КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА РЕДУКТОРА ВЕРТОЛЕТА

Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к трансмиссии вертолетов с соосными винтами.
Известна кинематическая схема главного редуктора вертолета, содержащая два входных вала, связанных с двигателями вертолета, два соосных противоположного вращения вала несущих винтов, планетарно- замкнутый механизм с одним входным звеном и двумя соосными выходными звеньями, суммирующее цилиндрическое зубчатое колесо, связанное с входным звеном планетарно-замкнутого механизма, и две симметричные кинематические цепи от каждого входного вала до суммирующего цилиндрического зубчатого колеса, включающие соединенные последовательно муфты свободного хода, цилиндрические и конические ступени редуктора (Патент RU 2089454 C1 B64C 27/12, 1997 г.)
Недостатками известной кинематической схемы редуктора является ее сложность и неоптимальность, заключающаяся в большом количестве ступеней редуктора (коническая, цилиндрическая ступени и планетарно-замкнутый механизм с одним входным и двумя выходными звеньями), что приводит к увеличению его массы и габаритов, а также к увеличению потерь мощности.
Наиболее близким техническим решением является принятая в качестве прототипа кинематическая схема редуктора легкого вертолета, описанная в патенте RU 2263608 C1, B64С 27/12, 2004 г.
Кинематическая схема редуктора вертолета содержит корпус, входной вал с муфтой свободного хода, два соосных противоположного вращения выходных вала, выходную ступень редуктора, состоящую из двух ведомых цилиндрических колес, установленных на выходных валах, и двух ведущих цилиндрических колес, коническую ступень выполненную в виде двух конических передач, каждая из которых содержит соответственно ведомые колеса, соединенные с
ведущими колесами выходной ступени, и ведущие колеса, установленные последовательно одно за другим, соединенные между собой и с входным валом.
Для обеспечения одинакового числа оборотов выходных валов ведущие и ведомые колеса конической ступени выполнены с одинаковым количеством зубьев соответственно, но с разным модулем зуба каждой из конических передач.
Для отстройки выходной ступени от резонансных явлений одно из ведомых колес конической ступени соединено с ведущим колесом выходной ступени упругим на кручение валом, а второе ведомое колесо конической ступени связано с другим ведущим колесом выходной ступени жестким на кручение валом, причем указанные колеса установлены в корпусе редуктора на одной вертикальной оси в чередующемся порядке.
Кинематическая схема редуктора предусматривает возможность привода несущих винтов только от одного входного вала (двигателя), что ограничивает возможность его применения на вертолетах разных типов.
Недостатком кинематической схемы редуктора является ее сложность, так как все четыре колеса (два ведомых колеса конической ступени и два ведущих колеса выходной ступени) установлены на одной вертикальной оси, что ограничивает возможность уменьшения высоты корпуса редуктора и его массы. Кроме того, необходимость исполнения конических колес с разным модулем зубьев усложняет технологию их изготовления.
Задачей полезной модели является возможность установки двух входных валов для применения на вертолете с двумя двигателями, упрощение кинематической схемы, уменьшение массы и габаритов редуктора, а также возможность унифицировать конические передачи по геометрии (модулю) зубьев колес.
Поставленная задача решена благодаря тому, что кинематическая схема редуктора вертолета, содержащая корпус, входной вал с муфтой свободного хода, два соосных противоположного вращения выходных вала, выходную ступень редуктора, состоящую из установленных на выходных валах двух ведомых цилиндрических колес, двух ведущих цилиндрических колес, коническую
ступень, выполненную в виде двух конических передач, каждая из которых содержит соответственно ведомые колеса, соединенные с ведущими цилиндрическими колесами выходной ступени, и ведущие колеса, установленные последовательно одно за другим, соединенные между собой и с входным валом, ведомые колеса конической ступени и ведущие цилиндрические колеса выходной ступени расположены в корпусе редуктора на одной вертикальной оси, одно из ведомых колес конической ступени соединено с ведущим цилиндрическим колесом выходной ступени упругим на кручение валом, второе ведомое колесо конической ступени связано с другим ведущим цилиндрическим колесом выходной ступени жестким на кручение валом, при этом кинематическая схема редуктора вертолета дополнительно снабжена вторым входным валом, второй конической ступенью, выходная ступень редуктора снабжена дополнительно двумя ведущими цилиндрическими колесами, каждая пара ведущих цилиндрических колес расположена в осевой плоскости соединенного с ними ведомого колеса, ведомые колеса конических ступеней связаны с ведущими цилиндрическими колесами выходной ступени жесткими на кручение валами, а ведущие колеса двух конических ступеней соединены между собой упругими на кручение валами, причем ведущие и ведомые колеса конических передач выполнены с одинаковым модулем зуба.
На фиг.1 представлена кинематическая схема редуктора; на фиг.2 - расположение конических ступеней и выходной ступени редуктора;
Кинематическая схема редуктора вертолета содержит корпус 1, два входных вала 2, 3 с муфтами свободного хода 4, 5, два соосных противоположного вращения выходных вала 6, 7, являющихся валами несущих винтов (не показаны), выходную ступень редуктора, состоящую из двух ведомых цилиндрических колес 8, 9, установленных на выходных валах 6 и 7 соответственно, двух ведущих цилиндрических колес 10, 11, соединенных с ведомым цилиндрическим колесом 8, двух ведущих цилиндрических колес 12, 13, соединенных с ведомым цилиндрическим колесом 9, и две конические ступени 14 и 15.
Коническая ступень 14 выполнена в виде двух конических передач,
каждая из которых содержит соответственно ведомые колеса 16, 17, соединенные с ведущими колесами 10, 12 выходной ступени, и ведущие колеса 18, 19, соединенные между собой упругим на кручение валом 20 и через муфту свободного хода 4 соединенные с входным валом 2.
Коническая ступень 15 выполнена в виде двух конических передач, каждая из которых содержит соответственно ведомые колеса 21, 22, соединенные с ведущими колесами 11, 13 выходной ступени, и ведущие колеса 23, 24, соединенные между собой упругим на кручение валом 25 и через муфту свободного хода 5 соединенные с входным валом 3.
Ведомые колеса 16, 17 конической ступени 14 связаны с ведущими цилиндрическими колесами 10, 12 жесткими на кручение валами 26, 27.
Ведомые колеса 21, 22 конической ступени 15 связаны с ведущими цилиндрическими колесами 11, 13 жесткими на кручение валами 28, 29.
Для обеспечения симметричного нагружения ведомых колес крутящим моментом, ведущие цилиндрические колеса 10, 11 расположены в осевой плоскости соединенного с ними ведомого колеса 8, а ведущие цилиндрические колеса 12, 13 расположены в осевой плоскости соединенного с ними ведомого колеса 9.
Для обеспечения одинакового числа оборотов выходных валов 6 и 7 ведущие колеса 18, 19, 23, 24 и ведомые колеса 16, 17, 21, 22 конических ступеней 14 и 15 соответственно выполнены с одинаковым модулем зуба.
Входные валы 2, 3 связаны с валами свободных турбин двигателей через главные валы (не показаны).
1
2
Межосевой угол конических передач каждой ступени может быть как ортогональным (φ=90°), так и отличным от него, причем, если у одних конических пар межосевой угол φ больше ортогонального, как в предлагаемом примере у конических пар с ведомыми 17, 21 и ведущими 19, 23 колесами соответственно, то у других конических пар с ведомыми 16, 22 и ведущими 18, 24 колесами соответственно, межосевой угол φ на ту же величину меньше ортогонального (фиг. 1).
Кинематическая схема редуктора работает следующим образом.
При запуске одного из двигателей вертолета (не показаны) вращение от его свободной турбины через входной вал 2 и муфту свободного хода 4 передается на выходные валы 6 и 7 редуктора через коническую ступень 14 по двум направлениям:
- через ведущее колесо 18 и ведомое колесо 16 конической передачи, жесткий на кручение вал 26, ведущее цилиндрическое колесо 10 и ведомое цилиндрическое колесо 8 к выходному валу 7,
- через упругий на кручение вал 20, ведущее колесо 19 и ведомое колесо 17 конической передачи, жесткий на кручение вал 27, ведущее цилиндрическое колесо 12 и ведомое цилиндрическое колесо 9 к выходному валу 6.
В это время ведущие колеса 23, 24, упругий на кручение вал 25, ведомые колеса 21, 22 конической ступени 15, соединенные жесткими на кручение валами 28, 29 с ведущими цилиндрическими колесами 11, 13 вращаются вхолостую, а муфта свободного хода 5 работает с проскальзыванием.
После запуска второго двигателя мощность от него передается на входной вал 3, муфту свободного хода 5, коническую ступень 15 и далее на выходные валы 6 и 7 редуктора.
Таким образом, на конических ступенях 14, 15 происходит разделение мощности от двигателей на два потока с последующей передачей крутящего момента симметрично на каждый выходной вал через два ведущих цилиндрических колеса, что позволяет оптимизировать зубчатые передачи каждой ступени по совокупному критерию, учитывающему разбивку передаточного отношения по ступеням, геометрию зуба колес, его контрактную прочность и работоспособность подшипниковых опор, и как следствие получить относительно меньшую массу и габариты элементов зубчатых передач.
Возможность осуществления кинематической схемы редуктора с разделением мощности от двигателей на два потока от установленных на одном валу ведущих конических колес к выходным валам (валам нижнего и верхнего соосных несущих винтов вертолета) через связанные упругим на кручение тонкостенным валом ведущие цилиндрические колеса, проверена при изготовлении и испытаниях редукторов ВР-115 для вертолета Ка-115.
Использование предлагаемой полезной модели обеспечивает:
1. Установку двух входных валов для применения на вертолетах с двумя двигателями с возможностью разделения мощности от двигателей на два потока от ведущих конических колес каждой конической ступени, связанных упругими на кручение звеньями, через выходную ступень к выходным валам редуктора (валам нижнего и верхнего соосных несущих винтов вертолета).
2. Возможность оптимизировать и унифицировать конические передачи по геометрии (модулю) зубьев за счет исполнения конических колес с одинаковым модулем зубьев.
3. Компактность размещения ступеней зубчатых передач в корпусе редуктора за счет установки на каждом из четырех валов выходной ступени по два колеса - ведомого колеса конической ступени и ведущего колеса выходной ступени, что позволяет уменьшить габаритный размер корпуса редуктора по высоте и, соответственно, его массу.