RU2482280C2

RU2482280C2 - Roller-paddle gear machine

Info

Publication number: RU2482280C2
Application number: RU2011110643/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Леонидович Шпади; Александр Александрович Талов; Александр Сергеевич Дзюбан
Original assignee: Андрей Леонидович Шпади; Александр Александрович Талов; Александр Сергеевич Дзюбан
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2013-05-20
Also published as: RU2011110643A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: roller-paddle gear machine includes outside shell-shaped rotor 1 with inner engagement. On rotor 1 there are large modular teeth-paddles 3 with possibility of sliding along cylindrical part of surface of inside stator 8. In bores of stator 8 there is one or two separating rollers 6, on the surface of which cavities 5 of large modular engagement are made, which are conjugated at rotation with teeth-paddles 3 of rotor 1 and arranged diametrically. Cavities 5 are geometrically conjugated with small modular teeth 7 of synchronising gear mechanism, which are made on cylindrical part of separating rollers 6. Teeth-paddles 3 of rotor 1 are geometrically adjacent to cavities of small modular teeth 4 of the synchronising gear mechanism. Supply and discharge channels 9 of working medium are interconnected with connecting holes of the cover plate of stator 8 and with large inter-roller chamber 15 near separating rollers 6.

EFFECT: increasing working volume of the machine, simplifying the design, reducing its metal consumption, undesired vibrations and hydraulic losses.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к объемным машинам и может быть использовано в качестве гидромоторов, гидронасосов и пневмоприводов различного назначения.The invention relates to volumetric machines and can be used as hydraulic motors, hydraulic pumps and pneumatic drives for various purposes.

Известна роликолопастная гидромашина, содержащая рабочую камеру, включающую корпусные детали, в расточках которых размещены с образованием большой и малой межроликовых камер ротор с лопастями и ролики-разделители, соединенные друг с другом посредством синхронизирующих шестерен, причем в корпусных деталях выполнены каналы подвода и отвода рабочей среды. Рабочая камера снабжена бандажом, охватывающим ее по периферии, в виде распределительного узла, напрессованного на одну или несколько корпусных деталей или посаженного по цилиндрической посадке с диаметральным зазором (см. RU 2205273. 27.05.2003, F01C 1/14).Known roller-blade hydraulic machine containing a working chamber, including body parts, in the bores of which are placed with the formation of large and small inter-roller chambers, a rotor with blades and spacer rollers connected to each other by means of synchronizing gears, and channels for supplying and discharging the working medium are made in the body parts . The working chamber is equipped with a bandage covering it around the periphery, in the form of a distribution unit, pressed onto one or more body parts or planted in a cylindrical fit with a diametrical clearance (see RU 2205273. 05/27/2003, F01C 1/14).

Довольно сложная конструкция известного прототипа обладает относительно небольшим рабочим объемом и плохой технологичностью, затрудняющей ее непосредственное использование для привода колеса, пропеллера, гребного винта и других полезных нагрузок.A rather complex design of the known prototype has a relatively small displacement and poor manufacturability, making it difficult to directly use it to drive a wheel, propeller, propeller and other payloads.

Технической задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков, а именно существенное увеличение рабочего объема машины, упрощение конструкции, снижение ее металлоемкости, себестоимости, нежелательных вибраций и гидравлических потерь.An object of the invention is to eliminate the above disadvantages, namely a significant increase in the working volume of the machine, simplifying the design, reducing its metal consumption, cost, unwanted vibrations and hydraulic losses.

Указанная задача достигается в шестеренной роликолопастной машине, содержащей корпус, каналы подвода и отвода рабочей среды, рабочую камеру, образованную корпусными деталями ротора и статора, в котором выполнены расточки для размещения роликов-разделителей с образованием большой и малой межроликовых камер, синхронизирующую зубчатую передачу, согласно изобретению на внешнем стаканообразном роторе с внутренним зубчатым зацеплением выполнены лопасти в виде крупномодульных зубьев зубчатого зацепления с возможностью скольжения по цилиндрической части поверхности внутреннего статора, в расточках статора размещены один или два ролика-разделителя, на поверхности которых выполнены впадины крупномодульного зубчатого зацепления, сопрягаемые при вращении с зубьями-лопастями ротора и размещенные диаметрально, при этом впадины крупномодульного зубчатого зацепления геометрически сопряжены с мелкомодульными зубьями синхронизирующей зубчатой передачи, выполненными на цилиндрической части роликов-разделителей, а крупномодульные зубья-лопасти ротора геометрически сопряжены с впадинами мелкомодульных зубьев синхронизирующей зубчатой передачи зубьями-лопастями ротора, а каналы подвода и отвода рабочей среды сообщаются с присоединительными отверстиями крышки статора и с большой межроликовой камерой вблизи роликов-разделителей.This task is achieved in a gear roller-blade machine containing a housing, channels for supplying and discharging a working medium, a working chamber formed by body parts of the rotor and stator, in which bores are made to accommodate the separator rollers with the formation of a large and small inter-roller chambers, synchronizing gear transmission, according to the invention on the external cup-shaped rotor with internal gearing made blades in the form of large-modular gear teeth with the possibility of sliding along the tsil of the inner surface of the inner stator, in the stator bores there are one or two separator rollers, on the surface of which there are hollows of a large-modular gear meshing, mating during rotation with teeth-rotor blades and placed diametrically, while the hollows of a large-modular gearing are geometrically synchronized with small gears made on the cylindrical part of the separator rollers, and large-modular teeth-rotor blades geometrically mate They are provided with cavities of small-modular teeth of the synchronizing gear transmission by the teeth of the rotor blades, and the channels for supplying and discharging the working medium communicate with the connecting holes of the stator cover and with a large inter-roller chamber near the separator rollers.

При размещении в расточках статора одного ролика-разделителя профиль зубьев-лопастей ротора соответствует огибающей двух рядом стоящих зубьев циклоидального часового зацепления, а профиль вершины зубьев-лопастей по дуге окружности соответствует профилю впадин крупномодульного зубчатого зацепления ролика-разделителя.When one separator roller is placed in the bore of the stator, the profile of the teeth of the rotor blades corresponds to the envelope of two adjacent teeth of the cycloidal hour gear, and the profile of the tops of the teeth of the blades along an arc of a circle corresponds to the profile of the troughs of a large-modular gearing of the separator roller.

Такое выполнение конструкции гидромашины позволяет упростить технологию ее изготовления, снизить металлоемкость и себестоимость, а также адаптировать ее использование в качестве встроенных гидроредукторов колес автотранспорта, рулевого винта вертолета и мультипликатора ветроэлекторогенераторов.Such a design of the hydraulic machine allows us to simplify its manufacturing technology, reduce metal consumption and cost, as well as adapt its use as built-in hydraulic gearboxes for vehicle wheels, helicopter tail rotor and wind generator multiplier.

Для пояснения изобретения на фиг.1 показан поперечный разрез гидромашины с двумя роликами-разделителями, на фиг.2 - ее продольный разрез, на фиг.3 - поперечный разрез с одним роликом-разделителем.To illustrate the invention, FIG. 1 shows a cross section of a hydraulic machine with two spacer rollers, FIG. 2 is a longitudinal section thereof, and FIG. 3 is a cross section with one spacer roller.

Предлагаемая машина содержит внешний стаканообразный ротор 1 с торцевой шестерней или шлицами 2 для связи с нагрузкой и внутренним разномодульным зубчатым зацеплением в виде крупномодульных зубьев-лопастей 3 и мелкомодульных синхронизирующих зубьев 4, геометрически сопряженных между собой для обеспечения равномерного вращения.The proposed machine contains an external cup-shaped rotor 1 with an end gear or splines 2 for communication with the load and an internal multimodular gearing in the form of large-modular teeth-vanes 3 and small-module synchronizing teeth 4, geometrically mated to ensure uniform rotation.

Крупномодульные зубья-лопасти сопрягаются при вращении с крупномодульными диаметрально расположенными впадинами 5 двух роликов-разделителей 6 с однотипными мелкомодульными синхронизирующими зубьями 7 на цилиндрической части поверхности роликов-разделителей 6. Эти ролики-разделители 6 расположены в проточках внутреннего статора 8 с гладкой цилиндрической поверхностью, по которой герметично скользят вершины крупномодульных зубьев-лопастей 3.Large-module teeth-blades mate when rotating with large-module diametrically located cavities 5 of two separator rollers 6 with the same type of small-module synchronizing teeth 7 on the cylindrical part of the surface of the separator rollers 6. These separator rollers 6 are located in the grooves of the inner stator 8 with a smooth cylindrical surface, which tightly glide the tops of the large-modular teeth-blades 3.

Статор 8 снабжен каналами 9 подвода и отвода рабочей среды, которые совмещены с соответствующими присоединительными отверстиями приштифтованной крышки 10 статора с крепежным болтом 11, уплотнителем 12 и радиально-упорным подшипником 13 на роликах качения с перекрещивающимися осями. Второй подшипник 14 установлен на противоположном торце статора 8 и запрессован в днище сварного стаканообразного ротора 1. Внутренняя поверхность ротора 1 и цилиндрическая поверхность статора 8 образуют рабочую полость, которую ролики-разделители 6 делят на большую 15 и малую 16 межроликовые камеры, снабженные торцевыми уплотнениями 17, которые могут быть изготовлены из фторопласта или баббита и одновременно являются подшипниками скольжения осей роликов-разделителей 6. Каналы подвода и отвода рабочей среды 9 сообщаются с большой межроликовой камерой 15 вблизи роликов-разделителей 6, которые по углу установки развернуты относительно друг друга так, что при прохождении крупномодульного зуба-лопасти 3 один из них герметично блокирует малую межроликовую камеру 16.The stator 8 is equipped with channels 9 for supplying and discharging the working medium, which are combined with the corresponding connecting holes of the stator cover 10 with a fixing bolt 11, a seal 12 and an angular contact bearing 13 on rolling rollers with intersecting axes. The second bearing 14 is mounted on the opposite end of the stator 8 and is pressed into the bottom of the welded cup-shaped rotor 1. The inner surface of the rotor 1 and the cylindrical surface of the stator 8 form a working cavity, which the spacer rollers 6 divide into large 15 and small 16 inter-roller chambers equipped with mechanical seals 17 , which can be made of fluoroplastic or babbit and at the same time are bearings of the axes of the separator rollers 6. The channels for supplying and discharging the working medium 9 communicate with large inter-rollers second cam rollers 15 near the separator 6 that setting the angle deployed relative to one another so that the passage of coarse-grained tooth-blade 3 of them hermetically blocked mezhrolikovuyu small chamber 16.

При упрощенном исполнении роликолопастной машины она содержит лишь один ролик-разделитель 18, установленный на подшипнике 19 неподвижной оси 20 статора 21. Каналы 22 подвода и отвода рабочей среды статора 21 также сообщаются с присоединительными отверстиями торцевой крышки. При этом для увеличения высоты крупномодульного зуба-лопасти 23 и его прочности профиль такого зуба соответствует огибающей двух соседних (рядом стоящих) зубьев циклоидального часового зацепления.With a simplified design of the roller blade machine, it contains only one roller separator 18 mounted on the bearing 19 of the fixed axis 20 of the stator 21. The channels 22 for supplying and discharging the working medium of the stator 21 also communicate with the connecting holes of the end cover. Moreover, to increase the height of the large-modular tooth-blade 23 and its strength, the profile of such a tooth corresponds to the envelope of two adjacent (adjacent) teeth of cycloidal clock gearing.

Вершина такого упрочненного зуба 23 соответствует дуге окружности крупномодульных впадин ролика-разделителя 18. Тогда как впадины внутреннего зацепления стаканообразного ротора 24 (части поверхности ротора между зубьев 23) и выступы ролика-разделителя 18 (части ротора, разделенные диаметрально расположенными впадинами) снабжены мелкомодульным синхронизирующим зубчатым зацеплением 25. Профиль крупномодульных зубьев 23 геометрически сопряжен с мелкомодульным зубчатым зацеплением ротора.The top of such a hardened tooth 23 corresponds to the circular arc of the large-module cavities of the separator roller 18. Whereas the internal gearing cavities of the cup-shaped rotor 24 (parts of the rotor surface between the teeth 23) and the protrusions of the separator roller 18 (rotor parts separated by diametrically located cavities) are provided with a finely modular synchronizing gearing 25. The profile of coarse teeth 23 is geometrically coupled to the finely modular gearing of the rotor.

Предлагаемая роликолопастная машина работает следующим образом. Под действием энергии давления рабочей среды, подводимой по каналу 9 в рабочую полость (обозначено (+) на фиг.1), она воздействует на ролики-разделители 6, один из которых всегда перекрывает малую межроликовую камеру 16, и крупномодульные зубья-лопасти 3 внешнего ротора 1, который начинает вращаться, перенося рабочую среду в отводящий канал 9 (обозначено (-) на фиг.1).The proposed roller blade machine operates as follows. Under the influence of the pressure energy of the working medium supplied through the channel 9 into the working cavity (indicated by (+) in Fig. 1), it acts on the separator rollers 6, one of which always overlaps the small inter-roller chamber 16, and large-modular teeth-vanes 3 of the external rotor 1, which begins to rotate, transferring the working medium to the discharge channel 9 (indicated by (-) in figure 1).

Благодаря разномодульному зубчатому зацеплению между ротором 1 и каждым роликом-разделителем 6, они начинают синхронно вращаться так, что один из роликов-разделителей 6 пропускает через свою крупномодульную впадину соответствующий зуб-лопасть 3, а другой, образуя с поверхностью статора 8 лабиринтное уплотнение из своих мелкомодульных зубьев и с обкатываемой поверхностью этого зуба ротора 1 - другой уплотняющий зазор, разделяет рабочую область на зону высокого и низкого давления.Due to the multi-module gearing between the rotor 1 and each separator roller 6, they begin to rotate synchronously so that one of the separator rollers 6 passes the corresponding tooth-vane 3 through its large-module cavity, and the other, forming a labyrinth seal from its small-modular teeth and with a rolling surface of this tooth of the rotor 1 - another sealing gap, divides the working area into a zone of high and low pressure.

Поскольку подвижная граница перепада давлений всегда находится на крупномодульных зубьях-лопастях в большой межроликовой камере 15, а малая 16 - только выполняет функцию шлюза, то на каждый оборот ротора приходится максимально возможный рабочий объем, который меньше геометрического лишь на величину собственного объема крупномодульных зубьев-лопастей 3, что позволяет существенно его увеличить относительно рабочего объема гидромашин с внутренним ротором меньшего диаметра.Since the moving boundary of the pressure drop is always located on large-modular teeth-blades in a large inter-roller chamber 15, and small 16 only serves as a lock, then for each revolution of the rotor there is the maximum possible working volume, which is less than the geometric volume only by the size of the own volume of large-modular teeth-blades 3, which allows it to significantly increase relative to the working volume of hydraulic machines with an internal rotor of a smaller diameter.

При наличии одного ролика-разделителя (фиг.3) блокирующее действие создается за счет значительной величины дуги уплотнения статора между вершинами зубьев-лопастей циклоидального часового зацепления, соответствующих профилю сдвоенных зубьев.In the presence of one roller separator (figure 3), the blocking effect is created due to the significant magnitude of the stator sealing arc between the tops of the teeth-blades of the cycloidal clock gearing corresponding to the profile of the double teeth.

Поскольку разграничение зон высокого и низкого давления происходит как по линии контакта крупномодульных зубьев-лопастей 22 ротора и соответствующих впадин ролика-разделителя 18, так и по поверхности контакта статора 20, то весь вращающий момент приложен именно к внешнему ротору, так как ролик-разделитель лишь свободно вращается на своем подшипнике 19 вокруг неподвижной оси статора 20.Since the distinction between high and low pressure zones occurs both along the contact line of large-modular teeth of the rotor blades 22 and the corresponding cavities of the separator roller 18, and along the contact surface of the stator 20, the entire torque is applied to the external rotor, since the separator roller is only freely rotates on its bearing 19 around the fixed axis of the stator 20.

Это позволяет снимать всю полезную мощность непосредственно с внешнего ротора, пристыкованного к пропеллеру, колесу или иной механической нагрузке при максимально возможном рабочем объеме и минимальном количестве деталей предлагаемой гидромашины.This allows you to remove all the useful power directly from the external rotor, docked to the propeller, wheel or other mechanical load with the maximum possible working volume and the minimum number of parts of the proposed hydraulic machine.

Claims

1. Gear roller machine containing a housing, channels for supplying and discharging a working medium, a working chamber formed by body parts of the rotor and stator, in which bores are made to accommodate the separator rollers with the formation of large and small inter-roller chambers, synchronizing gear transmission, characterized in that that on the external cup-shaped rotor with internal gearing, blades are made in the form of large-modular gear teeth with the possibility of sliding along the cylindrical part of the surface internal stator, one or two separator rollers are placed in the stator bores, on the surface of which there are hollows of a large-modular gearing, mating during rotation with teeth-blades of the rotor and placed diametrically, while the hollows of a large-modular gearing are geometrically coupled with small-modular gears made on the cylindrical part of the separator rollers, and large-modular teeth-blades of the rotor are geometrically interfaced with hollows x teeth of the synchronizing gear transmission between the teeth of the rotor blades, and the channels for supplying and discharging the working medium communicate with the connecting holes of the stator cover and with a large inter-roll chamber near the separator rollers.

2. The machine according to claim 1, characterized in that when one separator roller is placed in the bore of the stator, the profile of the teeth of the rotor blades corresponds to the envelope of two adjacent teeth of the cycloidal hour gear, and the profile of the tops of the teeth of the blades along the circular arc corresponds to the profile of the hollows of a large-modular gear gearing of the separator roller.