RU1772470C - Циклоидное зубчатое зацепление - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в зубчатых зацеплени х рабочих органов объемных роторных машин. Цель изобретени  - повышение КПД. Это достигаетс  за счет того, что разработан профиль, применимый дл  больших относительных глубин нарезки роторов , обеспечивающий коэффициент перекрыти , больший единицы при малом количестве зубьев, что позвол ет в р де случаев обходитьс  без синхронизирующих шестерен. Кроме того, за счет увеличени  теоретический герметичности зацеплени  повышен объемный КПД машины. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в зубчатых зацеплени х рабочих органов объемных роторных машин, гидродвигателей, компрессоров , счетчиков, а также в силовых передачах.

Известно циклоидальное зубчатое зацепление рабочих органов объемной роторной машины с ведущим и ведомым роторами, установленными в корпусе, каждый из взаимоогибаемых профилей роторов которого имеет головку, очерченную удлиненной гипоциклоидой, ножку,образованную удлиненной эпициклоидой,очерченной точкой окружности вершин другого профил , и сопр женный с ними боковой участок, очерченный нормальной эпициклоидой.

Недостатком известного зубчатого зацеплени   вл етс  малый коэффициент торцового перекрыти , который определ етс  малой длиной линии зацеплени  и малым количеством зубьев, которые можно разместить по длине окружности образующей шестерни (торцовое сечение роторов), так как зуб имеет большой угол раствора. Кроме того, при применении этого зацеплени  в винтовых машинах они имеют малую осевую герметичность из-за большой щели, образованной между гребнем расточки корпуса (обоймы) и верхней точкой линии зацеплени  роторов. 8 то же врем  известно , что если коэффициент перекрыти  меньше единицы, то необходимо примен ть синхронизирующие шестерни. А применение указанного зацеплени  дл  пр мозубых роторов без синхронизирующих шестерен возможно дл  небольших относительных глубин нарезки роторов. Все это уменьшает КПД машины. Кроме того, мала  осева  герметичность дополнительно уменьшает объемный КПД машины. Все в совокупности уменьшает КПД машины и увеличивает ее габариты и массу.

Цель изобретени  - повышение КПД машины, уменьшение ее габаритов и массы путем применени  зубчатых зацеплений раСО

с

XJ VJ Ю 4

sj

О

бочих органов с большой относительной глубиной нарезки и малым количеством зубьев при условии обеспечени  коэффициента торцового перекрыти , большего единицы обеспечени  высокого объемного КПД.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что боковые участки зуба образуютс  эвольвентой , а головка зуба образуетс  укороченной эпициклоидой, очерченной точкой сопр же- ни  эвольвенты бокового участка с удлиненной эпициклоидой ножки другого профил .

Важными дл  практического применени  частными случа ми данного зубчатого зацеплени   вл ютс  следующие два.

Первый случай. Лини  зацеплени  профилей зубьев выходит за линию зацеплени  эвольвент боковых участков, то есть за пределы отрезка гтр мой между точками ее касани  с основными окружност ми. Точка перехода удлиненной эпициклоиды ножки совпадает с корнем эвольвенты, то есть с точкой эвольвенты, у которой профильный угол а 0. При этом укороченна  эпициклоида головки сопр гаетс  с эвольвентой по касательной, что хорошо, как дл  плавной работы роторов, так и дл  технологии их нарезани .

Заметим, когда главным  вл етс  получение наибольшего коэффициента пере- крыти , то точку перехода удлиненной эпициклоиды ножки 8 эвольвенту следует брать выше корн  эвольвенты, при этом получаетс  более крутой профиль (можно разместить большее количество зубьев на роторе), но плавность перехода укоро ен- ной эпициклоиды головки в эвольвенту нарушаетс . Чем ближе точка перехода к центроиде (начальной окружности), тем больше циклоидальные участки и меньше эвольвентный. В предельном случае, когда точка перехода вз та на центроиде, укороченна  эпициклоида превращаетс  в нормальную эпициклоиду, а эвольвентный участок ст гиваетс  в точку, и профиль ста- новитс  чисто циклоидальным, аналогичным известному профилю.

Второй случай, когда эвольвента бокового участка зуба продл етс  до ее пересечени  с окружностью вершин, в эгом случае точка перехода удлиненной эпициклоиды ножки совпадает с нижней точкой активного участка эвольвенты, а укороченна  эпициклоида головки вырождаетс  в точку на окружности вершин.

Отметим, что больша  относительна  глубина нарезки роторов позвол ет получить коэффициент перекрыти  Ј 1 при малом количестве зубьев, то есть трудоемкость изготовлени  роторов уменьшаетс .

Это также преимущество предлагаемого профил .

Следует отметить, что предлагаемое зацепление обладает высокой нагрузочной способностью, так как в начале и конце линии зацеплени  профилей в контакте наход тс  одновременно две точки: образующа  точка на окружности вершин одного профил  контактирует с удлиненной эпициклоидой ножки другого профил , а образующа  точка перехода удлиненной эпициклоиды ножки в эвольвенту одного профил  контактирует с укороченной эпициклоидой головки другого профил . Это снижает контактное напр жение между профил ми зубьев. В средине линии зацеплени  контакт профилей происходит в одной точке, но эго точка касани  эвол ьвент, которые, как известно, нашли широкое применение в силовых передачах.°

Дл  объемных роторных машин обычно образующие шестерни рабочих органов идентичны, но данный метод профилировани  подходит и дл  разных ведущей и ведо- мых шестерен, то есть с разными диаметрами центроид.

На фиг.1 показан профиль зубчатого зацеплени  рабочих органов {образующие шестерни - торцовое сечение рабочих органов) объемной роторной машины в разрезе. Приведен пример четырехзубых образующих шестерен дл  относительной глубины нарезки -рг 3, где De (Di) - диаметр окружно-

сти вершикг- а-ладин) ротора. Угол зацеплени  эвольвенГ прин т равным

as - 20° ,и где точка перехода эвольвенты в удлиненную эпициклоиду ножки вз та дл  профильного угла а - 0 , то есть совпадает с корнем эвольвенты . Коэффициент торцового перекрыти  в этом случае равен Ј 1,03.

На фиг.2 - схема контакта профил  ведущего ротора (ВЩ) с профилем ведомого (8М) в торцовом сечении. Циклоидальное зубчатое зацепление рабочих органов объемных роторных машин имеет ведущий 1 и ведомый 2 роторы. Профиль ABCD зуба ВЩ 1 в торцовом сечении взаимоогибаемый с профилем abed зуба ВМ 2. Участок АВ головки профил  ВЩ выполнен по укороченной эпициклоиде, котора  вычерчиваетс  точкой b при качении центроиды (начальной окружности) 6 на центроиде 7, где точка b - люба  точка участка ЬР эвольвенты ЬРс , выбираема  из конструктивных и техно/ю- гических соображений, и обычно задаваема  профильным углом а, меньшим угла зацеплени  эвольвент as ,который также

задаетс  из конструктивных и технологических соображений. Точка Р - полюс зацеплени . Точка А  вл етс  точкой перехода укороченной эпициклоиды АВ в окружность вершин. Точка В эвольвенты ВРС находитс  как точка сопр жени  с точкой b эвольвенты ЬРс. Точка В  вл етс  точкой перехода эвольвенты ВРС в укороченную эпициклоиду ВА. Точка С эвольвенты СРВ выбираетс  также как и точка b из конструктивных и технологических соображений, она  вл етс  точкой перехода эвольвенты СРВ в удлиненную эпициклоиду CD, котора  вычерчиваетс  точкой d при качении центроиды 6 по центроиде 7. Точка D  вл етс  точкой перехода удлиненной эпициклоиды CD в окружность впадины. Точка d  вл етс  точкой перехода укороченной эпициклоиды cd в окружность вершин. Укороченна  эпициклоида cd вычерчиваетс  точкой С при качении центроиды 7 по центроиде 6. Точка с  вл етс  точкой перехода укороченной эпициклоиды cd в эвольввенту с РЬ. Точка с эвольвенты сРЬ находитс  как точка , сопр женна  с точкой С эвольвенты СРВ, Удли- ненна  эпициклоида Ьа вычерчиваетс  точкой А при качении центроиды 7 по центроиде 6. Точка а  вл етс  точкой перехода удлиненной эпициклоиды Ьа в окружности впадин.

Необходимо соблюдать условие равенства суммы радиусов центроид 6 и 7 межцентровому рассто нию и сумме радиуса окружности вершин одного ротора и радиуса окружности впадин другого ротора, В общем случае радиусы центроид разные, то есть роторы имеют разное число зубьев, и положение точки b на эвольвенте сРЬ и положение точки С на эвольвенте СРВ разные, то есть профили роторов разные. Дл  объ- емных роторных машин с двум  роторами выгодно примен ть одну и ту же геометрию

ВЩ и ВМ, это позвол ет примен ть дл  нарезки роторов один и тот же инструмент. Дл  этого необходимо, что радиусы центроид б и 7 были равны между собой, угол зацеплени  «s был один и тот же,из первого и второго условий следует равенство радиусов основных окружностей. Также необходимо , чтобы положение точек С и b на соответствующих эвольвентах было одно и то же, то есть, чтобы профильный угол а дл  них был один и тот же.

Объемна  роторна  машина работает следующим образом. При вращении роторов 1 и 2 обьемы жидкости, заключенные между ними и корпусом 3 и ограниченные взаимоогибаемыми профил ми ABCD и abed, перемещаютс  из всасывающей камеры 4 в нагнетательную камеру 5. Использование описанного профил  при изготовлении цилиндрических зубчатых передач увеличивает КПД и уменьшает габариты , массу самого зацеплени  и машины, а также снижает трудоемкость их изготовлени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Циклоидальное зубчатое зацепление, содержащее зацепл ющиес  между собой зубчатые роторы с взаимоогибаемыми профил ми зубьев, имеющими головку, очерченную трохоидой, ножку, образованную удлиненной эпицик оидой, очерненной точкой окружности вершин другого профил , и сопр женный с ними боковой участок, отличающеес  тем, что, с целью повышени  КПД, боковые участки зуба образуютс  эвольвентой, а головка зуба образуетс  укороченной эпициклоидой , очерченной точкой сопр жени  эвольвенты бокового участка с удлиненной эпициклоидой ножки другого профил .