Циклоидное зубчатое зацепление

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых зацеплениях рабочих органов объемных роторных машин. Цель изобретения - повышение КПД. Это достигается за счет того, что разработан профиль, применимый для больших относительных глубин нарезки роторов , обеспечивающий коэффициент перекрытия, больший единицы при малом количестве зубьев, что позволяет в ряде случаев обходиться без синхронизирующих шестерен. Кроме того, за счет увеличения теоретический герметичности зацепления повышен объемный КПД машины. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 Н 1/06, F 04 С 2/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880600/28 (22) 01.10.90 (46) 30.10.92. Бюл, М 40 (71) Производственное обьединение гидравлических машин иЛивгидромаш" им. 60летия Союза ССР (72) B.М. Рязанцев (56) Головинцов А.Г. Ротационные компрессоры. М.: 1964, с, 234-235, фиг. 144, (54) ЦИКЛОИДАЛ ЬНОЕ ЗУБЧАТОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых зацеплениях рабочих органов обьемных роторных машин, гидродвигателей, компрессоров, счетчиков, а также в силовых передачах.

Известно циклоидальное зубчатое зацепление рабочих органов обьемной роторной машины с ведущим и ведомым роторами, установленными. в корпусе, каждый из взаимоогибаемых профилей роторов которого имеет головку, очерченную удлиненной гипоциклоидой, ножку, образованную удлиненной эпициклоидой, очерченной точкой окружности вершин другого профиля, и сопряженный с ними боковой участок, очерченный нормальной зпициклоидой, Недостатком известного зубчатого зацепления является малый коэффициент торцового перекрытия, который определяется малой длиной линии зацепления и малым количеством зубьев, которые можно разместить по длине окружности образующей ше.,. Ж„» 1772470 А1 (57} Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых зацеплениях рабочих органов объемных роторных машин. Цель изобретения — повышение КПД. Это достигается за счет того, что разработан профиль, применимый для больших относительных глубин нарезки роторов, обеспечивающий коэффициент перекрытия, больший единицы при малом количестве зубьев, что позволяет в ряде случаев обходиться без синхронизирующих шестерен. Кроме того, за счет увеличения теоретический герметичности зацепления повышен объемный КПД машины, 2 ил. стерни (торцовое сечение роторов), так как эуб имеет большой угол раствора. Кроме того, при применении этого зацепления в винтовых машинах они имеют малую осе- д вую герметичность из-эа большой щели, образованной между гребнем расточки корпуса (обоймы) и верхней точкой линии зацепления роторов, 8 то же время известно, что если коэффициент перекрытия мень- Ф ше единицы, то необходимо применять синхронизирующие шестерни. А примене- (..) ние указанного зацепления для прямозубых роторов бев синхронивирующих шестерен )нв возможно для небольших относительных глубин нарезки роторов. Все это уменьшает

КПД машины. Кроме того, малая осевая герметичность дополнительно уменьшает объемный КПД машины. Все в совокупности уменьшает КПД машины и увеличивает ее габариты и массу.

Цель изобретения — повышение КПД машины, уменьшение ее габаритов и массы путем применения зубчатых зацеплений ра1772470 бачих органов с большой относительной глубиной нарезки и малым количеством зубьев при условии обеспечения коэффициента торцового перекрытия, большего единицы,и обеспечения высокого объемного

КПД.

Поставленная цель достигается тем, что боковые участки зуба образуются эвольвентой, а головка зуба образуется укороченной эпици лоидой, очерченной точкой сопряжения эвольвенты бокового участка с удлиненной эпициклоидой ножки другага профиля.

Важными для практического применения частными случаями данного зубчатого зацепления являются следующие два, Первый случай. Линия зацепления профилей зубьев выходит за линию зацепления звальвент боковых участков, то есть за пределы отрезка прямой между точками ее касания с основными окружностями. Точка перехода удлиненной эпициклоиды ножки совпадает с корнем эвольвенты, та есть с точкой эвальвенты, у которой профильный угол а = О. При этом укороченная зпициклоида головки сопрягается с эвальвентой по касательной, iTo хорошо, как для плавной работы роторов, так и для технологии их нарезания.

Заметим, когда главным является получение наибольшего коэффициента перекрытия, та тачку перехода удлиненной зпициклоиды ножки в эвольвенту следует брать выше корня эвольвенты, .при этом получается более крутой профиль (можно разместить большее количество зубьев на роторе), но плавность перехода укороченной эпициклоиды головки в эвольвенту нарушается. Чем ближе точка перехода .к центроиде (начальнай окружности), тем больше циклаидальные.участки и. меньше эвольвентный. В предельном случае, когда точка перехода взята на центроидс, укороченная .эпициклоида превращается в нор мальную зпициклоиду, а эвольвентный участок стягивается в точку, и профиль стаНоВНТсА чисто циклоидальным, аналогичным известному профилю.

Второй случай, когда эвальвента бокового участка зуба прадляется до ее пересечения с окружностью вершин, в этом случае точка перехода удлиненной эпициклаиды ножки совпадает с нижней точкой активного участка эвольвенты, а укороченная эпициклоида головки вырождается в точку на окружности вершин.

Отметим, что большая относительная глубина нарезки роторов позволяет получить коэффициент перекрытия я > 1 при малом количестве зубьев, то есть трудоемкость изготовления роторов уменьшается, Ь l0

Это также преимущество предлагаемого профиля, Следует отметить, что предлагаемое зацепление обладает высокой нагрузочнай способностью, так как в начале и конце линии зацепления профилей в контакте находятся одновременно две точки: образующая точка на окружности вершин одного профиля контактирует с удлиненной эпициклоидой ножки другого профиля, а образующая точка перехода удлиненной эпициклаиды ножки в эвольвенту одного профиля контактирует с укороченной эпициклоидой головки другого профиля. Это снижает контактное напряжение между профилями зубьев; В средине линии зацепления контакт профилей происходит в одной точке, но это точка касания эвольвент, которые, как известно, нашли широкое применение вси20 ловых передачах, Для объемных роторных машин обычно образующие шестерни рабочих органов идентичны, но данный метод профилирования подходит и для разных ведущей и ведо25 мых шестерен, то есть с разными диаметрами центроид.

На.фиг,1.показан профиль эубчатога зацепления рабочих органов (образующие шестерни — торцовое сечение рабочих органов)

30 объемной раторной машины в разрезе, Приведен пример четырехзубых образующих шестерен для относительной глубины наDe, резки — =3, где l3e(DI} — диаметр окружно-!

36 сти вершии=фападин) ротора. Угол зацепления эвальвенг принят равным

as = 20 о,и где точка перехода эвол ьвенты в удлиненную эпициклоиду ножки взята для профильного угла а = 0, то есть совпадает с корнем эвольвенты, Коэффициент торцового перекрытия в этом случае равен я = 1 03.

На фиг.2 — схема контакта профиля ведущего ротора (ВЩ) с профилем ведамага (ВМ) в торцовом сечении. Циклаидальнае зубчатое зацепление рабочих органов обьемных роторных машин имеет ведуший 1 и ведомый 2 роторы. Профиль АВСО зуба ВЩ

1 в торцовом сечении взаимоогибаемый с профилем аЬсб зуба HM 2. Участок АВ головки профиля ВЩ выполнен по укороченной эпициклоиде, которая вычерчивается точкой Ь при.качении центроиды (начальной окружности):6 на центроиде 7, где точка Ь— любая точка участка bP эвольвенты ЬРс, выбираемая из конструктивных и технологических соображений, и обычно задавае- . мая профильным углом а, меньшим угла зацепления эвольвент а>, который также

1772470 задается из конструктивных и технологических соображений. Точка P — полюс зацепления. Точка А является точкой перехода укороченной эпициклоиды АВ в окружность вершин. Точка В эвольвенты ВРС находится как точка сопряжения с точкой Ь эвольвенты

ЬРс. Точка В является точкой перехода эвольвенты ВРС s укороченную эпициклоиду ВА. Точка С эвольвенты СРВ выбирается также как и точка Ь из. конструктивных и технологических соображений, она является точкой перехода эвольвенты СРВ в удлиненную эпициклоиду CD, которая вычерчивается точкой d при качении центроиды 6 по центроиде 7. Точка 0 является точкой перехода удлиненной эпициклоиды

CD в окружность впадины. Точка d является точкой перехода укороченной эпициклоиды

cd в окружность вершин. Укороченная эпициклоида cd вычерчивается точкой С при качении центроиды 7 по центроиде 6, Точка с является точкой перехода укороченной эпициклоиды cd в эвольввенту с РЬ, Точка с эвольвенты сРЬ находится как точка, сопряженная с точкой С эвольвенты СРВ, Удлиненная эпициклоида Ьа вычерчивается точкой А при качении центроиды 7 по центроиде 6. Точка а является точкой перехода удлиненной эпициклоиды Ьа в окружности впадин.

Необходимо соблюдать условие равенства суммы радиусов центроид 6 и 7 межцентровому расстоянию и сумме радиуса окружности вершин одного ротора.и радиуса окружности впадин другого ротора, В общем случае радиусы центроид разные, то есть роторы имеют разное число зубьев, и положение точки Ь на эвольвенте сРЬ и положение точки С на эвольвенте CPB разные, то есть профили роторов разные, Для объемных роторных машин с двумя роторами выгодно применять одну и ту же геометрию

ВЩ и ВМ, это позволяет применять для нарезки роторов один и тот же инструмент.

Для этого необходимо, что радиусы центроид 6 и 7 были равны между собой, угол за5 цепления as был один и тот же,из первого и второго условий следует равенство радиусов основных окружностей. Также необходимо, чтобы положение точек С и Ь на соответствующих эвольвентах было одно и

10 то же, то есть, чтобы профильный угол а для них был один и тот же.

Объемная роторная машина работает следующим образом. При вращении роторов 1 и 2 объемы жидкости, заключенные

15 между ними и корпусом 3 и ограниченные взаимоогибаемыми профилями ABCD u

abed, перемещаются из всасывающей камеры 4 в нагнетательную камеру 5, Использование описанного профиля при

20 изготовлении цилиндрических зубчатых передач увеличивает КПД и уменьшает габариты, массу самого зацепления и машины, а также снижает трудоемкость их изготовления.

Формула изобретения

Циклоидальное зубчатое зацепление, содержащее зацепляющиеся между собой

З0 зубчатые роторы с взаимоогибаемыми профилями зубьев, имеющими головку, очерченную трохоидой, ножку, образованную удлиненной эпицик." оидой, очер енной точкой окружности вершин другого профи35 ля, и сопряженный с ними боковой участок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД, боковые участки зуба образуются эвольвентой, а головка зуба образуется укороченной эпициклои40 дой, очерченной точкой сопряжения эвольвенты бокового участка с удлиненной эпициклоидой чожки другого профиля.

1772470

Составитель В. Рязанцев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор П. Гереши

Редактор В. Бер

Производственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3830 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5