Poligon fogaskerekek tervezésének és gyártásának szoftveres támogatása, valamint használata fogaskerékszivattyúban

Software-Aided Design and Manufacturing of Polygon Gears and Their Application in Gear Pumps

Abstract

One of the commonly used devices for transporting fluids is the gear pump, which is primarily applied in hydraulic systems for conveying high-viscosity materials such as oil. The paper presents a special gear geometry with a constant transmission ratio but non-circular shape, by which the volumetric flow rate of the pump can be increased. The shape of the gear can take on various polygonal forms through the continuous variation of profile shift. The design was carried out using custom software with a graphical user interface, based on the virtual rolling of the base profile and the application of a predefined profile shift function. The manufacturing of these geometries may require custom tooling; however, with the aid of the software, tool geometries compatible with Maag, Pfauter, and Fellows processes can also be generated for producing polygon gears. By applying polygonal geometry, the transferred volume can be increased and a higher pressure range can be achieved in external gear pumps, while avoiding the more complex and less rigid structural design of internal gear pumps. Compared to existing oval gear solutions, their volumetric delivery is lower; however, due to the variable transmission ratio, the fluctuating torsional load acting on the shafts is significantly reduced.

Kivonat

A folyékony közegek továbbításának egyik elterjedt eszköze a fogaskerékszivattyú, amelyet elsősorban nagy viszkozitású anyagok - például olaj - szállítására alkalmaznak hidraulikus berendezésekben. A cikk egy különleges, állandó áttételű de nem köralakú fogaskerék geometriát mutat be, amellyel a szivattyú térfogatárama növelhető. A fogaskerék alakja a profileltolás folyamatos változtatásával különféle poligon alakot vehet fel. A tervezést egy egyedi, grafikus kezelőfelülettel rendelkező szoftver valósította meg, az alapprofil virtuális legördítésével és egy előre definiált profileltolás függvény alkalmazásával. Az így létrehozott geometriák gyártása egyedi szerszámozást igényelhet, a szoftver segítségével a poligon fogaskerék gyártását megvalósítani képes Maag, Pfauter és Fellows szerszámgeometria is létrehozható. A poligon geometria alkalmazásával növelhető az átvitt térfogat és nagyobb nyomástartomány érhető el külső fogazású fogaskerékszivattyúban, miközben elkerülhető a belső fogazású szivattyúk bonyolultabb, valamint kisebb merevségű szerkezeti kialakítása. A már létező oválkerekes megoldáshoz hasonlítva a térfogatszállításuk kisebb, de a változó áttétel miatt a tengelyeket terhelő változó csavarónyomaték lényegesen kisebb.