Новая гидромашина объемного вытеснения Текст научной статьи по специальности «Математика»

Power driven actuator of the compound planetary gear type / Leiner Robert L; Avena Salvatore (США). - № 49,657; заявл. 25.07.1970 ; опубл. 08.02.1972; - 7 с.

9. Пат. 1744336 СССР, МПК F 16 H 1/48; F 16 H 57/12. Безводильная

планетарная передача / Алексеев С.В.; Егоров В.И.; Ливотов П.И.; Селюта П.П.; Тюрин А.П. (СССР). - № 827,452; заявл. 21.05.1990 ; опубл. 29.06.1992 ; - 2 с.

10. Волков Г.Ю. Формализованное отображение и систематика структур

плоских многозвенных зубчатых и фрикционных механизмов. Вестник машиностроения /Г.Ю. Волков. М.: 2011. - №1 - с. 90.

11. Пат. 3937536 США, МПК F 16 С 19/02; F 16 С 19/22; F 16 С 19/49.

Rolling contact bearing devices / Traut Earl W (США). - № 414,150; заявл. 09.11.1973; опубл. 10.02.1976; - 11 с.

12. Заявка на изобретение № 2011120886 РФ, МПК F 16 H 1/28, F 16 H 1/

46, F 16 H 13/06. Безводильная планетарная передача / Волков Г.Ю, Курасов Д.А., Колмаков С.В., 2011

УДК 621.664; 621.833.6 В. В. Смирнов

Курганский государственный университет

НОВАЯ ГИДРОМАШИНА ОБЪЕМНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ

Аннотация. В статье рассматривается гидромашина эксцентрико-плунжерного типа, имеющая оригинальное уплотнение. Проанализированы известные гидромашины объемного вытеснения данного типа. Указаны потенциальные объекты внедрения новой гидромашины.

Ключевые слова: гидромашина объемного вытеснения, плунжер, плавающие сателлиты.

V.V. Smirnov Kurgan State University

THE NEW VOLUME REPLACEMENT HYDROCAR

Annotation. The eccentric and piston type hydrocar, having gear sealing is considered in this article. Well-known volume replacement hydrocar of such type are analized. Introduction ways of the new hydrocar with gear sealing are offered.

Key words: volume replacement hydrocar, piston, floating satellites.

Гидромашины объемного вытеснения широко применяются в машиностроении в качестве насосов, компрессоров и гидродвигателей. Наиболее распространены поршневые машины, в которых используется кривошип-но-ползунный механизм. Однако в вакуумных насосах чаще применяются гидромашины эксцентрико-плунжер-ного типа.

Существуют пластинчато-статорные насосы [1], содержащие корпус (рис.1) с впускным и выпускным окнами 5, размещенный в нем вал с эксцентриком 2 и пластину 3, установленную в направляющих корпуса. Пластина

3 прижимается к ротору-эксцентрику 2 усилием пружины

4 и разделяет полости всасывания и нагнетания. Такая конструкция проста и имеет большой полезный объем. Однако ее недостатком является то, что пластина установлена в направляющих корпуса консольно, т.е. в поступательной кинематической паре пластина - направляю-

щие корпуса возникает пара сил, достигающих значительной величины, что увеличивает механические потери и приводит к износу деталей.

*

Рис. 1. Пластинчато-статорный насос

Из патентно-технической литературы известна конструкция объемного вакуумного насоса [2], которая более надежна, чем представленная выше. Этот насос (рис.2) содержит корпус 1 с цилиндрической рабочей полостью, снабженной впускным 2 и выпускным 3 окнами, ведущий вал с эксцентриком 5, установленный на эксцентрике 5 плунжер 6 с цилиндрической частью 7 и хвостовиком 8, причем цилиндрическая часть 7 плунжера 6 расположена в корпусе 1 с возможностью контакта с ним, а хвостовик 8 связан с корпусом 1, направляющим устройством 9, отделяющим всасывающую полость насоса от нагнетающей. Направляющее устройство 9 состоит из двух вкладышей, выполненных в виде сегментов цилиндра, цилиндрические поверхности которых сопрягаются с плоскими под острыми углами. Недостатками этой конструкции является сложность обеспечения надежного функционирования направляющего устройства 9, связанная с неблагоприятными углами давления при передаче движения на направляющие вкладыши; высокий износ в низшей кинематической паре плунжер 6 - направляющие вкладыши.

Рис. 2. Пластинчато-статорный насос

Авторами статьи разработана гидромашина [3], которая не имеет недостатков, указанных выше. Конструкция этой гидромашины представлена на рис. 3, она содержит корпус 1, впускное 2 и выпускное 3 окна, ведущий вал 4 с эксцентриком 5, плунжер 6, установленный на эксцентрике 5 через игольчатый подшипник 7. Плунжер имеет цилиндрическую часть 8 и хвостовик 9. В верхней части корпуса 1 выполнен внутренний зубчатый венец 10, полость внутри которого соединена с цилиндрической

18

ВЕСТНИК КГУ, 2011. №1

рабочей полостью межполосной горловиной 11. На хвостовике 9 плунжера 6 жестко закреплена шестерня 12. Плавающие сателлиты 13 находятся в зацеплении с внутренним венцом 10 и шестерней 12, т.е. обкатываются по корпусу и плунжеру, и направляющее устройство не имеет кинематических пар скольжения (кроме скольжения по торцам). Это снижает потери на трение и износ элементов. Более того, износ, который может возникнуть, например, при работе на абразивных средах, компенсируется зубчатыми зацеплениями. Для уменьшения остаточных (вредных) объемов рабочих полостей хвостовик плунжера 9 имеет профиль, огибающий контуры межполостной горловины 11 и сателлитов 13, а внутренний зубчатый венец 10 на участке, не входящем в зацепление, срезан поверхностью 14, максимально приближенной к поверхности вершин шестерни 12 в «мертвом» положении эксцентрика. Это увеличивает эффективность применения гидромашины, в особенности на газообразных рабочих средах (компрессоры, вакуумные насосы). Выпускное окно 3 цилиндрической рабочей полости корпуса 1 снабжено обратным клапаном 15. Такая гидромашина может быть двухступенчатым вакуумным насосом (или компрессором), т.к. полость, расположенная внутри зубчатого венца 10, ограниченная плавающими сателлитами 13 и шестерней 12, имеет входное 16 и выходное 17 окна, в которых установлены соответствующие обратные клапаны 18, 19. Входное окно 16 этой полости соединено с выходным окном 3 цилиндрической рабочей полости гидромашины через промежуточную накопительную полость 20.

Рис. 3. Новая гидромашина

2. Патент 1564391 СССР, F 04 C 2/00 /Л.В. Берестов, В.Л. Андреев,

Э.В. Пиунов, Н.В. Подлипинский, Р.Г. Гаптрашидов,1990.

3. Заявка на полезную модель №2011114632 РФ, МПК F04C2/00 / Г.Ю.

Волков, В.В. Смирнов, 2010.

Предлагаемая гидромашина найдет применение в вакуумных насосах различного назначения. Не превышая по конструктивной сложности известные одноступенчатые вакуумные насосы, она является двухступенчатой, в силу чего обеспечит более высокую степень вакуума. Отсутствие в этой машине нагруженных кинематических пар скольжения обусловит меньшие потери на трение и большую долговечность, чем у используемых в настоящее время насосов.

Перспективным является также использования предлагаемой гидромашины для перекачки жидкостей засоренных абразивом, т.к. износ элементов, разделяющих полости, компенсируется зубчатыми зацеплениями.

Список литературы

1. Кузнецов В. И. Механические вакуумные насосы.- М.:Госэнергетичес-кое издание, 1959.- С. 61-63.

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 6

19