RU2078256C1 - Step fluid-pressure motor - Google Patents

Step fluid-pressure motor Download PDF

Info

Publication number
RU2078256C1
RU2078256C1 RU94022817A RU94022817A RU2078256C1 RU 2078256 C1 RU2078256 C1 RU 2078256C1 RU 94022817 A RU94022817 A RU 94022817A RU 94022817 A RU94022817 A RU 94022817A RU 2078256 C1 RU2078256 C1 RU 2078256C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
stator
dogs
teeth
working
Prior art date
Application number
RU94022817A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94022817A (en
Inventor
Валерий Борисович Овандер
Original Assignee
Валерий Борисович Овандер
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Борисович Овандер filed Critical Валерий Борисович Овандер
Priority to RU94022817A priority Critical patent/RU2078256C1/en
Publication of RU94022817A publication Critical patent/RU94022817A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2078256C1 publication Critical patent/RU2078256C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: motor has stator provided with end face covers and passageways for supplying and discharging fluid and rotor to define working chambers inside it. The rotor is made up as a toothed wheel and mounted in the stator for permitting radial movement along an axis for no less than half a distance between teeth. The stator is provided with ratchet dogs and can be in a contact with them. The width of the dogs is equal to the width of the rotor. The cogs are oriented along the periphery of the rotor. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидро(пневмо)приводостроению и может быть использовано для привода гидро(пневмо)инструмента, трубопроводной арматуры, станочных приспособлений, конвейеров, лебедок и других тихоходных механизмов. The invention relates to hydro (pneumatic) drive engineering and can be used to drive hydro (pneumatic) tools, pipe fittings, machine tools, conveyors, winches and other low-speed mechanisms.

Известен принятый за прототип шаговый гидро(пневмо)двигатель, содержащий статор-корпус с торцовыми крышками и каналами подвода рабочей среды, в котором с образованием рабочих камер установлен набор роторов, обеспечивающих выходному валу шаговый угловой ход. (Авт. св. СССР 1795155, кл. F 15 B 15/12, БИ 6, 1993 г.). Known adopted for the prototype stepper hydro (pneumatic) engine containing a stator housing with end caps and channels for supplying a working medium, in which, with the formation of the working chambers, a set of rotors is installed that provide the output shaft with a stepped angular stroke. (Aut. St. USSR 1795155, class F 15 B 15/12, BI 6, 1993).

Недостатки прототипа: большие габариты и сложность конструкции, многочисленность линий подвода рабочей среды, ограниченность числа шагов и угла поворота, отсутствие функции свободного хода. Эти недостатки вызваны тем, что шаговый гидро(пневмо)двигатель по существу состоит из нескольких встроенных друг в друга простых гидродвигателей, число которых близко к числу возможных шагов. The disadvantages of the prototype: large size and complexity of the design, the multiplicity of the supply lines of the working environment, the limited number of steps and the angle of rotation, the lack of free-wheeling function. These shortcomings are caused by the fact that the stepping hydro (pneumatic) motor essentially consists of several simple hydraulic motors built into each other, the number of which is close to the number of possible steps.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение компактности и упрощение конструкции, сокращение числа линий подвода рабочей среды и расширение функциональных возможностей за счет неограниченного числа шагов и угла поворота, а также возможности свободного хода. The technical problem solved by the invention is to increase compactness and simplify the design, reducing the number of supply lines of the working medium and expanding functionality due to an unlimited number of steps and angle of rotation, as well as the possibility of free travel.

Это достигается тем, что в шаговом гидро(пневмо)двигателе, содержащем статор-корпус с торцовыми крышками и каналами подвода рабочей среды, в котором с образованием рабочих камер установлен ротор, ротор выполнен в виде зубчатого колеса и установлен в статоре с возможностью одноосного радиального хода величиной не менее половины шага зубьев по их вершинам, а на статоре с двух сторон от оси радиального хода ротора с контактом по его зубьям установлены храповые собачки, зубья которых одинаково ориентированы вдоль периметра ротора, а ширина равна ширине зубьев ротора. This is achieved by the fact that in a stepper hydro (pneumatic) engine containing a stator housing with end caps and channels for supplying a working medium, in which a rotor is installed with the formation of working chambers, the rotor is made in the form of a gear wheel and installed in the stator with the possibility of uniaxial radial stroke not less than half the pitch of the teeth along their vertices, and on the stator on both sides of the axis of the radial stroke of the rotor with a contact along its teeth there are ratchet dogs whose teeth are equally oriented along the perimeter of the rotor, and the width p VNA width of the rotor teeth.

Такая конструкция гидро(пневмо)двигателя обеспечивает выполнение поставленных задач, т. к. в ней имеются всего две рабочие камеры с двумя подводными каналами, а ротор одновременно выполняет функцию поршня и колеса храпового механизма, преобразующего его шаговое возвратно-поступательное движение в однонаправленной неограниченный угловой шаговый ход. Собачки храпового механизма по совместительству служат и контактными уплотнениями между цилиндрическими поверхностями ротора и статора, герметично отделяющими рабочие камеры друг от друга. Наличие храпового механизма обеспечивает возможность свободного хода ротора. This design of the hydraulic (pneumatic) engine ensures the fulfillment of the tasks set, since it has only two working chambers with two underwater channels, and the rotor simultaneously performs the function of a piston and a ratchet wheel, converting its stepwise reciprocating motion into unidirectional unlimited angular step move. The ratchet dogs in combination also serve as contact seals between the cylindrical surfaces of the rotor and stator, hermetically separating the working chambers from each other. The presence of a ratchet mechanism provides the possibility of free rotation of the rotor.

На фиг. 1 представлена конструкция шагового гидро(пневмо)двигателя в варианте с внутренним ротором, на фиг. 2 разрез по А-А по фиг. 1; на фиг. 3 вариант конструкции с внешним ротором; на фиг. 4 разрез Б-Б по фиг. 3. In FIG. 1 shows the design of a stepping hydro (pneumatic) motor in an embodiment with an internal rotor; FIG. 2 is a section along AA in FIG. one; in FIG. 3 design option with an external rotor; in FIG. 4 a section BB in FIG. 3.

Гидродвигатель содержит статор-корпус 1 с торцевыми крышками 2, стяжными болтами 3 и рабочими камерами 4 с подводными каналами 5. В варианте фиг. 1 и 2 с внутренним ротором цилиндрический ротор 6 с внешними зубьями 7 с шагом по их вершинам и квадратным отверстием 8 для связи с исполнительными органами машин расположен в статоре между рабочими камерами с возможностью радиального хода l вдоль оси 9. На статоре с двух сторон от оси 9 хода ротора с контактом по его зубьям установлены храповые собачки 10, зубья 11 которых одинаково ориентированы вдоль периметра ротора, причем ширина собачек и ротора h равны между собой. Для поджима собачек к ротору предусмотрены пружины 12, расположенные между собачками и корпусом. The hydraulic motor comprises a stator-housing 1 with end caps 2, coupling bolts 3 and working chambers 4 with underwater channels 5. In the embodiment of FIG. 1 and 2 with an internal rotor, a cylindrical rotor 6 with external teeth 7 with a step along their tops and a square hole 8 for communication with the executive bodies of the machines is located in the stator between the working chambers with the possibility of radial stroke l along axis 9. On the stator from two sides of the axis On the 9th stroke of the rotor with the contact along its teeth, ratchet dogs 10 are installed, the teeth 11 of which are equally oriented along the perimeter of the rotor, and the width of the dogs and rotor h are equal to each other. For pressing the dogs to the rotor, springs 12 are provided located between the dogs and the housing.

В варианте с внешним ротором фиг. 3 и 4 ротор 6 охватывает статор 1 и имеет внутренние зубья 7. Одна из крышек статора может быть выполнена за одно целое с ним, а болтовое крепление заменено на резьбовое соединение 13 крышки с корпусом (см. фиг. 4). In the embodiment with the external rotor of FIG. 3 and 4, the rotor 6 covers the stator 1 and has internal teeth 7. One of the stator covers can be made integrally with it, and the bolt fastening is replaced by a threaded connection 13 of the cover with the housing (see Fig. 4).

Герметизация неподвижных стыков деталей, образующих рабочие камеры обеспечивается известными способами, например, плотными посадками или применением жидких прокладок. Подвижные стыки герметизируются с помощью малых зазоров (целевых уплотнений). При необходимости исключения внешних утечек между торцами ротора и крышек могут устанавливаться контактные уплотнители 14 (см. фиг. 2). Кроме приведенных на фиг. 1 4 собачек, закладываемых в паз статора, возможно использование и других конструкций собачек, например, с креплением на осях, опертых о крышки, или собачек, например, с креплением на осях, опертых о крышки, или собачек в виде плоских пружин, закрепленных на статоре с помощью винтов. The sealing of the fixed joints of the parts forming the working chambers is provided by known methods, for example, tight fit or the use of liquid gaskets. Movable joints are sealed with small gaps (target seals). If it is necessary to exclude external leaks between the ends of the rotor and the covers, contact seals 14 can be installed (see Fig. 2). In addition to those shown in FIG. 1 4 dogs placed in the groove of the stator, it is possible to use other designs of dogs, for example, with mounts on the axles supported by the covers, or dogs, for example, with mounts on the axes supported on the covers, or dogs in the form of flat springs fixed on stator with screws.

Равенство ширины собачек и ротора и пружинный поджим собачек к ротору обеспечивает работу собачек в качестве контактных уплотнений, препятствующих перетечкам рабочей среды между рабочими камерами вдоль цилиндрической поверхности ротора. При равенстве ширины собачек и ротора достигаются минимальные утечки по торцам собачек без потери подвижности собачек от контакта с торцевыми крышками. The equality of the width of the dogs and the rotor and the spring pressing of the dogs to the rotor ensures that the dogs work as contact seals, preventing the overflow of the working medium between the working chambers along the cylindrical surface of the rotor. If the width of the dogs and the rotor is equal, minimal leakages are achieved at the ends of the dogs without loss of mobility of the dogs from contact with the end caps.

Форма профиля зубьев ротора может быть треугольной или прямоугольной, а их число назначается с учетом необходимого углового шага ротора из расчета, что угловой шаг ротора равен половине углового шага его зубьев. Из условия компоновки предпочтительно нечетное число a зубьев количеством не менее 11. The profile shape of the teeth of the rotor can be triangular or rectangular, and their number is assigned taking into account the required angular pitch of the rotor, based on the calculation that the angular pitch of the rotor is equal to half the angular pitch of its teeth. From the layout condition, an odd number a of teeth of at least 11 is preferred.

Радиальный ход ротора l между упорами его в стенки статора назначается не менее половины шага зубьев t из условия обеспечения перехода зацепления собачек с одного зуба на другой, с учетом того, что при работе двигателя ротор перекатывается вокруг одной из собачек и ход центра ротора равен половине хода его зубьев под другой собачкой. Уменьшение l до величины менее 0,5t недопустимо, т.к. вызовет невхождение собачки в зацепление со следующим зубом ротора и отсутствие фиксации шага ротора. The radial stroke of the rotor l between its stops in the stator wall is assigned at least half the tooth pitch t from the condition of ensuring the engagement of the dogs from one tooth to another, taking into account that when the engine is running, the rotor rolls around one of the dogs and the center of the rotor is equal to half the stroke his teeth under another dog. A decrease in l to a value less than 0.5t is unacceptable, because will cause the dog not to mesh with the next rotor tooth and the lack of fixation of the rotor pitch.

Гидро(пневмо)двигатель работает следующим образом. Hydro (pneumatic) engine operates as follows.

При подаче давления рабочей среды по каналу 5 в рабочую полость 4 ротор как поршень перемещается в радиальном направлении вдоль оси 9. При этом собачка 10, обращенная зубом против этого движения, удерживает примыкающий к ней зуб ротора и ротор начинает проворачиваться вокруг него. Вторая собачка 10 обращена зубом в направлении осевого хода ротора и поэтому не препятствует его движению, выходя из зацепления с торцом зуба ротора в начале хода ротора и, входя в зацепление со следующим его зубом, в конце хода тора при упоре его в стенку статора. В процессе движения ротора уменьшается объем противоположной рабочей камеры 4 и рабочая среда вытесняется из двигателя через канал 5. При последующей подаче давления рабочей среды в другую рабочую полость 4 ротор перемещается в исходное положение. Однако при этом он поворачивается в том же направлении, что и при первом ходе, т.к. собачка 10 свободно пропускает зуб ротора, а собачка 10 удерживает примыкающий к ней зуб ротора. В результате за один двойной радиальный ход ротора он проскальзывает на 1 зуб под каждой собачкой и оказывается повернутым вокруг своей центральной оси на один зуб, т.е. угол его поворота равен угловому шагу зубьев, а угловой шаг за одинарный ход составит половину углового шага зубьев. При последовательном поочередном подводе давления среды к каналам 5 и 5 ротор поворачивается далее в том же направлении на неограниченный угол, определяемый суммарным числом поочередных подач давления в рабочие полости. When applying the pressure of the working medium through the channel 5 to the working cavity 4, the rotor as a piston moves in a radial direction along axis 9. At the same time, the dog 10, facing the tooth against this movement, holds the adjacent rotor tooth and the rotor starts to rotate around it. The second dog 10 faces the tooth in the direction of the axial motion of the rotor and therefore does not interfere with its movement, disengaging from the end face of the rotor tooth at the beginning of the rotor stroke and engaging with the next tooth at the end of the torus stroke when it rests against the stator wall. During the movement of the rotor, the volume of the opposite working chamber 4 decreases and the working medium is displaced from the engine through the channel 5. When the pressure of the working medium is subsequently applied to another working cavity 4, the rotor moves to its original position. However, he turns in the same direction as in the first move, because the dog 10 freely passes the rotor tooth, and the dog 10 holds the adjacent rotor tooth. As a result, in one double radial stroke of the rotor it slides 1 tooth under each dog and is turned around its central axis by one tooth, i.e. the angle of rotation is equal to the angular pitch of the teeth, and the angular pitch in a single stroke will be half the angular pitch of the teeth. With a sequential sequential supply of medium pressure to channels 5 and 5, the rotor rotates further in the same direction by an unlimited angle, determined by the total number of alternate pressure feeds into the working cavities.

Наличие храпового механизма обеспечивает гидро(пневмо)двигателю возможность свободного хода, т.к. под действием внешнего момента, приложенного к ротору в направлении его рабочего хода, собачки не препятствуют повороту ротора. The presence of a ratchet mechanism provides the hydro (pneumatic) engine with the possibility of free running, as under the action of an external moment applied to the rotor in the direction of its working stroke, the dogs do not impede the rotation of the rotor.

Технико-экономическая эффективность шагового гидро(пневмо)двигателя по сравнению с базовым объектом, за который принят прототип заключается в следующем. The technical and economic efficiency of the stepping hydro (pneumatic) engine compared to the base object, for which the prototype is adopted, is as follows.

1. Многократно упрощается конструкция и повышается компактность, т.к. вместо пропорционального числу шагов количества роторов, рабочих камер, подводных каналов и линий подвода рабочей среды использован один ротор простейшей цилиндрической формы, при котором количество рабочих камер, подводящих каналов и линий сокращено до двух. Повышению компактности способствует использование всей площади поперечного сечения ротора для воздействия давления рабочей среды и отсутствие внутри статора кроме миниатюрных собачек каких-либо вспомогательных элементов типа неподвижных лопастей или разделительных перегородок. Исключительно высокая компактность предложенной конструкции характеризуется большим значением удельного рабочего объема q/G≈150 см3/кг, (q рабочий объем за один оборот ротора, G вес двигателя), многократно превышающим этот показатель не только в прототипе, но и в наиболее компактных неполноповоротных шаговых гидродвигателях. В сочетании с работоспособностью при давлениях рабочей среды в десятки МПа такая компактность обеспечивает гидродвигателю высокий удельный момент M/G примерно на порядок превышающий этот показатель у существующих гидродвигателей.1. The design is greatly simplified and compactness is increased, because instead of the number of rotors, working chambers, underwater channels and supply lines of the working medium proportional to the number of steps, one rotor of the simplest cylindrical shape was used, in which the number of working chambers, supply channels and lines was reduced to two. The compactness is enhanced by the use of the entire rotor cross-sectional area for the influence of the working medium pressure and the absence of any auxiliary elements, such as fixed blades or dividing walls, in addition to the miniature dogs, in the stator. The extremely high compactness of the proposed design is characterized by a large value of the specific working volume q / G≈150 cm 3 / kg, (q working volume per rotor revolution, G engine weight), many times exceeding this indicator not only in the prototype, but also in the most compact part-turn stepper hydraulic motors. In combination with operability at working fluid pressures of tens of MPa, such compactness provides the hydraulic motor with a high specific moment M / G approximately an order of magnitude higher than that of existing hydraulic motors.

2. Сокращение линий подвода рабочей среды с 4 10 в прототипа и аналогов до двух резко упрощает связь гидро(пневмо)двигателя с источником питания и расширяет сферу его применения. 2. The reduction of the supply lines of the working environment from 4 10 in the prototype and analogues to two dramatically simplifies the connection of the hydro (pneumatic) engine with a power source and expands its scope.

3. Исключение ограничений в максимальных числах шагов и углах поворота расширяет функциональные возможности устройства и позволяет использовать его взамен менее компактных и более дорогих полноповоротных гидро(пневмо)двигателей, а также в системах с суммарным числом шагов более ста, ранее недопустимым для шаговых гидро(пневмо)двигателей. 3. The elimination of restrictions in the maximum number of steps and turning angles expands the functionality of the device and allows it to be used instead of less compact and more expensive full-rotary hydro (air) engines, as well as in systems with a total number of steps of more than one hundred, previously unacceptable for step hydro (air ) engines.

4. Наличие свободного хода ротора также расширяет функциональные возможности гидро(пневмо)двигателя, например за счет возможности использования его в паре с ручным дублером. 4. The presence of a free-wheeling of the rotor also expands the functionality of the hydro (pneumatic) engine, for example, due to the possibility of using it in tandem with a manual backup.

Claims (1)

Шаговый гидро(пневмо)двигатель, содержащий статор с торцевыми крышками и каналами подвода и отвода рабочей среды и установленный в нем с образованием рабочих камер ротор, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде зубчатого колеса и установлен в статоре с возможностью одноосного радиального перемещения на величину не менее половины шага зубьев по их вершинам, а статор снабжен храповыми собачками, установленными с двух сторон от оси радиального перемещения ротора с возможностью контактирования с последним, при этом ширина собачек равна ширине ротора, а их зубья ориентированы вдоль периметра ротора. A stepper hydro (pneumatic) motor containing a stator with end caps and channels for supplying and discharging the working medium and a rotor installed in it with the formation of working chambers, characterized in that the rotor is made in the form of a gear wheel and installed in the stator with the possibility of uniaxial radial movement by a value at least half the tooth pitch along their vertices, and the stator is equipped with ratchet dogs installed on both sides of the axis of radial movement of the rotor with the possibility of contacting with the latter, while the width of the dogs is the width of the rotor, and their teeth are oriented along the perimeter of the rotor.
RU94022817A 1994-06-14 1994-06-14 Step fluid-pressure motor RU2078256C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94022817A RU2078256C1 (en) 1994-06-14 1994-06-14 Step fluid-pressure motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94022817A RU2078256C1 (en) 1994-06-14 1994-06-14 Step fluid-pressure motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94022817A RU94022817A (en) 1996-01-20
RU2078256C1 true RU2078256C1 (en) 1997-04-27

Family

ID=20157276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94022817A RU2078256C1 (en) 1994-06-14 1994-06-14 Step fluid-pressure motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2078256C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106321151A (en) * 2016-11-22 2017-01-11 四川晟翔晟智能科技有限公司 Pneumatic motor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1795155, кл. F 15 B 15/12, 1993. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106321151A (en) * 2016-11-22 2017-01-11 四川晟翔晟智能科技有限公司 Pneumatic motor
CN106321151B (en) * 2016-11-22 2017-12-19 四川晟翔晟智能科技有限公司 Air motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4867000A (en) Linear motion power cylinder
US5819533A (en) Hydraulic-pneumatic motor
RU2078256C1 (en) Step fluid-pressure motor
US4057374A (en) Rotary internal combustion engine with uniformly rotating pistons cooperating with reaction elements having a varying speed of rotation and oscillating motion
US4598627A (en) Fluid motors
US2919682A (en) Linear fluid actuator
US3873245A (en) Steam-driven engine
US4455128A (en) Rotary internal combustion engine with uniformly rotating pistons cooperating with reaction elements having a varying speed of rotation and oscillating motion
US3930415A (en) Motion converter
US4136602A (en) Hydraulic motor
WO1994021893A1 (en) Indexing rotary actuator with clutch pistons
US3824044A (en) Engine
GB1308390A (en) Hydraulic motor
US3791149A (en) Rotary eccentric fluid motor
US2875621A (en) Motion transmission in sealed fluid systems
US3212295A (en) Axial piston type impulse tool
US3581626A (en) Adjustable admission valve means for steam engines and the like
US3221515A (en) Gear type impulse tool
US3456559A (en) Rotary device
GB948593A (en) Hydrostatic transmission for conversion of a reciprocating movement into rotary movement
US4537562A (en) Pump
US3942414A (en) Hydraulic device
KR102260695B1 (en) old energy converter
FI12097U1 (en) Arrangement for connecting the blocks in a rotary piston engine
JP2960296B2 (en) Rotational motion-linear reciprocating motion conversion device and hydraulic pressure generating device using this device