Синтез, геометрические и прочностные расчеты планетарных механизмов с некруглыми зубчатыми колесами роторных гидромашин тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ГИДРОМАШИНЫ НА ОСНОВЕ ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ

1.1. Особенности нагнетателей на базе зубчатых передач.

1.2. Создание и освобождение запертых объемов зубчатыми колесами.

1.2.1. Способ, основанный на отсечении(захвате) объема.

1.2.2. Метод, основанный на изменении запертого объема.

1.3. Выводы.

Глава 2. СИНТЕЗ ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ С НЕКРУГЛЫМИ КО ЛЕС АМИИ ПЛАВАЮЩИМИ САТЕЛЛИТАМИ.

2.1. Обозначения, термины и определения.

2.2. Геометрический синтез планетарных передач.

2.3. Синтез центроид колес планетарной передачи.

2.3.1. Свойства касания связанных центроид.

2.3.2. Зависимости между геометрическими и кинематическими параметрами центроид.

2.3.3.Выбор форм центроид.

2.3.4.Уравнение центроид.

2.3.5. Синтез центроиды СКВЗ при п= 1.

2.3.6.Синтез центроиды СКВЗ при выпуклых основаниях центроиды СКНЗ.

2.3.7.Синтез центроиды СКВЗ при вогнутом основании центроиды СКНЗ.

2.3.8. Расчет центроиды СКНЗ при заданной центроиде СКВЗ.

2.4. Выводы.

Глава 3. ГЕОМЕТРИЯ КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС.

3.1. Выбор вида зацепления.

3.2. Эвольвентное зацепление некруглых колес.

3.3. Эвольвентные зубья некруглого колеса, формируемые эволь-вентным производящим зубчатым колесом.

3.4. Приближенное циклоидальное зацепление с промежуточными телами.

3.5. Выводы.

Глава 4. ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГИДРОМАШИНЫ.

4.1. Каналы для подвода и отвода рабочей жидкости.

4.1.1.Каналы, выполненные на боковой поверхности крышки СКВ3.

4.1.2. Каналы, размещенные на боковой поверхности диска, связанного с СКНЗ.

4.2. Теоретическая производительность гидромашины.

4.3. Способы разгрузки защемленного объема рабочей жидкости во впадинах зубьев.

4.3.1. Расчет высоты модификации зубьев с эвольвентными профилями.

4.3.2. Модификация вершин зубьев передач с промежуточными телами.

4.4. Выводы.

Глава 5. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ И ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧ.

5.1. Усилия в зацеплениях.

5.2. Расположение сателлитов относительно центроид солнечных колес.

5.3. Опорные реакции и вращающие моменты на валах солнечных колес.

5.3.1. Анализ передачи с выпуклым основанием центроиды СКНЗ.

5.3.2.Анализ передачи с вогнутым основанием центроиды СКНЗ.

5.3.3.Анализ передачи с заданной центроидой СКВЗ.

5.4. Допускаемое давление рабочей жидкости.

5.5. Выводы.

Глава 6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ И КОНТРОЛЬ КОЛЕС, ОПЫТНАЯ РГМ,

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РГМ.

6.1. Технология изготовления некруглых колес.

6.1.1. Аппроксимация профилей зубьев для обработки на станках сЧПУ

6.1.2. Корректирующее устройство к зубодолбежному станку.

6.1.3. Обработка некруглых колес обкаткой центроиды высокоточных колес.

6.2. Методы и средства контроля некруглых колес.

6.3. Опытная РГМ.

6.3.1.Конструкция опытной РГМ.

6.3.2.Результаты испытания опытной гидромашины.

6.4. Области возможного применения новой РГМ.

6.5. Выводы.

Актуальность темы

В современных условиях развития техники ни одна отрасль промышленности, транспорта и сельского хозяйства не может обойтись без гидравлических машин [1]. Распространенный электропривод с механической передачей не всегда является оптимальным средством передачи энергии и движения, хотя имеет ряд достоинств: относительная дешевизна, возможность получения точных законов перемещения звеньев в укороченных кинематических цепях, малая чувствительность к изменениям среды. Однако механический привод содержит и ряд конструктивных и эксплуатационных недостатков. Прежде всего, это громоздкость и большая протяженность кинематических цепей. Жесткость механических кинематических цепей мала, что препятствует повышению точности движения рабочих органов. Жесткие кинематические связи двигателя с рабочими машинами приводят к не переналаживаемым устройствам с фиксированными кинематическими параметрами и, как правило, не отвечающим требованиям мобильности производства.

Применение гидравлических машин позволяет существенно уменьшить количество звеньев кинематических цепей и повысить точность перемещения рабочих органов за счет увеличения жесткости, обеспечивает более рациональную компоновку при сложном пространственном расположении рабочих органов, проводит к уменьшению масс [2]. Кроме того, использование гидромашин обеспечивает высокую надежность системь1 за счет меньшей чувствительности к перегрузкам, дает явное преимущество при плавном регулировании скоростью.

Основными средствами гидрофикации являются гидромашины [3]: аксиально-поршневые, радиально-поршневые, пластинчатые, шестеренные и другие, каждая из которых обладает своими достоинствами и недостатками.

В устройствах с повышенными требованиями к габаритным размерам и массам, например в мобильных системах и переносных устройствах, широкое применение находят шестеренные гидромашины. Шестеренные гидромашины в конструктивном отношении значительно проще, а по металлоемкости (отношению массы к рабочему объему) они в среднем на порядок превосходят аксиально-поршневые [4]. Вместе с тем существующие шестеренные гидромашины не лишены недостатков: неуравновешенные силы, вызванные давлением рабочей 6 жидкости и силами в зацеплении зубьев, приводят к износу деталей опорных узлов, в результате чего происходит падение КПД, а также увеличение торцевых зазоров и утечка рабочей жидкости. Так, число отказов из-за потери герметичности для насосов составляет в среднем 26 % от общего числа отказов [5]. Как правило, восстановление герметичности изношенных узлов представляет достаточно сложную и трудоемкую работу, а иногда и невыполнимую.

В последнее время за рубежом получили развитие весьма перспективные роторные гидромашины (РГМ) нового поколения с улучшенными характеристиками на базе передач планетарного типа с некруглыми колесами. Отличительной особенностью новой гидромашины является отсутствие опорных реакций при определенных сочетаниях геометрических параметров, что позволяет существенно упростить конструкцию опорных узлов, торцевых уплотнений и системы в целом, а геометрические формы деталей и их взаимное расположение позволяют создавать компактные устройства. Кроме того, конструкция новой гидромашины такова, что она легко могут быть соединены последовательно на основе единого вала. Переключение магистралей высокого и низкого давлений осуществляется без использования специальных устройств.

Развитию новых РГМ в нашей стране препятствует в первую очередь недостаточность знаний об особенностях процессов, происходящих в гидромашинах, а также отсутствие обоснованных методов расчета их конструкции. В связи с этим решение проблемы, объединяющей вопросы синтеза, технологии изготовления колес, геометрических, силовых и прочностных расчетов, а также расчета параметров РГМ на основе планетарной передачи с некруглыми зубчатыми колесами с учетом качественных характеристик гидромашины является особо актуальным.

Основная идея работы

Основная идея работы заключается в создании оригинального метода синтеза центроид некруглых солнечных колес планетарных передач с плавающими сателлитами, позволяющего значительно расширить область существования РГМ и улучшить их качественные характеристики.

Цель работы

Целью исследования является комплексная разработка научных основ создания планетарных передач с некруглыми солнечными колесами и плавающими сателлитами применительно к РГМ с улучшенными характеристиками, использование которых в передаточных устройствах придает приводам новые функ7 циональные и преобразующие свойства, позволяющие повысить эффективность рабочих машин и осуществляемых ими производственных процессов.

Задачи исследований

Для достижения цели работы были решены следующие основные задачи:

1. Анализ схем использования зубчатых механизмов в гидромашинах и оценка их достоинств и недостатков.

2. Разработка метода синтеза планетарной передачи с некруглыми замкнутыми солнечными колесами и плавающими сателлитами, исходя из условия соседства, сборки, а также кривизны центроид солнечных колес.

3. Теоретическое обоснование геометрического условия касания центроид связанных колес планетарной передачи.

4. Разработка и обоснование методов синтеза центроид планетарной передачи с некруглыми солнечными колесами и плавающими сателлитами.

5. Обоснование выбора и исследование эвольвентных и циклоидальных профилей зубьев как наиболее предпочтительных для использования в гидромашинах на базе планетарной передачи с некруглыми колесами

6. Разработка метода расчета качественных (технических) характеристик РГМ.

7. Разработка методов силового и прочностного расчетов планетарной передачи гидромашины.

8. Анализ технологических возможностей изготовления некруглых колес. Разработка методов обработки и контроля колес РГМ.

9. Разработка конструкций РГМ, экспериментальная проверка и применение разработанных устройств в производственных условиях.

Методы исследований

Теоретические исследования базируются на методах синтеза планетарных механизмов, основных законах механики, численных методах решения дифференциальных и систем нелинейных уравнений, теории зубчатых зацеплений, теории некруглых зубчатых колес, методах расчета зубчатых передач на прочность, методах расчета шестеренных насосов.

Достоверность и обоснованность результатов

Изготовление колес, сборка планетарных передач и экспериментальная проверка разработанной конструкции РГМ в лабораторных условиях с сопоставлением теоретических и практических параметров, а также внедрение результатов 8 работы в производство являются подтверждением достоверности и обоснованием результатов работы.

Основные защищаемые положения:

1. Разработанный метод синтеза планетарных передач с некруглыми солнечными колесами и плавающими сателлитами устанавливает новые соотношения между геометрическими параметрами, расширяющие область существования передач РГМ.

2. Методика расчета центроид колес с использованием двух круглых жестко связанных центроид сателлита и кинематического условия связи между параметрами позволяет создавать РГМ с улучшенными характеристиками.

3. Применение разработанного способа синтеза приближенного зацепления с роликовыми промежуточными телами к планетарным передачам с некруглыми колесами упрощает технологию изготовления колес.

4. Разработанный метод расчета каналов для рабочей жидкости и новый способ их размещения дают возможность увеличения пропускной способности каналов и повышения производительности роторных гидромашин.

5. Предложенный метод определения взаимного расположения солнечных колес и сателлитов, а также фаз рабочих камер, ориентированный на применение ПК, упрощает силовой и прочностные расчеты передач РГМ.

6. Предложенный универсальный способ аппроксимации кривых, позволяет находить координаты формообразующих точек профилей зубьев некруглых колес с любой заданной (фиксированной или переменной) точностью.

Научная новизна

Разработаны теоретические основы для синтеза, геометрических и силовых расчетов, а также проектирования и изготовления планетарных передач с некруглыми солнечными колесами и плавающими сателлитами к РГМ:

1. Установлена связь между формами центроид некруглых солнечных колес с количеством сателлитов и числами зубьев колес.

2. Разработан метод синтеза центроид некруглых солнечных колес планетарных передач с плавающими сателлитами.

3. Решена задача синтеза передач с некруглыми колесами с использованием промежуточных тел.

4. Предложены методы силовых и прочностных расчетов планетарной передачи, а также способы улучшения технических параметров РГМ.

5. Обобщены и развиты методы изготовления некруглых колес. 9

Практическая значимость полученных результатов

Выполненное исследование является существенным вкладом в решение практической задачи внедрения в машиностроительный комплекс страны гидроприводов с новыми свойствами, способствующими увеличению эффективности машин.

Созданы условия для широкого внедрения гидромашин нового поколения, обладающих такими положительными качествами, как отсутствие опорных усилий, малая флуктуация вращающего момента, высокая производительность, соосность колес, простота конструкции, небольшие габаритные размеры. Все это позволяет упростить конструкции приводов известных машин, придать приводам новые свойства, решать с положительным для производства эффектом известные и новые технологические задачи. Применение нового поколения гидромашин в промышленности позволит сократить номенклатуру устаревшей техники, уменьшить аварийность и в итоге поднять технический уровень производства.

Воплощены следующие практические задачи:

1. На основе разработанных алгоритмов созданы программные модули комплексной системы расчета РГМ: блоки расчета, совмещенные с синтезом центроид колес и определением качественных характеристик гидромашины; программные блоки геометрического расчета передач с эвольвентным и приближенным циклоидальным профилями зубьев с учетом вредных защемленных объемов жидкости во впадинах зубьев; блоки вычисления силовых, прочностных и энергетических параметров РГМ; модули решения технологических задач.

2. Реализованы разработанные технологические методы изготовления и контроля некруглых колес.

3. Разработаны и изготовлены конструкции новых РГМ, на базе которых начато производство ручных гидравлических бурильных машин. Кроме того, РГМ используется в приводе разгона экструдера в производстве полипропилена.

Реализация результатов исследования

Работа выполнялась в рамках инновационной межвузовской программы Министерства образования РФ "Прогрессивные зубчатые передачи" 1996-2000 гг. Научные результаты работы использованы в процессе выполнения НИР и ОКР при решении задач научно-технических программ, включенных в планы кафедры "Теоретическая и прикладная механика" Томского политехнического университета 1995-2000 гг. На основании программы "Разработка и исследование экспериментальных и опытных образцов гидромашины с планетарной зубчатой пе

10 редачей для гидравлического бура", включенной в план работы Томского электромеханического завода (ТЭМЗ), опытные образцы РГМ прошли испытания и идет подготовка к выпуску партии гидробуров для шахт. Одна из конструкций новой РГМ используется в усовершенствованном вспомогательном приводе экструдера на заводе "Полипропилен". Кроме того, для производства подготовлена техдокументация на малогабаритную автомобильную лебедку с РГМ.

Материалы диссертационной работы используются при проведении занятий со студентами по дисциплине "Теория механизмов и машин". Вопросы практической реализации нестандартных профилей зубьев на станках с ЧПУ используются при выполнении курсовых и дипломных проектов студентами специальности 120100 -"Технология машиностроения".

Исходные материалы и личный вклад соискателя

В качестве исходных материалов послужили патенты с описаниями устройства и принципа работы гидромашин с планетарными зубчатыми передачами, рекламные проспекты и результаты научно-исследовательской работы кафедры "Прикладная механика" ТПУ по передачам с промежуточными телами, выполненной под руководством д.т.н., проф. А.Е. Беляева. Решение некоторых геометрических вопросов и задач по обработке циклоидальных профилей сателлитов для передач с промежуточными телами отражено в публикациях совместно с соавторами. Теоретические исследования, разработка различных приводов на базе гидромашины с планетарными передачами, а также внедрение в производство проводились автором самостоятельно.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

1. Международной конференции "Теория и практика зубчатых передач", Ижевск, 1996г.

2. Шестом Международном симпозиуме "Теория реальных передач зацеплением", Курган, 1997г.

3. Международной конференции "Теория и практика зубчатых передач", Ижевск, 1998г.

4. Второй межвузовской отраслевой научно-технической конференции "Автоматизация и прогрессивные технологии", Новоуральск, 1999г.

5. Международном технологическом конгрессе "Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения", Омск, 2001г.

11

6. Научных семинарах кафедры "Теоретическая и прикладная механика" Томского политехнического университета 1996-2001 гг.

Публикации

По тематике диссертации опубликовано 30 работ, в том числе 4 авторские свидетельства на изобретения и три патента РФ

Основные научные положения и результаты диссертации опубликованы в 20 работах, в числе которых одно авторское свидетельство на изобретение, три патента РФ и монография.

Содержание работы

В первой главе диссертационной работы рассмотрены особенности нагнетателей на основе зубчатых передач, способы создания и освобождения запертых объемов зубчатыми колесами. Проведен анализ достоинств и недостатков известных гидромашин на базе зубчатых передач. Приведена схема и описан принцип работы гидромашины нового поколения с улучшенными характеристиками на основе планетарной зубчатой передачи с некруглыми солнечными колесами.

Вторая глава посвящена задачам синтеза планетарных механизмов с некруглыми солнечными колесами и плавающими сателлитами. Найдены зависимости чисел зубьев колес и количества сателлитов от геометрических форм солнечных колес. Установлено свойство касания центроид трех связанных колес: точки контакта центроид и центр вращения подвижного солнечного колеса расположены на одной прямой линии. Искомой является центроида одного из солнечных колес, описываемая дифференциальным уравнением с краевыми условиями. Приведены результаты численного решения дифференциальных уравнений с различными формами центроиды одного из солнечных колес и сателлита. Проверка результатов решения осуществляется на реальных передачах.

В третьей главе рассмотрен вопрос о выборе вида зацепления. Установлено, что в окрестности точки перегиба центроиды эвольвентный профиль состоит из двух плавно сопрягающихся эвольвент. Указанное обстоятельство вызывает определенные трудности при формировании профилей зубьев методом копирования. Отмечено, что эвольвентные профили зубьев некруглых солнечных колес можно обработать со смещением, если исходное зубчатое колесо производящего колеса совпадает с сателлитом. Дано математическое описание эвольвентных профилей зубьев солнечных колес, обрабатываемых долбяком, исходное колесо которого совпадает с сателлитом. Приведено обоснование применимости при

12 ближенного циклоидального зацепления с промежуточными телами, позволяющего упростить технологию изготовления и возможности обработки циклоидальных профилей зубьев сателлита стандартным эвольвентным инструментом.

Четвертая глава посвящена конструктивным элементам гидромашины и анализу их влияния на качественные характеристики. Показано, что каналы для подвода и отвода рабочей жидкости могут быть размещены на торцевых дисках, связанных как с солнечным колесом с внутренними зубьями, так и с колесом с внешними зубьями, причем во втором случае суммарная площадь каналов во много раз больше, чем в первом исполнении. Здесь же приведены уравнения теоретической производительности и результаты численного определения экспериментальной гидромашины. Значительное место отведено способам устранения защемленных объемов во впадинах зубьев. Предложен метод модификации вершин зубьев, суть которого заключается в уменьшении высоты головки зуба (диаметра окружности вершин зубьев) только у торцов колес на небольшую глубину, достаточную для перетекания защемленной жидкости.

В пятой главе представлен силовой анализ гидромашины с различными формами центроид солнечных колес и видами зацепления. Приведено условие критического положения колес, в котором может нарушиться зацепление (сателлит может быть выдавлен жидкостью из зацепления). Описан метод определения координат центров всех сателлитов относительно солнечного колеса в любой фазе перемещения. Показано, что источником сил и моментов на солнечных колесах являются совокупное действие сателлитов и непосредственное давление рабочей жидкости. Получены аналитические зависимости, позволяющие находить опорные усилия и вращающие моменты на валах солнечных колес. Рассмотрены вопросы прочностного расчета передач с различными видами зацепления. На основании анализа результатов решения выявлено сочетание геометрических параметров передачи гидромашины, при котором отсутствуют опорные реакции.

В шестой главе рассмотрены проблемы, касающиеся технологии изготовления и контроля зубчатых колес. Представлены простейшие универсальные формулы и дан алгоритм, позволяющий аппроксимировать профили зубьев для реализации на станках с ЧПУ. Приведены схемы и расчет двух оригинальных вспомогательных устройств к зубодолбежному станку для обработки некруглых колес. Рассмотрен метод комплексной проверки некруглых колес, основанный на особенностях геометрии солнечных колес: замкнутости и симметричности.

14

Основные результаты исследований заключаются в следующем.

1. Решена задача синтеза центроид планетарной передачи с некруглыми солнечными колесами и плавающими сателлитами:

- найдено условие касания центроид: точки касания центроид колес находятся на прямой линии, проходящей через оси солнечных колес;

- введены две центроиды на сателлите, каждая из которых соприкасается с центроидой одного из солнечных колес. Использование двух центроид позволяет существенно расширить область существования гидромашин, а также варьирования качественными характеристиками;

- разработан кинематический метод определения искомой центроиды, упрощающий поиск и вид дифференциального уравнения связи между геометрическими параметрами передачи.

2. Из условия сборки планетарной передачи и соседства сателлитов найдена связь между количеством сателлитов и геометрическими параметрами центроид колес: 5 = п+Ы, 1 < N - п < 3 .

3. При перемене знака кривизны центроиды происходит разрыв эволюты эвольвентного зуба и отдельные ветви эволюты будут располагаться на разных сторонах относительно центроиды, а нормаль к профилям зубьев будет соприкасаться с двумя ветвями эволюты в их крайних точках. Профили эвольвентных зубьев, расположенных вблизи переходной точки центроиды, формируются из двух соприкасающихся эвольвент с противоположными знаками кривизны. В связи с этим использование для таких профилей метода копирования при изготовлении вызывает определенные трудности.

208

4. Разработан метод синтеза приближенных передач с некруглыми колесами на основе теории передач с промежуточными телами. Определено, что соответствующим подбором геометрических параметров передачи можно свести отклонение реальных профилей от теоретических до предела допуска на изготовление. Циклоидальные профили зубьев сателлита могут быть нарезаны на станках, предназначенных для изготовления колес конических и гипоидных передач с круговыми зубьями.

5. В известных схемах РГМ в некоторых случаях размеры каналов для рабочей жидкости (размещенных на СКВЗ) могут иметь ограниченную пропускную способность. При перенесении каналов на диски, связанные с СКНЗ, эти недостатки полностью устраняются, так как площади каналов при этом увеличиваются многократно. Кроме отмеченного положительного эффекта, указанный способ размещения каналов позволяет создавать гидромашины с тремя и более солнечными колесами. Суммируя движения разных солнечных колес, можно получить требуемые кинематические характеристики отдельных звеньев.

6. Чем ближе к единице отношение п /N, тем меньше флуктуация вращающего момента на валу подвижного колеса. Величина вращающего момента не зависит от вида зацепления. При наличии общего делителя (кроме единицы) между значениями п и N опорные реакции у солнечных колес равны нулю, причем независимо от вида зацепления. На величину контактных напряжений эвольвентой передачи оказывают влияния не абсолютные, а относительные размеры коле. Изгибные напряжения эвольвентных зубьев не зависят явно от модуля зацепления: они находятся в обратной зависимости от числа зубьев сателлита.

7. На основе разработанного математического обеспечения созданы программные модули комплексной системы расчета РГМ: модули расчета центроид колес с учетом качественных характеристик гидромашины; блоки расчета передач с различными видами зацепления с учетом вредных защемленных объемов жидкости во впадинах зубьев; программные блоки вычисления силовых и энергетических параметров РГМ; модули решения технологических задач.

8. На основании результатов выполненных исследований разработана техдокументация на ряд типоразмеров РГМ для различного назначения. Испытания изготовленных опытных образцов подтвердили правильность и достоверность результатов исследований. Так, роторная гидромашина типа РГМ-42, установленная в усовершенствованном приводе разгона экструдера в производстве полипропилена, показала высокую надежность позволила сократить число отказов

209 и соответственно время простоя и улучшить условия технологического процесса.

9. В настоящее время завод "ТЭМЗ", специализирующийся на выпуске горно-шахтного оборудования и изделий общепромышленного назначения, приступил к освоению новых видов РГМ для создания малогабаритных ручных гидробуров.

Кроме того, результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедрах "Теоретическая и прикладная механика" и "Компьютеризация в машиностроении" Томского политехнического университета.

210

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации приведены разработанные автором теоретические положения, являющиеся основой для технических решений по созданию новых видов роторных гидромашин с некруглыми зубчатыми колесами, внедрение которых в различных областях техники внесет значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса и позволит создавать новые конкурентоспособные машины, обладающие существенно большей эффективностью.

В конце каждой главы приведены отдельные результаты исследований. Приведем ряд выводов, имеющих общее значение.

1. Терясов Г.П. Перспективы гидрофикации машин и оборудования // Изв. вузов. Машиностроение. 1995. № 10-12. С. 29-47.

2. Трифонов О.Н. и др. Кинематическая структура металлорежущих станков с гидравлическими связями во внутренних цепях // Машиностроитель. 2001. №5. С.26-29.

3. Свешников В.К., Потапов В.А. Состояние и тенденции развития гидрооборудования // Приводная техника. 1997. № 4. С.3-8.

4. Бакуменко В.И. Краткий справочник конструктора нестандартного оборудования. Т2. М.: Машиностроение, 1997. 527с.

5. Комаров A.A. Надежность гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1969. 235 с.

6. Карелин Н.М. Бескопирная обработка цилиндрических деталей. М.: Машиностроение, 1966. 188с.

7. Бирюков Б.Н. Роторно-поршневые гидравлические машины. М.: Машиностроение, 1972. 152с.

8. Юдин Е.М. Шестеренные насосы. Основные параметры и их расчет. М.: Машиностроение, 1964. 236с.

9. Mimmi G.C., Pennacchi P.E. Involute gear pumps versus lobe pumps// Trans. ASME, J. Mech. Des. 1997. 119, №4. P.458^165.

10. Патент СССР № 484710, F 03 С 2/22, Планетарно-кулачковый двигатель / Б.Сенявский // БИ. 1990. № 22.

11. Патент РФ № 2137943 (РФ), F04 С 2/08.Роторная гидромашина /Ан И-Кан //БИ. 1999. №26.

12. Свешников К.В. Гидрооборудование на российском рынке. Насосы // Справочник. Инженерный журнал. 2000. № 7. С. 47-54.

13. Свешников К.В. Гидрооборудование на российском рынке. Гидромоторы // Справочник. Инженерный журнал. 2000. № 8. С. 43-47.

14. Артоболевский И.И. и др.Синтез плоских механизмов. М.: Госиздат, физико-математической литературы, 1959. 1084с.

15. Литвин Ф.Л. Некруглые зубчатые колеса. М.: Машгиз, 1956. 312с.

16. Shang Shinn-Liang, Tsay Chung-Bian. Computerized tooth profile generation and underent analysis of noncircular gears manufactured with shaper cutters // Trans.211

17. ASME, J. Mech. Des. 1998. 120, № 1. P.92-97.

18. Ferguson R.J., Daws L.F., Kerr J.H. The design of a stepless transmission using non-circular gears // Mechanisms and Machines Theory. 1975. 10. № 6. P.467-478.

19. Колчин Н.И. Общие геометрические соотношения в зацеплении некруглых колес // Лонитомаш. Кн. 13. Л.: Машгиз, 1949. С.12-15.

20. Кожеников С.Н. и др. Механизмы. Справочник. М.: Машиностроение, 1976. 784с.

21. Варсимашвили Р.Ш. Планетарные и дифференциальные передачи с некруглыми зубчатыми колесами. Тбилиси: Мецниереба, 1987. 97с.

22. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1981.440с.

23. Яворская А.Р. Об использовании планетарного механизма с некруглыми колесами для получения прерывистого периодического движения // Труды семинара по ТММ. М.: Наука, 1960. Т. 21, №81-82. С. 16-29.

24. Яблонский Н.С. Дифференциальный механизм в сочетании с двумя парами некруглых колес // Изв. вузов. Машиностроение. 1963. № 11. С. 11-16.

25. Яблонский Н.С. Простой и планетарный ряды некруглых зубчатых колес // Изв. вузов. Машиностроение. 1964. № 2. С. 13-17.

26. Ан И-Кан. Расчет передачи планетарного типа с некруглыми колесами, применяемых в системах нагнетания // Механика и машиностроение. Сборник трудов. Томск: ТПУ, 2000. С. 288-290.

27. Ан И-Кан. Геометрический расчет роторной гидромашины с некруглыми солнечными колесами и плавающими сателлитами // Вестник машиностроения. 2000. № 9. С.22-24.

28. Ан И-Кан. Синтез центроид планетарной передачи с некруглыми колесами // Механика и машиностроение. Сборник трудов. Томск: ТПУ, 2000. С. 294299.

29. Ан И-Кан. Центроиды некруглых колес планетарных механизмов роторных гидромашин // Вестник машиностроения. 2001. № 5. С.3-6.

30. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. Т.1. М.: ГИТТЛ, 1957. 379с.

31. Дубнов Я.С. Основы векторного исчисления. 4.1. М.-Л.: ГИТТЛ, 1950. 368с.

32. Ан И-Кан, Беляев А.Е. Синтез планетарных передач применительно к ро212торным гидромашинам. Новоуральск: НПИ, 2001. 91с.

33. Новоселов С.И. Специальный курс тригонометрии. М.: Высшая школа, 1967. 536с.

34. Ерихов M.JI. Принципы систематики, методы анализа и вопросы синтеза схем зубчатых зацеплений. Диссертация на соискание ученой степени доктора техн. наук. Хабаровск: ХПИ, 1972. 381с.

35. Каханер Д. и др.Численные методы и программное обеспечение. М.: Мир, 1998. 575с.

36. Калиткин H.H. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.

37. Гавриленко В.А. Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача М.: Машгиз, 1956. 296с.

38. Колчин Н.И. Механика машин. T.l. M.-JI.: Машгиз, 1962. 550с.

39. Рязанцев В.М. Циклоидальные образующие зубчатые колеса рабочих органов объемных роторных машин и их коэффициенты перекрытия // Вестник машиностроения. 1991. № 9. С.13-16.

40. Рязанцев В.М. Роторно-вращательные насосы с циклоидально-эвольвент-ными профилями ротора // Вестник машиностроения. 1995. № 1. С. 22-25

41. Рязанцев В.М. Шестеренный насос с циклоидально-эвольвентным профилем роторов // Вестник машиностроения. 1995. № 3. С. 16-18.

42. Выгодский М.Я. Дифференциальная геометрия. M.-JL: ГИТТЛ, 1949. 512с.

43. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука, 1968. 584с.

44. Ан И-Кан, Беляев А.Е. Корригирование планетарных передач с некруглыми колесами // Теория реальных передач зацеплением. Труды VI Международного симпозиума. Курган: КГУ, 1997. 4.1. С.77-79.

45. Ан И-Кан, Беляев А.Е. Эвольвентные профили зубьев некруглых колес // Автоматизация и прогрессивные технологии. Труды II межвузовской отраслевой научно-технической конференции. Новоуральск: НПИ, 1999. 4.2. С. 112-114.

46. Болотовский И.А. и др. Справочник по геометрическому расчету эволь-вентных зубчатых и червячных передач. М.: Машиностроение, 1986. 448с.

47. Колчин Н.И. Аналитический расчет плоских и пространственных зацеплений. М.-Л.: Машгиз, 1949. 212с.

48. Дусев И.И., Васильев В.М. Аналитическая теория пространственных зацеплений и ее применение к исследованию гипоидных передач. Новочеркасск: НПИ, 1968. 148с.213

49. Гавриленко В.А. Зубчатые передачи в машиностроении. М.: Машгиз, 1962. 531с.

50. Рашевский П.К. Курс дифференциальной геометрии. М.: ГИТТЛ, 1956. 420с.

51. Баранчиков В.И. и др. Справочник конструктора инструментальщика. М.: Машиностроение, 1994. 560с.

52. Ординарцев И.А., Филиппов Г.В., Шевченко А.Н. и др. Справочник инструментальщика. Л.: Машиностроение, 1987. 848с.

53. Романов В.Ф. Расчеты зуборезных инструментов. М.: Машиностроение, 1969. 257с.

54. Ан И-Кан, Беляев А.Е. Планетарные передачи с приближенным зацеплением // Теория и практика зубчатых передач. Труды Международной конференции. Ижевск: ИжГТУ, 1996. С. 393-397.

55. Патент РФ № 2116513, Б 04 С 2/08, Б 03 С 2/08. Шестеренная гидромашина с промежуточными телами / Ан И-Кан // БИ. 1998. № 21.

56. Ан И-Кан. Роторная гидромашина с промежуточными телами // Изобре-татели-машиностроению. 2000. № 3. С.25-26.

57. Беляев А.Е. Передачи и механизмы с промежуточными телами повышенной долговечности и области их рационального применения. Диссертация на соискание ученой степени доктора техн. наук. Томск: ТПИ, 1990. 506с.

58. Беляев А.Е. и др. Исследование кинематических передач зацеплением // В сб.: IV Всесоюзный съезд по теоретической и прикладной механике. Киев: Нау-кова думка. 1976. С.36

59. Беляев А.Е. и др. Уточнение расчетной зависимости для шариковой передачи с параллельными осями // Известия ТПИ. Т.224. Томск: ТГУ. 1976. С.

60. Шанников В.М. Планетарные редукторы с внецентроидным цевочным зацеплением. М.-Л.: Машгиз, 1948. 172с.

61. Лобастов В.К. Некоторые вопросы геометрии внеполюсного цевочного гипоциклоидального зацепления //Машиноведение. 1968. №1. С.59-62.

62. Юдин В.А., Лобастов В.К. К теории проектирования реальных передач с цевочным внеполюсным зацеплением // Теория передач в машинах. М.: Наука, 1971. С.83-96.

63. А.с. № 631275 ( СССР ), В29 Р9/10. Способ обработки изделий с циклоидальным профилем в торцевом сечении / Беляев А.Е и др.// БИ. 1987, № 41.214

64. Беляев А.Е. и др. Расчет наладок зуборезных станков типа 5П23А, 525 и др. для нарезания по методу обкатки колес с промежуточными телами // Технология машиностроения и вопросы прочности. Томск: ТГУ, 1977. С.82-86.

65. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. М.: Мир, 1982. 240с.

66. Залгаллер В.А. Теория огибающих. М.: Наука, 1975. 104с.

67. Патент СССР № 484710, F 04с 1/08, Объемный роторный двигатель / Б.Сенявский // БИ. 1975. № 34.

68. Патент РФ № 2149281 (РФ), F04 С 2/08.Роторная гидромашина /Ан И-Кан //БИ. 2000. № 14.

69. Корн Г. и Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1968. 720 с.

70. Иосимура Шози. Анализ вибрации роторов винтового компрессора, вызванной замыканием объема между головкой зуба и впадины // Нихон Кикай Гаккай Ронбунсю ( Tran. Japan Society of Mechanical Engineering). 1998. 64. № 617. P. 15-22.

71. Jianshou Z., Xingen D., Weixian X. Optimizing technique of design parameters for quied internal pump // J.Shanghai Jiaolong Unit. 1990. № 3. P.70-76.

72. Лурье З.Я. и др. Оптимизация качающих узлов шестеренных насосов внутреннего эвольвентного зацепления // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1996. № 3. С. 37-43.

73. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М.Машиностроение, 1974. 608с.

74. Ан И-Кан. Роторная(шестеренная) гидромашина с некруглыми солнечными колесами. Силы в зацеплениях и вращающий момент. // Справочник. Инженерный журнал. 2001. № 9. С.19-21.

75. Леликов О.П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Приложение № 11// Справочник. Инженерный журнал. 2000. № 11.

76. ГОСТ 21354-87. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность. М.: Изд-во стандартов, 1988. 97 с.

77. Кораблев А.И., Решетов Д.Н. Повышение несущей способности и долговечности зубчатых передач. М.: Машиностроение, 1968. 288с.

78. Кистьян Я.Г. Методика расчета зубчатых передач на прочность. Книга 107. М.: Машгиз, 1963. 244с.

79. Пинегин C.B. Контактная прочность в машинах. М.: Машиностроение, 1965. 192 с.215

80. Яковлев А.Ф., Лобастов B.K. Определение контактной податливости и прочности высших пар зацеплений планетарных циклоидальных редукторов и гидромоторов // Вестник машиностроения. 1996. № 10. С.3-7.

81. Лобастов В.К. Расчет внецентроидного гипоциклоидального зацепления роторно-поршневых гидромашин и передаточных механизмов // Вестник машиностроения. 1981. № 9. С. 17-20.

82. Гданский Н.И. Расчет нагруженности редуктора Давида с внецентроид-ным эпициклоидальным цевочным зацеплением // Химическое и нефтяное машиностроение. 1996. № 6 С.

83. Варсимашвилли Р.Ш. Зубчатые механизмы с некруглыми колесами. Тбилиси: Мецниереба, 1985. 167с.

84. Tan Weiming, Hw Chibing, Wei Zhonhong. Zhongguo jixie gongcheng // China Mechanical Engineering. 1998. 9, № 8. P. 24-27.

85. Миронова А.Л., Миронов A.H., Тарапанов A.C. и др. Влияние параметров червячных фрез на шероховатость поверхности зубьев некруглых зубчатых колес // Справочник. Инженерный журнал. 2000. № 6. С. 42-45.

86. Бурков В.А. Определение частоты импульсов для управления приводами зубофрезерных станков с ЧПУ // СТИН. 2000. № 4. С. 10-11.

87. Елесеев Ю.С., Нежурин И.П. Состояние, проблемы и перспективы отечественной технологии зубчатых передач // Полет. 1999. № 5. С. 26-29.

88. Потапов В.А. Минимум СОЖ и максимум скорости. Зубообрабатываю-щие станки // Машиностроитель. 1998. № 6. С. 46-54.

89. All-direct drive CNC gear shaper // Mod. Mach. Shop. 1996. 69, № 3. P. 464466.

90. Fast changeover cure // Metal Work. Prod. 1999. 143, № 1. P. 19.

91. Ванин B.A. Нарезание некруглых колес на зуборезных станках с гидравлическими связями // Технология машиностроения. 1999. № 3. С. 16-21.

92. Ванин В.А. Применение модульного принципа при построении внутренних цепей металлорежущих станков // Автоматизация и современные технологии. 2000. № 9. С. 42-45.

93. Ванин В.А., Трифонов О.Н., Иванов В.И. и др. Применение гидравлических связей во внутренних цепях зубодолбежных станков // Машиностроитель. 2001.№4. С.26-30.

94. Тарамыкин Ю.П. Компьютер в системе управления зубообрабатывающим216оборудованием // СТИН. 2000. № 3. С. 7-8.

95. Худобин JI.B. и др. Контурное электроэрозионное вырезание-альтернативный способ формирования зубьев зубчатых колес // Вестник машиностроения. 1998. № 3. С. 19-21.

96. Худобин JI.B. и др. Точность взаимного расположения боковых поверхностей зубьев колеса при электроэрозионной обработке // СТИН. 1999. № 4. С. 34-38.

97. Худобин JI.B. и др. Точность формы эвольвентных боковых поверхностей зуба, обеспечиваемая электроэрозионным вырезанием на станках с ЧПУ // Вестник машиностроения. 1998. № 10. С.32-36.

98. Худобин JI.B. и др. К вопросу повышения эффективности операций электроэрозионного вырезания зубьев зубчатых колес на станках с ЧПУ при линейной интерполяции // Вестник машиностроения. 2001. №8. С.39-44.

99. Кравченко Д.В Экономическая эффективность процесса электроэрозионного вырезания венцов цилиндрических зубчатых колес // Вестник УлГТУ. Машиностроение, строительство. Ульяновск: УлГТУ. 1999. Вып. 3. С. 74-77.

100. Illinois manufacturer stays on Target with EDM // Model machine shop. 1994. V.67. № 4. P. 132.

101. Busack U., Schmidt K. Auf statistik basierende methoden reduzieren den aufwand fur versuch senkerodieren // Maschinenmark. V.101. 1995. № 15. S. 42-47.

102. Таратынов О.В., Земсков Г.Г., Тарамыкин Ю.П. и др. Проектирование и расчет металлорежущего инструмента на ЭВМ. М.: Высшая школа, 1991. 424с.

103. Ан И-Кан. Аппроксимация профилей зубьев некруглых колес с применением ПК // Справочник.Инженерный журнал. 2000. №11. С.39-41.

104. Ан И-Кан, Беляев А.Е. Нарезание некруглых колес // Теория и практика зубчатых передач. Труды Международной конференции. Ижевск: ИжГТУ, 1998. С. 369-372.

105. Ан И-Кан. Технология изготовления замкнутых некруглых колес // Механика и машиностроение. Сборник трудов. Томск: ТПУ, 2000. С. 290-294.

106. Меркин Д.Р. Алгебра свободных и скользящих векторов. М.: Физматгиз,2171962. 164 с.

107. Дьяконов В.П. Математическая система Maple V R3/R4/R5. М.: СОЛОН, 1998. 399с

108. Ан И-Кан. Гидромашины на основе некруглых колес и вопросы изготовления передач // Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения. Труды Международного технологического конгресса. Омск: ОмГТУ, 2001. 4.1. С. 338-340.

109. Марков H.H., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов. М.: Машиностроение, 1993. 416 с.

110. По результатам проведенных НИР внедрено на ОАО «ТЭМЗ» (предприятие, выпускающее горно-шахтное оборудование и изделия общепромышленного назначения) в 2001г. новые роторные гидромашины.

111. Внедренные устройства будут использоваться при создании машин и механизмов, в частности ручных гидравлических бурильных машин.

112. Применение РГМ позволяет создавать компактные устройства, в несколько раз уменьшить массу машины по сравнению с существующими аналогами и тем самым создает более благоприятные условия труда.

113. Конструкции гидромашин разработаны на основе исследований, выполненных в докторской диссертации Ан И-Кана1. Члены комиссии:г. Томск2001 г.

114. Начальник сектора электрогидравлических машин1. В.С. Вяткин1. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

115. РОССИЙСКОЕ АГЕНТСТВО ПО ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (РОСПАТЕНТ)1. ПАТЕНТ• № 2116513на ИЗОБРЕТЕНИЕ

116. Шестеренная гидромашина с промежуточными телами"

117. Патентообладатель (ли): Томский политехнический университет1. Автор (авторы): Ан И-Кан

118. Приоритет изобретения 30 января 1997г.

119. Дата поступления заявки в Роспатент 30 января 1997г. Заявка № 97101427

120. Зарегистрирован в Государственном 27 июля 1998г . реестре изобретений1. ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР3

121. Изобретение относится к шестеренным гидромашинам и может быть использовано в гидросистемах различного назначения в качестве насоса или гидродвигателя.

122. Упомянутая шестеренная гидромашина, обладая лучшими энергетическими показателями, характеризуется наличием колес со сложными центроидами и разнопрофильными зубьями, что создает трудности в изготовлении.

123. Задача изобретения упрощение конструкции и уменьшение затрат на изготовление.

124. На фиг. 1 показан общий вид шестеренной гидромашины с промежуточными телами и разрез Б-Б на фиг. 2, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

125. Работа шестеренной гидромашины с промежуточными телами в режиме двигателя при неподвижном солнечном колесе 5 осуществляется следующим образом.

126. Изменение направления вращения вала 4 осуществляется путем переключения каналов 12 (штуцеров 10) в магистрали высокого и низкого давления.

127. На основании предлагаемого устройства изготовлен опытный образец со следующими параметрами:1. Количество сателлитов 10.

128. Число зубьев сателлита 10.

129. Диаметр начальной окружности сателлита, мм, 16,б.4. Ширина сателлита, мм, 10.5. Диаметр ролика, мм, 3.

130. Количество роликов на солнечных колесах 44 и 66.

131. Внешний диаметр гидромашины, мм, 125.

132. Юдин Е.М. Шестеренные насосы. Основные параметры и их расчет. М.: Машиностроение, 1964, с. 236.2. .Ки, Патент N 1403993, кл. Р 03 С 2/22, опубл. 1988.1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

133. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что каналы' подвода и отвода рабочей жидкости выполнены на двух . торцевых крышках.3 2137943

134. Из патентной документации и научно-технической информации известно значительное количество роторных гидромашин, предназначенных для использования в качестве насосов или двигателей и различающих- • ся конструктивным исполнением отдельных узлов и деталей.

135. При подводе рабочей жидкости по каналам, выполненным во внутреннем солнечном колесе, увеличивается объем рабочей полости и внутреннее солнечное колесо приводится во вращение.

136. Далее сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1-поперечный разрез гидромашины (см. фиг.2, разрез по Б-Б); на фиг.2-продольный разрез гидромашины (см. фиг. 1, разрез по А-А).

137. Работа роторной гидромашины в режиме двигателя происходит следующим образом.

138. Патент СССР N1403993, М.кл.Р 03 С 2/22, 1988 г.

139. Из патентной и научно-технической литературы известно значительное количество роторных гидромашин, предназначенных для использования в качестве насосов или двигателей и различающихся конструктивным исполнением отдельных узлов и деталей.

140. Устройство в режиме двигателя при неподвижном солнечном колесе с внутренними зубьями работает следующим образом.

141. Известен также объемный роторный двигатель по патенту СССР N 484710 (2). Этот двигатель по своей технической сущности и достигаемому положительному эффекту является наиболее близким аналогом изобретения, вследствие чего он и принят за цютотип.

142. При подводе рабочей жидкости по саналам увеличивается объем рабочей поло4сти, и внутренняя шестерня приводится во вращение.

143. Указанные двигатели, обладая хорошими характеристиками, имеют и недостатки.

144. Поставленная задача решена следующим образом.

145. ФИПС, Per. ЛР № 040921 121858, Москва, Бережковская наб., Д.ЗО, корп.1 Научно-исследовательское отделение по подготовке официальных изданий

146. Отпечатано на полиграфической базе ФИПС 121873, Москва, Бережковская наб., 24, стр.2 Отделение выпуска официальных изданий