Редуктор привода соосных несущих винтов вертолета
Полезная модель относится к авиационной технике, в частности вертолетостроению, направлена на создание упрощенной конструкции редуктора привода соосных несущих винтов. Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции редуктора и как следствие снижение его массы, а так же увеличение надежности его работы и соответственно ресурса. Решение этой задачи обеспечивается тем, что редуктор привода соосных несущих винтов вертолета, содержащий корпус с узлами крепления редуктора к фюзеляжу и состоящего из верхней, средней частей и поддона, два входных вала, кинематически связывающих редуктор с двигателями вертолета, два соосных противоположного вращения вала несущих винтов, зубчатый механизм с двумя выходными звеньями, соединенных с валами несущих винтов, и входного звена, состоящего из двух центральных колес с наружными зубьями, суммирующее цилиндрическое колесо, кинематически связанное с входным звеном, и две симметричные кинематические цепи от входных валов до суммирующего цилиндрического колеса, включающее каждые цилиндрические ступени и муфту свободного хода, которые соединены последовательно, имеет отличия заключающееся в том, что зубчатый механизм выполнен в виде двух незамкнутых цилиндрических передач, одна из которых планетарная, а вторая - с промежуточными
колесами, неподвижная опора валов которых соединена с центральным колесом с внутренними зубьями планетарной передачи. Кинематическая связь входного звена зубчатого механизма с суммирующим цилиндрическим колесом выполнена в виде конической зубчатой пары, вал ведомого колеса которой соединен с одним из центральных колес входного звена, а вал ведущего колеса конической пары соединен с валом суммирующего цилиндрического колеса упругим на кручение звеном. Цилиндрические колеса каждой из двух симметричных кинематических цепей расположены в одной плоскости с суммирующим цилиндрическим колесом. Кроме того, узлы крепления редуктора к фюзеляжу выполнены на верхней части корпуса в виде проушин, ось отверстий которых параллельна оси валов несущих винтов, а сами проушины расположены симметрично по периметру корпуса редуктора. К верхней части корпуса редуктора так же закреплен стакан с посадочными местами под опорные подшипники одного из валов (нижнего) несущих винтов, а на внешней поверхности стакана имеются узлы для монтажа системы управления несущими винтами.
Полезная модель относится к авиационной технике, в частности вертолетостроению, направлена на создание упрощенной конструкции редуктора привода соосных несущих винтов.
Известен редуктор привода соосных несущих винтов по патенту РФ №2065381, МКИ B 64 D 35/06, содержащий корпус, который выполнен из верхней, средней части и поддона и имеющий узлы крепления редуктора к фюзеляжу, выполненными в одной плоскости на корпусе, два входных вала связанных с двигателями, два соосных, противоположного вращения вала несущих винтов, установленных на подшипниках, планетарно-замкнутый механизм (зубчатый), включающий два выходных соосных звена, одно в виде водила планетарной ступени, а второе в виде корпуса центрального колеса с внутренними зубьями другой ступени планетарно - замкнутого механизма, которые соответственно связаны с валами несущих винтов, и входное звено, состоящее из двух центральных колес с наружными зубьями, которые являются ведущими для обеих ступеней планетарно - замкнутого механизма. Валы центральных колес соединены со ступицей суммирующего цилиндрического колеса, которое посредством двух симметричных
кинематических цепей последовательно состоящих из цилиндрической ступени, конической ступени и муфты свободного хода связано с входными валами.
При всей рациональности кинематической схемы редуктора прототипа, в последнем просматривается сложность в количественном сочетании зубчатых колес, как, например, наличие двурядных сателлитов в одной из ступеней планетарно-замкнутого механизма. Кроме того, разобщенность двух симметричных кинематических цепей потребовала ввода в каждую из них по конической зубчатой паре. Такое конструктивное решение редуктора нельзя признать оптимальным, т.к. это ведет не только к увеличению его массы, но и сопутствующей по условию обеспечения работы редуктора маслосистемы, зависящей не столько от общего объема редуктора, сколько от разобщенности этих объемов.
Другим существенным недостатком известного решения является то, что для разделения мощности на валы несущих винтов в прототипе введен планетарно-замкнутый механизм, в котором центральные колеса с внутренними зубьями обеих зубчатых передач жестко соединены. Это приводит к неопределенности в распределении мощностей по каждой из зубчатых передач, а, следовательно, и нагрузок на зубья колес, что в свою очередь сказывается на снижении надежности работы редуктора.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции редуктора и как следствие снижение его массы, а так же увеличение надежности его работы и соответственно ресурса.
Решение этой задачи обеспечивается тем, что редуктор привода соосных несущих винтов вертолета, содержащий корпус с узлами крепления редуктора к фюзеляжу и состоящего из верхней, средней частей и поддона, два входных вала, кинематически связывающих редуктор с двигателями вертолета, два соосных противоположного вращения вала несущих винтов, зубчатый механизм с двумя выходными звеньями, соединенных с валами несущих винтов, и входного звена, состоящего из двух центральных колес с наружными зубьями, суммирующее цилиндрическое колесо, кинематически связанное с входным звеном, и две симметричные кинематические цепи от входных валов до суммирующего цилиндрического колеса, включающее каждые цилиндрические ступени и муфту свободного хода, которые соединены последовательно, имеет отличия заключающееся в том, что зубчатый механизм выполнен в виде двух незамкнутых цилиндрических передач, одна из которых планетарная, а вторая - с промежуточными колесами, неподвижная опора валов которых соединена с центральным колесом с внутренними зубьями планетарной передачи. Кинематическая связь входного звена зубчатого механизма с суммирующим цилиндрическим колесом выполнена в виде конической зубчатой пары, вал ведомого колеса которой соединен с одним из центральных колес входного звена, а вал ведущего колеса конической пары соединен с валом суммирующего цилиндрического колеса упругим на кручение звеном. Цилиндрические колеса каждой из двух симметричных кинематических цепей расположены в одной плоскости с суммирующим цилиндрическим колесом. Кроме того,
узлы крепления редуктора к фюзеляжу выполнены на верхней части корпуса в виде проушин, ось отверстий которых параллельна оси валов несущих винтов, а сами проушины расположены симметрично по периметру корпуса редуктора. К верхней части корпуса редуктора так же закреплен стакан с посадочными местами под опорные подшипники одного из валов (нижнего) несущих винтов, а на внешней поверхности стакана имеются узлы для монтажа системы управления несущими винтами.
На фиг.1 показан редуктор в разрезе, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - общий вид в плане редуктора, а на фиг.4 общий вид крепления редуктора на вертолете.
Редуктор привода соосных несущих винтов содержит корпус, выполненный из верхней части 1, средней части 2 и поддона 3, служащего емкостью маслосистемы редуктора.
Конструктивно-кинематическое решение редуктора выполнено с двумя входными валами 4 (показан один, другой симметрично отражен), соединяющих редуктор с двигателями (не показано). Каждый входной вал 4 соединен посредством симметрично расположенных кинематических цепей, включающих последовательно муфту свободного хода 5, цилиндрические колеса 6, 7, с суммирующим цилиндрическим колесом 8.
Редуктор так же содержит два соосных противоположного вращения вала 9 и 10 соответственно нижнего и верхнего несущих винтов и зубчатый механизм 11, состоящий из двух незамкнутых цилиндрических передач, одна из которых планетарная, а вторая с промежуточными колесами. Планетарная
передача содержит центральное колесо 12 с наружными зубьями, водило 13 с сателлитами 14 и центральное колесо 15 с внутренними зубьями. Водило 13 служит одним из двух выходных звеньев зубчатого механизма 11 и соединено с валом 10 верхнего несущего винта. Вторая цилиндрическая передача включает центральное колесо 16 с наружными зубьями, промежуточные колеса 17 и центральное колесо 18 с внутренними зубьями, установленное в корпусе 19. Опора 20 валов промежуточных колес 17 неподвижно размещена в корпусе редуктора и с соединена с центральным колесом 15 планетарной передачи, а корпус 19 центрального колеса 18 служит вторым выходным звеном зубчатого механизма 11 и соединен с валом 9 нижнего несущего винта. Центральные колеса 12 и 16 с наружными зубьями расположены соосно, соединены друг с другом с возможностью осевых и радиальных взаимных перемещений и служат входным звеном зубчатого механизма 11. Соединение центральных колес 12 и 16 с возможностью их взаимных радиальных и осевых перемещений создает условия для выравнивания нагрузок по сателлитам 14 планетарной передачи, повышает надежность ее работы. Кинематическая связь входного звена (колес 12, 16) зубчатого механизма 11 с суммирующим цилиндрическим колесом 8 выполнена в виде конической пары, ступица ведомого колеса 21 которой соединена с центральным колесом 16, а вал ведущего колеса 22 конической пары посредством упругого на кручения звена 23, выполненного в виде тонкостенного вала со шлицами, соединен с валом колеса 8.
Цилиндрические колеса 6, 7 каждой из симметрично расположенных кинематических цепей размещены в одной плоскости с суммирующим цилиндрическим колесом 8. Это дает возможность компактно разместить эти зубчатые колеса в корпусе 24 модульного исполнения, состыкованного со средней частью 2 корпуса редуктора по фланцу 25, который соосно расположен ведущему колесу 22 конической пары. Это позволяет при выполнении передаточного отношения равного единице в симметричных кинематических цепях обеспечить модифицируемость редуктора под вход одного (удвоенной мощности) двигателя, за счет демонтажа симметричных кинематических цепей (не нарушая общей кинематики редуктора) и соединения муфты свободного хода 5 упругим звеном 23 непосредственно с ведущим колесом 22 конической пары (не показан).
Редуктор крепится к конструкции фюзеляжа 26 узлами 27, выполненными в виде проушин, расположенных на верхней части 1 корпуса редуктора. Узлы (проушины) 27 размещены симметрично по периметру корпуса и болтами 28 через отверстия проушин, оси 29 которых параллельны оси валов 9, 10 несущих винтов, редуктор крепится к фюзеляжу. Вынос узлов 27 крепления редуктора на верхнюю часть 1 его корпуса позволяет уменьшить плечи до результирующих сил и моментов, возникающих на несущих винтах в полете, а соответственно и снизить нагружения корпуса редуктора при передаче этих нагрузок на фюзеляж вертолета. Выполнение отверстий проушин 27 параллельно оси валов несущих винтов позволяет упросить монтаж редуктора на вертолете и его нивелировку.
По верхнему фланцу 30 корпуса 1 редуктора крепится стакан 31 с посадочными местами под опорные подшипники 32, 33 вала 9 нижнего несущего винта. Это дает возможность сравнительно на небольшом расстоянии от опорного подшипника 33 расположить один из опорных подшипников 34 вала 10 верхнего несущего винта. Вынос вверх опорных подшипников 32, 33, 34 валов 9 и 10, как показывают стендовые испытания редукторов на ОАО «Камов», позволяет уменьшить радиальное перемещение концов каждого вала, обеспечить повышение динамической жесткости системы «вал - опора». На внешней поверхности стакана 31 предусмотрены узлы 35 для монтажа элементов системы управления соосными несущими винтами, в частности как в примере предлагаемого технического решения -монтаж автомата прекоса 36, рычагов 37 и качалок 38 системы продольно-поперечного и общего шага управления.
Редуктор привода соосных несущих винтов работает следующим образом.
При запуске одного из двигателей вертолета начинает вращаться входной вал 4 одной из симметричных кинематических цепей редуктора. Муфта свободного хода 5 этой цепи замыкается, передавая вращение на цилиндрические колеса 6, 7 и суммирующее цилиндрическое колесо 8. Далее вращение передается на коническую пару с колесами 21, 22 и зубчатый механизм 11, в котором кинематика центральных колес 12, 16 (входного звена) преобразуется во взаимопротивоположное вращение выходных звеньев -корпуса 19 центрального колеса 18 и водила 13, а соответственно и валов 9 и 10
несущих винтов с одинаковыми оборотами. При этом, поток мощности от двигателя проходя через незамкнутые зубчатые передачи механизма 11 разделяется на два потока и передается на валы 9 и 10 несущих винтов вертолета в соответствии с положением органов управления несущими винтами. При этом второй входной вал 4 остается неподвижным, соответствующая муфта свободного хода 5 проскальзывает, не замыкая кинематическую цепь, а элементы ее - колеса 6 и 7 вращаются вхолостую, не передавая мощности.
Когда запускается второй двигатель, процесс, описанный для первой кинематической цепи, повторяется. На суммирующем цилиндрическом колесе 8 происходит суммирование мощности от двух двигателей. А в зубчатом механизме 11 - разделение потоков мощности в соответствии и положением органов управления.
В случае модифицированного редуктора под один двигатель, при его запуске, замыкается муфта свободного хода 5, установленная на валу ведущего колеса 22 конической пары (не показано), и вся мощность двигателя через коническую пару (колеса 21, 22) передается в зубчатый механизм 11 по кинематике, описанной в первых двух случаях.
Применение предлагаемого технического решения обеспечивает:
1. выполнение зубчатого механизма 11 в виде двух незамкнутых цилиндрических передач, что позволяет исключить неопределенность в распределении потоков мощностей по каждой из зубчатых передач, а, следовательно, и нагрузок на зубья колес;
2. оптимальность распределения нагрузок на редуктор, в частности его верхнюю часть 1 корпуса, в которой размещен высоконагруженный зубчатый механизм 11 и основные опорные подшипники 32, 33, 34 валов несущих винтов и узлы 28 крепления редуктора к конструкции фюзеляжа 26вертолета, что создает его равнопрочность и снижает массу редуктора;
3. модифицируемость редуктора под один или два двигателя без изменения его основных высоконагруженных ступеней (конической пары с колесами 21, 22 и зубчатого механизма 11), корпуса редуктора (его частей 1, 2 и поддона 3) и узлов крепления 27, что создает возможность экономически выгодно без изменения конструкции фюзеляжа, несущей системы и трансмиссии создавать вертолеты в комплектации с одним или двумя двигателями.
1. Редуктор привода соосных несущих винтов вертолета, содержащий корпус с узлами крепления редуктора к фюзеляжу, состоящий из верхней, средней частей и поддона, два входных вала, кинематически связывающих редуктор с двигателями вертолета, два соосных противоположному вращению вала несущих винта, зубчатый механизм с двумя выходными звеньями, соединенными с валами несущих винтов, и входным звеном, состоящим из двух центральных колес с наружными зубьями, суммирующее цилиндрическое колесо, кинематически связанное с входным звеном, и две симметричные кинематические цепи от входных валов до суммирующего цилиндрического колеса, включающие каждая цилиндрические ступени и муфту свободного хода, которые соединены последовательно, отличающийся тем, что зубчатый механизм выполнен в виде двух незамкнутых цилиндрических передач, одна из которых планетарная, а вторая с промежуточными колесами, неподвижная опора валов которых соединена с центральным колесом с внутренними зубьями планетарной передачи, при этом кинематическая связь входного звена зубчатого механизма с суммирующим цилиндрическим колесом выполнена в виде конической зубчатой пары, вал ведомого колеса которой соединен с одним из центральных колес входного звена, а вал ведущего колеса конической пары соединен с валом суммирующего цилиндрического колеса упругим на кручение звеном, кроме того, цилиндрические колеса каждой из двух симметричных кинематических цепей расположены в одной плоскости с суммирующим цилиндрическим колесом.
2. Редуктор привода соосных несущих винтов вертолета по п.1, отличающийся тем, что узлы крепления редуктора к фюзеляжу выполнены на верхней части корпуса в виде проушин, ось отверстий которых параллельна оси валов несущих винтов, а сами проушины расположены симметрично по периметру корпуса, кроме того, к корпусу жестко закреплен стакан с посадочными местами под опорные подшипники одного из валов несущих винтов, а на внешней поверхности стакана имеются узлы для монтажа элементов системы управления соосными несущими винтами.
