[go: up one dir, main page]

RU2403396C2 - Coupled rotors - Google Patents

Coupled rotors Download PDF

Info

Publication number
RU2403396C2
RU2403396C2 RU2008134955/06A RU2008134955A RU2403396C2 RU 2403396 C2 RU2403396 C2 RU 2403396C2 RU 2008134955/06 A RU2008134955/06 A RU 2008134955/06A RU 2008134955 A RU2008134955 A RU 2008134955A RU 2403396 C2 RU2403396 C2 RU 2403396C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circles
radius
elliptical
ellipsoidal
gear
Prior art date
Application number
RU2008134955/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008134955A (en
Inventor
Валерий Александрович Стариков (RU)
Валерий Александрович Стариков
Татьяна Владимировна Здыренкова (RU)
Татьяна Владимировна Здыренкова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
Priority to RU2008134955/06A priority Critical patent/RU2403396C2/en
Publication of RU2008134955A publication Critical patent/RU2008134955A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2403396C2 publication Critical patent/RU2403396C2/en

Links

Landscapes

  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: coupled rotors are made in the form of a pair of elliptical pinions engaged in mutually perpendicular direction. Each elliptical pinion along the pitch line consists of two osculating circuits and envelope curves representing arches. Circles have radius r1 determined by the formula:
Figure 00000010
where h - centre-to-centre distance between elliptical pinions, r - radius of osculating circles the centres of which are in the same line as the centres of circles with radius r1, at that, r =rb/2, where rb - major semiaxis of elliptical pinion. Arches have radius R1 determined by the formula:
Figure 00000011
where e=h-3r - height between arch and tangent line to two osculating circles in elliptical pinion. Minor semiaxis of elliptical pinion is rm=r+e.
EFFECT: eliminating jamming and breaks within the whole contact range, and increase of efficiency.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к объемным роторным машинам, и может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, in particular to volumetric rotary machines, and can be used in compressors, pumps and internal combustion engines.

Известны сопряженные роторы, которые могут быть использованы в роторных двигателях внутреннего сгорания, насосах, состоящие из сопряженных роторов с эвольвентными рабочими зубьями и соответствующими им впадинами, расположенными вдоль внешних окружностей. При этом характеристики их равномерного вращения по окружности совпадают с характеристиками вращения эвольвентного зуба. Форма рабочих зубьев и впадин определяется согласно расчетным формулам, что обеспечивает равномерность скорости вращения (RU 2112885, F01C 1/20, F04C 2/20, опубл. 1998).Known rotors that can be used in rotary internal combustion engines, pumps, consisting of conjugated rotors with involute working teeth and their corresponding cavities located along external circles. Moreover, the characteristics of their uniform rotation around the circle coincide with the characteristics of the rotation of the involute tooth. The shape of the working teeth and troughs is determined according to the calculation formulas, which ensures uniform rotation speed (RU 2112885, F01C 1/20, F04C 2/20, publ. 1998).

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата данного сопряжения роторов, является невозможность использования расчетных формул для сопряженных роторов эллипсовидного профиля.The reason that impedes the achievement of the required technical result of this pairing of rotors is the impossibility of using calculation formulas for conjugated rotors of an ellipsoidal profile.

Известны сопряженные роторы, состоящие из пары эллипсовидных шестерен с волнообразными зубьями, входящих в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении (US 6644947 В2, 11.11.2003, F04C 2/18).Conjugate rotors are known, consisting of a pair of ellipsoidal gears with wavy teeth engaged in mutually perpendicular direction (US 6644947 B2, 11.11.2003, F04C 2/18).

Причина, препятствующая достижению требуемого технического результата известного сопряжения, является высокая точность изготовления и соблюдение точного межосевого расстояния между сопряженными роторами.The reason that impedes the achievement of the required technical result of the known coupling is the high manufacturing accuracy and the observance of the exact center distance between the mating rotors.

Известны сопряженные роторы, которые могут быть использованы в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. Сопряженные роторы выполнены в виде пары эллипсовидных шестерен, входящих в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении (RU 2295042 С2, F01C 1/18 опубл. 2007).Known rotors that can be used in compressors, pumps and internal combustion engines. The mating rotors are made in the form of a pair of ellipsoidal gears engaging in a mutually perpendicular direction (RU 2295042 C2, F01C 1/18 publ. 2007).

Причиной, препятствующей достижению требуемого результата известного сопряжения роторов, является увеличение высоты зубьев в четырех зонах, что приводит при вращении к заклиниванию сопряженных роторов.The reason that impedes the achievement of the desired result of the known conjugation of the rotors is an increase in the height of the teeth in four zones, which leads to jamming of the mating rotors during rotation.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является определение конструктивных закономерностей для работоспособного сопряжения эллипсовидных шестерен в механизме связи роторов.The task to be solved by the claimed invention is directed is the determination of structural patterns for the efficient pairing of ellipsoidal gears in the rotor coupling mechanism.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет устранения зазора в четырех зонах зацепления и установления строгих конструктивных размеров зубчатого зацепления, обеспечивающих постоянное межосевое расстояние и расположение эвольвентных зубьев строго на делительной линии при вращении сопряженной пары эллипсовидных шестерен, входящих в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении.In the implementation of the invention, the task is solved by eliminating the gap in the four zones of engagement and establishing strict design dimensions of the gearing, providing a constant center distance and the location of involute teeth strictly on the dividing line when the mating pair of ellipsoidal gears engaging in a mutually perpendicular direction is rotated.

Указанный технический результат достигается тем, что в сопряженных роторах, выполненных в виде пары эллипсовидных шестерен, входящих в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении, каждая эллипсовидная шестерня по делительной линии состоит из двух соприкасающихся окружностей радиусом r и огибающих, представляющих собой дуги окружности радиусом R, проходящие через центры этих окружностей с центром в точке пересечения линии симметрии, которая проходит между двумя окружностями, образуя угол 2φ, и согласно изобретению каждая эллипсовидная шестерня по делительной линии состоит из дополнительных двух окружностей радиусом r1, определяемым по формуле:The specified technical result is achieved by the fact that in the mating rotors made in the form of a pair of ellipsoidal gears meshing in a mutually perpendicular direction, each ellipsoidal gear along the dividing line consists of two contacting circles of radius r and envelopes, which are arcs of a circle of radius R passing through the centers of these circles with the center at the intersection of the line of symmetry that passes between the two circles, forming an angle 2φ, and according to the invention each ellipse prominent gear by separating line includes an additional two circles of radius r 1, defined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где h - межосевое расстояние между эллипсовидными шестернями; и двух дополнительных огибающих дуг окружностей с радиусом R1, определяемым по формуле:where h is the center distance between the ellipsoidal gears; and two additional envelopes of arcs of circles with a radius R 1 defined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где е=h-3r - высота между дугой окружности и касательной линией к двум соприкасающимся окружностям в эллипсовидной шестерне.where e = h-3r is the height between the arc of a circle and the tangent line to two contacting circles in an ellipsoidal gear.

Центры дополнительных окружностей с радиусом r1 находятся на той же делительной линии, но ближе к точке соприкосновения окружностей с радиусом r, при этом прежний радиус большой полуоси эллипсовидной шестерни rб=2·r остается постоянным.The centers of additional circles with radius r 1 are on the same dividing line, but closer to the point of contact of circles with radius r, while the previous radius of the major axis of the elliptical gear r b = 2 · r remains constant.

Центры дополнительных огибающих дуг окружностей с радиусом R1 расположены в диаметрально-противоположных направлениях на линии симметрии, проходящей через точку перпендикулярно линии соединяющих центров соприкасающихся окружностей радиусом r, при этом малая полуось эллипсовидной шестерни rм=r+е остается постоянной.The centers of the additional envelopes of arcs of circles with radius R 1 are located in diametrically opposite directions on a line of symmetry passing through a point perpendicular to the line of connecting centers of contacting circles of radius r, while the minor axis of the ellipsoidal gear r m = r + e remains constant.

Анализ показывает, что сопряженные роторы, каждый из которых сформирован из дополнительных двух увеличенных окружностей радиусом r1 и двух огибающих дуг с увеличенными радиусами окружностей R1, при не меняющихся малой и большой полуосях эллипсовидных шестерен, образуют делительную линию, которая устраняет зазоры в четырех зонах и точно выдерживает межосевое расстояние и устраняет заклинивание при вращении.The analysis shows that the conjugate rotors, each of which is formed of two additional enlarged circles with a radius r 1 and two envelope arcs with increased radii of circles R 1 , with the unchanged minor and major axes of the ellipsoidal gears, form a dividing line that eliminates gaps in four zones and precisely maintains interaxal distance and eliminates jamming at rotation.

На чертеже представлено сопряжение эллипсовидных шестерен.The drawing shows a pair of elliptical gears.

Сопряженные роторы содержат пару эллипсовидных шестерен, выполненных в виде пары эллипсовидных шестерен, входящих в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении. Каждая эллипсовидная шестерня имеет не менее 14 эвольвентных зубьев, расположенных равномерно по делительной линии во всех точках без зазоров. Каждая эллипсовидная шестерня по делительной линии состоит из двух соприкасающихся окружностей радиусом r и огибающих, представляющих собой дуги окружности радиусом R, проходящие через центры этих окружностей с центром в точке пересечения линии симметрии, которая проходит между двумя окружностями, образуя угол 2φ. Каждая эллипсовидная шестерня по делительной линии состоит из дополнительных двух увеличенных окружностей радиусом r1, определяемым по формуле:The mating rotors comprise a pair of ellipsoidal gears made in the form of a pair of ellipsoidal gears meshing in a mutually perpendicular direction. Each elliptical gear has at least 14 involute teeth located evenly along the dividing line at all points without gaps. Each ellipsoidal gear along the dividing line consists of two contacting circles of radius r and envelopes, which are arcs of a circle of radius R passing through the centers of these circles with a center at the intersection of the line of symmetry that passes between the two circles, forming an angle 2φ. Each ellipsoidal gear on the dividing line consists of an additional two enlarged circles of radius r 1 , determined by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где h - межосевое расстояние между эллипсовидными шестернями.where h is the center distance between the ellipsoidal gears.

Центры дополнительных окружностей с радиусом r1 находятся на той же линии, но ближе к точке соприкосновения окружностей с радиусом r, при этом прежний радиус большой полуоси эллипсовидной шестерни rб=2·r остается постоянным.The centers of additional circles with radius r 1 are on the same line, but closer to the point of contact of circles with radius r, while the previous radius of the major axis of the elliptical gear r b = 2 · r remains constant.

Огибающие дуги окружностей с большими радиусами R1 определяются по формуле:The envelope arcs of circles with large radii R 1 are determined by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где е=h-3·r - высота между дугой окружности и касательной линией к двум соприкасающимся окружностям в эллипсовидной шестерни.where e = h-3 · r is the height between the arc of a circle and the tangent line to two contacting circles in an ellipsoidal gear.

Центры огибающих дуг окружностей радиусом R1 расположены в диаметрально-противоположных направлениях на линии симметрии, проходящей перпендикулярно через точку соприкосновения окружностей радиусом r, при этом малая полуось эллипсовидной шестерни rм=r+е остается постоянной.The centers of the envelopes of arcs of circles of radius R 1 are located in diametrically opposite directions on a line of symmetry passing perpendicularly to the point of contact of circles of radius r, while the minor axis of the ellipse gear r m = r + e remains constant.

При вращении эллипсовидных шестерен, соединенных во взаимно-перпендикулярном направлении по делительной линии образованных большими радиусами окружностей и дуг, ликвидируют заклинивание и разрывы во всем диапазоне контактирования, а аналитические зависимости позволяют точно рассчитать и разместить эвольвентные зубья в сопряженных роторах.When the ellipsoidal gears are connected, connected in a mutually perpendicular direction along the dividing line formed by large radii of circles and arcs, jamming and gaps in the entire contact range are eliminated, and analytical dependencies allow you to accurately calculate and place involute teeth in mating rotors.

Таким образом, конструкция, построенная на основе расчетных формул сопряжения эллипсовидных шестерен, преобразует неравномерное движение роторов в равномерное с высоким КПД и позволяет данное сопряжение роторов использовать в широком диапазоне различных механизмов.Thus, a design based on the calculation formulas for mating ellipsoidal gears converts the uneven movement of the rotors into uniform with high efficiency and allows this rotor pairing to be used in a wide range of different mechanisms.

Claims (1)

Сопряженные роторы, выполненные в виде пары эллипсовидных шестерен, входящих в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении, при этом каждая эллипсовидная шестерня по делительной линии состоит из двух соприкасающихся окружностей и огибающих, представляющих собой дуги, отличающиеся тем, что окружности выполнены радиусом r1, определяемым по формуле:
Figure 00000005

где h - межосевое расстояние между эллипсовидными шестернями,
r - радиус соприкасающихся окружностей, центры которых находятся на той же линии, что и центры окружностей с радиусом r1, при этом r=rб/2, где rб - большая полуось эллипсовидной шестерни; дуги выполнены с радиусом R1, определяемым по формуле:
Figure 00000006

где e=h-3r - высота между дугой и касательной линией к двум соприкасающимся окружностям в эллипсовидной шестерне; при этом малая полуось эллипсовидной шестерни rм=r+е.
The mating rotors, made in the form of a pair of ellipsoidal gears meshing in a mutually perpendicular direction, wherein each ellipsoidal gear along the dividing line consists of two contiguous circles and envelopes representing arcs, characterized in that the circles are made with a radius r 1 defined by the formula:
Figure 00000005

where h is the center distance between the ellipsoidal gears,
r is the radius of the contacting circles, the centers of which are on the same line as the centers of circles with a radius of r 1 , with r = r b / 2, where r b is the semimajor axis of the ellipsoidal gear; the arcs are made with a radius of R 1 determined by the formula:
Figure 00000006

where e = h-3r is the height between the arc and the tangent line to two contacting circles in an ellipsoidal gear; while the minor axis of the elliptical gear r m = r + e.
RU2008134955/06A 2008-08-26 2008-08-26 Coupled rotors RU2403396C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008134955/06A RU2403396C2 (en) 2008-08-26 2008-08-26 Coupled rotors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008134955/06A RU2403396C2 (en) 2008-08-26 2008-08-26 Coupled rotors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008134955A RU2008134955A (en) 2010-03-10
RU2403396C2 true RU2403396C2 (en) 2010-11-10

Family

ID=42134697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008134955/06A RU2403396C2 (en) 2008-08-26 2008-08-26 Coupled rotors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2403396C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2112885C1 (en) * 1993-09-21 1998-06-10 Чжень-И Ляо Mated rotors
US6048186A (en) * 1996-09-13 2000-04-11 Kitano; Akitoshi Driving apparatus comprising modified gear shape elliptic gear wheels
US6644947B2 (en) * 2002-03-14 2003-11-11 Tuthill Corporation Wave tooth gears using identical non-circular conjugating pitch curves
RU2295042C2 (en) * 2005-03-28 2007-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Engaged rotors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2112885C1 (en) * 1993-09-21 1998-06-10 Чжень-И Ляо Mated rotors
US6048186A (en) * 1996-09-13 2000-04-11 Kitano; Akitoshi Driving apparatus comprising modified gear shape elliptic gear wheels
US6644947B2 (en) * 2002-03-14 2003-11-11 Tuthill Corporation Wave tooth gears using identical non-circular conjugating pitch curves
RU2295042C2 (en) * 2005-03-28 2007-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Engaged rotors

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008134955A (en) 2010-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1662144B1 (en) Internal gear pump and inner rotor of the pump
JP4252614B1 (en) Volumetric flow meter and helical gear
CN101203699A (en) Gear transmission structure
KR0165654B1 (en) Meshing type rotors
CN103597210B (en) Crescent gear pump
JP4618566B2 (en) A gear having an arc tooth profile and a gear transmission using the gear.
CN105332914B (en) A kind of complete smooth screw rotor
CN107023484A (en) A kind of asymmetric screw rotor
RU2403396C2 (en) Coupled rotors
KR101101610B1 (en) Rotor Design Method of Gerotor Oil Pump Using Various Tooth Curves
CN110259682B (en) Eccentric involute Roots rotor and design method thereof
CN206801869U (en) A kind of asymmetric screw rotor
JP2013253636A (en) Gear and gear design method
CN210218105U (en) Eccentric involute Roots rotor
CN103890398A (en) Internal gear pump
RU2250340C2 (en) Gear mechanism
RU2295042C2 (en) Engaged rotors
RU192348U1 (en) ELLIPSCYCLOIDAL GEAR CLIP
WO2008079053A2 (en) Positive-displacement machine design (variants)
CN106605065B (en) Internal gear pump
RU2008148909A (en) VOLUMETRIC PISTON ROTARY PISTON MACHINE
JP6077373B2 (en) Internal gear pump
JP2015045316A (en) Internal gear-type pump
Ivanović et al. Design of the gearing special forms
JPH0735849B2 (en) Cycloidal equidistant curve gear transmission mechanism and device

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130117

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150827