RU2113643C1 - Cycloid-involute gearing - Google Patents
Cycloid-involute gearing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113643C1 RU2113643C1 RU93026087A RU93026087A RU2113643C1 RU 2113643 C1 RU2113643 C1 RU 2113643C1 RU 93026087 A RU93026087 A RU 93026087A RU 93026087 A RU93026087 A RU 93026087A RU 2113643 C1 RU2113643 C1 RU 2113643C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epicycloid
- involute
- sections
- engagement
- profile
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых зацеплениях рабочих органов роторно-вращательных машин, гидродвигателей, компрессоров, счетчиков, а также силовых передачах. The invention relates to mechanical engineering and can be used in gears of the working bodies of rotary-rotating machines, hydraulic motors, compressors, counters, as well as power transmissions.
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 эпициклоидой, ножку, образованную удлиненной эпициклоидой, очерченную точкой окружности вершин другого профиля, и сопряженные с ними боковые участки, очерченные эвольвентой. It is known that cycloidal gearing of the working bodies of a volumetric rotor machine with the leading and driven rotors installed in the housing, each of the mutually bent rotor profiles, has a head defined by an epicycloid, a leg formed by an elongated epicycloid, outlined by a circle point of vertices of another profile, and side sections mating with them outlined by involute.
Недостатком известного циклоидального зубчатого зацепления является его пониженная долговечность из-за того, что в точке A профиля ротора, лежащей на окружности вершин зубьев, кромка зуба получается достаточно острой. Это приводит к повышенному износу этого участка ротора, особенно при перекачивании жидкостей с большим содержанием механических частиц. Кроме того, точка A одного ротора скользит по довольно длинному участку удлиненной эпициклоиды ab другого ротора, при этом в точке контакта возникает значительное удельное давление, и из-за этого ускоренный износ зуба в точке A. A disadvantage of the known cycloidal gearing is its reduced durability due to the fact that at the point A of the profile of the rotor lying on the circumference of the tops of the teeth, the tooth edge is quite sharp. This leads to increased wear of this part of the rotor, especially when pumping liquids with a high content of mechanical particles. In addition, point A of one rotor slides along a rather long section of the elongated epicycloid ab of the other rotor, and considerable specific pressure arises at the contact point, and because of this, accelerated tooth wear at point A.
Кроме того, точка C - корень эвольвенты одного ротора скользит по укороченной эпициклоиде cd другого ротора. Это вызывает значительный износ точки C. In addition, point C, the involute root of one rotor, glides along the shortened epicycloid cd of the other rotor. This causes significant wear on point C.
Целью изобретения является повышение долговечности зубчатого зацепления путем притупления кромок зубьев в точке A(d), а также уменьшение длины удлиненной эпициклоиды ab(DC) ножки зуба и уменьшение длины укороченной эпициклоиды cd(AB). The aim of the invention is to increase the durability of gearing by blunting the edges of the teeth at point A (d), as well as reducing the length of the elongated epicycloid ab (DC) of the tooth leg and reducing the length of the shortened epicycloid cd (AB).
Поставленная цель достигается тем, что участок головки профиля, примыкающий к точке A, очерченный по укороченной эпициклоиде, заменяется частично участком AB, очерченным по обычной эпициклоиде, а в ножке профиля участок удлиненной эпициклоиды, примыкающий к корню эвольвенты (точке D) частично заменяется участком DC, очерченным по обычной гипоциклоиде. Причем введенные дополнительные участки обычных эпициклоид и гипоциклоид ведущего (ВЩ) и ведомого (ВМ) роторов взаимоогибаемы, образующая их окружность имеет радиус r меньший, чем радиус центроиды Rw, т.е. модуль кривых m = r/Rw меньше единицы (фиг. 2).This goal is achieved in that the section of the profile head adjacent to point A, delineated by the shortened epicycloid, is partially replaced by the section AB, delineated by the usual epicycloid, and in the profile leg the section of the elongated epicycloid adjacent to the root of the involute (point D) is partially replaced by the DC section outlined by the usual hypocycloid. Moreover, the introduced additional sections of conventional epicycloids and hypocycloids of the leading (VSC) and driven (VM) rotors are mutually bending, their circumference has a radius r smaller than the centroid radius R w , i.e. the modulus of the curves m = r / R w is less than unity (Fig. 2).
На фиг. 1 показан профиль зубчатого зацепления рабочих органов (образующие шестерни - торцовое сечение рабочих органов) роторно-вращательной машины в разрезе. Приведен пример четырехзубых образующих шестерен для относительной глубины нарезки da/df = 3,2, где da(df) - диаметр окружности вершин (впадин) ротора. Угол зацепления эвольвент принят равным αtw= 20°, , модуль образующих окружностей 6 и 9 принят равным m = 0,67. Коэффициент торцового перекрытия в этом случае равен εт= 1,006. .In FIG. 1 shows a profile of gearing of working bodies (forming gears - end section of working bodies) of a rotary-rotational machine in a section. An example of four-tooth forming gears for the relative cutting depth d a / d f = 3.2, where d a (d f ) is the diameter of the circumference of the rotor tops (troughs) is given. The involute engagement angle is taken equal to α tw = 20 ° ,, the modulus of the forming
На фиг. 2 - схема контакта профиля ВЩ с профилем ВМ в торцовом сечении. Расчет и чертеж выполнен на ПЭВМ "Apricot". In FIG. 2 is a diagram of the contact of the profile of the VSC with the profile of the VM in the end section. Calculation and drawing are made on the Apricot PC.
Профиль ABB1DCC1 зуба ведущего ротора 1 в торцовом сечении взаимоогибаемый с профилем cdd1baa1 зуба ведомого ротора 2. В общем случае роторы 1 и 2 различны, но для упрощения изложения идеи примем, что они идентичны, как это и принято в конструкциях двухвинтовых, шестеренных и коловратных насосов. В нашем случае диаметр начальной окружности dw равен: dw = da+df)/2. Дополнительно введем понятие безразмерного диаметра вершин зубьев E = da/df.The profile ABB 1 DCC 1 of the tooth of the leading rotor 1 in the end section is mutually bent with the profile cdd 1 baa 1 of the tooth of the driven rotor 2. In general, the rotors 1 and 2 are different, but to simplify the presentation of the idea, we assume that they are identical, as is customary in designs twin-screw, gear and rotary pumps. In our case, the diameter of the initial circle d w is equal to: d w = d a + d f ) / 2. In addition, we introduce the concept of dimensionless diameter of the tips of the teeth E = d a / d f .
Для профилирования взаимоогибаемых зубьев за основу берем их линию зацепления MNKLQRST (фиг. 2). Известно, что линию зацепления в виде дуг окружности, касающейся начальной окружности, имеют взаимоогибаемые эпициклоида и гипоциклоида, а линию зацепления в виде отрезка прямой имеют взаимоогибаемые эвольвенты. Принимая во внимание этот факт и назначая модуль m образующих окружностей 6 и 9, а также назначая угол зацепления αtw(αtw - угол между отрезком прямой LQ и прямой, перпендикулярной межосевой линии O1O2) получим линию зацепления MNLKQRST. Из анализа линии зацепления следует, что угол зацепления αtw можно получить в пределах
,
а модуль можно назначить в пределах
.For profiling mutually deflectable teeth, we take their engagement line MNKLQRST as a basis (Fig. 2). It is known that the line of engagement in the form of arcs of a circle tangent to the initial circle has mutually bendable epicycloids and hypocycloids, and the line of engagement in the form of a straight line segment has mutually bendable involutes. Taking this fact into account and assigning the modulus m of forming
,
and the module can be assigned within
.
При данных величинах модуля и угла зацепления получается профиль, состоящий из пяти участков. Дуге MN окружности диаметра вершин da линии зацепления соответствует участок профиля CC1 - удлиненная эпициклоида; дуге NK окружности радиуса r = m•Rw, касающейся начальной окружности 7 - гипоциклоида CD; дуге KL основной окружности радиуса Rw•cos αtw соответствует точка D (корень эвольвенты); отрезку прямой LQ - эвольвента DB1, где точки L и Q - точки касания прямой, проходящей через полюс зацепления P под углом зацепления αtw , с основными окружностям радиусами Rw•cosαtw дуге QR основной окружности - укороченная эпициклоида B1B; дуге RS окружности 6 радиуса r - эпициклоида BA; дуге ST окружности вершин зубьев - точка A.With these values of the modulus and the angle of engagement, a profile is obtained consisting of five sections. The arc MN of the circle of the diameter of the vertices d a of the line of engagement corresponds to a section of profile CC 1 — an elongated epicycloid; an arc NK of a circle of radius r = m • R w tangent to the initial circle 7 - hypocycloid CD; the arc KL of the main circle of radius R w • cos α tw corresponds to the point D (involute root); the line segment LQ is the involute DB 1 , where the points L and Q are the points of tangency of the line passing through the pole of the link P at the angle of engagement α tw with the main circles with radii R w • cosα tw and the arc QR of the main circle — a shortened epicycloid B 1 B; arc RS of
Получается, что профиль головки ABB1P состоит из трех участков: участок AB - эпициклоида; участок BB1 - укороченная эпициклоида; участок B1P - эвольвента. Профиль ножки PDCC1 состоит также из трех участков: участок PD - эвольвента; участок DC - гипоциклоида; участок CC1 - удлиненная эпициклоида.It turns out that the head profile ABB 1 P consists of three sections: section AB - epicycloid; plot BB 1 - shortened epicycloid; plot B 1 P - involute. The PDCC 1 leg profile also consists of three sections: PD section - involute; plot DC - hypocycloid; plot CC 1 - elongated epicycloid.
Уравнения взаимоогибаемых профилей зубьев роторов получаем, записывая уравнения линии зацепления в подвижных системах координат, связанных с этими роторами. We obtain the equations of mutually bending profiles of the teeth of the rotors by writing down the equations of the line of engagement in the moving coordinate systems associated with these rotors.
Можно получить уравнения профиля проще, зная, что дугам окружностей линии зацепления соответствуют уравнения эпициклоид и гипоциклоид профилей. Подставляя в общие уравнения эпициклоид и гипоциклоид значения радиусов неподвижных и образующих (вычерчивающих) окружностей и, определяя границы участков по радиусам граничных точек участков линии зацепления, получаем уравнения участков профиля. Уравнения эвольвенты определяются по радиусу начальной окружности Rw и углу зацепления αtw .One can obtain profile equations more easily, knowing that the arcs of circles of the line of engagement correspond to the equations of the epicycloid and hypocycloid profiles. Substituting the values of the radii of the fixed and forming (tracing) circles into the general equations of the epicycloid and hypocycloid, and determining the boundaries of the sections by the radii of the boundary points of the sections of the line of engagement, we obtain the equations of the sections of the profile. The involute equations are determined by the radius of the initial circle R w and the angle of engagement α tw .
Отметим, что большая относительная глубина нарезки роторов позволяет получить коэффициент торцового перекрытия εт>= 1 при малом количестве зубьев, т.е. трудоемкость изготовления роторов уменьшается.Note that the large relative depth of the cutting rotors allows you to get the coefficient of mechanical overlap ε t > = 1 with a small number of teeth, i.e. the complexity of manufacturing rotors is reduced.
Следует отметить, что предлагаемое зацепление обладает высокой нагрузочной способностью, так как в начале и в конце линии зацепления профилей в контакте находятся одновременно две точки: образующая точка c(A) на окружности вершин одного профиля контактирует с удлиненной эпициклоидой ножки другого профиля CC1(aa1), и точки эпициклоиды cd(BA) контактируют с соответствующими точками гипоциклоиды CD(ba), затем корень эвольвенты D(b) одного профиля контактирует с укороченной эпициклоидой dd1(B1B). Это снижает контактное напряжение между профилями зубьев, при этом по сравнению с прототипом на участках контакта эпициклоид cd(BA) и гипоциклоид CD(ba) контактное напряжение меньше из-за большего приведенного радиуса кривизны. В середине линии зацепления контакт профилей происходит в одной точке, но эта точка касания эвольвент, которые, как известно, нашли широкое применение в силовых передачах.It should be noted that the proposed engagement has a high load capacity, since at the beginning and at the end of the line of engagement of the profiles two points are in contact at the same time: the generating point c (A) on the circumference of the vertices of one profile is in contact with the elongated epicycloid of the leg of the other profile CC 1 (aa 1 ), and the epicycloid points cd (BA) are in contact with the corresponding points of the hypocycloid CD (ba), then the root of the involute D (b) of one profile is in contact with the shortened epicycloid dd 1 (B 1 B). This reduces the contact stress between the tooth profiles, while compared with the prototype on the contact areas epicycloid cd (BA) and hypocycloid CD (ba) contact stress is less due to the larger reduced radius of curvature. In the middle of the engagement line, the contact of the profiles occurs at one point, but this point of contact of involutes, which are known to be widely used in power transmissions.
Рассматриваемые профили роторов полностью закрывают средние щели, так как линия зацепления непрерывно соединяют окружности впадин 10 и 11 (фиг. 2) обоих роторов, боковые щели между роторами и обоймой (корпусом) открыты, но незначительно, так как линия зацепления длинная и довольно близко подходит к точкам V и W (фиг. 1) пересечения отверстий в обойме. Поэтому гидромашины с этими профилями роторов имеют высокий КПД, особенно зубчатые насосы, где боковые щели не влияют на герметичность зацепления. The considered rotor profiles completely cover the middle slots, since the engagement line continuously connects the circumferences of the
Необходимо соблюдать условие равенства суммы радиусов центроид 7 и 8 межцентровому расстоянию и сумме радиуса окружности вершин зубьев одного ротора и радиуса окружности впадин зубьев другого. В общем случае радиусы центроид разные, т. е. роторы имеют разное число зубьев и радиусы образующих окружностей 9 и 6 разные, т.е. профили зубьев роторов разные. Для роторно-вращательных машин с двумя роторами выгодно применять одну и ту же геометрию ВЩ и ВМ, это позволяет применять для нарезки роторов один и тот же инструмент. Для того необходимо, чтобы радиусы центроид 7 и 8 были равны между собой и радиусы образующих окружностей 6 и 8 были также равны между собой, т.е. задаваемый модуль был одним и тем же при профилировании ВЩ и ВМ. It is necessary to observe the condition of equality of the sum of the radii of the centroids 7 and 8 to the intercenter distance and the sum of the radius of the circle of the vertices of the teeth of one rotor and the radius of the circle of the valleys of the teeth of the other. In the general case, the centroid radii are different, i.e., the rotors have a different number of teeth and the radii of the forming
Роротно-вращательная машина работает следующим образом. При вращении роторов 1 и 2 объемы жидкости, заключенные между ними и корпусом 3 и ограниченные взаимоогибаемыми профилями ABB1DCC1 и a1abd1dc, перемещаются из всасывающей камеры 4 в нагнетательную камеру 5.Rotary-rotating machine operates as follows. When the rotors 1 and 2 rotate, the volumes of liquid enclosed between them and the housing 3 and limited by the mutually deflectable profiles ABB 1 DCC 1 and a 1 abd 1 dc, move from the suction chamber 4 to the discharge chamber 5.
Использование предлагаемого профиля при изготовлении цилиндрических зубчатых передач увеличивает их долговечность и повышает их нагрузочную способность. The use of the proposed profile in the manufacture of cylindrical gears increases their durability and increases their load capacity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93026087A RU2113643C1 (en) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Cycloid-involute gearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93026087A RU2113643C1 (en) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Cycloid-involute gearing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93026087A RU93026087A (en) | 1995-11-27 |
RU2113643C1 true RU2113643C1 (en) | 1998-06-20 |
Family
ID=20141435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93026087A RU2113643C1 (en) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Cycloid-involute gearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2113643C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7407373B2 (en) | 2003-07-15 | 2008-08-05 | Sumitomo Electric Sintered Alloy, Ltd. | Internal gear pump and an inner rotor of such a pump |
RU2482933C2 (en) * | 2011-07-28 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Rack-and-pinion drive of tube pilger mill roll |
-
1993
- 1993-05-06 RU RU93026087A patent/RU2113643C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7407373B2 (en) | 2003-07-15 | 2008-08-05 | Sumitomo Electric Sintered Alloy, Ltd. | Internal gear pump and an inner rotor of such a pump |
CN100447418C (en) * | 2003-07-15 | 2008-12-31 | 住友电工烧结合金株式会社 | Internal gear pump and inner rotor of the pump |
RU2482933C2 (en) * | 2011-07-28 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Rack-and-pinion drive of tube pilger mill roll |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3709055A (en) | Gear tooth profile | |
US7766634B2 (en) | Crescent gear pump with novel rotor set | |
US3907470A (en) | Gear machine | |
US4210410A (en) | Volumetric type flowmeter having circular and involute tooth shape rotors | |
JP4155841B2 (en) | Gear toothing | |
IE52830B1 (en) | A meshing-screw rotary machine | |
US20120230858A1 (en) | Screw pump | |
CN107023480B (en) | A kind of complete smooth twin-screw liquid pump screw rotor | |
CN116480581A (en) | Screw assembly and vacuum pump | |
KR20080020923A (en) | Tooth profile of internal gear | |
US2530173A (en) | Helical interengaging impellers blower | |
RU2113643C1 (en) | Cycloid-involute gearing | |
US4088427A (en) | Rotors for a screw rotor machine | |
CN104919181A (en) | Geared hydraulic machine and relative gear wheel | |
RU2113622C1 (en) | Revolving rotor machine | |
US2336479A (en) | Pump construction | |
US5135373A (en) | Spur gear with epi-cycloidal and hypo-cycloidal tooth shapes | |
WO1996001372A1 (en) | Gerotor-type pump | |
KR0160601B1 (en) | Fluid apparatus of an internal gear type having defined tooth profiles | |
CN212508795U (en) | Multi-point meshing screw rotor of double-screw pump | |
US6093004A (en) | Pump/motor apparatus using 2-lobe stator | |
GB2092676A (en) | Rotary Positive-displacement Fluid-machines | |
RU2062907C1 (en) | Rotary machine | |
WO2008079053A2 (en) | Positive-displacement machine design (variants) | |
CN111648956A (en) | Multi-point meshing screw rotor of double-screw pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |