정변위 기계의 위성 작동 메커니즘 설계 방법론

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13685(2022) 이 기사 인용

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본 논문에서는 두 개의 비원형 기어(외치 로터 및 내부 치형 곡률)와 원형 기어(위성)로 구성된 위성 메커니즘 설계 방법론을 설명합니다. 제시된 방법론에서는 로터 피치선이 알려져 있고 곡률 피치선을 지정하는 것이 필요하다고 가정합니다. 제시된 방법론은 곡률 험프의 수가 로터 험프의 수보다 적어도 하나 더 큰 메커니즘에 적용됩니다. 기어 수와 기어 및 로터의 톱니 수 및 곡률 선택도 제시됩니다. 로터의 톱니 모양과 곡률을 형성하기 위해 위성 중심의 위치와 회전 각도를 계산하는 방법론이 제시됩니다. 이 기사에서는 또한 다양한 유형의 위성 메커니즘, 즉 로터와 곡률의 혹 수가 다른 위성 메커니즘을 보여주었습니다. 코사인 함수로 설명되는 로터 피치 라인 메커니즘의 기술 매개변수도 제시됩니다.

정수압 구동 시스템에서 용적형 기계는 펌프와 유압 모터입니다. 높은 작동 압력으로 인해 피스톤 펌프와 피스톤 모터가 정수압 시스템에서 지배적입니다1,2,3,4,5. gear6,7,8,9,10, gerotor11 또는 베인 기계12와 같은 용적 기계의 다른 구성도 사용됩니다. 최근 몇 년 동안 작업 메커니즘이 특수한 비원형 기어 세트인 정변위 기계, 특히 유압 모터가 집중적으로 개발된 기간이었습니다. 이 기사는 이러한 기계에 관한 것입니다.

비원형 기어에 대한 아이디어는 새로운 것이 아닙니다. 비원형 기어는 다양한 출력 속도로 (일반적으로) 안정적인 입력 속도를 전달하는 불규칙한 동작을 제공하기 위해 많은 장치에 사용되었습니다. 이러한 장치의 예로는 시계 장치, 천문 장치, 비선형 전위차계를 제어하고 구동하는 전자 기계 시스템, 직물 기계13, 기계식 프레스14,15,16 및 기계식 장난감도 있습니다. 더욱이 18세기부터 비원형 기어는 펌프나 유량계와 같은 용적 기계에 일반적으로 사용되었습니다(그림 1)17. 기어 변속기와 유압식 용적식 기계(그림 1)는 모두 바퀴 축 사이의 거리가 일정한 비원형 기어로 제작됩니다. 이러한 기어 변속기를 설계하는 방법은 문헌13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23에 널리 설명되어 있습니다.

용적형 기계의 비원형 기어17.

19세기 말에 비원형 기어를 갖춘 최초의 유압 모터가 제작되었습니다24,25,26. 이 모터를 위성 모터라고 불렀습니다(그림 2).

첫 번째 위성 모터(유형 3 × 4)의 작동 메커니즘: 1-로터, 2-곡률, 3-위성24,25,26.

위성 모터 작동 메커니즘의 개념은 외부 톱니가 있는 비원형 휠(로터라고 함)과 내부 톱니가 있는 비원형 휠(곡률이라고 함) 사이의 원형 기어(위성이라고 함)를 통한 상호 협력을 기반으로 합니다. 위성은 이동식 챔버 간 파티션 역할을 합니다. 동시에 위성은 작업 챔버가 충전 단계에서 압출 단계로 이동할 때 유입 및 유출 분배기 역할을 합니다.

위성 메커니즘의 유형에 따라 로터의 혹 수 nR과 곡률의 혹 수 nE인 특징을 이해해야 합니다. 따라서 메커니즘 유형은 "nR x nE"로 표시됩니다.

현재 4가지 유형의 위성 메커니즘을 갖춘 유압 모터가 제조됩니다(그림 2, 3i, 4).

위성 메커니즘: 유형 4 × 6(왼쪽) 및 유형 6 × 8(오른쪽): 1—로터, 2—곡률, 3—위성26,28,29,30,31,32,33,34.