Методика проектирования сателлитного рабочего механизма объемной машины

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 13685 (2022) Цитировать эту статью

793 Доступа

3 цитаты

Подробности о метриках

В данной статье описана методика проектирования сателлитного механизма, состоящего из двух некруглых шестерен (ротора с внешними зубьями и кривизны с внутренними зубьями) и круговых шестерен (сателлитов). В представленной методике предполагается, что линия шага ротора известна, а линию кривизны шага необходимо обозначить. Представленная методика применима к механизмам, у которых количество выступов кривизны хотя бы на один больше числа выступов ротора. Также представлен выбор количества шестерен и количества зубьев в шестерне и роторе и кривизны. Представлена ​​методика расчета положения центра сателлита и угла его поворота с целью формирования зубьев на роторе и кривизны. Также в статье показаны различные типы сателлитных механизмов — сателлитные механизмы с разным количеством выступов на роторе и кривизной. Также представлены технические параметры механизма линии шага ротора, описываемой косинусной функцией.

В системах гидростатического привода машинами объемного действия являются насосы и гидромоторы. Из-за высокого рабочего давления в гидростатических системах преобладают поршневые насосы и поршневые двигатели1,2,3,4,5. Используются и другие конструкции машин объемного действия, например шестеренчатые6,7,8,9,10, героторные11 или лопастные12. Последние годы стали периодом интенсивного развития машин объемного действия, особенно гидромоторов, в которых рабочим механизмом является специальный набор некруглых шестерен. Данная статья посвящена этим машинам.

Идея некруглых шестерен не нова. Некруглые шестерни использовались во многих устройствах для обеспечения неравномерного движения, которое представляет собой передачу (как правило) стабильной входной скорости в различные выходные скорости. Примером таких устройств являются часовые механизмы, астрономические устройства, электромеханические системы для управления и привода нелинейных потенциометров, текстильные машины13, механические прессы14,15,16, а также механические игрушки. Кроме того, с восемнадцатого века некруглые шестерни широко использовались в машинах объемного типа, таких как насосы и расходомеры (рис. 1)17. Как зубчатые передачи, так и гидравлические объемные машины (рис. 1) построены с некруглыми шестернями с постоянным расстоянием между осями этих колес. Методы проектирования таких зубчатых передач широко описаны в литературе13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23.

Некруглые шестерни в машинах объемного действия17.

А в конце девятнадцатого века был построен первый гидромотор с некруглыми шестернями24,25,26. Этот двигатель получил название двигателя-сателлита (рис. 2).

Рабочий механизм первого двигателя-сателлита (тип 3×4): 1 — ротор, 2 — кривизна, 3 — сателлиты 24,25,26.

Концепция рабочего механизма сателлитного двигателя основана на взаимном взаимодействии внешнего зубчатого некруглого колеса (называемого ротором) с внутренним зубчатым некруглым колесом (называемым кривизной) через круглые шестерни (называемые сателлитами) между ними. Сателлиты играют роль подвижных межкамерных перегородок. Одновременно сателлит выполняет функцию разделителей притока и оттока, когда рабочая камера переходит от фазы наполнения к фазе экструзии26.

Под типом сателлитного механизма следует понимать его характерную особенность - количество выступов nR на роторе и количество выступов nE на кривизне. Таким образом, тип механизма будет обозначаться как «nR x nE».

В настоящее время производятся гидромоторы с четырьмя типами сателлитных механизмов (рис. 2, 3и, 4).

Сателлитные механизмы: тип 4×6 (слева) и тип 6×8 (справа): 1 — ротор, 2 — кривизна, 3 — сателлит 26,28,29,30,31,32,33,34.