RU2309237C1 - Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine - Google Patents

Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine Download PDF

Info

Publication number
RU2309237C1
RU2309237C1 RU2006112780/11A RU2006112780A RU2309237C1 RU 2309237 C1 RU2309237 C1 RU 2309237C1 RU 2006112780/11 A RU2006112780/11 A RU 2006112780/11A RU 2006112780 A RU2006112780 A RU 2006112780A RU 2309237 C1 RU2309237 C1 RU 2309237C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
teeth
radius
coordinate system
center
Prior art date
Application number
RU2006112780/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Андоскин (RU)
Владимир Николаевич Андоскин
Сергей Петрович Астафьев (RU)
Сергей Петрович Астафьев
Максим Анатольевич Пушкарев (RU)
Максим Анатольевич Пушкарев
Анатолий Владимирович Нестеров (RU)
Анатолий Владимирович Нестеров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис"
Priority to RU2006112780/11A priority Critical patent/RU2309237C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2309237C1 publication Critical patent/RU2309237C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: drilling equipment, particularly gerotor mechanisms to be used in drives or pumps.
SUBSTANCE: gerotor mechanism comprises stator made as tubular body 1 and as covering member 2 with inner helical teeth 3, rotor 4 with outer helical teeth 5. Central longitudinal axes 6, 7 of rotor 4 and covering member 2 are shifted one from another by eccentricity 8 value aw. Covering member 2 teeth end profile defines enveloping curve having rs radii and formed by rotation of coordinate system Xoc, Yoc including circle of rs radius. Rotor teeth end profile defines enveloping curve having rm radii and formed by rotation of coordinate system Xop, Yor including circle of rm radius. Center of circle having rm radius is located on circle with Rop radius starting from coordinate system Xop, Yor origin point offset from central longitudinal rotor axis by calculated eccentricity value aw. Radius rs, radius rm and eccentricity aw are related with each other.
EFFECT: improved power characteristics, power and torque developed in engine or pressure and flow rate in pump.
2 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к героторным механизмам винтовых гидравлических машин, размещаемым в скважинах, и может быть использовано в двигателях для вращения роторов от насосной подачи текучей среды или в насосах для подачи текучей среды за счет вращения роторов, предназначенных, например, для бурения нефтяных и газовых скважин, добычи нефти и перекачивания жидкостей.The invention relates to gerotor mechanisms of screw hydraulic machines located in wells, and can be used in engines for rotating rotors from a pumped fluid supply or in pumps for supplying a fluid due to the rotation of rotors intended, for example, for drilling oil and gas wells, oil production and pumping liquids.

Известен героторный механизм с внутренним внецентроидным зацеплением, у которого торцовый профиль зубьев, например, статора принят за исходный, очерченный эквидистантой укороченной эпициклоиды или гипоциклоиды, а сопряженный профиль зубьев ротора выполнен как огибающая кривая исходного профиля [1].A known gerotor mechanism with internal extracentroid engagement, in which the end profile of the teeth, for example, the stator is taken as the initial one, outlined by the equidistant of the shortened epicycloid or hypocycloid, and the conjugated profile of the rotor teeth is made as an envelope curve of the original profile [1].

Недостатком известного механизма является то, что для образования зубьев ротора и статора (сердечника пресс-формы) требуется различный зуборезный инструмент, например, две червячные фрезы, а с изменением числа зубьев механизма при его проектировании и изготовлении количество потребных червячных фрез возрастает, что не обеспечивает экономических преимуществ.A disadvantage of the known mechanism is that for the formation of the teeth of the rotor and stator (core of the mold) requires a different gear cutting tool, for example, two worm mills, and with the change in the number of teeth of the mechanism during its design and manufacture, the number of worm mills required increases, which does not provide economic benefits.

Известен героторный механизм, содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из упругоэластичного материала, например из резины, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев.A known gerotor mechanism comprising a stator with internal helical teeth made of elastic material, such as rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, the rotor axis being offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the radial the height of the teeth, the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to their number of teeth.

Профиль зубьев статора в торцовом сечении выполнен как огибающая исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой с радиусом RС1 укороченной циклоиды, а профиль зубьев ротора в торцовом сечении выполнен как огибающая другого исходного контура циклоидальной рейки с радиусом эквидистанты RС2, выполненным больше, чем RС1 или связанным соотношением RС2=RС1+(0,1...0,5)E, где Е - радиус производящей окружности, равный величине эксцентриситета [2].The stator teeth profile in the end section is made as the envelope of the initial contour of the cycloidal rack, outlined by an equidistant with a radius R C1 of the shortened cycloid, and the profile of the teeth of the rotor in the end section is made as the envelope of the other initial circuit of the cycloidal rack with the equidistant radius of R C2 , made more than R C1 or the related relation R С2 = R С1 + (0,1 ... 0,5) E, where Е is the radius of the generating circle equal to the eccentricity [2].

Вариантом известного изобретения является выполнение героторного механизма таким образом, что профиль зубьев статора в торцовом сечении выполнен как огибающая исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой с радиусом RС1 укороченной циклоиды, а профиль зубьев ротора в торцовом сечении очерчен сопряженными дугами окружностей, причем выступ зуба ротора очерчен дугой радиуса RB, большего, чем радиус эквидистанты статора RC1 или связан с ним соотношением RC2=RC1+(0,1...0,5)E, а профиль впадины зуба ротора очерчен дугой радиуса RV, зависящего от числа зубьев ротора, его наружного диаметра и эксцентриситета [2].An embodiment of the known invention is the implementation of the gerotor mechanism in such a way that the stator tooth profile in the end section is made as the envelope of the initial contour of the cycloidal rack, outlined by an equidistant curve with a shortened cycloid radius R C1 , and the profile of the rotor teeth in the end section is outlined by conjugate arcs of circles, and the protrusion of the rotor tooth defined by an arc of radius R B greater than the radius of the stator equidistant R C1 or associated with it by the ratio R C2 = R C1 + (0.1 ... 0.5) E, and the profile of the cavity of the rotor tooth is defined by an arc of radius R V depending on the number of teeth of the rotor, its outer diameter and eccentricity [2].

Недостатком известного героторного механизма является то, что указанные варианты героторных механизмов требуют осуществления селективной сборки рабочих пар в связи с необходимостью подбора ротора и статора по радиальному натягу.A disadvantage of the known gerotor mechanism is that these gerotor mechanisms require selective assembly of working pairs due to the need to select the rotor and stator by radial interference.

Кроме того, при работе за счет возникновения бокового натяга, распределенного равномерно при выпукло-вогнутом контакте зуба ротора с впадиной зуба статора, появляется повышенный износ боковых сторон зубьев статора, выполненных из упругоэластичного материала, при этом за счет наличия радиального и бокового натягов в зацеплении возникают силы трения в зонах контакта зубьев, создающие моменты сопротивления, препятствующие вращению ротора вокруг своей оси и его планетарному движению, что ухудшает энергетические характеристики механизма.In addition, during operation due to the occurrence of lateral interference, distributed evenly during convex-concave contact of the rotor tooth with the cavity of the stator tooth, increased wear of the lateral sides of the stator teeth made of elastic material appears, while due to the presence of radial and lateral interference in the engagement friction forces in the zones of contact of the teeth, creating moments of resistance, preventing the rotation of the rotor around its axis and its planetary motion, which affects the energy characteristics of the mechanism.

В связи с тем, что исходные контуры инструментальных реек ротора и статора разные, исключается возможность изготовления ротора и сердечника пресс-формы статора одним инструментом.Due to the fact that the initial contours of the tool rails of the rotor and stator are different, the possibility of manufacturing the rotor and core of the stator mold with one tool is excluded.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является героторный механизм винтовой гидромашины, содержащий статор и эксцентрично расположенный в нем ротор, зубья которых находятся в непрерывном контакте и имеют разницу их чисел, равную единице, торцовые профили статора и ротора образованы общим исходным профилем рейки (зацепления) со смещением, а профиль этого контура очерчен эквидистантой укороченной циклоиды, при этом наибольшее допустимое положительное и наибольшее отрицательное смещения контура рейки задано с выполнением соотношений:Closest to the claimed invention is a gerotor mechanism of a screw hydraulic machine containing a stator and a rotor eccentrically located in it, the teeth of which are in continuous contact and have a difference of their numbers equal to unity, the end profiles of the stator and rotor are formed by a common initial rail profile (meshing) with an offset , and the profile of this contour is outlined by the equidistant of the shortened cycloid, while the largest allowable positive and greatest negative bias of the rail contour are specified with the relation niy:

Figure 00000002
Figure 00000002

а допустимое значение контурного диаметра ограничено пределами:and the permissible value of the contour diameter is limited by:

Figure 00000003
Figure 00000003

гдеWhere

Figure 00000004
Figure 00000004

где Δhn, Δhот - наибольшее допустимое положительное и наибольшее отрицательное смещения, соответственно, контура рейки,where Δh n , Δh from is the largest allowable positive and greatest negative bias, respectively, of the rail contour,

Dк max, Dк min - наибольшее и наименьшее значения контурного диаметра,D to max , D to min - the largest and smallest values of the contour diameter,

а - эксцентриситет зацепления механизма,a is the eccentricity of the meshing mechanism,

Z1,2 - числа зубьев статора и ротора соответственно,Z 1,2 - the number of teeth of the stator and rotor, respectively,

Df1 - номинальный диаметр впадин статора при отсутствии смещения исходного контура, который задают по формуле:D f1 is the nominal diameter of the stator troughs in the absence of bias of the initial circuit, which is set by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где Z2 - число зубьев ротора,where Z 2 - the number of teeth of the rotor,

r - радиус катящейся окружности, образующей нормальную циклоиду исходного контура рейки,r is the radius of the rolling circle forming a normal cycloid of the original rail contour,

rс - расстояние от укороченной циклоиды до точек профиля исходного контура рейки [3].r with - the distance from the shortened cycloid to the profile points of the original rail contour [3].

Недостатком известной конструкции является то, что при выбранном контурном диаметре Dк, величине эксцентриситета "а", числах Z1,2 зубьев статора и ротора, соответственно, не может быть изменена площадь проходного сечения (площадь, занятая рабочим телом) многозаходного героторного механизма и, следовательно, отсутствует возможность улучшить энергетические характеристики, например, развиваемую мощность и крутящий момент в двигателе для вращения ротора от насосной подачи текучей среды или развиваемое давление и расход в насосе для подачи текучей среды за счет вращения ротора.A disadvantage of the known design is that with the selected contour diameter D k , the eccentricity value "a", the numbers Z 1.2 of the teeth of the stator and rotor, respectively, the passage area (the area occupied by the working fluid) of the multiple-start gerotor mechanism cannot be changed and therefore, there is no way to improve energy characteristics, for example, the developed power and torque in the engine for rotating the rotor from the pump fluid supply or the developed pressure and flow rate in the pump for feeding ekuchey medium due to rotation of the rotor.

Недостатки известной конструкции объясняются тем, что форма исходного контура зацепления (рейки) стандартизована и задается, по существу, в соответствие с ОСТ 39-164-84, при этом контурный диаметр Dк может быть изменен только путем замены числа зубьев Z1 статора или эксцентриситета "а" зацепления механизма, что накладывает ограничения на проектирование механизма и оптимизацию характеристик двигателя или насоса.The disadvantages of the known design are explained by the fact that the shape of the initial engagement contour (rail) is standardized and is set essentially in accordance with OST 39-164-84, while the contour diameter D k can only be changed by replacing the number of teeth Z 1 of the stator or eccentricity "a" gear engagement, which imposes restrictions on the design of the mechanism and the optimization of the characteristics of the engine or pump.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в улучшении энергетических характеристик героторного механизма винтовой гидравлической машины, по существу, развиваемой мощности и крутящего момента в двигателе или развиваемого давления и расхода в насосе путем обеспечения максимальной площади поперечного сечения, занятой рабочим телом, при одинаковом контурном диаметре Dк, величине эксцентриситета зацепления механизма, числах зубьев обкладки и ротора за счет оптимизации величин радиусов окружностей, огибающие которых очерчивают торцовые профили зубьев в обкладке и роторе, вследствие чего обеспечивается снижение гидромеханических потерь за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладки и ротора, улучшения уплотнения по контактным линиям в зоне полюсов зацепления и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.The technical problem to which the invention is directed is to improve the energy characteristics of the gerotor mechanism of a screw hydraulic machine, essentially the developed power and torque in the engine or the developed pressure and flow in the pump by ensuring the maximum cross-sectional area occupied by the working fluid, with the same contour diameter D k , the magnitude of the eccentricity of the engagement of the mechanism, the number of teeth of the lining and the rotor due to the optimization of the radii of the circles, the bend The components of which outline the end profiles of the teeth in the lining and the rotor, as a result of which the hydromechanical losses are reduced due to the uniform interference in all phases of the contact between the teeth of the lining and the rotor, the seal is improved along the contact lines in the area of the engagement poles and the contact loads are reduced in the zone of maximum sliding speeds.

Сущность технического решения заключается в том, что в героторном механизме винтовой гидравлической машины, содержащем статор, представляющий собой трубчатый корпус с закрепленной в нем обкладкой из эластомера, например из резины, с внутренними винтовыми зубьями, и расположенный внутри статора ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев обкладки, ходы винтовых зубьев обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси ротора и обкладки смещены между собой на величину эксцентриситета, согласно изобретению торцовый профиль зубьев в обкладке из эластомера очерчен как огибающая кривая радиусов rs при повороте системы координат Хос, Уос, которой принадлежит окружность радиуса rs, а центр окружности радиуса rs расположен на окружности с радиусом Roc, проведенным из центра системы координат Хос, Уос, причем центр системы координат Хос, Уос смещен от центральной продольной оси обкладки на величину эксцентриситета aw между центральными продольными осями ротора и обкладки и определен выражением:The essence of the technical solution lies in the fact that in the gerotor mechanism of a screw hydraulic machine containing a stator, which is a tubular body with an elastomer cover fixed to it, for example, rubber, with internal helical teeth, and a rotor with external helical teeth located inside the stator, which are one less than the number of teeth of the lining, the moves of the helical teeth of the lining and the rotor are proportional to their number of teeth, and the central longitudinal axis of the rotor and the lining are offset by an amount of e stsentrisiteta according to the invention the end face profile of teeth in coated elastomer is outlined as an envelope curve radii r s when turning system X axes coordinates and Y axes, which belongs to a circle of radius r s, and the center of radius r s is located circumferentially on the circumference with R oc radius drawn from the center of the coordinate system X OS , Y OS , and the center of the coordinate system X OS , Y OS is offset from the central longitudinal axis of the plate by the amount of eccentricity a w between the central longitudinal axis of the rotor and the plate and is defined by the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

где rif - радиус впадин зубьев обкладки, угол поворота φс системы координат Хос, Уос относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, центр которой расположен на центральной продольной оси обкладки, и угол поворота ψс системы координат Хс, Ус, центр которой расположен на центральной продольной оси обкладки, относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, связаны соотношением:where r if is the radius of the cavities of the teeth of the lining, the angle of rotation φ from the coordinate system X OS , Y OS relative to the stationary coordinate system X k , Y k , the center of which is located on the central longitudinal axis of the plate, and the angle of rotation ψ from the coordinate system X s , Y c , the center of which is located on the central longitudinal axis of the plate, relative to the fixed coordinate system X to , To to are connected by the ratio:

Figure 00000007
Figure 00000007

где Zp и Zc - числа зубьев ротора и, соответственно, обкладки, а координаты Хс, Ус номинального профиля обкладки определены выражениями:where Z p and Z c - the number of teeth of the rotor and, accordingly, the lining, and the coordinates X s , Y from the nominal profile of the lining are defined by the expressions:

Figure 00000008
Figure 00000008

при этом торцовый профиль зубьев ротора очерчен как огибающая кривая радиусов rm при повороте системы координат Хор, Уор, которой принадлежит окружность радиуса rm, а центр окружности радиуса rm расположен на окружности с радиусом Rop, проведенным из центра системы координат Хор, Уор, причем центр системы координат Хор, Уор смещен от центральной продольной оси ротора на величину эксцентриситета аw и определен выражением:the end profile of the teeth of the rotor is outlined as an envelope curve of radii r m when the coordinate system X op , U op , which belongs to a circle of radius r m , and the center of a circle of radius r m is located on a circle with a radius R op drawn from the center of the coordinate system X Oh , U Oh , and the center of the coordinate system is X Oh , Y Oh is offset from the central longitudinal axis of the rotor by the amount of eccentricity a w and is defined by the expression:

Rop=rif-rm-2аw,R op = r if -r m -2a w ,

а угол поворота φр системы координат Хор, Уор относительно неподвижной системы координат Хкр, Укр, центр которой расположен на центральной продольной оси ротора, и угол поворота ψp системы координат Хр, Ур, центр которой расположен на центральной продольной оси ротора относительно неподвижной системы координат Хкр, Укр, связаны соотношением:and the rotation angle φ p system X op coordinate, Y op relatively fixed system X coordinate Cr, Y Cr, the center of which is located on the central longitudinal axis of the rotor, and rotation angle ψ p coordinate system X p, Y p, whose center is located on the central longitudinal the rotor axis relative to the fixed coordinate system X kr , Y kr , are related by the relation:

ψрp(Zp-1)/Zp,ψ p = φ p (Z p -1) / Z p ,

где Zp - число зубьев ротора, а координаты Хр, Ур номинального профиля ротора определены выражениями:where Z p - the number of teeth of the rotor, and the coordinates X p , U p the nominal profile of the rotor are determined by the expressions:

Хр=(Xopcosφpopsinφp+aw)cosψp+(Xopsinφpopcosφp)sinψp,X p = (X op cosφ p -Y op sinφ p + a w ) cosψ p + (X op sinφ p -Y op cosφ p ) sinψ p ,

Ур=-(Xopcosφpopsinφp+aw)sinψp+(Xopsinφpopcosφp)cosψp.Y p = - (X op cosφ p -Y op sinφ p + a w ) sinψ p + (X op sinφ p + Y op cosφ p ) cosψ p .

Кроме того, радиус rs, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев в обкладке, радиус rm, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев ротора, а также эксцентриситет аw между центральными продольными осями ротора и обкладки связаны соотношениями:In addition, the radius r s , the envelope of which forms the end profile of the teeth in the lining, the radius r m , the envelope of which forms the end profile of the teeth of the rotor, and the eccentricity a w between the central longitudinal axes of the rotor and the lining are related by the relations:

rs=(0,618...2,618)аw, rm=(0,166...2,618)aw.r s = (0.618 ... 2.618) a w , r m = (0.166 ... 2.618) a w .

Такое выполнение героторного механизма винтовой гидравлической машины обеспечивает максимальную площадь поперечного сечения, занятой рабочим телом, при одинаковом контурном диаметре Dк, величине эксцентриситета зацепления aw механизма, числах зубьев Zc (обкладки) и Zp (ротора) путем оптимизации величин радиусов rs, rm окружностей, огибающие которых очерчивают торцовые профили зубьев в обкладке и роторе соответственно, вследствие чего обеспечивается снижение гидромеханических потерь за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладки и ротора, улучшения уплотнения по контактным линиям в зоне полюсов зацепления и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.This embodiment of the gerotor mechanism of a screw hydraulic machine provides the maximum cross-sectional area occupied by the working fluid with the same contour diameter D k , the magnitude of the eccentricity of the engagement a w mechanism, the number of teeth Z c (lining) and Z p (rotor) by optimizing the radii r s , r m of circles, the envelopes of which outline the end profiles of the teeth in the lining and the rotor, respectively, as a result of which the hydromechanical losses are reduced due to uniform interference in all contact phases slaughter of the plate and rotor, improvement of compaction along the contact lines in the zone of the poles of engagement and reduction of contact loads in the zone of maximum sliding speeds.

Кроме того, выполнение героторного механизма винтовой гидравлической машины таким образом, что радиус rs, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев в обкладке, радиус rm, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев ротора, а также эксцентриситет aw между центральными продольными осями ротора и обкладки связаны соотношениями:In addition, the execution of the gerotor mechanism of a screw hydraulic machine in such a way that the radius r s whose envelope forms the end profile of the teeth in the lining, the radius r m whose envelope forms the end profile of the teeth of the rotor and the eccentricity a w between the central longitudinal axes of the rotor and the lining are connected by the relations:

Figure 00000009
Figure 00000009

дополнительно снижает вероятность возникновения резонансных поперечных колебаний двигателя в скважине при осевых нагрузках, изменяемых при воздействии двигателя на забой, за счет синхронизации работы многозаходных многошаговых винтовых камер между зубьями ротора и обкладки.additionally reduces the likelihood of resonant transverse vibrations of the engine in the borehole under axial loads that change when the engine acts on the bottom due to the synchronization of multi-start multi-step screw chambers between the teeth of the rotor and the lining.

Ниже представлен лучший вариант героторного механизма винтового гидравлического двигателя для бурения наклонно направленных и горизонтальных нефтяных скважин.Below is the best version of the gyratory mechanism of a helical hydraulic motor for drilling directional and horizontal oil wells.

На фиг.1 показан продольный разрез героторного механизма винтового гидравлического двигателя.Figure 1 shows a longitudinal section of the gerotor mechanism of a screw hydraulic motor.

На фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1 поперек статора и ротора винтового гидравлического двигателя, отношение чисел зубьев ротор-обкладка равно 5/6.In Fig.2 shows a section aa in Fig.1 across the stator and rotor of the screw hydraulic motor, the ratio of the number of teeth of the rotor lining is 5/6.

На фиг.3 показана схема образования торцового профиля зубьев в обкладке.Figure 3 shows a diagram of the formation of the end profile of the teeth in the lining.

На фиг.4 показана схема образования торцового профиля зубьев ротора.Figure 4 shows a diagram of the formation of the end profile of the teeth of the rotor.

На фиг.5 показано образование торцового профиля зубьев в обкладке, который очерчен как огибающая кривая множества радиусов rs при повороте систем координат, показанных на фиг.3, при следующих значениях: rs=7,6125; аw=3,5; rif=31,675.Figure 5 shows the formation of the end profile of the teeth in the lining, which is outlined as an envelope curve of the set of radii r s when turning the coordinate systems shown in figure 3, with the following values: r s = 7.6125; and w = 3.5; r if = 31.675.

На фиг.6 показаны обкладка и ротор, рассчитанные по ОСТ 39-164-84: Dк=2rif; rif=31,675; Δh1n=0 (смещение исходного контура рейки для образования профиля зубьев обкладки); Δh2n=0,6125 (смещение исходного контура рейки для образования профиля зубьев ротора); S=587 мм2 - площадь поперечного сечения, занятая рабочим телом; цифры 0,054; 0,046 и 0,004 обозначают натяг в паре в мм при номинальных диаметрах впадин обкладки Dк=63,35 мм и диаметре ротора Da=56,35 мм.Figure 6 shows the lining and rotor calculated according to OST 39-164-84: D to = 2r if ; r if = 31.675; Δh 1n = 0 (displacement of the initial contour of the rail for the formation of the profile of the teeth of the lining); Δh 2n = 0.6125 (offset of the initial contour of the rail for the formation of the profile of the teeth of the rotor); S = 587 mm 2 - the cross-sectional area occupied by the working fluid; numbers 0.054; 0.046 and 0.004 denote an interference fit in a pair in mm at nominal diameters of the troughs D k = 63.35 mm and the diameter of the rotor D a = 56.35 mm.

На фиг.7 показан пример выполнения героторного механизма винтового гидравлического двигателя при одинаковом контурном диаметре Dк: обкладка rif=31,675 от окружности rs=7,6125; ротор rа=28,175 от окружности rm=7,38; S=593 мм2 - площадь поперечного сечения, занятая рабочим телом; цифры 0,012; 0,012 и 0,004 обозначают зазор в мм в паре.Figure 7 shows an example of the execution of the gerotor mechanism of a screw hydraulic motor with the same contour diameter D k : lining r if = 31.675 from the circle r s = 7.6125; a rotor r a = 28.175 from a circle r m = 7.38; S = 593 mm 2 is the cross-sectional area occupied by the working fluid; the numbers 0.012; 0.012 and 0.004 denote the gap in mm in pairs.

На фиг.8 показан пример выполнения героторного механизма винтового гидравлического двигателя при одинаковом контурном диаметре Dк: обкладка rif=31,675 от окружности rs=0,618 aw=2,163; ротор rа=28,175 от окружности rm=0,166 аw=0,581; S=576 мм2 - площадь поперечного сечения, занятая рабочим телом; цифры 0,021; 0,002 и 0,009 обозначают зазор в мм в паре.On Fig shows an example of the execution of the gerotor mechanism of a screw hydraulic motor with the same contour diameter D to : lining r if = 31.675 from the circle r s = 0,618 a w = 2,163; the rotor r a = 28.175 from the circle r m = 0.166 and w = 0.581; S = 576 mm 2 is the cross-sectional area occupied by the working fluid; numbers 0.021; 0.002 and 0.009 denote the gap in mm in pairs.

На фиг.9 показан пример выполнения героторного механизма винтового гидравлического двигателя при одинаковом контурном диаметре Dк: обкладка rif=31,675 от окружности rs=2,618 aw=9,168; ротор rа=28,175 от окружности rm=2,6 aw=9,1; S=599 мм2 - площадь поперечного сечения, занятая рабочим телом; цифры 0,004; 0,006 и 0,001 обозначают зазор в мм в паре.Figure 9 shows an example of the execution of the gerotor mechanism of a screw hydraulic motor with the same contour diameter D k : lining r if = 31.675 from the circle r s = 2,618 a w = 9,168; a rotor r a = 28.175 from a circle r m = 2.6 a w = 9.1; S = 599 mm 2 - the cross-sectional area occupied by the working fluid; numbers 0.004; 0.006 and 0.001 denote the gap in mm in pairs.

Героторный механизм винтового гидравлического двигателя содержит статор, представляющий собой трубчатый корпус 1 с закрепленной в нем обкладкой 2 из эластомера, например из резины, с внутренними винтовыми зубьями 3, и расположенный внутри статора ротор 4 с наружными винтовыми зубьями 5, число которых на единицу меньше числа зубьев 3 обкладки 2, ходы винтовых зубьев 3 обкладки 2 и винтовых зубьев 5 ротора 4 пропорциональны их числам зубьев (не показаны), а центральная продольная ось 6 ротора 4 и центральная продольная ось 7 обкладки 2 смещены между собой на величину эксцентриситета 8, показано на фиг.1, 2.The gerotor mechanism of a hydraulic screw motor contains a stator, which is a tubular body 1 with a sheath 2 made of elastomer, for example, rubber, with internal helical teeth 3 fixed in it, and a rotor 4 with external helical teeth 5 located inside the stator, the number of which is one less than the number teeth 3 of the lining 2, the moves of the helical teeth 3 of the lining 2 and the helical teeth 5 of the rotor 4 are proportional to their number of teeth (not shown), and the central longitudinal axis 6 of the rotor 4 and the central longitudinal axis 7 of the lining 2 are shifted between themselves by the magnitude of the eccentricity 8, shown in figures 1, 2.

Существенным признаком героторного механизма винтового гидравлического двигателя является то, что торцовый профиль зубьев 3 в обкладке 2 из эластомера очерчен как огибающая кривая радиусов rs при повороте системы координат Хос, Уос, которой принадлежит окружность радиуса rs, а центр окружности радиуса rs расположен на окружности с радиусом Roc, проведенным из центра системы координат Хос, Уос, причем центр системы координат Хос, Уос смещен от центральной продольной оси 7 обкладки 2 на величину эксцентриситета 8, аw между центральными продольными осями 6 ротора 4 и 7 обкладки 2 и определен выражением:An essential feature of the gerotor mechanism of a screw hydraulic motor is that the end profile of the teeth 3 in the cover 2 of the elastomer is outlined as an envelope of the radius r s when the coordinate system X os , Y os , which has a circle of radius r s , and the center of the circle of radius r s located on the circle with radius R oc, drawn from the center of the system of coordinates X a, Y a, and the coordinate system center axes X, Y axes is offset from the central longitudinal axis 7 of the electrode 2 by the amount of eccentricity of 8, and w between the central rodolnymi rotor axes April 6 and 7 of the electrode 2 and is defined by the expression:

Roc=rif-rs-aw,R oc = r if -r s -a w ,

где rif - радиус впадин зубьев 3 обкладки 2, угол поворота φc системы координат Хос, Уос относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, центр которой расположен на центральной продольной оси 7 обкладки 2, и угол поворота ψс системы координат Хс, Ус, центр которой расположен на центральной продольной оси 7 обкладки 2, относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, связаны соотношением:where r if is the radius of the dents 3 of the plate 2, the rotation angle φ c of the coordinate system X OS , Y OS relative to the fixed coordinate system X k , Y k , the center of which is located on the central longitudinal axis 7 of the plate 2, and the rotation angle ψ from the coordinate system X with , With , the center of which is located on the Central longitudinal axis 7 of the plate 2, relative to the fixed coordinate system X to , To to are connected by the ratio:

ψcсZp/Zc,ψ c = φ with Z p / Z c ,

где Zp и Zc - числа зубьев ротора 4 и, соответственно, обкладки 2, а координаты Хс, Ус номинального профиля обкладки определены выражениями:where Z p and Z c are the numbers of teeth of the rotor 4 and, respectively, of the plate 2, and the coordinates X c , Y from the nominal profile of the plate are determined by the expressions:

Xc=(Хосcosφcосsinφc+aw)cosψс+(Хосsinφсосcosφc)sinψc,X c = (X os cosφ c -Y os sinφ c + a w ) cosψ c + (X os sinφ s -U os cosφ c ) sinψ c ,

Ус=-(Хосcosφсосsinφсw)sinψс+(Хосsinφсосcosφc)cosψс,Y c = - (X os cosφ s -Y os sinφ s + a w ) sinψ s + (X os sinφ s + Y os cosφ c ) cosψ s ,

показано на фиг.3, 5.shown in figure 3, 5.

Существенным признаком героторного механизма винтового гидравлического двигателя является то, что торцовый профиль зубьев 5 ротора 4 очерчен как огибающая кривая радиусов rm при повороте системы координат Хор, Уор, которой принадлежит окружность радиуса rm, а центр окружности радиуса rm расположен на окружности с радиусом Rop, проведенным из центра системы координат Хор, Уор, причем центр системы координат Хор, Уор смещен от центральной продольной оси 6 ротора 4 на величину эксцентриситета 8, аw и определен выражением:An essential feature of the gerotor mechanism of a screw hydraulic motor is that the end profile of the teeth 5 of the rotor 4 is outlined as an envelope curve of radii r m when the coordinate system X op , U op , which has a circle of radius r m and the center of a circle of radius r m is located on a circle with a radius R op drawn from the center of the coordinate system X op , U op , and the center of the coordinate system X op , U op is offset from the central longitudinal axis 6 of rotor 4 by an eccentricity of 8, and w is defined by the expression:

Rop=rif-rm-2аw,R op = r if -r m -2a w ,

а угол поворота φр системы координат Хор, Уор относительно неподвижной системы координат Хкр, Укр, центр которой расположен на центральной продольной оси 6 ротора 4, и угол поворота ψр системы координат Хр, Ур, центр которой расположен на центральной продольной оси 6 ротора 4 относительно неподвижной системы координат Хкр, Укр, связаны соотношением:and the angle of rotation φ p system X op coordinate, Y op relatively fixed system X coordinate Cr, Y Cr, the center of which is located on the central longitudinal axis 6 of the rotor 4, and the rotation angle ψ p X p coordinate system, Y p, whose center is located on the the central longitudinal axis 6 of the rotor 4 relative to the fixed coordinate system X cr , Y cr , are related by the ratio:

ψpp(Zp-1)/Zp,ψ p = φ p (Z p -1) / Z p ,

где Zp - число зубьев ротора, а координаты Хр, Ур номинального профиля ротора определены выражениями:where Z p - the number of teeth of the rotor, and the coordinates X p , U p the nominal profile of the rotor are determined by the expressions:

Figure 00000010
Figure 00000010

показано на фиг.4.shown in figure 4.

Существенным признаком героторного механизма винтового гидравлического двигателя является также то, что радиус rs, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев 3 в обкладке 2, радиус rm, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев 5 ротора 4, а также эксцентриситет 8, aw между центральной продольной осью 6 ротора 4 и центральной продольной осью 7 обкладки 2 связаны соотношениями:An essential feature of the gerotor mechanism of a hydraulic screw motor is that the radius r s , the envelope of which forms the end profile of the teeth 3 in the lining 2, the radius r m , the envelope of which forms the end profile of the teeth 5 of the rotor 4, and also an eccentricity 8, a w between the central the longitudinal axis 6 of the rotor 4 and the Central longitudinal axis 7 of the plate 2 are connected by the relations:

Figure 00000011
Figure 00000011

На фиг.3 и 4 показаны схемы профилирования точки "С" обкладки 2 трубчатого корпуса 1 от образующей окружности радиуса rs и, соответственно, точки "Р" ротора 4 от образующей окружности радиуса rm.Figure 3 and 4 shows the profiling scheme of the point "C" of the lining 2 of the tubular body 1 from the generatrix of a circle of radius r s and, accordingly, the point "P" of the rotor 4 from the generatrix of a circle of radius r m .

При проектировании задают:When designing ask:

rif - номинальный радиус окружности вершин детали с наружными зубьями (окружности впадин для детали с внутренними зубьями);r if is the nominal radius of the circumference of the vertices of the part with external teeth (the circumference of the depressions for the part with internal teeth);

aw - межцентровое расстояние в паре;a w is the center-to-center distance in a pair;

Zc - число зубьев обкладки статора;Z c is the number of teeth of the stator lining;

δ - натяг в паре ротор-обкладка статора.δ is the interference fit in the rotor-lining of the stator.

Исходя из требуемых энергетических характеристик, назначают радиусы образующих окружностей rs=(0,618...2,618)aw, rm=(0,166...2,618)aw, и находят профиль обкладки 2 статора по формулам:Based on the required energy characteristics, the radii of the forming circles r s = (0.618 ... 2.618) a w , r m = (0.166 ... 2.618) a w are assigned, and the profile of the stator lining 2 is found by the formulas:

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

профиль ротора:rotor profile:

Rop=rif-rm-2аw,R op = r if -r m -2a w ,

Figure 00000019
Figure 00000019

xop=Rop+rmcosαp,x op = R op + r m cosα p ,

уор=rmsinαp,y op = r m sinα p ,

ψpp(zp-1)/zp,ψ p = φ p (z p -1) / z p ,

xp=(xорcosφpорsinφp+aw)cosψp+(xорsinφpopcosφp)sinψp,x p = (x op sin cosφ p- oh op sinφ p + a w ) cosψ p + (x op sinφ p- op op cosφ p ) sinψ p ,

ур=-(xорcosφpopsinφp+aw)sinψp+(xорsinφpopcosφp)cosψp,y p = - (x y cosφ p op op sinφ p + a w) sinψ p + (x OR y sinφ p + op cosφ p) cosψ p,

где:Where:

Roc - радиус центра образующей окружности обкладки 2 статора rs,R oc - the radius of the center of the generatrix of the circumference of the plate 2 of the stator r s ,

Rop - радиус центра образующей окружности ротора rm,R op is the radius of the center of the generatrix of the circumference of the rotor r m ,

xс и ус - координаты номинального профиля обкладки 2 статора,x s and y s are the coordinates of the nominal profile of the lining 2 of the stator,

хр и ур - координаты номинального профиля ротора 4,x p and y p - coordinates of the nominal profile of the rotor 4,

φс и ψс - текущие углы поворота обкладки и его образующей окружности rs,φ s and ψ s are the current rotation angles of the plate and its generating circle r s ,

φp и ψp - текущие углы поворота ротора 4 и его образующей окружности rm,φ p and ψ p are the current rotation angles of the rotor 4 and its generating circle r m ,

αс - угол между осью Хос и нормалью к профилю обкладки статора в момент профилирования, with α - angle between the axis X axes and the normal to the profile of the stator electrode at the time of profiling,

αp - угол между осью Хор и нормалью к профилю ротора 4 в момент профилирования,α p is the angle between the axis X OP and the normal to the profile of the rotor 4 at the time of profiling,

rs - радиус образующей окружности обкладки 2 статора,r s is the radius of the generatrix of the circumference of the lining 2 of the stator,

rm - радиус образующей окружности ротора 4.r m is the radius of the generatrix of the circumference of the rotor 4.

Натяг в зацеплении получают, увеличив величины rif и rm, в формулах для определения профиля ротора 4 на величину δ.An interference fit is obtained by increasing the values of r if and r m in the formulas for determining the profile of the rotor 4 by a value of δ.

Героторный механизм винтовой гидравлической машины работает следующим образом. При использовании героторного механизма в винтовом гидравлическом двигателе буровая жидкость подается в верхнюю часть героторного механизма по колонне бурильных труб (на фиг. не показаны).Gerotor mechanism of a screw hydraulic machine operates as follows. When using the gerotor mechanism in a hydraulic screw motor, drilling fluid is supplied to the upper part of the gerotor mechanism through a drill pipe string (not shown in FIG.).

Под действием перепада давления буровой жидкости ротор 4 совершает планетарное движение внутри статора, обкатываясь винтовыми зубьями 4 по винтовым зубьям 3 обкладки из эластомера 2, закрепленной в трубчатом корпусе 1, показано на фиг.1, 2.Under the influence of the differential pressure of the drilling fluid, the rotor 4 makes a planetary movement inside the stator, rolling around with helical teeth 4 along the helical teeth 3 of the plate of elastomer 2, mounted in a tubular body 1, is shown in figures 1, 2.

При этом центральная продольная ось 6 ротора 4 совершает вращение вокруг центральной продольной оси 7 обкладки 2 из эластомера, закрепленной в трубчатом корпусе 1, по окружности радиуса аw, а сам ротор 4 поворачивается вокруг своей центральной продольной оси 6 в направлении, противоположном направлению планетарного движения, показано на фиг.2.In this case, the central longitudinal axis 6 of the rotor 4 rotates around the central longitudinal axis 7 of the elastomer plate 2 fixed in the tubular body 1 along a circle of radius a w , and the rotor 4 itself rotates around its central longitudinal axis 6 in the opposite direction to the planetary motion shown in figure 2.

Кинематическое движение ротора 4 относительно обкладки 2 трубчатого корпуса 1 определяется качением без скольжения зубьев 5 ротора 4, торцовый профиль которых очерчен как огибающая кривая радиусов rm при повороте системы координат Хор, Уор, которой принадлежит окружность радиуса rm, а центр окружности радиуса rm расположен на окружности с радиусом Rop, проведенным из центра системы координат Хор, Уор, причем центр системы координат Хор, Уор смещен от центральной продольной оси 6 ротора 4 на величину эксцентриситета 8, аw и определен выражением:The kinematic movement of the rotor 4 relative to the lining 2 of the tubular body 1 is determined by rolling the teeth 5 of the rotor 4 without sliding, the end profile of which is outlined as an envelope of the radius r m curve when the coordinate system is rotated X op , U op , which has a circle of radius r m and the center of a circle of radius r m is located on a circle with a radius R op drawn from the center of the coordinate system X op , U op , and the center of the coordinate system X op , U op is offset from the central longitudinal axis 6 of rotor 4 by an eccentricity of 8, and w living:

Rop=rif-rm-2aw,R op = r if -r m -2a w ,

а угол поворота φр системы координат Хор, Уор относительно неподвижной системы координат Хкр, Укр, центр которой расположен на центральной продольной оси 6 ротора 4, и угол поворота ψр системы координат Хр, Ур, центр которой расположен на центральной продольной оси 6 ротора 4 относительно неподвижной системы координат Хкр, Укр, связаны соотношением:and the angle of rotation φ p system X op coordinate, Y op relatively fixed system X coordinate Cr, Y Cr, the center of which is located on the central longitudinal axis 6 of the rotor 4, and the rotation angle ψ p X p coordinate system, Y p, whose center is located on the the central longitudinal axis 6 of the rotor 4 relative to the fixed coordinate system X cr , Y cr , are related by the ratio:

ψрp(Zp-1)/Zp,ψ p = φ p (Z p -1) / Z p ,

где Zp - число зубьев ротора 4, а координаты Хр, Ур номинального профиля ротора 4 определены выражениями:where Z p - the number of teeth of the rotor 4, and the coordinates X p , U p the nominal profile of the rotor 4 are determined by the expressions:

Хр=(Хорcosφрорsinφр+aw)cosψp+(Хорsinφрорcosφр)sinψp,X r = (X op op cosφ sinφ p -I p + a w) cosψ p + (X op op sinφ cosφ p -I p) sinψ p,

Ур=-(Хорcosφрорsinφр+аw)sinψр+(Хорsinφрорcosφр)cosψp,Y p = - (x op cosφ p - y op sinφp + а w ) sinψ p + (x op sinφ p + y op cosφ p ) cosψ p ,

по винтовым зубьям 3 обкладки 2 трубчатого корпуса 1, торцовый профиль зубьев 3 которых очерчен как огибающая кривая радиусов rs при повороте системы координат Хос, Уос, которой принадлежит окружность радиуса rs, a центр окружности радиуса rs расположен на окружности с радиусом Roc, проведенным из центра системы координат Хос, Уос, причем центр системы координат Хос, Уос смещен от центральной продольной оси 7 обкладки 2 на величину эксцентриситета 8, aw между центральными продольными осями 6 ротора 4 и, соответственно, 7 обкладки 2 и определен выражением:along helical teeth 3 of the lining 2 of the tubular body 1, the end profile of the teeth 3 of which is outlined as an envelope of the radius r s when the coordinate system X os is rotated, Y os , which contains a circle of radius r s , and the center of a circle of radius r s is located on a circle with radius R oc drawn from the center of the coordinate system X OS , Y OS , and the center of the coordinate system X OS , Y OS is offset from the central longitudinal axis 7 of the lining 2 by the amount of eccentricity 8, a w between the central longitudinal axes 6 of the rotor 4 and, accordingly, 7 plates 2 and define expression:

Figure 00000020
Figure 00000020

где rif - радиус впадин зубьев обкладки 2, угол поворота φc системы координат Хос, Уос относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, центр которой расположен на центральной продольной оси 7 обкладки 2, и угол поворота ψс системы координат Хс, Ус, центр которой расположен на центральной продольной оси 7 обкладки 2, относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, связаны соотношением:where r if is the radius of the gaps of the teeth of the shell 2, the rotation angle φ c of the coordinate system X OS , Y OS relative to the fixed coordinate system X k , Y k , the center of which is located on the central longitudinal axis 7 of the shell 2, and the rotation angle ψ from the coordinate system X with , With , the center of which is located on the Central longitudinal axis 7 of the plate 2, relative to the fixed coordinate system X to , To to are connected by the ratio:

Figure 00000021
Figure 00000021

где Zp и Zc - числа зубьев 5 ротора 4 и, соответственно, 3 обкладки 2, а координаты Хс, Ус номинального профиля обкладки определены выражениями:where Z p and Z c are the number of teeth 5 of the rotor 4 and, accordingly, 3 of the plate 2, and the coordinates X c , Y from the nominal profile of the plate are defined by the expressions:

Figure 00000022
Figure 00000022

При этом радиус rs, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев 3 в обкладке 2, радиус rm, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев 5 ротора 4, а также эксцентриситет 8, аw между центральной продольной осью 6 ротора 4 и центральной продольной осью 7 обкладки 2 связаны соотношениями:The radius r s , the envelope of which forms the end profile of the teeth 3 in the lining 2, the radius r m , the envelope of which forms the end profile of the teeth 5 of the rotor 4, as well as the eccentricity 8, and w between the central longitudinal axis 6 of the rotor 4 and the central longitudinal axis 7 plates 2 are connected by the relations:

Figure 00000023
Figure 00000023

При использовании героторного механизма в винтовых насосах ротор 4 приводится во вращение и, обкатываясь по зубьям 3 обкладки 2 трубчатого корпуса 1, преобразует механическую энергию вращения в гидравлическую энергию потока жидкости.When using the gerotor mechanism in screw pumps, the rotor 4 is rotated and, rolling around the teeth 3 of the lining 2 of the tubular body 1, converts the mechanical energy of rotation into hydraulic energy of the fluid flow.

Кинематика движения ротора 4 винтового насоса и преимущества, получаемые при использовании заявленного героторного механизма, аналогичны описанным выше для винтового гидравлического двигателя.The kinematics of movement of the rotor 4 of the screw pump and the benefits obtained by using the claimed gerotor mechanism are similar to those described above for a screw hydraulic motor.

Героторный механизм винтовой гидравлической машины при использовании в двигателях для вращения роторов от насосной подачи текучей среды или в насосах для подачи текучей среды за счет вращения роторов улучшает энергетические характеристики, по существу, развиваемую мощность и крутящий момент в двигателе или развиваемое давление и расход в насосе путем обеспечения максимальной площади поперечного сечения, занятой рабочим телом, при одинаковом контурном диаметре Dк, величине эксцентриситета зацепления механизма, числах зубьев обкладки и ротора за счет оптимизации величин радиусов окружностей, огибающие которых очерчивают торцовые профили зубьев в обкладке и роторе, вследствие чего обеспечивается снижение гидромеханических потерь за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладки и ротора, улучшения уплотнения по контактным линиям в зоне полюсов зацепления и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.The gerotor mechanism of a screw hydraulic machine when used in engines for rotating rotors from a pump fluid supply or in pumps for supplying a fluid by rotating the rotors improves the energy characteristics, essentially the developed power and torque in the engine or the developed pressure and flow rate in the pump by ensuring the maximum cross-sectional area occupied by the working fluid with the same contour diameter D k , the magnitude of the eccentricity of the gearing mechanism, the number of teeth of the plates and of the rotor by optimizing the values of the radii of the circles, the envelopes of which outline the end profiles of the teeth in the lining and the rotor, as a result of which the hydromechanical losses are reduced due to the uniform interference in all phases of the contact of the teeth of the lining and the rotor, and the seal is improved along the contact lines in the area of the engagement poles and reducing contact loads in the zone of maximum sliding speeds.

Источники информации:Information sources:

1. SU 93032 A, F16H 01/32, F16H 55/08, 21.03.1962.1.SU 93032 A, F16H 01/32, F16H 55/08, 03/21/1962.

2. RU 2166603 C1, E21B 4/02, 10.05.2001.2. RU 2166603 C1, E21B 4/02, 05/10/2001.

3. RU 2232317 C1, F16H 1/32, F16H 55/08, 10.07.2004 - прототип.3. RU 2232317 C1, F16H 1/32, F16H 55/08, 07/10/2004 - prototype.

Claims (2)

1. Героторный механизм винтовой гидравлической машины, содержащий статор, представляющий собой трубчатый корпус с закрепленной в нем обкладкой из эластомера, например из резины, с внутренними винтовыми зубьями и расположенный внутри статора ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев обкладки, ходы винтовых зубьев обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси ротора и обкладки смещены между собой на величину эксцентриситета, отличающийся тем, что торцовый профиль зубьев в обкладке из эластомера очерчен как огибающая кривая радиусов rs при повороте системы координат Хос, Уос, которой принадлежит окружность радиуса rs, а центр окружности радиуса rs расположен на окружности с радиусом Roc, проведенным из центра системы координат Хос, Уос, причем центр системы координат Хос, Уос смещен от центральной продольной оси обкладки на величину эксцентриситета аw между центральными продольными осями ротора и обкладки и определен выражением:1. The rotor mechanism of a screw hydraulic machine, comprising a stator, which is a tubular body with a sheath of elastomer, for example rubber, fixed to it, with internal helical teeth and a rotor with external helical teeth located inside the stator, the number of which is one less than the number of teeth of the sheath, the moves of the helical teeth of the plate and rotor are proportional to their number of teeth, and the central longitudinal axis of the rotor and plate are offset by an amount of eccentricity, characterized in that the end profile of teeth in an elastomer lining is outlined as an envelope of radius r s when the coordinate system X os is rotated, Y os , which contains a circle of radius r s , and the center of a circle of radius r s is located on a circle with radius R oc drawn from the center of the coordinate system X os , Y os , and the center of the coordinate system X os , Y os is offset from the central longitudinal axis of the plate by the amount of eccentricity a w between the central longitudinal axes of the rotor and plate and is defined by the expression: Roc=rif-rs-aw,R oc = r if -r s -a w , где rif - радиус впадин зубьев обкладки,where r if is the radius of the depressions of the teeth of the lining, угол поворота φс системы координат Хос, Уос относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, центр которой расположен на центральной продольной оси обкладки, и угол поворота ψc системы координат Хс, Ус, центр которой расположен на центральной продольной оси обкладки, относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, связаны соотношением:the rotation angle φ c of the coordinate system X OS , V OS relative to the fixed coordinate system X k , Y k , the center of which is located on the central longitudinal axis of the plate, and the rotation angle ψ c of the coordinate system X c , Y c , the center of which is located on the central longitudinal axis plates relative to a fixed coordinate system X k , Y k are related by the relation: ΨccZp/Zс,Ψ c = φ c Z p / Z s , где Zp и Zc - числа зубьев ротора и соответственно обкладки, а координаты Хс, Ус номинального профиля обкладки определены выражениями:where Z p and Z c - the number of teeth of the rotor and, respectively, the lining, and the coordinates X s , Y from the nominal profile of the lining are defined by the expressions:
Figure 00000024
Figure 00000024
при этом торцовый профиль зубьев ротора очерчен как огибающая кривая радиусов rm при повороте системы координат Хор, Уор, которой принадлежит окружность радиуса rm, а центр окружности радиуса rm расположен на окружности с радиусом Rop, проведенным из центра системы координат Хор, Уор, причем центр системы координат Хор, Уор смещен от центральной продольной оси ротора на величину эксцентриситета аw и определен выражением:the end profile of the teeth of the rotor is outlined as an envelope curve of radii r m when the coordinate system X op , U op , which belongs to a circle of radius r m , and the center of a circle of radius r m is located on a circle with a radius R op drawn from the center of the coordinate system X Oh , U Oh , and the center of the coordinate system is X Oh , Y Oh is offset from the central longitudinal axis of the rotor by the amount of eccentricity a w and is defined by the expression: Rор=rif-rm-2aw,R op = r if -r m -2a w , а угол поворота φр системы координат Хор, Уор относительно неподвижной системы координат Хкр, Укр, центр которой расположен на центральной продольной оси ротора, и угол поворота ψp системы координат Хр, Ур, центр которой расположен на центральной продольной оси ротора относительно неподвижной системы координат Хкр, Укр, связаны соотношением:and the rotation angle φ p system X op coordinate, Y op relatively fixed system X coordinate Cr, Y Cr, the center of which is located on the central longitudinal axis of the rotor, and rotation angle ψ p coordinate system X p, Y p, whose center is located on the central longitudinal the rotor axis relative to the fixed coordinate system X kr , Y kr , are related by the relation: ψpp(Zp-1)/Zp,ψ p = φ p (Z p -1) / Z p , где Zp - число зубьев ротора,where Z p is the number of teeth of the rotor, а координаты Хр, Ур номинального профиля ротора определены выражениями:and the coordinates X p , U p of the nominal profile of the rotor are determined by the expressions: Хр=(Xopcosφpopsinφp+aw)cosψp+(Xopsinφpopcosφp)sinψp,X p = (X op cosφ p -Y op sinφ p + a w ) cosψ p + (X op sinφ p -Y op cosφ p ) sinψ p , Ур=-(Xopcosφpopsinφp+aw)sinψp+(Xopsinφpopcosφp)cosψp,Y p = - (X op cosφ p -Y op sinφ p + a w ) sinψ p + (X op sinφ p + Y op cosφ p ) cosψ p ,
2. Героторный механизм винтовой гидравлической машины по п.1, отличающийся тем, что радиус rs, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев в обкладке, радиус rm, огибающая которых образует торцовый профиль зубьев ротора, а также эксцентриситет aw между центральными продольными осями ротора и обкладки связаны соотношениями:2. The gerotor mechanism of a screw hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the radius r s , the envelope of which forms the end profile of the teeth in the lining, the radius r m , the envelope of which forms the end profile of the teeth of the rotor, as well as the eccentricity a w between the central longitudinal axes the rotor and the plates are related by the relations: rs=(0,618...2,618)аw, rm=(0,166...2,618)аw.r s = (0.618 ... 2.618) and w , r m = (0.166 ... 2.618) and w .
RU2006112780/11A 2006-04-17 2006-04-17 Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine RU2309237C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112780/11A RU2309237C1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112780/11A RU2309237C1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2309237C1 true RU2309237C1 (en) 2007-10-27

Family

ID=38955765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006112780/11A RU2309237C1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2309237C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710338C1 (en) * 2019-07-01 2019-12-25 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Hydraulic downhole motor
CN112555356A (en) * 2020-12-03 2021-03-26 福建思普计量检测科技有限公司 Gear acceleration transmission unit
US11898560B1 (en) 2022-07-22 2024-02-13 Perfobore Inc. Working members of a rotary hydraulic or pneumatic machine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710338C1 (en) * 2019-07-01 2019-12-25 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Hydraulic downhole motor
CN112555356A (en) * 2020-12-03 2021-03-26 福建思普计量检测科技有限公司 Gear acceleration transmission unit
US11898560B1 (en) 2022-07-22 2024-02-13 Perfobore Inc. Working members of a rotary hydraulic or pneumatic machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8888474B2 (en) Downhole motors and pumps with asymmetric lobes
US10962004B2 (en) Synchronized conical screw compressor or pump
RU2228444C1 (en) Screw hydraulic machine gerotor mechanism
RU2283442C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2309237C1 (en) Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine
CN1316162C (en) Medium-high pressure gear pump having asymmetric double-circular-arc gear shape
RU2321767C1 (en) Screw hydraulic gerotor motor
RU2321768C1 (en) Screw hydraulic gerotor motor
RU2202694C1 (en) Screw hydraulic machine helical gear rotation mechanism
EP3499038B1 (en) Stator and rotor profile for improved power section performance and reliability
RU2166603C1 (en) Gerotor mechanism of screw face hydraulic machine
RU132474U1 (en) MULTI-STEP GEROTOR MECHANISM OF A SCREW HYDRAULIC MACHINE
US6093004A (en) Pump/motor apparatus using 2-lobe stator
TW202237983A (en) Screw assembly for a triple screw pump and triple screw pump comprising said assembly
US20100006342A1 (en) Method of making wellbore moineau devices
EP0173778B1 (en) Improvements relating to pumps
RU2194880C2 (en) Multistart gyrator mechanism of screw hydraulic machine
RU2534657C1 (en) Working member of screw-type rotor machine
RU2800620C1 (en) Screw gerotor pump stator
RU2144618C1 (en) Screw downhole motor
RU2375583C1 (en) Helical stator of hydraulic machine
TW202244391A (en) Screw assembly for a triple screw pump and screw pump comprising said assembly
RU71698U1 (en) GEROTOR MECHANISM OF SCREW BOTTOM ENGINE
RU2360129C2 (en) Gerotor mechanism of screw downhole motor
RU2232860C2 (en) Gyrator hydraulic motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210418