Шестеренная машина Советский патент 1993 года по МПК F04C2/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шестеренным гидромашинам, а также может быть использовано в шестеренных пневмомашинах.

Целью изобретения является увеличение рабочего объема машины путем увеличения диаметров вершин шестерен без изменения коэффициента перекрытия в зацеплении их зубьев.

На фиг. 1 изображен разрез шестерен- ной машины; на фиг, 2 - схема элементов зацепления машины.

Предложенная шестеренная машина внешнего зацепления состоит из корпуса 1, в цилиндрических расточках которого на опорах установлены ведущая 2 и ведомая 3 шестерни с эвольвентными профилями зубьев. Зубья 4 и 5 шестерен сопряжены между собой с образованием необходимых бокового и радиального зазоров. Эвольвентные профили зубьев 4 и 5 шестерен 2 и 3 смещены

в радиальном и тангенциальном направлениях относительно их делительных окружностей. При этом нижняя активная часть профиля б каждого зуба подрезана таким образом, что при заданном коэффициенте перекрытия, являющимся отношением длины активной линии зацепления да к шагу зацепления Ра , например, равным единице, нижняя активная 7 и граничная точки профиля 6 совпадают. Точками 7 на сопряженных зубьях определяются верхние активные точки 8 профилей 6. Кроме того, зубья шестерен 4 и 5 выполнены без заострений, а их высоты зубьев таковы, что в зацеплении шестерен 2 и 3 существует необходимый для работы гидромашины радиальный зазор 9, больший нуля.

Высоты зубьев 4 и 5 шестерен определяют их диаметр вершин da, обусловлены величиной рабочего объема шестеренной машины и не изменяют коэффициента перекрытия в зацеплении,

(Л

С

со

о ю

сЈ

Шестеренная машина в режиме генератора (насоса) работает следующим образом. При вращении шестерни 2 рабочая среда (жидкость) захватывается зубьями 4 и 5 в межзубовых впадинах переносится из полости низкого давления в полость высокого давления.

При этом наличие радиального зазора 9 в зацеплении зубьев 4 и 5 шестерен 2 и 3 устраняет возможность заклинивания зубьев в корпусе 1 при работе шестеренной машины. Отсутствие заострения зубьев шестерен обеспечивает их достаточную прочность и не допускает увеличенных утечек через зазоры между корпусом 1 и диаметрами вершин зубьев da шестерен 2 и 3. Выбранные таким образом высоты зубьев 4 и 5 шестерен 2 и 3 определяют необходимый рабочий объем машины и обеспечивают заданную подачу.

При работе машины коэффициент перекрытия определяется расположением на профилях 6 зубьев 4 и 5 нижних активных точек 7 профилей, которые определяют длину активной линии зацепления.

Как известно, коэффициент перекрытия определяется отношением длины активной линии зацепления да к шагу зацепления Ра .

m cosa ,

где m - модуль зубьев.

Длина активной линии зацепления, в свою очередь, равна отрезку на линии зацепления АЙ, ограниченному верхними активными точками 8 профилей в зацеплении. Обычно эти точки совпадают с точками профилей на диаметрах вершин шестерен; а для подрезанных зубьев находятся ниже, при этом верхняя часть зуба в зацеплении не участвует и не влияет на коэффициент перекрытия. Но при этом величина рабочего объема гидромашины определяется общеизвестным выражением.

Предложенная машина имеет улучшенные конструктивные показатели, например, уменьшенную удельную массу глуд по сравнению с прототипом, так как при неизменных массе и габаритах предложенная шестерен мая машина имеет увеличенный рабочий объем .

Рассмотрим случай, когда в новой машине радиус вершин увеличен на одну пятую модуля зубьев по сравнению с прототипом, что предполагает увеличение рабочего объема гидромашины на AVo, тогда

р2

AVo - 2гг b(ra + 0,2m)2 - rw - k- Р гг

га2 + rw2 + k -7 2 лЬ (0,4 ram + 0,04m2)

12

л Ь (0,8 ram + 0,08 mz)

Поскольку определяющим параметром для насосов является номинальная мощ- ность (см. ГОСТ 4.37-83), то удельная масса насоса

m - ™Н П ШУД РномУоПном

где тн - насоса; Рном - номинальное давление; Пном - номинальное число оборотов приводного вала; КПД.

Относительное изменение удельной массы сводится к определению относительного изменения рабочих объемов, так как все остальные параметры остаются неизменными.

25

Л УД -100%,

где V06 - рабочий объем шестеренной машины прототипа. ,

Приняв параметры зацепления прото- типа как для модифицированного зацепления насос-моторов типа НМШ: m 5 мм, Z: 11, га 38,9 мм, rw 29,66 м, гь 25,84 и ЕСТ 1 Для нашего случая получим:

ЛЬ(ОоУат + 0,08т2) 100%

40

2ЛЬ(Г§ - rw - (4 - 6:еа + 3Јд)Р а/12

08-359-5+ QCB-ff

,92 - 29,662 - (4 - 61 +з)(л:-5 со8а)2/12

х 100%-25,6%

По предложенному техническому решению разработаны рабочие чертежи роторов к насос-моторам типа НМШ, и для обеспечения промышленного изготовления плани- руется передача рабочей документации на завод-изготовитель в 1991 году.

Формула изобретения Шестеренная машина внешнего зацепления, включающая корпус, шестерни с рав- ным числом зубьев, эвольвентные профили которых смещены в радиальном и тангенциальном направлениях относительно делительных окружностей соответствующих шестерен, отличающаяся тем, что, с целью увеличения рабочего объема машины

путем увеличения диаметров вершин шестерен без изменения коэффициента перекрытия в зацеплении их зубьев, величины радиального и тангенциального смещений выбраны такими, что при заданном коэффициенте перекрытия нижний активный профиль каждого зуба подрезан, а нижние активные и граничная точки профиля совпадают, при этом зубья шестерен выполнены без заострения, а их высота определена радиальным зазором в зацеплении и обусловлена величиной рабочего объема машины.

Использование: в гидро- и пневмомаши- нах. Сущность изобретения эвольвентные профили зубьев шестерен смещены в радиальном и тангенциальном направлениях относительно делительных окружностей соответствующих шестерен; имеющих равное число зубьев. Величины радиального и тангенциального смещений выбраны такими, что при заданном коэффициенте перекрытия нижний активный профиль каждого зуба подрезан. нижние активные и граничная точки профиля совпадают. Зубья шестерен выполнены .без заострения, их высота определена радиальным зазором в зацеплении и обусловлена величиной рабочего объема машины. 2 ил.