Объемная роторная машина Советский патент 1992 года по МПК F04C2/00 F04C2/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для перекачки рабочей среды и в гидроприводах различных машин.

Известен винтовой негерметичный насос, содержащий корпус и установленные в корпусе параллельно с возможностью взаимодействия между собой два профилированных ротора с винтовыми зубьями, профиль начальной головки каждого из которых в торцовом сечении ограничен эпициклоидой, а профиль начальной ножки зуба каждого ротора в торцовом сечении ограничен удлиненной эпициклоидой, очерченной точкой окружности вершин зубьев другого ротора до касания с окружностью впадин зубьев.

Недостатком известного насоса является пониженная надежность и долговечность из-за высоких контактных напряжений между взаимодействующими роторами Неблагоприятный силовой контакт обусловлен тем, что точка, являющаяся вершиной угла образованного пересечением эпициклоиды

и наружной окружности, скользит по всей длине основания профиля другого; а точка лежащая на центроиде (начальной окружности) одного профиля и являющаяся вершиной угла, скользит по всей длине вершины профиля другого, вследствие чего роторы быстро изнашиваются. Кроме того, профиль ротора крутой, что приводит к повышенному износу при перекачивании жидкостей с большим содержанием механических частиц, при этом уменьшается стойкость режущего инструмента из-за неоптимальных углов резания и создаются большие трудности для нанесения на профиль роторов износостойких покрытий. Все это снижает надежность и долговечность ротора обьем- ной машины и увеличивает трудоемкость их изготовления.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности насоса путем уменьшения контактных напряжений между профилями зубьев, введения доли качения между профилями, создания более полого и плавного профиля для плавного

VI

сл

i

00

направления потока перекачиваемой жидкости и для оптимальных условий нанесения износостойких покрытий, а также повышение технологичности нарезки зубьев.

Поставленная цель достигается тем, что начальная ножка каждого профиля выполнена из двух участков: удлиненной эпициклоиды и гипоциклоиды, а начальная головка - на эпициклоиды, причем эпициклоида и гипоциклоида взаимоогибаемые, образующая их окружность имеет радиус (г) меньший, чем радиус центроида (R), т.е. модуль

кривых ( т X) меньше единицы (фиг.2).

Для практического применения рекомендуются модули меньше 0,5, так как при этом получается участок гипоциклоиды вогнутым и приведенный радиус кривизны в точке контакта выпуклой вершины и вогнутого основания получается большим, в результате получается малое контактное напряжение. Контактное напряжение невелико еще и из-за того, что большую часть времени зацепления профилей в контакте находится и вторая точка - наружная крайняя точка начальной головки одного профиля скользит по удлиненной эпициклоиде начальной ножки другого профиля. Уменьшая модуль циклоидальных кривых, получаем более пологий профиль, что благоприятно для направления потока жидкости и технологичности нарезки. Кроме того, при этом увеличивается доля качения профилей, так как увеличивается длина гипоциклоиды, по которой катится и скользит эпициклоида начальной головки другого профиля.

На фиг.1 изображена объемная роторная машина, поперечный разрез (представлены роторы с одним зубом; для применения ротора с прямыми зубьями без синхронизирующих шестерен необходимо обеспечивать коэффициент торцового перекрытия больше единицы, что достигается выбором соответствующего числа зубьев для конкретной относительной глубины нарезки роторов); на фиг 2 - схема контакта профиля ведущего ротора с профилем ведомого в торцовом сечении (перпендикулярном оси ротора).

Объемная роторная машина содержит ведущий 1 и ведомый 2 профилированные роторы с винтовыми или прямыми зубьями, установленные в корпусе 3 параллельно и с возможностью взаимодействия между собой.

Профиль ABCCi зуба ведущего ротора 1 в торцовом сечении взаимоогибаемый с профилем cbaai зуба ведомого ротора 2.

Начальная головка АВ профиля ведущего ротора выполнена по эпициклоиде, которая вычерчивается точкой, лежащей на образующей окружности 6, при ее наружном качении по центроиде 7 (начальной окружности), а взаимоогибаемый начальной головкой АВ участок начальной ножки baai профиля cbaai ведомого ротора 2 выполнен по гипоциклоиде, которая вычерчивается точкой,

лежащей на образующей окружности 6 при ее внутреннем качении по центроиде 8 (начальной окружности). Начальная головка cb профиля ведомого ротора выполнена по эпициклоиде, которая вычерчивается точкой, лежащей на образующей окружности 9 при ее наружном качении по центроиде 8, а взаимоогибаемый с начальной головкой cb участок ВС начальной ножки BCCi профиля ABCCi ведущего ротора 1 выполнен по гипоциклоиде, которая вычерчивается точкой, лежащей на образующей окружности 9 при ее внутреннем качении по центроиде 7. При этом точка С является нижней активной точкой гипоциклоиды ВС, которая соответствует точке С эпициклоиды cb. Точка а является нижней активной точкой гипоциклоиды Ьа, которая соответствует точке А эпициклоиды АВ. Участок CCi начальной ножки BCCi профиля ABCCi ведущего ротора выполнен по

удлиненной эпициклоиде, очерченной точкой с при качении ее центроиды 8 по центроиде 7, удлиненная эпициклоида начинается в точке С и заканчивается в точке Ci - точке касания ее с окружностью 10

впадины ведущего ротора. Участок аат начальной ножки baai, профиля cbaai ведомого ротора выполнен по удлиненной эпициклоиде, очерченной точкой А при качении ее центроиды 7 по центроиде 8, удлиненная эпициклоида начинается в точке а и заканчивается в точке ai - точке касания ее с окружностью 11 впадины ведомого ротора.

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 зуЬьев. и радиусы образующих окружностей 9 и 11 разные т.е профили зубьев роторов разные. Для двухвинтовых насосов, а также для шестеренных насосов рекомендуется применят одну и ту

же геометрию ведущего и ведомого роторов, что позволяет применять для их нарезки и контроля один и тот же инструмент.

Для этого необходимо, чтобы радиусы центроид 7 и 8 были равны между собой и

радиусы образующих окружностей 6 и 9 были также равны между собой.

Насос работает следующим образом.

При вращении роторов 1 и 2 объемы жидкости, заключенные между ними и корпусом 3 и ограниченные взаимоогибаемыми профилями ABCCi и cbaai зубьев, перемещаются из всасывающей камеры 4 в нагнетательную камеру 5.

Использование предлагаемого профиля при изготовлении цилиндрических зубчатых передач увеличивает надежность и долговечность самого зацепления и машины, а также значительно снижает трудоемкость изготовления.

Формула изобретения Объемная роторная машина, содержащая корпус, установленные в корпусе парал0

5

0

лельно и с возможностью взаимодействия между собой два профилированных ротора с винтовыми зубьями, профиль начальной голозки каждого из которых в торцовом сечении ограничен эпициклоидой, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности путем уменьшения контактных напряжений между взаимодействующими роторами, профиль начальной ножки зуба каждого ротора в торцовом сечении ограничен гипоциклоидой, взаимоогибаемой с эпициклоидой начальной головки зуба другого ротора, и сопряженной с ней в точке, соответствующей точке эпициклоиды, лежащей на окружности вершин зубьев другого ротора, удлиненной эпициклоидой, очерченной точкой окружности вершин зубьев другого ротора до касания с окружностью впадин зубьев.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к винтовым насосам. С целью повышения надежности и долговечности в объемной роторной машине, содержащей корпус, два взаимодействующих профилированных ротора с винтовыми зубьями, профиль начальной ножки зуба каждого ротора в торцовом сечении ограничен гипоциклоидой и сопряженной с ней в точке, соответствующей точке эпициклоиды, лежащей на окружности вершин зубьев другого ротора, удлиненной эпициклоидой, очерченной точкой окружности вершин зубьев другого ротора до касания t окружностью впадин зубьев. 2 ил.

„4 . „, V , , Л