Планетарно-дифференциальный редуктор твд

Полезная модель относится к области редукторостроения, и может быть использована преимущественно в малоразмерных авиационных турбовинтовых двигателях (ТВД). Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение прочности зубчатых колес с увеличением коэффициента перекрытия (>2), снижение габаритов и массы редуктора при снижение нагрузки на опоры входного и выходных валов, а так же повышение точности изготовления редуктора, связанное с уменьшением шероховатости рабочих поверхностей зуба (Ra 0,2 мкм). Технический результат достигается тем, что в планетарно-дифференциальном редукторе ТВД, содержащем входной вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, один, из которых является водилом, а другой снабжен зубчатым венцом и является центральным колесом, блок сателлитов, расположенный на водиле и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом находится в зацеплении с центральным колесом, в отличие от известного блок сателлитов снабжен уравнительным механизмом, выполненным в виде зубчатой передачи, содержащей шестерню и зубчатое колесо, при этом, водилом является наружный выходной вал, центральное колесо расположено на внутреннем выходном валу, а все зубчатые зацепления выполнены внешними и косозубыми. Зубчатое колесо уравнительного механизма является неподвижным и дополнительным центральным колесом.

Полезная модель относится к области редукторостроения, и может быть использована преимущественно в малоразмерных авиационных турбовинтовых двигателях (ТВД).

Известен планетарно-дифференциальный редуктор ТВД (RU 2316667, опубл. 10.02.2008), содержащий, входной вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, блок сателлитов, и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом сопряжена с внутренним выходным валом. Данный редуктор обеспечивает передачу крутящего момента от входного вала к двум выходным валам и относится к типу редукторов с зубчатым зацеплением с внутренним зубом и неподвижным промежуточным блоком сателлитов. Распределение крутящего момента по выходным валам и частота вращения выходных валов обеспечивается кинематикой редуктора. Для редукторов подобного типа с передаваемой мощностью не более 1500 кВт и передаточным отношением редуктора не более 6, в условиях ограничения габаритов редуктора, зубчатые венцы входного вала и малой шестерни блока сателлитов требуется выполнять с малым числом зубьев (не более 25) с коэффициентом перекрытия =1,31,5.

Наиболее близким является планетарно-дифференциальный редуктор (Г.С. Скубачевский «Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей.» - М.: Машиностроение, 1969. - 544 с. (с. 497 рис. 12.06)), содержащий вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, один из которых является водилом, а другой снабжен зубчатым венцом, который является центральным колесом, блок сателлитов, расположенный на водиле и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом находится в зацеплении с центральным колесом. Данный редуктор имеет передаточное отношением не более 6, при этом количество зубьев на шестерне с малым венцом блока сателлитов не превышает 25, а коэффициент перекрытия в паре зубчатых колес =1,31,5. В имеющемся редукторе крутящий момент от входного вала к двум выходным валам передается через планетарно-дифференциальный зубчатый механизм. Недостатками конструкций обоих редукторов являются:

1. Относительно большие диаметрально-габаритные размеры редуктора - в результате того, что колеса имеют относительно небольшое число зубьев Z (обычно не более 25) и не высокий коэффициент перекрытия в паре зубчатых колес , равный 1,31,5, то для обеспечения достаточной прочности зубчатых зацеплений, зубчатые венцы должны изготавливаться более массивными по длинновому размеру.

2. Относительно низкая степень точности изготовления колес внутреннего зацепления и качества рабочих поверхностей шестерен.

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение прочности зубчатых колес с увеличением коэффициента перекрытия (>2), снижение габаритов и массы редуктора при снижение нагрузки на опоры входного и выходных валов, а так же повышение точности изготовления редуктора, связанное с уменьшением шероховатости рабочих поверхностей зуба (Ra 0,2 мкм).

Технический результат достигается тем, что в планетарно-дифференциальном редукторе ТВД, содержащем входной вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, один, из которых является водилом, а другой снабжен зубчатым венцом и является центральным колесом, блок сателлитов, расположенный на водиле и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом находится в зацеплении с центральным колесом, в отличие от известного блок сателлитов снабжен уравнительным механизмом, выполненным в виде зубчатой передачи, содержащей шестерню и зубчатое колесо, при этом, водилом является наружный выходной вал, центральное колесо расположено на внутреннем выходном валу, а все зубчатые зацепления выполнены внешними и косозубыми.

Зубчатое колесо уравнительного механизма является неподвижным и дополнительным центральным колесом.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг. 1 - общий вид конструкции планетарно-дифференциального редуктора;

фиг. 2 - кинематическая схема зацепления редуктора.

Планетарно-дифференциальный редуктор ТВД содержит (фиг. 1) входной вал 1 с ведущей шестерней 2, внутренний 3 и наружный 4 выходные валы концентричные между собой и соосные с входным валом 1, блок сателлитов 5, снабженный шестернями с большим 6 и малым 7 зубчатыми венцами и уравнительным механизмом, при этом, наружный выходной вал 4, являющийся водилом, соединен с блоком сателлитов 5. Уравнительный механизм выполнен в виде зубчатой передачи, содержащей шестерню 8, расположенной на блоке сателлитов 5, и неподвижное зубчатое колесо 9, которое может быть размещено в корпусе редуктора. Шестерня с большим зубчатым венцом 6 находится в зацеплении с ведущей шестерней 2 входного вала 1, а шестерня с малым зубчатым венцом 7 находится в зацеплении с центральным колесом 10, расположенным на внутреннем выходном валу 3. Количество блоков сателлитов 5 может быть от 2 до 6 штук. Все зубчатые зацепления выполнены внешними и косозубыми.

Планетарно-дифференциальный редуктор ТВД работает следующим образом.

Крутящий момент от входного звена (например, турбины) к выходным валам 3 и 4 передается через входной вал 1 с ведущей шестерней 2 на шестерню с большим зубчатым венцом 6 блока сателлитов 5 и далее с шестерни с малым зубчатым венцом 7 блока сателлитов 5 на внутренний выходной вал 3 и через блок сателлитов 5 - на наружный выходной вал 4. Уравнительный механизм обеспечивает распределение мощности и крутящего момента на выходных валах 3 и 4 за счет зацепления шестерни 8 с неподвижным зубчатым колесом 9.

Многопоточная передача крутящего момента от входного вала к выходным валам осуществляется через планетарно-дифференциальный механизм, которые состоит из нескольких потоков передачи крутящего момента (от 2 до 6 потоков). Это позволяет уменьшить крутящий момент в каждом потоке передачи мощности и, как следствие, габариты редуктора. Отсутствие зубчатых колес с внутренним зацеплением способствует повышению технологичности изготовления, так как достигается повышение точности изготовления редуктора, связанное с уменьшением шероховатости рабочих поверхностей зуба (Ra 0,2 мкм), и повышение коэффициента перекрытия (>2) в парах зубчатых колес. Вследствие использования косозубых зубчатых колес возникает разгрузка подшипников редуктора от осевых усилий, за счет подбора направления линии зуба и величины угла наклона линии зуба. Также, в результате применения зубчатых передач с косозубыми зубчатыми колесами, значение коэффициента перекрытия составляет более 2 и имеется возможность оптимизации параметров зуба пар зубчатых колес не зависимо от соседних зубчатых колес. Использование в редукторе только косозубых передач позволило разгрузить опоры входного и выходных валов, обеспечивая тем самым высокую степень распределения нагрузки между потоками за счет смещения зубчатых колес вдоль оси редуктора, а так же уменьшить габаритные размеры подшипников опор и вес самого редуктора.

Использование в редукторе уравнительного зубчатого механизма позволяет обеспечить поддержание заданных частот вращения выходных валов и распределения крутящего момента по выходным валам.

Использование в конструкции редуктора многопоточного планетарно-дифференциального механизма передачи крутящего момента, обеспечивающего передачу крутящего момента от входного вала к двум выходным валам, вращающимся в разные стороны, дает возможность уменьшить габаритные размеры редуктора. С целью снижения габаритов планетарно-дифференциального механизма увеличена прочность зубчатых передач за счет применения только косозубых зубчатых колес с внешним зацеплением, и обеспечена взаимная компенсация осевых усилий на опорах зубчатых колес и валов (разгрузка опор). В результате компенсации осевых усилий появляется возможность уменьшить габаритные размеры опор редуктора, что приводит к более компактной конструкции редуктора. Применение уравнительного механизма, обеспечивает заданное распределение крутящего момента при передаче его от входного вала к выходным валам и направление вращения выходных валов, а также благоприятное направление вращения водила, способствующее уменьшению крутящего момента в зубчатых зацеплениях.

Такое конструктивное решение способствует повышению прочности зубчатых колес с увеличением коэффициента перекрытия и уменьшению габаритномассовых характеристик редуктора ТВД.

1. Планетарно-дифференциальный редуктор турбовинтового двигателя (ТВД), содержащий, входной вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, один, из которых является водилом, а другой снабжен зубчатым венцом и является центральным колесом, блок сателлитов, расположенный на водиле и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом находится в зацеплении с центральным колесом, отличающийся тем, что блок сателлитов снабжен уравнительным механизмом, выполненным в виде зубчатой передачи, содержащей шестерню и зубчатое колесо, при этом, водилом является наружный выходной вал, центральное колесо расположено на внутреннем выходном валу, а все зубчатые зацепления выполнены внешними и косозубыми.

2. Планетарно-дифференциальный редуктор по п.1, отличающийся тем, что зубчатое колесо уравнительного механизма является неподвижным и дополнительным центральным колесом.