Винтовая машина Советский патент 1981 года по МПК F04C2/16 

(54) ВИНТОВАЯ МАШИНА

1

Изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть использовано в зубчатых зацеплениях рабочих органов винтовых машин,.гидродвигателей , компрессоров, счетчиков, преимущественно трехвинтовых насосов, с герметичным циклоидальным зацеплением винтов.

Известна винтовая машина, преимущественно трехвинтовой насос, содержащая зубчатое зацепление с установленными в обойме ведущим и ведомыми винтами, профиль ведомых винтов которого имеет основание, выполненное по удлиненной эпициклоиде, и наружную окружность, совпадающую с его центроидой, а также радиальную фаску, а профиль ведущего винтаоснование и вершину 1.

Недостатками известного трехвинтового насоса являются неблагоприятный силовой контакт между ведущим и ведомыми винтами ввиду того, что ведомый винт на большей части линии зацепления контактирует с ведущим винтом граничной точкой радиальной фаски в месте резкого ее перехода в удлине1нную эпициклоиду, а пересечение радиальной фаски с наружной окружностью его профиля происходит

под прямым углом, и ненадежный мас- ляный клин между ведомым винтом и обоймой, вследствие чего ведомые винты при больших давлениях нагнетания и малой вязкости перекачиваемой жидкости большую часть времени работает в режиме сухого или полужидкого трения, вызывая заклинивание винтов, а также быстрый износ обой10мы. Это снижает надежность и долговечность винтовой машины.

Цель изобретения состоит в повышении надежности и до:1 говечности

15 машины путем улучшения условий : силового контакта между винтами и создания масляного клина между ведомыми винтами и оЪоймой, а также в повышений технологичности нарезки

20 винтов.

Цель достигается тем, что фаска очерчена дугой окружности, касаю щейся удлиненной эпициклоиды основания и наружной окружности профиля

25 ведомого винта, а основание и вершина профиля ведущего винта очерчены кривой, которая соответствует упомянутой фаске и мгновенный радиус вращения которой направлен по общей нормали к упомянутым соприкасающимся профилям ведущего и ведомо-го винтов.

На фиг. 1 показан профиль зубчатого зацепления рабочих органов трехвинтового насоса ii разрезе;на фиг.2 схема контакта профиля одного из ведомых винтов с профилем ведущего винта.

Винтовая машина, преимущественно трехвинтовой насос, содержит зубчатое зацепление 1 с установленными в обойме 2 ведущим 3 и ведомыми 4 и 5 винтами. Обойма 2 снабжена всасывающей 6 и нагнетательной 7 камерами. Профиль ведомых 4 и 5 винтов имеет,основание, выполненное по удлиненной эпициклоиде сЬ, и наружную окружность 8, совпадаущую с его центроидой Э, а также фаску аЬ, Профиль АВ, например, ведущего винта 3 имеет основание 10 и вершину II. Фаска аЬ очерчена дугой окружности, касающейся удлиненной эпициклоиды сЬ основания и наружной окружности 8 профиля ведомого винта, например винта 4. Основание 10 и, вершина 11 профиля АВ ведущего винта 3 очерчены кривой,которая соответствуЬт упомянутой фаске ав и мгновенный радиус вращения Рд которой направлен по общей нормали ро к упомянутым соприкасающимся профилям фаски аЬ ведомого винта, например винта 4, и основания 10 и вершины 11 профиля АВ ведущего винта 3,т.е, находится в соответствии с основной теоремой зацепления - теоремой Вилл1; са, которая утверждает, что мгновенный радиус вращения Pg в конкретном описываемом случа имеет направлени общей нормали роо, к соприкасающимся профилям. Исходя из этого, можно определить положение соприкасак) точки как при различных положенйях профилей винтов, так и при кггчении, например, ведомого винта 4 по центроиде 12 ведущего винта 3, совпадающей с окружность впадин профиля. Эта точка будет лежать на пересечении отрезка нормали ро с дугой окружности аЬ, так как радиус дуги аЬ является ее нормалью и поэтому отрезок porj является общей нормалью к сопряженным профилям.

Используя прием, записывают уравнение линии зацепления дуги с профилем АВ в неподвижной системе координат хру. Уравнения профиля АВ ведущего винта 3 находят, записывая уравнения линии зацепления в системе координат ., , связанной с эти винтом.

При вращении винтов, благодаря изменению их взаимного положения, поверхность раздела перемещается вдоль оси винтов в сторону камеры 7 нагнетания. Отсеченный поверхностью раздела объем жидкости продвигается этой же поверхностью в сторону камеры нагнетания и, наконец, вытесняется в последнюю. Зацепление закругленной фаски аЬ и профиля АВ удовлетворяет ось JBHOMy закону зацеплеЕшя, поэтому теоретический зазор между боковыми профилями винтов равен нулю, в силу чего профиль зубчатого зацепления обеспечивает высокий объемный КПД.

Все точки закругленной фаски аЬ вступают последовательно в контакт с соответствующими точками профи- ля АВ, поэтому наряду со скольжением имеет место и качение при взаимной обкатке ведущего 3 и ведомого, например, 4, винтов. Причем доля качения будет тем вьпае, чем больще

радиус дуги аЬ. Участие большого количества точек фаски ведомого винта вконтакте с профилем ведущего винта, а также наличие качения этой фаски по профилю повышает надежность и долговечность зацепления.

Кроме того, закругленная форма контактирующих участков профилей заc цепления благоприятна и с точки зрения силового контактавинтов. Плавные переходы одних участков профиля в другие значительно увеличивают долговечность винтов и ее :1тветствующего режущего инструмента..

Закругленная фаска аЬ обеспечивает масляный клин между ведомыми винтами 4 и 5 и обоймой 2 вследствие клиновидной формы щели, образуемой кромкой ведомого винта и обоймой, а

масляный клин обеспечивает жидкостное трение ведомого винта в обойме. I

Использование описанного профиля при изготовлении зацепления рабочих органов винтовых машин увеличивает надежность и долговечность самого зацепления и машины, а также значительно снижает трудоемкость изготовления.

Формула изготовления

Винтовая машина, преимущественно

рехвинтовой насос, содержащая зубатое зацепление с ведущим и ведомыми винтами, установленными в обойме, про.филь ведомых винтов которого имеет основание, выполненное по удлиненной эпициклоиде и наружную окружность, совпадающую с его центроидой, а также фаску, а профиль ведущего винта - основание и в-рщину, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности путем улучшения условий силового контакта между винтами и создания масляного клина между ведомыми винтами и обоймой, а также повышения технологичности нарезки винтов, фаска очерчена дугой окружности, касающейся удлиненной эпициклоиды основания и наружной окружности профиля ведомого винта, а основание и вершина профиля ведущего винта очерчены кривой, которая соответствует упомянутой фаске и мгновенный радиус вращения которой направлен по общей нормали к упомянутым соприкасающимся профилям ведущего и ведомого винтов.

Источники информации, ,принятые во внимание при экспертизе 1. Жмудь А.Е. Винтовые насосы с циклоидным зацеплен Iем. М. - Л., Машгиэ, 1963, с. 7, 35-37, фиг. 11-12.