RU2098666C1 - Rotary machine - Google Patents
Rotary machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2098666C1 RU2098666C1 RU94037778/06A RU94037778A RU2098666C1 RU 2098666 C1 RU2098666 C1 RU 2098666C1 RU 94037778/06 A RU94037778/06 A RU 94037778/06A RU 94037778 A RU94037778 A RU 94037778A RU 2098666 C1 RU2098666 C1 RU 2098666C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator ring
- rotor
- roller
- rollers
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в насосно- и двигателестроении. The invention relates to mechanical engineering and can be used in pumping and engine building.
Известны роторные машины, содержащие корпус с цилиндрической расточкой и размещенными в нем каналами подвода и отвода рабочей среды, и концентрично установленное в подшипниках цилиндрическое статорное кольцо. Внутри его с эксцентрисистетом установлен цилиндрический ротор, в пазах которого с возможностью радиального перемещения размещены разделительные пластины, касающиеся внутренней поверхности статорного кольца и образующие в нем рабочие камеры /ДЕ/ заявка N 3315571, кл. F 01 C 1/344, 1984 г./. Known rotary machines containing a housing with a cylindrical bore and placed in it channels for supplying and discharging a working medium, and a cylindrical stator ring concentrically mounted in bearings. A cylindrical rotor is installed inside it with an eccentricity, in the grooves of which, with the possibility of radial movement, dividing plates are placed that touch the inner surface of the stator ring and form the working chambers in it / DE / application N 3315571, class. F 01
Недостатком этой конструкции являются высокие потери на трение разделительных пластин о статорное кольцо, из-за действующих на них центробежных сил, и в подшипниках статорного кольца и ротора. Также велики диаметральные габариты из-за необходимости размещать подшипник статорного кольца над ним самим, чтобы он не перекрывал каналы подвода и отвода рабочей среды. The disadvantage of this design is the high friction losses of the separation plates on the stator ring, due to the centrifugal forces acting on them, and in the bearings of the stator ring and rotor. Diametrical dimensions are also large because of the need to place the stator ring bearing above it so that it does not block the channels for supplying and discharging the working medium.
Недостатком дополнительно является кинематическая незамкнутость механизма и невозможность по этой причине применять его для двигателей внутреннего сгорания. The disadvantage is the kinematic openness of the mechanism and the inability for this reason to use it for internal combustion engines.
Известно также решение, в котором попарно противоположные пластины жестко соединены в двойную пластину, а на внутренней поверхности статорного кольца попарно противоположно расположены или выполнены за одно целое с ним вкладыши, например, в форме цилиндрического сегмента, имеющие рабочую поверхность в виде плоскости /грани/. Пластины касаются рабочих плоскостей вкладышей контактными поверхностями утолщения пластин /Хлумский В. Поршневые компрессоры. М. Машгиз, 1962, с. 204, фиг. 9.4/. A solution is also known in which pairwise opposed plates are rigidly connected to a double plate, and on the inner surface of the stator ring are liners oppositely arranged or integrally formed with it, for example, in the form of a cylindrical segment, having a working surface in the form of a plane / face /. The plates touch the working planes of the liners with the contact surfaces of the thickening of the plates / V. Khlumsky. Piston compressors. M. Mashgiz, 1962, p. 204, FIG. 9.4 /.
Данное решение принято за ближайший аналог. This decision was made for the closest analogue.
Жесткое соединение противоположных пластин в двойную пластину приводит к взаимному уравновешиванию, через жесткое соединение центробежных сил от противолежащих пластин, что существенно снижает потери на трение, т.к. в аналоге /ДЕ, заявка, 3315571/, они были причиной наибольшей доли потерь. Оба конца двойной пластины в ближайшем аналоге постоянно касаются рабочих плоскостей вкладышей своими контактными поверхностями, и поэтому конструкция является кинематически замкнутой. A rigid connection of opposite plates into a double plate leads to mutual balancing, through a rigid connection of centrifugal forces from opposing plates, which significantly reduces friction losses, because in analogue / DE, application, 3315571 /, they were the cause of the largest share of losses. Both ends of the double plate in the closest analogue constantly touch the working planes of the liners with their contact surfaces, and therefore the structure is kinematically closed.
Недостатком ближайшего аналога являются по-прежнему большие диаметральные габариты, высокие потери на трение в подшипниках статорного кольца и ротора, а также повышенные потери на трение при запуске роторной машины, обусловленные величиной сил, передаваемых от ротора к статорному кольцу через контактные поверхности пластин. Облегчение пуска возможно при применении в качестве опор статорного кольца и ротора подшипников качения, т.к. они обладают меньшим сопротивлением страгивания. Однако при этом резко возрастают и габариты и масса роторной машины. The disadvantage of the closest analogue is still large diametric dimensions, high friction losses in the bearings of the stator ring and rotor, as well as increased friction losses when starting the rotor machine, due to the magnitude of the forces transmitted from the rotor to the stator ring through the contact surfaces of the plates. Starting facilitation is possible when using the stator ring and the rotor of the rolling bearings as bearings. they have less resistance to breaking. However, in this case, both the dimensions and the mass of the rotary machine increase sharply.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение механического коэффициента полезного действия за счет снижения потерь на трение в подшипниках статорного кольца и ротора, облегчение запуска роторной машины и снижение ее габаритов и массы. Это достигается тем, что ротор и статорное кольцо имеет общие опоры вращения, для чего с обеих торцев статорного кольца, во внутренней полости, и ротора, с наружной стороны, выполнены цилиндрические беговые дорожки, а в боковых крышках корпуса в держателях роликов установлено попарно не менее трех пар роликов так, что они кинематически замкнуты с беговыми дорожками статорного кольца и ротора, а оси роликов лежат на линии, пересекающей линию центров статорного кольца и ротора на отрезке, соединяющем их, причем активные ролики, соприкасающиеся с беговыми дорожками статорного кольца, выполнены профилированными двумя диаметрами, больший из которых соприкасается с беговой дорожкой статорного кольца, а меньший со вторым паразитным роликом, и отношение диаметров активного ролика равно отношению диаметров беговых дорожек статорного кольца и ротора. За счет этого снижаются диаметральные габариты роторной машины, ее масса, потери на трение в подшипниках и облегчается запуск. Также тем, что активный ролик спрофилирован так, что больший диаметр расположен в центре, а меньший по краям, причем паразитный ролик выполнен в виде двух роликов одинакового диаметра, соединенных осью. За счет этого уменьшается осевой габарит статорного кольца примерно на половину общей длины паразитного ролика. Поскольку длина статорного кольца является определяющей для всей роторной машины, то соответственно сокращается и общий осевой габарит, а следовательно, и масса. The technical result of the proposed solution is to increase the mechanical efficiency by reducing friction losses in the bearings of the stator ring and rotor, facilitating the launch of the rotor machine and reducing its size and weight. This is achieved by the fact that the rotor and the stator ring have common bearings of rotation, for which cylindrical treadmills are made on both ends of the stator ring, in the inner cavity, and on the outside of the rotor, and at least two in pairs are installed in the side covers of the housing in the roller holders three pairs of rollers so that they are kinematically closed with the treadmills of the stator ring and the rotor, and the axis of the rollers lie on a line intersecting the center line of the stator ring and the rotor in the segment connecting them, the active rollers touching I treadmills stator ring are formed by two profiled diameters, the larger of which is in contact with the treadmill stator ring and the second parasitic smaller roller diameter and the ratio of active video is the ratio of the diameters of treadmills stator ring and the rotor. Due to this, the diametrical dimensions of the rotor machine, its mass, friction losses in the bearings are reduced and start-up is facilitated. Also, the active roller is profiled so that a larger diameter is located in the center and a smaller one at the edges, and the spurious roller is made in the form of two rollers of the same diameter, connected by an axis. Due to this, the axial dimension of the stator ring is reduced by about half the total length of the spurious roller. Since the length of the stator ring is decisive for the entire rotary machine, the overall axial dimension, and therefore the mass, is accordingly reduced.
Дополнительно тем, что диаметр паразитного ролика выполнен с условием:
где Dпр диаметр паразитного ролика;
Kопт численный коэффициент, равный значению из промежутка /0,6.0,85/ включительно;
Dм малый диаметр активного ролика;
D диаметр беговой дорожки статорного кольца;
d диаметр беговой дорожки ротора.Additionally, the diameter of the spurious roller is made with the condition:
where D pr the diameter of the spurious roller;
K opt is a numerical coefficient equal to the value from the interval /0.6.0.85/ inclusive;
D m the small diameter of the active roller;
D is the diameter of the treadmill of the stator ring;
d diameter of the treadmill of the rotor.
Это условие обеспечивает, при прочих равных условиях, наименьший возможный уровень контактных напряжений в роликах, т.е. позволяет снизить их длину, а, следовательно, и осевой габарит всей роторной машины. This condition provides, ceteris paribus, the smallest possible level of contact stress in the rollers, i.e. allows to reduce their length, and, consequently, the axial dimension of the entire rotary machine.
А также тем, что оси роликов лежат на линии, пересекающей линию центров статорного кольца и ротора на расстоянии от центра статорного кольца, равном:
где E эксцентриситет установки ротора относительно статорного кольца;
Dпр диаметр паразитного ролика;
Dб большой диаметр активного ролика.And also the fact that the axis of the rollers lie on a line intersecting the center line of the stator ring and the rotor at a distance from the center of the stator ring, equal to:
where E is the eccentricity of the installation of the rotor relative to the stator ring;
D pr the diameter of the spurious roller;
D b the large diameter of the active roller.
Это условие обеспечивает равномерность нагружения роликов во время работы боковыми силами, что исключает процессы случайных микроперемещений роликов и других вращающихся деталей. За счет этого повышается надежность работы и исключаются процессы случайного неконтролируемого повышения потерь на трение. This condition ensures uniform loading of the rollers during operation by lateral forces, which eliminates the processes of random micromotion of the rollers and other rotating parts. Due to this, the reliability of operation is increased and the processes of accidental uncontrolled increase in friction losses are excluded.
Дополнительно тем, что ролики установлены в держателях роликов, выполненных в виде полуколец, открытых в сторону уменьшения расстояния между беговыми дорожками статорного кольца и ротора, и ограничены с открытой стороны опор от выпадения фиксатором, например, листовой фигурной пружиной. За счет этого снижается масса и габариты держателей роликов и уменьшаются потери на трение роликов о смазочную жидкость. Additionally, the rollers are mounted in roller holders made in the form of half rings, open in the direction of decreasing the distance between the treadmills of the stator ring and the rotor, and are limited on the open side of the supports from falling out by a latch, for example, a leaf shaped spring. Due to this, the mass and dimensions of the roller holders are reduced and the friction losses of the rollers against the lubricating fluid are reduced.
И еще тем, что пара роликов, линия центров которых совпадает с линией центров статорного кольца и ротора, выполнена с условием равенства диаметров паразитного и малого активного роликов, и установлена в опоре скольжения, выполненной в виде паза, симметричного относительно линии центров с номинальной шириной, равной диаметру паразитного ролика. Это повышает технологичность изготовления боковых крышек за счет снижения требований к допускам на установку остальных роликов. Дополнительно снижается масса боковых крышек из-за уменьшения для них требуемой жесткости. And the fact that a pair of rollers, the center line of which coincides with the center line of the stator ring and the rotor, is made with the condition that the diameters of the spurious and small active rollers are equal, and is installed in the sliding support, made in the form of a groove symmetrical with respect to the line of centers with a nominal width, equal to the diameter of the spurious roller. This increases the manufacturability of side covers by reducing the requirements for tolerances on the installation of the remaining rollers. Additionally, the weight of the side covers is reduced due to a decrease in the required stiffness for them.
Отличительные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения технического результата, заключающегося в повышении механического коэффициента полезного действия, в облегчении запуска роторной машины и в снижении ее габаритов и массы. Distinctive features are necessary and sufficient to achieve a technical result, which consists in increasing the mechanical efficiency, in facilitating the launch of a rotary machine and in reducing its size and weight.
На фиг. 1 изображена роторная машина, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез по осям роликов в увеличенном виде; на фиг. 3 расчетная схема общего подшипника качения; на фиг. 4 график зависимости относительных контактных напряжений от отношения диаметров паразитного и малого активного роликов при различных углах установки пары роликов и при D 105 мм, d 46 мм, E 9 мм. In FIG. 1 shows a rotary machine, a cross section; in FIG. 2 - a section along the axes of the rollers in an enlarged view; in FIG. 3 design diagram of a common rolling bearing; in FIG. 4 is a graph of the dependence of the relative contact stresses on the ratio of the diameters of the spurious and small active rollers at different angles of installation of the pair of rollers and at D 105 mm, d 46 mm, E 9 mm.
Роторная машина содержит корпус 1 с цилиндрической расточкой и размещенными в боковых крышках 2 корпуса каналами 3 подвода и отвода рабочей среды. В корпусе 1 соосно установлено статорное кольцо 4, внутренняя поверхность которого выполнена в виде соосного с его внешней поверхностью многогранника с числом рабочих граней 5, равным количеству разделительных пластин 6. В корпусе 1 эксцентрично установлен ротор 7 с диаметральными профилированными пластинами 8 и размещенными в них стержнями 9, оба конца которых жестко соединены с прилегающими разделительными пластинами 63 касающимися рабочих граней 5 статорного кольца 4 контактными поверхностями 10, выполненными на периферийных участках. Пластины имеют возможность радиального перемещения в пазах 8 ротора 7 и образования в статорном кольце 4 рабочих камер 11. Ротор 7 и статорное кольцо 4 имеют общую опору вращения. Она состоит из цилиндрических беговых дорожек, выполненных с обеих торцев статорного кольца 4, во внутренней полости 12, и ротора 7, с наружной стороны -13, и роликов. Ролики, в количестве не менее трех пар, установлены попарно в боковых крышках 2 корпуса 1 в держателях роликов 14 так, что они кинематически замкнуты с беговыми дорожками 12, 13. Оси роликов лежат на линии 15, пересекающей линию центров 16 статорного кольца 4 и ротора 7 на отрезке 17 их соединяющем. Активные ролики 18, соприкасающиеся с беговыми дорожками 12 статорного кольца 4, выполнены профилированными двумя диаметрами, больший из которых 19 соприкасается с беговой дорожкой 12, а меньший 20 с вторым, паразитным роликом 21, и отношение диаметров у активного ролика 18 равно отношению диаметров беговых дорожек 12, 13 статорного кольца 4 и ротора 7. Активный ролик 18 спрофилирован так, что больший диаметр 19 расположен в центре, а меньший 20 по краям, причем паразитный ролик 21 выполнен в виде двух роликов 22 одинакового диаметра, соединенных осью 23. Диаметр паразитного ролика 21 выполнен с условием:
где Dпр диаметр паразитного ролика 21;
Kопт численный коэффициент, равный значению из промежутка /0,6.0,85/ включительно;
Dм малый диаметр 20 активного ролика 18;
D диаметр беговой дорожки 12 статорного кольца 4;
d диаметр беговой дорожки 13 ротора 7.The rotary machine comprises a
where D pr the diameter of the
K opt is a numerical coefficient equal to the value from the interval /0.6.0.85/ inclusive;
D m
D is the diameter of the
d diameter of the
Оси роликов лежат на линии, пересекающей линию центров 16 статорного кольца 4 и ротора 7 на расстоянии от центра статорного кольца 4, равном:
где E эксцентриситет установки ротора 7 относительно статорного кольца 4;
Dпр диаметр паразитного ролика 21;
Dб большой диаметр 19 активного ролика 18.The axis of the rollers lie on a line intersecting the line of
where E is the eccentricity of the installation of the rotor 7 relative to the
D CR the diameter of the
D b the
Ролики установлены в держателях роликов 14, выполненных в виде полуколец, открытых в сторону уменьшения расстояния между беговыми дорожками статорного кольца 4 и ротора 7, и ограничены с открытой стороны опор от выпадения фиксации, например, листовой фигурной пружиной 24. The rollers are installed in the holders of the rollers 14, made in the form of half rings, open in the direction of decreasing the distance between the treadmills of the
Пара роликов 25, линия центров которых совпадает с линией центров 16 статорного кольца 4 и ротора 7, выполнена с условием равенства диаметров паразитного 21 и малого активного 20 роликов и установлена в держателе роликов, выполненном в виде паза 26, симметричного относительно линии центров 16 с номинальной шириной, равной диаметру паразитного ролика 21. Общий подшипник закрыт кожухом 27. A pair of
При запуске роторной машины, путем вращения ротора 7, боковые поверхности пазов 8 передают крутящий момент на пластины 6, попарно соединенные в одно целое стержнями 9. Пластины приходят во вращение и контактными поверхностями 10 давят на рабочие грани 5 статорного кольца 4, препятствующего вращению пластин (фиг. 1) На контактных поверхностях противолежащих пластин 5 реализуются пара сил, оси действия которых разнесены на величину, равную ширине контактной поверхности 10. Эта пара сил передает крутящий момент на статорное кольцо 4, которое начинает вращаться с угловой скоростью, равной угловой скоростью, равной угловой скорости ротора 7. При вращении пластины 6 начинают перемещаться вдоль рабочих граней 5, при большом вылете из пазов 8, опережая статорное кольцо, при малом вылете отставая от него. When starting the rotary machine, by rotating the rotor 7, the side surfaces of the grooves 8 transmit torque to the plates 6, pairwise connected together by the rods 9. The plates come into rotation and the contact surfaces 10 press on the working faces 5 of the
Таким образом, реализуется относительное возвратно-поступательное движение каждой пластины 6 в пределах своей рабочей грани 5 и изменение объема рабочих камер 11. Аналогично роторная машина работает и при запуске от статорного кольца 4. Thus, the relative reciprocating movement of each plate 6 within its working face 5 and the change in the volume of the working chambers 11 are realized. Similarly, the rotary machine also works when starting from the
Давление рабочей среды, создаваемое в рабочих камерах 11 по закону Паскаля, действует с одинаковой по модулю, но противоположной по направлению силой на ротор 7 и на статорное кольцо 4. От ротора через беговую дорожку 13 сила Fр передается на паразитные ролики 21, а от статорного кольца 4 сила Fск через беговую дорожку 12 на активные ролики 18. Обе силы замыкаются и взаимно уравновешивается в контакте паразитного 21 и активного 18 роликов. Функциональное назначение активных роликов уравновешивать силы и линейные скорости беговых дорожек ротора и статорного кольца 4, а паразитных - только изменять направления линейных скоростей. Из-за особенностей конструкции силы Fр и Fск в общем случае действуют не вдоль линии центров (фиг. 3), поэтому они создают в роликах боковые силы Fд, действующие на держатели роликов 14. Сила давления рабочей среды F, парируемая одной парой роликов, раскладывается на две составляющие: F•cos ( α ), которая уравновешивается в месте контакта между роликами, и F•sin ( a ), которая действует перпендикулярно линии центров15 и уравновешивается силой реакции держателей роликов 14. При углах αp= αск= 5° характерных для реальных конструкций, сила уравновешиваемая в месте контакта роликов, в 11, 4 раза больше силы действующей на держатели роликов. Условие, заключающееся в том, что оси роликов лежат на линии 15, пересекающей линию центров 16 статорного кольца 4 и ротора 7 на отрезке 17, их соединяющем, обеспечивает наименьшее суммарное занчение боковых сил Fд. Пока линия 15 находится внутри отрезка 17, включая и его границы, происходит лишь перераспределение суммарной боковой силы по роликам. После выхода за пределы отрезков 17 боковые силы дополнительно увеличиваются, что приводит к увеличению потерь на трение в подшипнике. Поскольку и статорное кольцо 4, и ротор 7 движутся с одинаковой угловой скоростью ω а радиусы у них различные, то различны и линейные скорости на беговых дорожках. Для обеспечения качения роликов без проскальзывания, т.е. при минимальных потерях на трение, активный ролик 18 выполнен профилированным двумя диаметрами, больший из которых соприкасается с беговой дорожкой 12 статорного кольца 4, а меньший со вторым паразитным роликом 21, и отношение диаметров у активного ролика 18 равно отношению диаметров беговых дорожек 12, 13 статорного кольца 4 и ротора 7.The pressure of the working medium created in the working chambers 11 according to Pascal’s law acts with the same modulus, but opposite in direction, force on the rotor 7 and on the
И статорное кольцо 4, и ротор 7 в осевом направлении фиксируются от смещения боковыми крышками 2, а в поперечном роликами. Для фиксации всей системы в поперечном направлении ролики установлены в держателях роликов 14, аналогичных сепаратору в обычном подшипнике качения, выполненных в боковых крышках 2. Держатели роликов могут выполняться в виде подшипников скольжения, как на фиг. 1, так и в виде подшипников качения, размещенных на боковых крышках 2. Все неуравновешенные силы, возникающие в кинематическом механизме, например, от гравитационных сил, через ролики передаются на держатели роликов, от них на боковые крышки 2 корпуса, и далее на корпус 1. Для полной фиксации кинематического механизма относительно корпуса достаточно фиксации двух пар роликов. Поэтому для управления конструкции и за счет этого некоторого снижения габаритов и массы, пара роликов 25, линия центров которых совпадает с линией центров 16 статорного кольца 4 и ротора 7, выполнена с условием равенства диаметров паразитного 21 и малого активного 20 роликов, и установлена в держателе роликов, выполненном в виде паза 26, симметричного относительно линии центров 16, с номинальной шириной, равной диаметру паразитного ролика 21. Это повышает технологичность изготовления боковых крышек за счет снижения требований к допускам на установку остальных роликов и снижает массу боковых крышек из-за уменьшения для них требуемой жесткости. And the
Весь общий подшипник по диаметральному размеру не превосходит диаметра статорного кольца 4, поэтому он обеспечивает уменьшение диаметрального размера даже по сравнению с подшипником скольжения. Как бы был компактно спроектирован подшипник скольжения он по диаметральному габариту больше статорного кольца. Осевой размер при применении общего подшипника не увеличивается, т.к. он занимает в пространстве то же место, что в аналоге и прототипе занимали подшипники ротора. Таким образом, предлагаемая конструкция меньше по габаритам прототипа на величину подшипника статорного кольца. The total bearing in diameter does not exceed the diameter of the
Ролики по окружности располагаются не сплошным кольцом, как у обычного подшипнике качения, а локально, поэтому общий подшипник не мешает размещать в конструкции канала 3 подвода и отвода рабочей среды (фиг.1). The rollers around the circumference are not located in a continuous ring, as in a conventional rolling bearing, but locally, therefore, the common bearing does not interfere with the placement of the working medium inlet and outlet channel 3 (Fig. 1).
Уменьшение потерь на трение в общем подшипнике по сравнению с обычным подшипником качения обусловлено тремя причинами:
1. Ролики установлены станционарно и в работе они не будут перемешивать смазочную жидкость, т.е. исключается один из основных механизмов образования механических потерь в подшипнике качения. Подшипниковую полость в предлагаемой конструкции можно полностью заполнять смазкой, что упрощает систему смазки и улучшает теплоотвод от роликов.The reduction of friction losses in a common bearing compared to a conventional rolling bearing is due to three reasons:
1. The rollers are installed stationary and in operation they will not mix the lubricating fluid, i.e. one of the main mechanisms of the formation of mechanical losses in the rolling bearing is excluded. The bearing cavity in the proposed design can be completely filled with grease, which simplifies the lubrication system and improves the heat removal from the rollers.
2. В общем подшипнике три линии контакта вместо четырех как в аналоге и прототипе / две линии контакта в подшипнике статорного кольца и две в подшипнике ротора/ т.е. на 25% меньше потери на качение твердых тел. 2. In the common bearing there are three contact lines instead of four as in the analogue and prototype / two contact lines in the stator ring bearing and two in the rotor bearing /
3. Из-за уменьшающего передаточного отношения активного ролика две линии контакта приходятся на относительно менее скоростное качение и лишь одна на высоко скоростное. 3. Due to the reduction gear ratio of the active roller, two contact lines are for relatively less high-speed rolling and only one for high-speed.
Условие, по которому оси роликов лежат на линии, пересекающей линию центров 16 статорного кольца 4 и ротора 7 на расстоянии от центра статорного кольца 4, равно:
обеспечивает равенство углов αпр и αак (фиг.3) контакта между беговыми дорожками и роликами. Т. е. силы Fд в держателях роликов 14 одинаковы. За счет этого обеспечивается равномерное гарантированное прижатие паразитного 21 и активного 18 роликов к одной стороне держателей роликов и исключает их колебания во время работы, которое, в противном случае, приводит к колебанию всего кинематического механизма, к изменению его геометрических соотношений и к увеличению механических потерь на микроперемещения деталей механизма. Гарантированное прижатие к одной стороне держателей роликов 14 позволяет оформлять их как подшипники скольжения и выполнять в виде полуколец, открытых в сторону уменьшения расстояния между беговыми дорожками статорного кольца 4 и ротора 7. Это позволяет почти в 2 раза снизить массу и габариты держателей роликов 14 и уменьшить потери трения роликов о смазочную жидкость, поскольку трение твердого тела о жидкость в малом зазоре выше, чем в открытой полости. Ролики в этом случае, при идеальном изготовлении конструкции, не могут выпадать из своих держателей. Но поскольку порог, препятствующий этому, составляет лишь величину 0,04.0,6 мм и соизмерим с реальным суммарным допуском на зазоры во время кинематическом механизме, то требуется дополнительный фиксатор роликов от выпадения, например, во время транспортировки неработающих роторных машин. В качестве фиксатора может применяться, например, листовая фигурная пружина 24, подпружинивающая ролики с открытой стороны или проволочные скобки.The condition according to which the axis of the rollers lie on a line intersecting the line of
provides equality of the angles α CR and α AK (figure 3) of the contact between the treadmills and rollers. That is, the forces F d in the holders of the rollers 14 are the same. This ensures a uniform guaranteed compression of the parasitic 21 and active 18 rollers to one side of the roller holders and eliminates their oscillations during operation, which, otherwise, leads to the oscillation of the entire kinematic mechanism, to a change in its geometric ratios and to an increase in mechanical losses by micromotion of parts of the mechanism. Guaranteed pressing on one side of the roller holders 14 allows you to design them as sliding bearings and perform in the form of half rings open to reduce the distance between the treadmills of the
Как известно из теории механизмов и машин (Иосилевич Г. Б. Детали машин
учебник для студентов машиностроительных спец. вузов. М.Машиностроение, 1988, стр. 368)максимальные напряжения в линии контакта роликов составляют значение:
где: P удельная сила давления;
R радиус ролика;
Q = 2(1-ν)2:(π•E);
ν коэффициент Пуансона;
E модуль упругости.As is known from the theory of mechanisms and machines (G. Iosilevich, Machine Details
textbook for students of engineering specials. universities. Moscow Engineering, 1988, p. 368) the maximum stresses in the contact line of the rollers are:
where: P is the specific pressure force;
R is the radius of the roller;
Q = 2 (1-ν) 2 : (π • E);
ν Punch coefficient;
E modulus of elasticity.
Выделим комплекс, который можно назвать относительным напряжением, определяемый лишь геометрией роликов:
Чем меньше этот комплекс, тем меньшие контактные напряжения будут у конструкции в работе и тем большую нагрузку она сможет выдержать. По условиям работы отношение диаметра паразитного ролика 21 к малому активному 20 может быть любым. Однако, как видно из фиг. 4, при некотором конкретном отношении Dпр/Dм относительные напряжения минимальны, при этом положение минимума практически не зависит от угла установки пары роликов ψ Условие минимальных относительных напряжений записывается следующим образом:
где: Dпр диаметр паразитного ролика 21;
Dм малый диаметр 20 активного ролика 18;
D диаметр беговой дорожки 12 статорного кольца 4;
d диаметр беговой дорожки 13 ротора 7;
α угол контакта роликов с беговыми дорожками.We single out the complex, which can be called relative stress, determined only by the geometry of the rollers:
The smaller this complex, the lower contact stresses the structure will have in operation and the greater the load it can withstand. According to the working conditions, the ratio of the diameter of the
where: D pr the diameter of the
D m
D is the diameter of the
d diameter of the
α the contact angle of the rollers with the treadmills.
Поскольку зависимость относительных напряжений от отношения 
Вводя численный коэффициент КБ опт в это соотношение так, чтобы выделить диапазон σmin +1% получаем условие для диаметра паразитного ролика:
где: Копт численный коэффициент, равный значению из промежутка /0,6. 0,85/ включительно;
Повышение потери на трение при запуске ближайшего аналога вызваны тремя причинами:
1.Тем, что момент вращения передается через плечо малого размера, равного ширине контактной поверхности пластины, что является особенностью работы конструкции.Since the dependence of the relative stresses on the ratio
Introducing the numerical coefficient KB opt in this ratio so as to highlight the range σ min + 1%, we obtain the condition for the diameter of the spurious roller:
where: K opt is a numerical coefficient equal to the value from the interval / 0.6. 0.85 / inclusive;
The increase in friction loss at the launch of the closest analogue is caused by three reasons:
1. The fact that the torque is transmitted through the shoulder of a small size equal to the width of the contact surface of the plate, which is a feature of the design.
2. Тем, что в момент пуска отсутствует центробежные силы, действующие на пластины и компенсирующие момент сопротивления статорного кольца. 2. The fact that at the time of start-up there is no centrifugal force acting on the plates and compensating for the moment of resistance of the stator ring.
3. Момент трения страгивания у любого подшипника выше момента трения при нормальной работе. 3. The frictional moment of friction at any bearing is higher than the friction moment during normal operation.
В предложенной конструкции облегчается запуск по двум причинам:
1. Примененный в ней общий подшипник основан на качении, а момент страгивания у подшипника качения лишь на 30.50% больше номинала /Крагельский И. К. Трение, изнашивание и смазка. Справочник М. Машиностроение, 1979, том 2, стр. 358./, в то время как у подшипника скольжения момент страгивания больше номинала в 20.40 раз. Поскольку при запуске подшипник работает в режиме полусухого трения с коэффициентом трения 0,1.0,2 / Чернавский С.А. Справочник металлиста, М. Машиностроение, 1976, т. 1 стр. 768./,а после запуска реализуется гидродинамический режим с коэффициентом трения 0,005 / Иосилевич Г. Б. Детали машин/.The proposed design facilitates starting for two reasons:
1. The common bearing used in it is based on rolling, and the moment of breaking in the rolling bearing is only 30.50% higher than the nominal / Kragelsky IK Friction, wear and lubrication. Handbook M. Engineering, 1979,
2.В предложенной конструкции из-за меньшего общего количества линий контакта примерно на 25.50% меньше момент страгивания даже в сравнении с подшипником качения у ближайшего аналога. Дополнительный эффект заключается в том, что в предложенной конструкции во время пуска момент вращения частично передается по роликам за счет сил трения, снижая момент сопротивления. 2. In the proposed design, due to the smaller total number of contact lines, the breakaway moment is approximately 25.50% lower even in comparison with the rolling bearing of the closest analogue. An additional effect is that in the proposed design during start-up, the rotation moment is partially transmitted along the rollers due to friction forces, reducing the resistance moment.
Крышка 27 закрывает подшипниковый узел и изолирует его от внешней среды.
Claims (6)
где Dп р диаметр паразитного ролика;
Ко п т численный коэффициент, равный значению из промежутка (0,6 0,85) включительно;
Dм малый диаметр активного ролика;
D диаметр беговой дорожки статорного кольца;
d диаметр беговой дорожки ротора.3. The machine according to claims 1 and 2, characterized in that the diameter of the spurious roller is made with the condition
where D p p the diameter of the spurious roller;
K o p r a numerical factor equal to the value in the interval (0.6 0.85), inclusive;
D m the small diameter of the active roller;
D is the diameter of the treadmill of the stator ring;
d diameter of the treadmill of the rotor.
где E эксцентриситет установки ротора относительно статорного кольца;
Dп р диаметр паразитного ролика;
Dб большой диаметр активного ролика.4. The machine according to PP.1 to 3, characterized in that the axis of the rollers lie on a line crossing the line of centers of the stator ring and the rotor at a distance from the center of the stator ring equal to
where E is the eccentricity of the installation of the rotor relative to the stator ring;
D p p the diameter of the spurious roller;
D b the large diameter of the active roller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94037778/06A RU2098666C1 (en) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | Rotary machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94037778/06A RU2098666C1 (en) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | Rotary machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94037778A RU94037778A (en) | 1996-08-20 |
| RU2098666C1 true RU2098666C1 (en) | 1997-12-10 |
Family
ID=20161445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94037778/06A RU2098666C1 (en) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | Rotary machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2098666C1 (en) |
-
1994
- 1994-10-04 RU RU94037778/06A patent/RU2098666C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Хлумский В. Поршневые компрессоры. - М.: Машгиз, 1962, с. 204, фиг. 9.4. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94037778A (en) | 1996-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3924977A (en) | Positive fluid displacement apparatus | |
| US3223046A (en) | Rotary radial piston machines | |
| EP0090214B1 (en) | Epicyclic transmission having free rolling roller driving elements | |
| JPH0143514Y2 (en) | ||
| US4489682A (en) | Linear movement motor and a swash plate for a motor of this type | |
| EP0008531A1 (en) | Rotary machine | |
| KR870000927B1 (en) | Scroll type compressor | |
| EP0652371A1 (en) | Scroll compressor | |
| US3687578A (en) | Hydraulic pump motor | |
| US2124140A (en) | Engine, pump, meter, and the like | |
| CN109312745B (en) | Compressor with a compressor housing having a plurality of compressor blades | |
| EP0078513B1 (en) | Rotary fluid energy translating device | |
| US4545748A (en) | Compact high torque hydraulic motors | |
| JPH02195011A (en) | Eccentric shaft provided with counter weight | |
| US5269193A (en) | Swash plate mechanism | |
| US1904496A (en) | Hydraulic transmission system | |
| RU2098666C1 (en) | Rotary machine | |
| US3699848A (en) | Radial piston fluid pressure motor | |
| US4540356A (en) | Internal axis crankless rotary piston engine | |
| US6623261B2 (en) | Single-degree-of-freedom controlled-clearance univane™ fluid-handling machine | |
| JPS6047478B2 (en) | compression device | |
| US3561328A (en) | Rotary piston machine | |
| US10890110B2 (en) | Internal combustion engine with a rotating piston and uni-directional rolling bear | |
| EA013809B1 (en) | Rotary vane machine | |
| US3136260A (en) | Control shaft mounting for fluid handling device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041005 |