transfer and increase of liquid pressure (for example, oil) in the pump is carried out by simultaneous joint rotation of the outer gear 4 and the inner gear 5, which are in mutual engagement.

Перевальный объем, в котором жидкость переносится со стороны всасывания на сторону нагнетания, образован пространством 8, заключенным во впадинах зубьев ведущей наружной шестерни 4 и ведомой внутренней шестерни 5. Всасывание происходит в момент образования перевального объема при выходе зубьев из зацепления. Прирост давления в перевальном объеме происходит в момент его сообщения с полостью нагнетания. При входе зубьев в зацепление перевальный объем начинает уменьшаться, вследствие чего происходит выдавливание из него нагнетаемой жидкости. Для изолирования стороны нагнетания от стороны всасывания в конструкции маслонасоса предусмотрен серповидный сегмент 6, верхняя часть которого очерчивается вершинами зубьев внутренней шестерни, а нижняя - вершинами зубьев наружной шестерни 4 ротора с учетом эксцентриситета осей вращения роторов.The transfer volume, in which the liquid is transferred from the suction side to the discharge side, is formed by the space 8 enclosed in the tooth cavities of the driving outer gear 4 and the driven inner gear 5. Suction occurs at the moment of the formation of the transit volume when the teeth come out of engagement. The pressure increase in the transport volume occurs at the time of its communication with the injection cavity. When the teeth enter the gearing, the transit volume begins to decrease, as a result of which the injection fluid is extruded from it. To isolate the discharge side from the suction side, a sickle-shaped segment 6 is provided in the design of the oil pump, the upper part of which is outlined by the tops of the teeth of the inner gear and the bottom by the tops of the teeth of the outer gear 4 of the rotor, taking into account the eccentricity of the rotor axes.

При формировании профилей шестерен 4 и 5 один из профилей принимается исходным для расчета координат ответного профиля. В качестве исходного принят профиль внутренней шестерни 5 (фиг.2), поверхность контакта которой образована отрезком прямой АВ. Данное конструктивное решение также продиктовано необходимостью облегчения технологии изготовления шестерен 4 и 5, т.к. в этом случае координатной поверхностью является только поверхность ответной шестерни.When forming the profiles of gears 4 and 5, one of the profiles is taken as the source for calculating the coordinates of the response profile. As the initial adopted profile of the inner gear 5 (figure 2), the contact surface of which is formed by a straight line segment AB. This design solution is also dictated by the need to facilitate the manufacturing technology of gears 4 and 5, because in this case, the coordinate surface is only the surface of the counter gear.

Профили зубьев шестерен 4 и 5 отличаются от эвольвентных профилей со стандартными исходными контурами зубьев и обеспечивают нормальные условия зацепления передачи при малых числах зубьев шестерен 4 и 5. Выполняется индивидуальное проектирование профилей зубьев наружной и внутренней шестерен 4 и 5 соответственно.The tooth profiles of gears 4 and 5 differ from involute profiles with standard initial tooth contours and provide normal gear engagement conditions for small numbers of gear teeth 4 and 5. Individual design of tooth profiles of the outer and inner gears 4 and 5, respectively, is carried out.

На фиг.2 точка Р обозначает полюс зацепления с координатами Х_p и Y_p. Профиль внутренней шестерни 5 задается координатами крайних точек отрезка АВ: (Х_AY_A); (Х_B Y_B).In figure 2, the point P denotes the pole of the mesh with the coordinates X _p and Y _p . The profile of the internal gear 5 is set by the coordinates of the extreme points of the segment AB: (X _A Y _A ); (X _B Y _B ).

Ответный теоретический профиль наружной шестерни 4 является огибающим к профилю внутренней шестерни 5 и для его нахождения используется метод профильных нормалей.The response theoretical profile of the outer gear 4 is an envelope to the profile of the inner gear 5 and the profile normal method is used to find it.

Минимальное число зубьев внутренней шестерни 5≤z₁<12;The minimum number of teeth of the inner gear 5≤z ₁ <12;

при z₁<5 возрастает зона мертвого (паразитного) объема рабочих (междузубовых) камер в зубчатой передаче насоса;when z ₁ <5, the zone of dead (parasitic) volume of the working (interdental) chambers in the gear train of the pump increases;

при z₁>12 возрастают удельные массогабаритные параметры насоса;at z ₁ > 12, the specific weight and size parameters of the pump increase;

минимальное число зубьев наружной шестерни z₂=k*z₁, где k - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности насоса;the minimum number of teeth of the outer gear z ₂ = k * z ₁ , where k is the coefficient taking into account the design features of the pump;

k=1,5-2,2; 7≤z₂≤26;k = 1.5-2.2; 7≤z ₂ ≤26;

при k<1,5; z₂<7 утончается серповидный сегмент 6 и уменьшается площадь по торцам сегмента 6, уплотняющая полости всасывания и нагнетания, и, таким образом, возрастают перетечки перекачиваемой жидкости с нагнетания на всасывание, и уменьшается объемный КПД насоса;when k <1.5; z ₂ <7, the sickle-shaped segment 6 is thinned and the area at the ends of segment 6, which seals the suction and discharge cavities, decreases, and thus, the flow of the pumped liquid from the injection to the suction increases, and the volumetric efficiency of the pump decreases;

при k>2,2; z₂>26 возрастают удельные массогабаритные параметры насоса.for k>2.2; z ₂ > 26 increase the specific weight and size parameters of the pump.

Claims

A gear pump with internal gear engagement, comprising a housing with windows for the inlet and outlet of the pumped fluid, housed in the housing a driving outer gear with internal teeth, meshed with a driven inner gear with external teeth, the axes of rotation of which are parallel and eccentric, and crescent a segment, the concave surface of which is the sliding surface of the tops of the teeth of the inner gear, and the convex surface is the tops of the teeth of the outer gear, characterized in that The profile of each tooth of the internal gear has straight lateral sides symmetrical with respect to the axis of the tooth, and the profile of each tooth of the external gear is formed by the envelope of the instantaneous positions of the movement of the sides of the teeth of the internal gear during its movement.