PL69621Y1 - Element wzmacniajacy zespolu kól cykloidalnych - Google Patents

Description

PL 69 621 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest element wzmacniajacy zespolu kól cykloidalnych wykona- nych z tworzywa sztucznego, znajdujacy zastosowanie jako zespól roboczy dla przekladni cykloidal- nych oraz dla hydraulicznych maszyn gerotorowych takich jak pompy gerotorowe, hydrauliczne silniki gerotorowe i hydrauliczne bloki sterujace. Znana jest z polskiego zgloszenia patentowego P321078 pompa gerotorowa i sposób kompen- sacji luzów w pompie gerotorowej, sluzaca do zmiany energii mechanicznej, doprowadzonej do niej z silnika napedowego, na energie hydrauliczna, zakumulowana w przetlaczanym cieklym czynniku roboczym, wykorzystywanym jako jej nosnik, stosowana w hydrostatycznych ukladach napedowych i sterujacych. Pompa charakteryzuje sie tym, ze wewnatrz korpusu przedniego i korpusu tylnego, po obu stronach kól zebatych, ma osadzona plytke kompensacyjna przednia i plytke kompensacyjna tylna, przy czym plytka kompensacyjna przednia ma jeden otwór o nerkowatym ksztalcie, a plytka kompensacyjna tylna ma dwa otwory o nerkowatym ksztalcie. Sposób polega na tym, ze na pole kompensacyjne, znajdujace sie na powierzchni czolowej plytki kompensacyjnej tylnej, z otworu o nerkowatym ksztalcie, usytuowanego w korpusie tylnym, doprowadza sie czynnik roboczy z komór miedzyzebnych poprzez nerkowaty otwór plytki kompensacyjnej tylnej, zas na pole kompensacyjne, znajdujace sie na powierzchni czolowej plytki kompensacyjnej przedniej, doprowadza sie czynnik ro- boczy z otworu o nerkowatym ksztalcie, usytuowanego w korpusie przednim, z komór miedzyzebnych przez nerkowaty otwór plytki kompensacyjnej przedniej. Z brytyjskiego zgloszenia patentowego GB 2443089 znana jest pompa typu gerotorowego ma- jaca pierscien oraz podzial zbioru wirnika zawierajacy pierwszy i drugi wirnik i mechanizm indeksujacy, które moga zawierac tloczek, mechanizm zebatkowy umozliwiajacy ruch mimosrodowy drugiego wirnika, tak aby zmienic dzialanie pompy. Pompa jest skonfigurowana do pracy z obnizonym zakre- sem mocy, np. mniejszym niz zero do 100% zakresu przeplywu, który w przeciwnym razie bylby osia- galny dla zestawu wirnika polaczonej osiowej dlugosci RASL równych pierwszych i drugich wirników. Aby to osiagnac, wirnik indeksujacy ma dlugosc krótsza niz ten IRAL FRAL wirnika nie indek- sowania tak, ze kiedy tarcze sa w przeciwfazie (tj. 180 z fazy) jest wydajnosc netto. Alternatywnie moze byc ograniczenie stosowane do mechanizmu przestawiajacego, aby ograniczyc przemieszcze- nia drugiego wirnika lub zakres indeksujacy pomiedzy 30 i 150 stopni. W europejskim zgloszeniu patentowym EP2719861 ujawniono urzadzenie gerotorowe zawiera- jace plyte zaworowa, strukture plyty, równowaznie i wirnik zaworowy umieszczony pomiedzy plyta a konstrukcja plytki równowazni. Plyn pod wysokim cisnieniem przeplywajacy od plyty zaworowej w kierunku wirnika przesuwa sie w kierunku wirnika równowazenie struktury plyty. Struktura plyty zawiera plyte bilansowania i druga plyte. Wneka jest zdefiniowana pomiedzy plyta równowazenia i drugiej plyty. Plyta równowazenia zawiera kanal dla plynu posiadajacy zawór zwrotny i ciecz przechodzi przez przepust dla plynu, naciska sie wglebienie. Plyta równowazenia zawiera pierwszy i drugi rozcia- gajace sie poprzez otwory reliefowe plyty wywazania polaczony z komora. Z kolejnego amerykanskiego zgloszenia patentowego US2014083086 znana jest pompa typu gerotorowego, zawierajaca obudowe, która zawiera pierwsze i drugie gniazdo zasilania, wirnik wewnetrzny i zewnetrzny wirnik usytuowany obrotowo w stosunku do obudowy, przy czym wirnik we- wnetrzny jest usytuowany w zewnetrznej czesci wirnika, a wystepy w wewnetrznym i zewnetrznym wirniku laczaca, wirnik wewnetrzny jest wokól osi, która jest mimosrodowa wzgledem osi obrotu wspomnianej zewnetrznej wirnika, przy czym komora cisnieniowa o wysokim cisnieniu i niskim cisnie- niu w punkcie, jest zawarty pomiedzy wewnetrznym i zewnetrznym wirnikiem, znamienny tym, ze wirnik wewnetrzny jest osadzony obrotowo na cylindrze walka, który jest przymocowany na jednym koncu do centralnego walu napedowego pompy i jest wycentrowany wzgledem wspomnianej osi obro- tu, przy czym wspomniany wewnetrzny wirnik wedruje do wspomnianej zewnetrznej wirnika kiedy wspomniany centralny wal napedowy jest wlaczony, przy czym wirnik wewnetrzny jest zaopatrzony w promieniowe kanaly zasilania rozciagajacy sie od komór cisnieniowych do walca walka, przy czym wspomniany cylinder wal jest zaopatrzony w co najmniej pierwszy i drugi otwór cylindra tak, ze pierw- szy otwór cylindra jest osiowo przemieszczany wzgledem drugiego otworu cylindra, pierwszy otwór jest umieszczony tak, ze jest polaczony z sekcja wysokiego cisnienia, a wspomniany drugi otwór cylindra jest umieszczony tak, ze jest polaczony z ta sekcja niskiego cisnienia. PL 69 621 Y1 3 Inne rozwiazanie znane jest z publikacji Krzysztof Biernacki, Methods of Increasing Loadability for the Plastic Cycloidal Gears. Key Engineering Materials. Fundamentals of Machine Design. Vol. 490 (2012), pages 156–165, w którym ujawniono umieszczenie zaprasek w obu kolach zespolu. Rozwia- zanie dalo pozytywne efekty w postaci zmiany rozkladu naprezen na bardziej korzystny i zmniejszenie deformacji zebów w kolach. Utrudnieniem kolejnym jest wykonanie otworu, wpustów, rowków wpustowych w kole czynnym, które nalezy wykonac w sposób dokladny a nastepnie spasowac je z walkiem. Znane dotychczas kola cykloidalne z tworzyw sztucznych sa wykonywane w calosci z tworzywa sztucznego metoda wtrysku. Kola wykonane z tworzywa sztucznego maja wiele zalet takich jak: niski koszt wytwarzania, mala masa, cichobieznosc oraz mozliwosc stosowania w hydraulice wodnej. Pomimo zalet tworzywa posiadaja nizsza wytrzymalosc mechaniczna anizeli stal. Wynikiem tego nie mozna ich bylo zastosowac dla urzadzen pracujacych przy wyzszych parametrach obciazenia robo- czego, takich jak: cisnienie robocze i moment dla hydraulicznych maszyn gerotorowych, moc i moment dla przekladni cykloidalnych. Zespól kól stanowia dwa kola o zazebieniu wewnetrznym. Kolo bierne (zewnetrzne) ma w takim ukladzie wieksza liczbe zebów anizeli kolo czynne (wewnetrzne) i róznica ta zawsze wynosi jeden (z 2 -z 1 =1). Obciazenia powoduja takze deformacje, które w szczególnosci dotycza hydraulicznych ma- szyn gerotorowych a w mniejszym stopniu przekladni cykloidalnych. Najbardziej niebezpieczna defor- macja to odgiecie dolnego zeba w kole czynnym w lewo. Powoduje to utrate szczelnosci w maszynie hydraulicznej. Niesymetryczny rozklad obciazen powoduje, ze graniczna wartosc naprezen oraz deformacji dla danego tworzywa sztucznego zostaje szybko przekroczona w kole czynnym podczas gdy w kole biernym naprezenia i deformacje sa duzo nizsze. Wskutek tego kola cykloidalne wykonane z tworzywa sztucznego nie mogly byc stosowane w maszynach pracujacych przy wyzszych parametrach obciaze- nia roboczego. Celem rozwiazania jest uzyskanie elementu wzmacniajacego zespól kól cykloidalnych wykona- nych z tworzywa sztucznego przeznaczonego do pracy w zakresie wyzszych parametrów roboczych. Istota wzoru uzytkowego jest element wzmacniajacy zespolu kól cykloidalnych, który stanowi jeden element monolityczny skladajacy sie z walka i rdzenia, przy czym w osi walka znajduje sie otwór wtryskowy, a rdzen posiada wypustki oraz otwory wylotowe. Korzystnie rdzen posiada liczbe wypustek równa liczbie zebów w kole czynnym. Korzystnie liczba otworów wylotowych jest równa liczbie wypustek w rdzeniu. Korzystnie material przeznaczony na walek i rdzen posiada wysoka wytrzymalosc mechaniczna oraz termiczna i charakteryzuje sie wartoscia modulu Younga E 1 w zakresie 30GPa ?E 1 ?1100 GPa, najkorzystniej sa to stopy aluminium, stale, materialy ceramiczne lub inne materialy o wysokiej wy- trzymalosci. Element wzmacniajacy wedlug wzoru uzytkowego pozwala wyeliminowac klopotliwe wykony- wanie wpustów, rowków wpustowych oraz pasowanie walka z otworem kola czynnego. Dzieki temu nie pojawiaja sie spietrzenia naprezen w tych miejscach podczas pracy zespolu kól pod obciazeniem. Zastosowanie elementu wzmacniajacego o takim ksztalcie powoduje, ze rozklad naprezen jest równomierny i nie ma niebezpieczenstwa pojawienia sie pekniec, które moga wystapic przy polacze- niu wpustowym. Dzieki zaproponowanemu rozlozeniu materialów najwieksza czesc wytezenia jest przenoszona przez element wzmacniajacy. Ponadto powstrzymane zostaje odgiecie zeba dolnego w kole czynnym a przez to zachowana zostaje takze szczelnosc w zespole kól. Obszar styku zebów kól nadal wyko- nany jest z tworzywa sztucznego i kola zachowuja takie cechy jak nizsza masa, cichobieznosc oraz mozliwosc pracy z cieczami powodujacymi korozje stali (np. woda). Rozwiazanie pozwala takze na ponowne wykorzystanie elementu wzmacniajacego po zuzyciu sie powierzchni w kole czynnym. Uzyskany w ten sposób element wzmacniajacy moze byc zastosowany w hydraulicznej maszy- nie gerotorowej oraz przekladni cykloidalnej, które pomimo posiadania zespolu kól wykonanego z tworzyw sztucznych moga pracowac z wyzszym obciazeniem roboczym. Wartosc obciazen robo- czych dla zespolu kól z elementem wzmacniajacym moze byc nawet o 50% wyzsza anizeli dla zespo- lu kól w calosci wykonanego z tworzywa sztucznego. Przedmiot wzoru uzytkowego przedstawiony jest blizej w przykladzie wykonania oraz na rysun- ku, na którym: PL 69 621 Y1 4 fig. 1 przedstawia przekrój przez element wzmacniajacy, fig. 2 przedstawia element wzmacniajacy w widoku aksonometrycznym, fig. 3 przedstawia widok kola czynnego po wtrysnieciu tworzywa. P r z y k l a d realizacji Element wzmacniajacy zespolu kól cykloidalnych, który stanowi jeden element monolityczny skladajacy sie z walka 1 i rdzenia 2, przy czym w osi walka 1 znajduje sie otwór wtryskowy 5 dla two- rzywa a rdzen 2 posiada powierzchnie boczne 4 oraz otwory wylotowe 6 dla tworzywa. Etapy wykonania: Pierwszym etapem wykonania jest obróbka powierzchni walka 1 pod lozyska 3 oraz powierzch- ni bocznej zapraski 4. Nalezy przy tym zapewnic wysoka dokladnosc wykonania. Skladaja sie na nia pasowania powierzchni pod lozyska 3 oraz ich wzajemna wspólosiowosc oraz ich odchylka ksztaltu. Z kolei powierzchnie boczne zapraski 4 powinny byc wykonane z duza plaskoscia oraz z zapewnieniem ich prostopadlosci do powierzchni lozyskowych 3. Kolejnym etapem wytwarzania jest wtrysniecie tworzywa sztucznego. W tym celu nalezy umie- scic element wzmacniajacy w formie wtryskowej. Powierzchnie boczne formy beda wtedy przylegaly do powierzchni bocznych zapraski 4. Wtrysk tworzywa odbywa sie poprzez otwór wtryskowy 5, który wywiercono w osi walka 1, po czym tworzywo rozplywa sie przez otwory wylotowe 6 widoczne w sze- scioramiennym rdzeniu 2. Liczba otworów wylotowych 6 jest liczba parzysta i jest równa liczbie wypustek w rdzeniu wzmacniajacym, czyli liczbie zebów kola czynnego. Umozliwia to przewiercenie rdzenia na wylot w celu wywiercenia otworów 6, co upraszcza te czynnosc procesu wytwarzania. Laczne pole po- wierzchni otworów 6 powinno byc zblizone do wartosci pola powierzchni otworu wtryskowego 5 w osi walka. Zapewni to równomierny przeplyw plynnego tworzywa przez system otworów. Widok kola czynnego po wtrysnieciu tworzywa pokazano na fig. 3. Na powierzchni rdzenia 2 pojawia sie wtrysnieta poprzez otwory 5 i 6 warstwa tworzywa sztucznego 7. Otwory 5 i 6 sa teraz wypelnione tworzywem sztucznym. Zewnetrzna powierzchnia kola czynnego 8 odwzorowywana jest ksztaltem formy. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia ochronne 1. Element wzmacniajacy zespolu kól cykloidalnych, znamienny tym, ze stanowi jeden ele- ment monolityczny skladajacy sie z walka (1) i rdzenia (2), przy czym w osi walka (1) znaj- duje sie otwór wtryskowy (5), a rdzen (2) posiada wypustki (4) oraz otwory wylotowe (6).

2. Element wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rdzen (2) posiada liczbe wypustek (4) równa liczbie zebów w kole czynnym.

3. Element wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze liczba otworów wylotowych (6) jest równa liczbie wypustek (4) w rdzeniu (2).

4. Element wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze material przeznaczony na walek (1) i rdzen (2) posiada wysoka wytrzymalosc mechaniczna oraz termiczna i charakteryzuje sie warto- scia modulu Younga E 1 w zakresie 30GPa ?E 1 ?1100 GPa.

5. Element wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze material przeznaczony na walek (1) i rdzen (2) wybrany jest z grupy: stopy aluminium, stale, materialy ceramiczne. PL PL