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行星式流体能量转换结构的轨道式同步机构

    【压缩机网】行星式流体能量转换结构的同步机构,由固定在行星辊轴上的同步器和定子端盖内壁上的同步槽配合构成,同步器上设有同步柱,行星辊轴随转子旋转时,同步柱在同步槽内平移滑动,被限制在同步槽内的同步柱同时也限制了行星辊轴的旋转,从而实现行星辊只有公转、没有自转的目的,该同步机构可满足 “行星式流体能量转换结构” 对于高转速、高精度的同步要求。

行星式流体能量转换结构的轨道式同步机构
 
  如图1所示,行星式流体能量转换结构主要由定子、转子以及可旋转地支撑在转子腔槽内的行星辊构成。相对于转子,行星辊与转子的转速相同,方向相反;相对于定子,行星辊只有围绕转子的公转,没有自转。也就是说,行星辊在公转过程中,其自身姿态始终保持不变,这需要相应的同步机构来实现。
 
  针对行星式流体能量转换结构高转速、高精度、及其结构等特点,普通齿轮、链条、皮带等传统同步机构的效果欠佳,结构也相对复杂,采用轨道式同步机构具有明显优势。其结构简单、运转平滑、精度高、磨损小、噪音低、方便冷却润滑,还可承受来自行星辊的较大扭矩。
 
  行星式流体能量转换结构的轨道式同步机构,由固定在行星辊轴上的同步器(包括同步臂和同步柱)以及定子端盖内壁上开设的同步槽配合构成,如图2、图5所示。同步器的具体形状及同步柱、同步槽的数量视情况而定。
 
行星式流体能量转换结构的轨道式同步机构
行星式流体能量转换结构的轨道式同步机构
行星式流体能量转换结构的轨道式同步机构






 
  其实,固定在行星辊轴上的同步器与行星辊,在随行星辊轴心绕转子轴心旋转的运动关系上是等效的,即同步器的运动姿态与行星辊的运动姿态是完全一致的,可以通过同步柱的运动轨迹来确保同步器的姿态,以实现确保行星辊运动姿态(不自转)的目的。
 
  如图3所示,在以行星辊轴心OP为原点的直角坐标系中,任意选取点P(XP、YP),该点即是行星辊同步器上的任意点P,根据行星辊相对于转子、定子的运动关系,可确定P点在以定子端盖轴心O为原点的直角坐标系中的轨迹方程为:
 
  (X-XP)2+(Y-YP)2﹦R2,
 
  上式中,XP为P点在以行星辊轴心OP为原点的直角坐标系中的横坐标,YP为P点在该坐标系中的纵坐标,R为行星辊轴心与转子轴心之间的距离。
 
  从轨迹方程可以看出,在以定子端盖轴心O为原点的直角坐标系中,P点的运动轨迹是以半径为R、横坐标为XP及纵坐标为YP的点为圆心的圆。
 
  同步器上的同步柱是一小圆柱体,其径向横截面是以P(XP、YP)点为圆心、r为半径的圆(以行星辊轴心OP为原点的直角坐标系),沿该同步柱轨迹在定子内壁端面上开设的沟槽即为同步槽。如图4所示,同步槽径向横截面由两个同心圆构成,在以定子端盖轴心O为原点的直角坐标系中,圆心QP的横坐标为XP、纵坐标为YP,两个同心圆的半径分别为R-r及R+r,r为同步柱的半径。
 
  其实,同步槽径向横截面两个同心圆之间的区域,就是同步柱径向横截面圆周上无数个点的圆形轨迹的集合。在以定子端盖轴心O为原点的直角坐标系中,这些圆形轨迹的半径为R、其圆心为以QP(XP、YP)点为圆心r为半径的圆内的无数个点。
 
  在具体设计选择P点位置及同步柱半径r时,同步槽不得影响定子端盖内壁边界及转子轴承孔的相关要求。
 
  当转子旋转时,同步柱始终在同步槽内移动,即P点始终沿其轨迹运动,同步柱不能绕行星辊轴心旋转,以此确保行星辊运动姿态稳定而不发生自转。
 
  如果因流体压力、行星辊运动过程的摩擦阻力等给行星辊带来扭矩较大,这些力量会传递给同步柱圆柱面及同步槽内壁面,会加重磨损,可适当增加同步柱及同步槽的数量,或增加同步臂的长度,以分散减轻同步柱圆柱面与同步槽内壁之间的压力,同时还可大大增加同步精度。一般情况下,四个同步柱及同步槽即可满足较高的转速、精度,以及来自行星辊的扭矩。
 
  图2为两个同步柱的同步器,图5为两个同步柱的同步槽,图6为四个同步柱的同步器,图7为四个同步柱的同步槽。
 
行星式流体能量转换结构的轨道式同步机构
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行星式流体能量转换结构的轨道式同步机构
 

来源:本站原创

标签: 能量转换流体行星  

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