Зубчатое зацепление для винтовых компрессоров и насосов Советский патент 1960 года по МПК F04D3/02 

Изобретение касается области усовершенствования профиля рабочих органов (зубьев) винтовых компрессоров и насосов.

Известно, что профиль зубьев винтов определяет габариты и существенно влияет на экономичность винтовых машин. Применяемые окружные профили зубьев, а также их модификации и комбинации с циклоидальными профилями не всегда удовлетворяют специфическим требованиям, предъявляемым к компрессорным и насосным винтам, к числу которых, в частности, относятся требования уменьшения длины линии контакта, увеличения угла подъема зубьев винтов и полезной плопдади торцового сечения винта.

Согласно изобретению профилирование зубьев винтов выполняется таким образом, чтобы наиболее полно удовлетворить перечисленным требованиям, для чего зуб основного (ведущего) винта очерчен по эллипсу, а профиль зуба сопрял енного (ведомого) винта является огибающей семейства кривых, образуемого при движении профильной кривой зуба основного винта.

На фиг. 1 (а, б и в) изображены три возможные разновидности эллиптического профиля основного и профиля сопряженного зубьев; на фиг. 2 показана расчетная схема описываемого зацепления; на фиг. 3 изображены основной и сопряженный профили и линия зацепления; фиг. 4 показан симметричный составной профиль зубьев; на фиг. 5 -асимметричный составной профиль основного и сопряженного зубьев.

Принятые условные обозначения: XiOiy - подвижная система координат, связанная с основным (ведущим) винтом; Х202У2 - подвижная система координат, связанная с сопряженным винтом; АоО,Уо -

Ло 125860

неподвижная система координат; а - большая полуось эллипса; b - малая полуось эллипса; d - расстояние от центра эллипса до центра начальной окружности; 1|з - параметр профиля (угол эксцентрической аномалии эллинса); rpi -угол поворота основного (ведущего) винта; (Р2- угол поворота сопряженного (ведомого) винта; и К. -f/21 - передаточные соотношения; А - межцентровое расстояние; Г1„ - радиус начальной окружности основного винта; радиус начальной окружности сопряженного винта.

Связь между подвижными координатами и неподвижными / оО|Уо дается соотношениями:

f Ao А-; созф - г/1 sincp,

I г/о ;с| 81пф1 + г/ (1)

Профиль зуба основного (ведуш,его) винта в сечении нлоскостью, перпендикулярной к оси винта, имеет эллиптическое очертание.

Параметрическое уравнение ис.ходного эллиптического профиля в системе запишется в таком виде:

+ а- cosij)

1г/1 6 sini) (II)

Большая полуось эллипса направлена радиально. Центр эллилса может находиться па начальной окружности (фиг. 1,а и б), либо внутри (фиг. },в или вне ее.

Сопряженный профиль зуба другого винта является огибающей семейства кривых, образуемого при движении точками профильной кривой зуба основного винта.

Параметрическое уравнение профиля, сопряженного с заданным, имеет такой вид:

f х,-2 А со5ф2 - d cosKffi - а cosol)- cosK(pi + Ь sinij) з{п/Сф1

г/2 -А 51пф2 + d sinKffi + а cosal 5 п/Сф1 + b соз/Сф . . (lit)

В случае зацепления винтов различного диаметра, зубья ведущего винта целесообразно выполнять с эллиптическим профилем, а ведомого винта - с сопряженным.

Параметрическое уравнение линии зацепления, как геометрического места точек соприкосновения сопряженных профилей в неподвижной системе координат XoOiy, представится следующим образом:

I Xo d созф; + а соЗф - соз-ф - b з1пф1 3inil)

Уо d- зшф1 -f а 31Пф1 С08г|з + b 3imj; созф ...... (IV).

Связь между параметрами ф1 и ф в уравнениях (III) и (IV) устанавливается якобианом:

dx, дх.2

ду

ду.

а,

раскрытие которого дает такое уравнение

- b з1пф1 - созг|; - () sinij) cosij) -а ; d лщ +

+ ri „ а СОЗФ1 з1пг|) 0.

В сравнении с применяемыми винтовыми компрессорами, имеющими зубья с окружным профилем, винтовые компрессоры и насосы с эллиптическим профилем зубьев дают расчетное увеличение полезного

0(V)

рабочего объема на 6 -г 12%; уменьшение длины контактной линии и увеличение угла нодъема зуба винта. Указанные обстоятельства позволяют нолучить винтовой компрессор или насос с большей производительностью, напорностью и лучшим к.п.д.

На основе эллиптического профиля может быть построено несколько комбинированных профилей, состояш.их из совокупности припасованных к эллипсу симметрично, либо несимметрично отрезков кривых, как например, циклоидальных, окружных и других возможных кривых.

Профиль основного винта (фиг. 4) состоит из совокуппости симметрично припасованных к эллипсу двух эпициклоид и двух дуг окружностей, центр которых лежит на начальной окружности указанного винта. Несимметричные профили основного и сопряженного зубьев винтов на фиг. 5 очерчены несколькими математическими кривыми.

Зубья с составными профилями могут более полно удовлетворить предъявляемые к ним требования, чем зубья, состоящие из однородной профильной кривой.

Предмет изобретения

1.Зубчатое зацепление для винтовых компрессоров и насосов, отличающееся тем, что, с целью увеличения полезной площади торцового сечения випта, увеличение угла подъема зубьев винтов и уменьщение длины контактной линии, профиль зуба основного (ведущего) винта выполнен по эллиптической кривой, а профиль зуба сопряженного (ведомого) винта является огибающей семейства кривых, образуемого при движении точками профильной кривой зуба основного винта.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что центр эллннса, по которому выполнен зуб основного винта, может находиться и не «а начальной окружности.

3.Устройство по пп. 1и2, отличающееся тем, что основной профиль зуба состоит из совокупности симметричпо или несимметрично припассованных к эллипсу участков окрзжпостей, эпициклоид и других возможных кривых, что улучшает характеристики зацепления, указанные в п, 1.

- 3 -ль 125860