UNIFIED MECHANISM OF TRANSFER OF TORQUE TO GAZOTURBINE ENGINE AGGREGATES (VERSIONS)
Единый механизм передачи крутящего момента агрегатам газотурбинного двигателя (варианты)

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно, к механизмам передачи крутящего момента агрегатам двухвального, двухконтурного газотурбинного двигателя (ГТД).
Известен центральный привод двигателя для передачи крутящего момента от ротора двигателя на валы коробок приводов двигательных агрегатов, включающий центральную коническую передачу, представляющую собой главную шестеренную пару ортогонально ориентированных конических ведущего и ведомого зубчатых колес для отбора мощности от вала ротора двигателя и передачи крутящего момента агрегатам через редукторы приводов, представляющие собой совокупность цилиндрических шестеренных пар (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва: Наука, 2011, стр. 805-812).
Известны механизмы передачи крутящего момента агрегатам ГТД с ортогонально ориентированными коническими зубчатыми колесами шестеренных пар с круговыми зубьями и цилиндрическими зубчатыми колесами шестеренных пар (В.В. Шелофаст. Основы проектирования машин (2-е издание, Москва, изд. АПМ. 2005, стр. 320-325).
К недостаткам известных решений относятся непроработанность системы выбора совокупности необходимых параметров и узлов механизма передачи крутящего момента агрегатам двигателя, неадаптированность конкретно к техническим решениям двухвального, двухконтурного ГТД газоперекачивающего агрегата, сложность получения компромиссного сочетания повышенных значений КПД и ресурса двигателя с одновременным повышением компактности и снижением материало- и энергоемкости механизма передачи крутящего момента.
Задача, решаемая группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в разработке механизма и узлов передачи крутящего момента агрегатам двухвального, двухконтурного газотурбинного двигателя с улучшенными конструктивными и эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими повышение КПД, ресурса и надежности двигателя, удобства монтажа и эксплуатационного обслуживания двигателя в составе газоперекачивающих агрегатов.
РВД
Поставленная задача решается тем, что единый механизм передачи крутящего момента агрегатам двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя (ГТД) газоперекачивающего агрегата, имеющего газодинамически связанные между собой соосные валы роторов высокого давления (РВД) и низкого давления (РНД) модуля газогенератора (МГГ) и вал ротора модуля силовой турбины (МСТ), согласно изобретению включает установленные на промежуточном корпусе МГГ центральную коническую передачу (ЦКП), конический привод (КП), редукторы датчиков (РД) частоты вращения РВД и РНД, а также смонтированный на элементах силовой опорной рамы двигателя модуль приводов агрегатов ГГ (МПА ГГ) и размещенный на корпусе МСТ датчик частоты вращения ротора силовой турбины, причем МПА ГГ имеет корпус, на днище и крышке которого смонтированы агрегаты, в число которых входят: газовый или электрический стартер (СтВ), центробежный суфлер (ЦС), не более двух блоков откачивающих маслонасосов (БОН), маслоагрегат (МА), насос шестеренный (НШ), электрогенератор (ГТ) и гнездо ручной прокрутки вала РВД, а внутри МПА ГГ установлены редукторы приводов указанных агрегатов с образованием единой разветвленной системы зубчатых передач, сообщенной через ЦКП и КП с валом РВД в штатном режиме работы двигателя и со стартером в режиме запуска двигателя с возможностью передачи долевых частей соответственно штатного крутящего момента от вала РВД агрегатам или пускового крутящего момента от стартера на вал РВД и агрегаты через многоступенчатые редукторы приводов агрегатов с дифференцированными относительно числа n оборотов вала РВД передаточными числами и через двухступенчатый редуктор от стартера на вал РВД, определенными в диапазонах соотношений
РВД
ЦКП
КП
СтВ
ЦС
БОН
MA
НШ
ГТ
РП
n:i:i:i:i:i:i:i:i:i=(1):(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(0,59÷0,83):(0,77÷,96):(0,43÷0,61):(0,42÷0,59):(0,26÷0,37):(0,39÷0,56):(0,95÷0,99),
ЦКП
КП
СтВ
ЦС
БОН
MA
НШ
ГТ
РП
где i - передаточное число главной конической шестеренной пары ЦКП модуля ГГ; i - то же, конической зубчатой шестеренной пары КП модуля ГГ; i - то же, двухступенчатого редуктора от стартера на вал РВД в режиме запуска двигателя, i - то же, центробежного суфлера; i - то же, блоков откачивающих маслонасосов; i - то же, маслоагрегата; i - то же, насоса шестеренного; i - то же, электрогенератора; i - то же, гнезда ручной прокрутки вала РВД.
КП
СтВ
Поставленная задача по второму объекту группы изобретений решается тем, что единый механизм передачи крутящего момента агрегатам и датчикам двухвального двухконтурного ГТД газоперекачивающего агрегата, имеющего газодинамически связанные между собой соосные валы РВД и РНД модуля газогенератора и вал ротора модуля силовой турбины, согласно изобретению включает установленную на промежуточном корпусе МГГ двигателя систему приводов, в которую входят сообщенные по крутящему моменту с валом РВД центральная коническая передача - ЦКП, конический привод - КП и смонтированный на элементах силовой опорной рамы двигателя модуль приводов агрегатов - МПА ГГ, причем коническая зубчатая шестеренная пара КП выполнена с передаточным числом, определенным в диапазоне значений i=(0,71÷0,99), а вал ведомого конического зубчатого колеса указанной пары посредством рессоры соединен с входным валом МПА ГТ, который в свою очередь наделен ведущим цилиндрическим зубчатым колесом, раздающим в штатном режиме работы двигателя долевые части крутящего момента от РВД через многоступенчатые редукторы МПА агрегатам ГГ, а в режиме запуска двигателя крутящий момент от стартера на указанное ведущее цилиндрическое зубчатое колесо - через двухступенчатый редуктор, включающий две зубчатые цилиндрические шестеренные пары с общим передаточным числом i=(1,22÷1,73) и далее агрегатам ГГ и валу РВД.
MA-ПГ
MA-ПГ
MA-СтВ
СтВ
пр.МА
СтВ
lз
2
3
4
MA-СтВ
MA-СтВ
lз
2
3
4
Поставленная задача по третьему объекту группы изобретений решается тем, что единый механизм передачи крутящего момента агрегатам и датчикам двухвального двухконтурного ГТД газоперекачивающего агрегата, имеющего газодинамически связанные между собой соосные валы РВД и РНД модуля газогенератора и вал ротора модуля силовой турбины, согласно изобретению включает систему приводов агрегатов двигателя, в которую входят установленные на промежуточном корпусе модуля ГГ двигателя и сообщенные по крутящему моменту с валом РВД центральная коническая передача - ЦКП с ведущим коническим колесом главной конической шестеренной пары, установленным на одноименном валу и соединенным через шлицевую втулку с валом РВД, а также конический привод - КП и смонтированный на элементах силовой опорной рамы двигателя модуль приводов агрегатов - МПА ГГ, в состав которых входит объединенный многоступенчатый редуктор маслоагрегата МА, выполненный с возможностью избирательного сообщения соответственно в режиме перекачки газа с валом РВД как с источником передачи крутящего момента, а в режиме запуска двигателя аналогично сообщенный со стартером и включающий в работу в первом из указанных режимов не более шести зубчатых передач, две из которых - главная коническая шестеренная пара ЦКП и соединенная с ней коническая зубчатая шестеренная пара КП выполнены компактно смонтированными, дважды изменяющими направление передачи крутящего момента в указанной системе приводов, а остальные ступени зубчатых передач включены в редуктор в количестве не более четырех цилиндрических шестеренных пар с общим передаточным числом i многоступенчатого редуктора МА в режиме перекачки газа, определенное в диапазоне значений i=(0,42÷0,59), при этом во втором из указанных режимов многоступенчатый редуктор МА на период запуска двигателя подключен к стартеру двигателя и включает не более четырех передающих пусковой крутящий момент от стартера ступеней цилиндрических зубчатых передач, три первых из которых, начиная от пары с ведущим колесом на валу стартера, выполнены с образованием понижающего ряда передаточных чисел i относительно числа n оборотов вала стартера, а указанный понижающий ряд шестеренных передач завершает цилиндрическая шестеренная пара с ведомым зубчатым колесом на приводным валу МА, имеющая повышающее передаточное число n, при этом общая совокупность передаточных чисел многоступенчатого редуктора МА определена рядом диапазонов значений последних (n=1):i:i:i:i=1:(0,71÷0,99):(0,5÷0,71):(0,55÷0,78):(1,89÷2,66) и образует общее передаточное число i редуктора, передающего пусковой крутящий момент на МА в режиме запуска двигателя, определенное в диапазоне i=(0,59÷0,84), где i - передаточное число первой шестеренной пары с ведущим колесом на валу стартера в режиме запуска двигателя; i, i, i - передаточное число соответственно второй, третьей и четвертой шестеренных пар многоступенчатого редуктора МА-СтВ.
ЦКП
4
ЦКП
4
РВД
MA-ПГ
При этом в многоступенчатом редукторе, передающем на МА крутящий момент в режиме перекачки газа, начальная главная коническая шестеренная пара ЦКП и конечная цилиндрическая шестеренная пара, сообщенная ведомым зубчатым колесом через приводной вал с МА, могут быть выполнены с повышающими передаточными числами i и i, определенными в диапазонах значений i=(1,01÷1,43) и i=(1,89÷2,66), причем промежуточная коническая шестеренная пара КП и остальные цилиндрические шестеренные пары, включенные в редуктор в количестве не более четырех, образуют в совокупности в составе многоступенчатого редуктора привода МА для режима перекачки газа промежуточный шестеренный ряд с понижающими передаточными числами относительно оборотов n вала РВД, при этом общее передаточное число многоступенчатого редуктора МА в режиме перекачки газа i образовано передаточными числами шестеренных передач указанного редуктора, принятыми из ряда
РВД
ЦКП
КП
5
2
3
4
(n=1):i:i:i:i:i:i=1:(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(0,49÷0,69):(0,5÷0,71):(0,55÷0,78):(1,89÷2,66),
ЦКП
КП
5
2
3
4
где i - передаточное число главной конической шестеренной пары ЦКП модуля ГГ с ведущим колесом на валу РВД; i - то же, конической зубчатой шестеренной пары КП модуля ГГ; i - передаточное число первой цилиндрической шестеренной пары МПА ГГ в режиме перекачки газа; i,i,i - передаточное число соответственно второй, третьей и четвертой шестеренных пар многоступенчатого редуктора МА.
НШ-ПГ
НШ-ПГ
СтВ
1НШ
2НШ
НШ-СтВ
Поставленная задача по четвертому объекту группы изобретений решается тем, что единый механизм передачи крутящего момента агрегатам и датчикам двухвального двухконтурного ГТД газоперекачивающего агрегата, имеющего газодинамически связанные между собой соосные валы РВД и РНД модуля газогенератора и вал ротора модуля силовой турбины, согласно изобретению включает систему приводов агрегатов двигателя, в которую входят установленные на промежуточном корпусе модуля ГГ двигателя и сообщенные по крутящему моменту с валом РВД центральная коническая передача - ЦКП с ведущим коническим колесом главной конической шестеренной пары, установленным на одноименном валу и соединенным через шлицевую втулку с валом РВД, а также конический привод - КП и смонтированный на элементах силовой опорной рамы двигателя модуль приводов агрегатов - МПА ГГ, в состав которых входит объединенный многоступенчатый редуктор насоса шестеренного, выполненный с возможностью избирательного сообщения как с источником передачи крутящего момента соответственно с валом РВД в режиме перекачки газа, а в режиме запуска двигателя аналогично сообщенный со стартером и включающий в работу в первом из указанных режимов многоступенчатый редуктор не более чем из шести зубчатых передач, две из которых - шестеренная пара ЦКП и соединенная с ней промежуточная пара КП выполнены коническими, компактно дважды изменяющими направление передачи крутящего момента в указанной системе приводов, а остальные ступени зубчатых передач включены в редуктор в количестве не более четырех и выполнены цилиндрическими с общим передаточным числом i конических и цилиндрических шестеренных пар, образующих редуктор НШ в режиме перекачки газа, определенное в диапазоне значений i=(0,27÷0,38), при этом во втором из указанных режимов многоступенчатый редуктор привода НШ на период запуска двигателя подключен к стартеру двигателя многоступенчатым редуктором состоящим не более чем из двух ступеней цилиндрических зубчатых передач, сообщающих НШ пусковой крутящий момент от стартера с понижающими относительно числа n оборотов вала стартера передаточными числами i=(0,41÷0,58) и i=(0,81÷0,99), образующими в совокупности общее передаточное число i=(0,39÷0,55).
2
При этом зубья зубчатого венца ведомого конического колеса ЦКП могут быть выполнены переменной высоты, уменьшающейся в сторону осевой вершины условного конуса вершин зубьев с градиентом G, определенным в диапазоне
2
з2,max
з2,min
з2
G=(Н-Н)/B=(0,109÷0,163) [м/м],
з2,max
з2,min
з2
где Н - наибольшая высота эвольвентной части боковой поверхности у внешнего периферийного торца зуба в проекции на условную осевую плоскость, проходящую через среднюю точку вершины зуба; Н - то же, наименьшая высота эвольвентной части боковой поверхности зуба у внутреннего торца последнего; B - ширина зуба в той же проекции;
о.д.к2
о.д.к2
кр.2
з2,ср.
2
2
2
кр2
з2,ср.
ш2
ш2
при этом угол α наклона образующей условного делительного конуса зубчатого венца к оси вала ведомого колеса определен в диапазоне α=(0,55÷0,83) [рад] и выполнен с зубьями круговой конфигурации с радиусом R кривизны вершины зуба в проекции на плоскость, нормальную к оси вала ведомого колеса, скалярно превышающем среднюю высоту зуба Н в N раз, где N определен в диапазоне N=(R/Н)=(8,2÷12,3), а угол спирали β, выраженный в той же проекции как угол между касательной к линии зуба к средней точке последней и радиусом той же точки, проведенным от оси вала ведомого колеса, вариантно определен в диапазоне значений β=(0,21÷0,32) [рад].
1
2
1
2
1
1
5
6
2
1
БОН2
БОН1
Поставленная задача по пятому объекту группы изобретений решается тем, что единый механизм передачи крутящего момента агрегатам и датчикам двухвального двухконтурного ГТД газоперекачивающего агрегата, имеющего газодинамически связанные между собой соосные валы РВД и РНД модуля газогенератора и вал ротора модуля силовой турбины, согласно изобретению включает систему приводов агрегатов двигателя, в которую входят установленные на промежуточном корпусе модуля ГГ двигателя и сообщенные по крутящему моменту с валом РВД центральная коническая передача - ЦКП с ведущим коническим колесом главной конической шестеренной пары, установленным на одноименном валу и соединенным через шлицевую втулку с валом РВД, а также подключенный к ведомому коническому колесу главной шестеренной пары ЦКП конический привод - КП, передающий крутящий момент от вала РВД входному валу МПА ГГ, смонтированного на элементах силовой опорной рамы двигателя, при этом на крышке корпуса МПА ГГ установлены не менее двух блоков откачивающих насосов - БОН и БОН, последовательно подключенных общим многоступенчатым редуктором к ведущему колесу входного вала зубчатой цилиндрической шестеренной пары МПА с возможностью избирательной передачи указанным блокам рабочего крутящего момента от вала РВД через последовательность конических шестеренных пар ЦКП и КП многоступенчатого редуктора в режиме перекачки газа или передачи на БОН и БОН пускового крутящего момента от стартера в режиме запуска двигателя через другой многоступенчатый редуктор привода указанных агрегатов, включающий не более двух последовательных шестеренных пар, ведущее колесо первой из которых установлено на валу стартера, а ведомым колесом второй пары выступает цилиндрическое шестеренное колесо, установленное на входном валу МПА, причем первый из указанных блоков откачивающих насосов БОН сообщен с зубчатым колесом входного вала МПА не более чем тремя цилиндрическими зубчатыми шестеренными парами, две первых из которых выполнены понижающими, а последующая шестеренная пара с ведомым колесом, установленным на валу блока БОН, выполнена с повышающим передаточным числом i, определенным в диапазоне значений i=(1,01÷1,27), а для подключения блока БОН многоступенчатый редуктор привода первого блока БОН пролонгирован на две цилиндрические зубчатые шестеренные пары, выполненные с сохранением идентичности (эквивалентности) передаточных чисел, составляющих в режиме перекачки газа (i=i)≥0,5 относительно оборотов вала РВД.
ГТ
ПГ
вх.в.
ГТ
ПГ
Поставленная задача по шестому объекту группы изобретений решается тем, что единый механизм передачи крутящего момента агрегатам и датчикам двухвального двухконтурного ГТД газоперекачивающего агрегата, имеющего газодинамически связанные между собой соосные валы РВД и РНД модуля газогенератора и вал ротора модуля силовой турбины, согласно изобретению включает систему приводов агрегатов двигателя, в которую входят установленные на промежуточном корпусе модуля ГГ двигателя и сообщенные по крутящему моменту с валом РВД центральная коническая передача - ЦКП с ведущим коническим колесом главной конической шестеренной пары, установленным на одноименном валу и соединенным через шлицевую втулку с валом РВД, а также подключенный к ведомому коническому колесу главной шестеренной пары ЦКП конический привод - КП, передающий крутящий момент от вала РВД входному валу МПА ГГ, смонтированного на элементах силовой опорной рамы двигателя, в состав которых входит объединенный многоступенчатый редуктор генератора, выполненный с возможностью избирательного сообщения соответственно в режиме перекачки газа с валом РВД как с источником передачи крутящего момента, а в режиме запуска двигателя сообщенный со стартером и включающий в работу в первом из указанных режимов не более четырех зубчатых передач, две из которых - главная шестеренная пара ЦКП и соединенная с ней шестеренная пара КП выполнены компактно смонтированными, дважды изменяющими направление передачи крутящего момента в указанной системе приводов, а остальные ступени зубчатых передач включены в многоступенчатый редуктор привода генератора в количестве не более двух, размещены в корпусе МПА ГГ и выполнены цилиндрическими с образованием понижающего ряда передаточных чисел i- относительно числа оборотов n входного вала упомянутого модуля, определенных в диапазоне значений in- i-=(0,41÷0,58), при этом в режиме запуска двигателя пусковой крутящий момент от стартера на генератор передают не более чем через четыре ступени цилиндрических зубчатых передач многоступенчатого редуктора МПА ГГ, причем вторая шестеренная пара цилиндрических зубчатых колес редуктора выполнена с повышающим передаточным числом, обеспечивающим начиная от разветвления многоступенчатого редуктора подачу пускового крутящего момента с входного вала МПА ГГ в направлении к валу РВД с необходимым увеличением оборотов, а остальной ряд зубчатых цилиндрических ступеней пускового многоступенчатого редуктора генератора выполнен с понижающими передаточными числами шестеренных пар, при этом общая совокупность передаточных чисел пускового редуктора генератора определена рядом диапазонов значений
СтВ
lз
7
8
9
ГТ-СтВ
ГТ-СтВ
lз
7
8
9
(n=1):i:i:i:i=1:(0,71÷0,99):(1,48÷2,09):(0,58÷0,82):(0,60÷0,85) и образует общее передаточное число i пускового многоступенчатого редуктора, передающего крутящий момент на ГТ в режиме запуска двигателя, определенное в диапазоне i=(0,58÷0,83), где i - передаточное число первой шестеренной пары с ведущим колесом на валу СтВ в режиме запуска двигателя; i, i, i - передаточное число второй, третьей и четвертой шестеренных пар соответственно многоступенчатого редуктора ГТ-СтВ.
Поставленная задача по седьмому объекту группы изобретений решается тем, что единый механизм передачи крутящего момента агрегатам и датчикам двухвального двухконтурного ГТД газоперекачивающего агрегата, имеющего газодинамически связанные между собой соосные валы РВД и РНД модуля газогенератора и вал ротора модуля силовой турбины, согласно изобретению включает систему приводов агрегатов двигателя, в которую входят установленные на промежуточном корпусе модуля ГГ двигателя и сообщенные по крутящему моменту с валом РВД центральная коническая передача - ЦКП с ведущим коническим колесом главной конической шестеренной пары, установленным на одноименном валу и соединенным через шлицевую втулку с валом РВД, а также подключенный к ведомому коническому колесу главной шестеренной пары ЦКП конический привод - КП, передающий крутящий момент от вала РВД входному валу МПА ГГ, смонтированного на элементах силовой опорной рамы двигателя, в состав которых входит объединенный многоступенчатый редуктор центробежного суфлера, выполненный с возможностью избирательного сообщения соответственно в режиме перекачки газа с валом РВД как с источником передачи крутящего момента, а в режиме запуска двигателя сообщенный со стартером и включающий в работу в указанных режимах не более пяти зубчатых передач в режиме перекачки газа и не более трех в режиме запуска двигателя, две из которых - шестеренная пара ЦКП и соединенная с ней шестеренная пара КП выполнены компактно смонтированными, дважды изменяющими направление оси передачи крутящего момента и включены в многоступенчатый редуктор привода ЦС в обоих режимах, а остальные ступени зубчатых передач размещены в корпусе МПА ГГ в количестве не более трех и выполнены цилиндрическими, с понижающими передаточными числами шестеренных пар, кроме выходной шестеренной пары ЦС, выполненной с повышающим передаточным числом, при этом установленное на промежуточном валу трехступенчатого в пределах МПА ГГ участка редуктора привода ЦС ведомое колесо цилиндрической шестеренной пары, функцию ведущего колеса которой в режиме перекачки газа выполняет зубчатое колесо, установленное на входном валу МПА ГГ, а в режиме запуска ведомое колесо выполнено работающим в составе шестеренной пары с ведущим зубчатым колесом, установленным на валу, соосно сообщенным с валом стартера, причем в режиме запуска двигателя общая совокупность передаточных чисел пускового многоступенчатого редуктора ЦС определена в диапазонах значений
СтВ
lз
2
10
(n=1):i:i:i=1:(0,71÷0,99):(0,50÷0,71):(0,32÷0,47)
ЦС-СтВ
ЦС-СтВ
lз
2
10
и образует общее передаточное число i, пускового многоступенчатого редуктора, передающего крутящий момент на ЦС в режиме запуска двигателя, определенное в диапазоне i=(0,16÷0,23), где i - передаточное число первой шестеренной пары с ведущим колесом на валу стартера в режиме запуска двигателя; i, i - передаточное число второй и третьей шестеренных пар многоступенчатого редуктора ЦС-СтВ;
ЦС
ЦС
а в режиме перекачки газа редуктор привода выполнен не более чем пятиступенчатым с возможностью передачи рабочего крутящего момента на ЦС от вала РВД с общим передаточным числом i, определенным в диапазоне значений i=(0,77÷0,96).
Технический результат, достигаемый группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в разработке механизма передачи крутящего момента агрегатам двухвального, двухконтурного газотурбинного двигателя и его узлов, обеспечивающего в процессе эксплуатации двигателя совокупное повышение КПД на 2% и более чем в два раза повышение ресурса механизма передачи крутящего момента и двигателя в целом за счет найденных в изобретении геометрических параметров и структуры многоступенчатых редукторов приводов агрегатов и сбалансированных соотношений диапазонов значений передаточных чисел шестеренных пар указанных редукторов единого механизма передачи крутящего момента агрегатам и датчикам ГТД с улучшенной кинематикой редукторов приводов, передающих агрегатам крутящий момент с меньшими потерями энергии при уменьшении материалоемкости, количества сборочных единиц и повышенном совмещении участков редукторов, сблокированных в оптимизированном корпусе приводов агрегатов МПА ГГ.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен газогенератор ГТД газоперекачивающего агрегата, вид спереди;
на фиг. 2 - кинематическая схема передачи крутящего момента агрегатам МПА ГГ двигателя;
на фиг. 3 - кинематическая схема ЦКП и КП модуля ГГ.
Газотурбинный двигатель газоперекачивающего агрегата выполнен двухвальным, двухконтурным. Двигатель включает газодинамически связанные между собой соосные вал 1 ротора высокого давления и вал 2 ротора низкого давления модуля газогенератора МГГ-3, а также вал ротора модуля силовой турбины МСТ-4, каждый из которых сообщен через приводы по крутящему моменту со своими агрегатами и датчиками.
Единый механизм передачи крутящего момента агрегатам двигателя (фиг. 1) включает установленные на промежуточном корпусе 5 МГГ-3 центральную коническую передачу ЦКП-6, конический привод КП-7, редукторы датчиков частоты вращения ДВЧ-8 и ДВЧ-9 соответственно РВД и РНД, а также смонтированный на элементах силовой опорной рамы 10 двигателя модуль приводов агрегатов МПА-11 ГГ и размещенный на корпусе МСТ-4 датчик частоты вращения ротора СТ (на чертежах не показано).
На корпусе МПА-11 ГГ - на днище и крышке смонтированы агрегаты (фиг. 2), в число которых входят: стартер СтВ-12, центробежный суфлер ЦС-13, не более двух блоков откачивающих маслонасосов БОН-14 и БОН-15, маслоагрегат МА-16, насос шестеренный НШ-17, электрогенератор ГТ-18, гнездо 19 ручной прокрутки вала 1 РВД. В корпусе МПА-11 ГГ установлены редукторы приводов указанных агрегатов с образованием единой разветвленной системы зубчатых передач, сообщенной через ЦКП-6 и КП-7 (фиг. 3) с валом 1 РВД в штатном режиме работы двигателя и со стартером СтВ-12 в режиме запуска двигателя, с возможностью передачи долевых частей соответственно штатного крутящего момента от РВД агрегатам или пускового крутящего момента от стартера СтВ-12 на вал 1 РВД и агрегаты. Крутящий момент от вала 1 РВД на агрегаты передают в штатном режиме работы двигателя через многоступенчатые редукторы приводов агрегатов с дифференцированными относительно числа оборотов вала 1 РВД передаточными числами и в режиме запуска двигателя через двухступенчатый редуктор от стартера СтВ-12 на вал 1 РВД и агрегаты, определенными в диапазонах соотношений
РВД
ЦКП
КП
СтВ
ЦС
БОН
MA
НШ
ГТ
РП
n:i:i:i:i:i:i:i:i:i=(1):(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(0,59÷0,83):(0,77÷,96):(0,43÷0,61):(0,42÷0,59):(0,26÷0,37):(0,39÷0,56):(0,95÷0,99),
ЦКП
КП
СтВ
ЦС
БОН
MA
НШ
ГТ
РП
где i - передаточное число главной конической шестеренной пары 20 ЦКП-6 модуля ГГ; i - то же, конической зубчатой шестеренной пары 21 КП-7 модуля ГГ; i - то же, многоступенчатого редуктора от СтВ-12 на вал 1 РВД в режиме запуска двигателя, i - то же, центробежного суфлера ЦС-13; i - то же, блоков откачивающих маслонасосов БОН-14 и БОН-15; i - то же, маслоагрегата МА-16; i - то же, насоса шестеренного НШ-17; i - то же, электрогенератора ГТ-18; i - то же, гнезда 19 ручной прокрутки вала РВД.
КП
СтВ
По второму объекту группы изобретений в состав механизма передачи крутящего момента агрегатам двигателя входят сообщенные по крутящему моменту с валом 1 РВД ЦКП-6 и КП-7, установленные на промежуточном корпусе 5 модуля газогенератора МГГ-3, и смонтированный на элементах силовой опорной рамы 10 двигателя модуль приводов агрегатов МПА-11 ГГ. При этом коническая зубчатая шестеренная пара 21 КП-7 выполнена с передаточным числом, определенным в диапазоне значений i=(0,71÷0,99). Вал 22 ведомого конического зубчатого колеса 23 шестеренной пары 21 посредством рессоры 24 соединен с входным валом 25 МПА-11. Вал 25 в свою очередь наделен ведущим цилиндрическим зубчатым колесом 26, раздающим в штатном режиме работы двигателя долевые части крутящего момента от РВД через многоступенчатые редукторы МПА-11 агрегатам модуля ГГ. В режиме запуска двигателя крутящий момент от СтВ-12 на ведущее цилиндрическое зубчатое колесо 26 передают через двухступенчатый редуктор, включающий две зубчатые цилиндрические шестеренные пары 27 и 28 с общим передаточным числом i=(1,22÷1,73) и далее агрегатам МГГ-3 и валу 1 РВД.
По третьему объекту группы изобретений в состав механизма передачи крутящего момента агрегатам двигателя входят сообщенные по крутящему моменту с валом 1 РВД ЦКП-6 и КП-7, установленные на промежуточном корпусе 5 МГГ-3, и смонтированный на элементах силовой опорной рамы 10 двигателя МПА-11 ГГ. ЦКП-6 включает ведущее коническое колесо 29 главной конической шестеренной пары 20, установленное на одноименном валу, соединенном через шлицевую втулку с валом 1 РВД. МПА-11 включает объединенный многоступенчатый редуктор МА-16, выполненный с возможностью избирательного сообщения соответственно в режиме перекачки газа с валом 1 РВД как с источником передачи крутящего момента, а в режиме запуска двигателя - сообщенный с СтВ-12.
MA
MA
В режиме перекачки газа многоступенчатый редуктор МА-16 включает в работу не более шести зубчатых передач. Две передачи - главная коническая шестеренная пара 20 ЦКП-6 и соединенная с ней коническая зубчатая шестеренная пара 21 КП-7 выполнены компактно смонтированными, дважды изменяющими направление передачи крутящего момента в указанной системе приводов. Остальные ступени зубчатых передач включены в редуктор в количестве не более четырех цилиндрических шестеренных пар 28, 30, 31, 32 с общим передаточным числом i многоступенчатого редуктора МА-16 в режиме перекачки газа, определенным в диапазоне значений i=(0,424÷0,59).
MA-СтВ
СтВ
пр.MA
Во втором режиме многоступенчатый редуктор МА-16 на период запуска двигателя подключен к СтВ-12 и включает в работу не более четырех ступеней цилиндрических зубчатых шестеренных пар 27, 30, 31 и 32, передающих пусковой крутящий момент от СтВ-12. Три шестеренные пары 27, 30 и 31, начиная от пары 27 с ведущим колесом 33 на валу СтВ-12, выполнены с образованием понижающего ряда передаточных чисел i относительно числа n оборотов вала СтВ-12. Понижающий ряд шестеренных передач завершает цилиндрическая шестеренная пара 32 с ведомым зубчатым колесом 34 на приводном валу МА-16, имеющая повышающее передаточное число n. Общая совокупность передаточных чисел пускового редуктора МА-16 определена рядом диапазонов значений последних
СтВ
lз
2
3
4
MA-СтВ
MA-СтВ
(n=1):i:i:i:i=1:(0,71÷0,99):(0,5÷0,71):(0,55÷0,78):(1,89÷2,66) и образует общее передаточное число i редуктора, передающего пусковой крутящий момент на МА в режиме запуска двигателя, определенное в диапазоне i=(0,59÷0,84),
lз
2
3
4
где i - передаточное число первой шестеренной пары 27 с ведущим колесом 33 на валу Ств-12 в режиме запуска двигателя; i, i, i - передаточное число второй, третьей и четвертой шестеренных пар 30, 31, и 32 соответственно многоступенчатого редуктора МА-СтВ.
ЦКП
4
В многоступенчатом редукторе, передающем на МА-16 крутящий момент в режиме перекачки газа, начальная главная коническая шестеренная пара 20 ЦКП-6 и конечная цилиндрическая шестеренная пара 32, сообщенная ведомым зубчатым колесом 34 через приводной вал с МА-16, выполнены с повышающими передаточными числами, первая из которых с i=(1,01÷1,43), а вторая повышающим передаточным с i=(1,89÷2,66).
РВД
MA-ПГ
Промежуточная коническая шестеренная пара 21 КП-7 и остальные цилиндрические шестеренные пары 28, 30, 31, 32, включенные в редуктор, образуют в совокупности в составе многоступенчатого редуктора привода МА-16 для режима перекачки газа промежуточный шестеренный ряд с понижающими передаточными числами относительно оборотов n вала 1 РВД. При этом общее передаточное число многоступенчатого редуктора МА-16 в режиме перекачки газа i образовано передаточными числами шестеренных передач указанного редуктора, принятыми из ряда
РВД
ЦКП
КП
5
2
3
4
(n=1):i:i:i:i:i:i=1:(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(0,49÷0,69):(0,5÷0,71):(0,55÷0,78):(1,89÷2,66),
ЦКП
КП
5
2
3
4
где i - передаточное число главной конической шестеренной пары 20 ЦКП-6 модуля ГГ с ведущим колесом на валу РВД; i - то же, конической зубчатой шестеренной пары 21 КП-7 модуля ГГ; i - передаточное число первой цилиндрической шестеренной пары 28 МПА ГГ в режиме перекачки газа; i, i, i - передаточное число соответственно второй, третьей и четвертой шестеренных пар 30, 31 и 32 соответственно многоступенчатого редуктора МА.
По четвертому объекту группы изобретений в состав механизма передачи крутящего момента агрегатам двигателя входят сообщенные по крутящему моменту с валом 1 РВД ЦКП-6 и КП-7, установленные на промежуточном корпусе 5 МГГ-3, и смонтированный на элементах силовой опорной рамы 10 двигателя МПА-11 ГГ. ЦКП-6 включает ведущее коническое колесо 29 главной конической шестеренной пары 20, установленное на одноименном валу, соединенном через шлицевую втулку с валом 1 РВД. МПА-11 включает объединенный многоступенчатый редуктор насоса шестеренного НШ-17, выполненный с возможностью избирательного сообщения как с источником передачи крутящего момента, соответственно с валом 1 РВД в режиме перекачки газа, а в режиме запуска двигателя аналогично сообщенный со СтВ-12.
НШ-ПГ
НШ-ПГ
В режиме перекачки газа многоступенчатый редуктор НШ-17 включает в работу не более шести зубчатых передач. Две передачи - главная коническая шестеренная пара 20 ЦКП-6 и соединенная с ней коническая зубчатая шестеренная пара 21 КП-7 выполнены компактно смонтированными, дважды изменяющими направление передачи крутящего момента в указанной системе приводов. Остальные ступени зубчатых передач включены в редуктор в количестве не более четырех цилиндрических шестеренных пар 28, 27, 35, 36 с общим передаточным числом i многоступенчатого редуктора НШ-17 в режиме перекачки газа, определенным в диапазоне значений i=(0,274÷0,38).
СтВ
1нш
2нш
НШ-СтВ
Во втором режиме многоступенчатый редуктор привода НШ-17 на период запуска двигателя подключен к СтВ-12 многоступенчатым редуктором, состоящим не более чем из двух ступеней цилиндрических зубчатых шестеренных пар 35, 36, сообщающих НШ-17 пусковой крутящий момент от СтВ-12 с понижающими относительно числа n оборотов вала стартера передаточными числами i=(0,414÷0,58) и i=(0,814÷0,99), образующими в совокупности общее передаточное число i=(0,394-0,55).
2
Зубья зубчатого венца ведомого конического колеса ЦКП (на чертежах не показано) выполнены переменной высоты, уменьшающейся в сторону осевой вершины условного конуса вершин зубьев с градиентом G, определенным в диапазоне
2
з2,max
з2,min
з2
G=(Н-Н)/B=(0,109÷0,163) [м/м],
з2
max
з2,min
з2
где Н, - наибольшая высота эвольвентной части боковой поверхности у внешнего периферийного торца зуба в проекции на условную осевую плоскость, проходящую через среднюю точку вершины зуба; Н - то же, наименьшая высота эвольвентной части боковой поверхности зуба у внутреннего торца последнего; B - ширина зуба в той же проекции;
о.д.к2
о.д.к2
кр.2
з2,ср.
2
2
Угол α наклона образующей условного делительного конуса зубчатого венца к оси вала ведомого колеса определен в диапазоне α=(0,55÷0,83) [рад] и выполнен с зубьями круговой конфигурации с радиусом R кривизны вершины зуба в проекции на плоскость, нормальную к оси вала ведомого колеса, скалярно превышающим среднюю высоту зуба Н в N раз, где N определен в диапазоне
2
кр2
з2,ср.
N=(R/Н)=(8,2÷12,3).
ш2
ш2
Угол спирали β, выраженный в той же проекции как угол между касательной к линии зуба к средней точке последней и радиусом той же точки, проведенным от оси вала ведомого колеса, вариантно определен в диапазоне значений β=(0,21÷0,32) [рад].
По пятому объекту группы изобретений в состав механизма передачи крутящего момента агрегатам двигателя входят сообщенные по крутящему моменту с валом 1 РВД ЦКП-6 и КП-7, установленные на промежуточном корпусе 5 МГГ-3, и смонтированный на элементах силовой опорной рамы 10 двигателя МПА-11 ГГ. ЦКП-6 включает ведущее коническое колесо 29 главной конической шестеренной пары 20, установленное на одноименном валу, соединенном через шлицевую втулку с валом 1 РВД.
На крышке корпуса МПА-11 модуля ГГ установлены не менее двух блоков откачивающих насосов БОН-14 и БОН-15, последовательно подключенных общим многоступенчатым редуктором к ведущему колесу 26 входного вала 25 зубчатой цилиндрической шестеренной пары 37 МПА-11 с возможностью избирательной передачи БОН-14 и БОН-15 рабочего крутящего момента от вала 1 РВД через главную коническую шестеренную пару 20 ЦКП-6 и коническую шестеренную пару 21 КП-7 многоступенчатого редуктора в режиме перекачки газа или передачи на БОН-14 и БОН-15 пускового крутящего момента от СтВ-12 в режиме запуска двигателя через другой многоступенчатый редуктор привода указанных агрегатов. В режиме запуска двигателя многоступенчатый редуктор включает не более двух последовательных зубчатых шестеренных пар 27 и 28. Ведущее колесо 33 шестеренной пары 27 установлено на валу СтВ-12, а ведомым колесом 26 второй пары 28 выступает цилиндрическое шестеренное колесо 26, установленное на входном валу 25 МПА-11.
6
БОН-15 сообщен с цилиндрическим колесом 26 входного вала 25 МПА-11 не более чем тремя цилиндрическими зубчатыми шестеренными парами 37, 38, 39. Две шестеренные пары 37, 38 выполнены понижающими, а последующая шестеренная пара 39 с ведомым колесом 40, установленным на валу БОН-15, выполнена с повышающим передаточным числом i=(1,014÷1,27).
БОН2
БОН1
Для подключения БОН-14 многоступенчатый редуктор привода БОН-15 пролонгирован на две цилиндрические зубчатые шестеренные пары 41 и 42, выполненные с сохранением идентичности (эквивалентности) передаточных чисел, составляющих в режиме перекачки газа (i=i)≥0,5 относительно оборотов вала 1 РВД.
По шестому объекту группы изобретений в состав механизма передачи крутящего момента агрегатам двигателя входят сообщенные по крутящему моменту с валом 1 РВД ЦКП-6 и КП-7, установленные на промежуточном корпусе 5 МГГ-3, и смонтированный на элементах силовой опорной рамы 10 двигателя МПА-11 ГГ. ЦКП-6 включает ведущее коническое колесо 29 главной конической шестеренной пары 20, установленное на одноименном валу, соединенном через шлицевую втулку с валом 1 РВД. МПА-11 включает объединенный многоступенчатый редуктор ГТ-18, выполненный с возможностью избирательного сообщения соответственно в режиме перекачки газа с валом 1 РВД как с источником передачи крутящего момента, а в режиме запуска двигателя - сообщенный с СтВ-12.
ГТ-ПГ
В.В.
В режиме перекачки газа многоступенчатый редуктор ГТ-18 включает не более четырех зубчатых передач. Две передачи - главная коническая шестеренная пара 20 ЦКП-6 и соединенная с ней коническая зубчатая шестеренная пара 21 КП-7 выполнены компактно смонтированными, дважды изменяющими направление передачи крутящего момента в указанной системе приводов. Остальные ступени зубчатых передач включены в редуктор в количестве не более двух размещенных в корпусе МПА-11 модуля ГГ цилиндрических шестеренных пар 37, 38 с образованием понижающего ряда передаточных чисел i относительно числа оборотов n входного вала 25 МПА-11, определенных в диапазоне значений (0,41÷0,58).
В режиме запуска двигателя пусковой крутящий момент от СтВ-12 на ГТ-18 передают не более чем через четыре ступени цилиндрических зубчатых шестеренных пар 27, 28, 37, 38 многоступенчатого пускового редуктора МПА-11. Вторая цилиндрическая шестеренная пара 28 выполнена с повышающим передаточным числом, обеспечивающим, начиная от разветвления многоступенчатого редуктора, подачу пускового крутящего момента с входного вала 25 МПА-11 в направлении к валу 1 РВД с необходимым увеличением оборотов. Остальной ряд зубчатых цилиндрических шестеренных пар 27, 37, 38 многоступенчатого пускового редуктора генератора выполнен с понижающими передаточными числами шестеренных пар. Общая совокупность передаточных чисел пускового редуктора ГТ-18 определена рядом диапазонов значений
СтВ
lз
7
8
9
ГТ-СтВ
ГТ-СтВ
lз
7
8
9
(n=1):i:i:i:i=1:(0,71÷0,99):(1,48÷2,09):(0,58÷0,82):(0,60÷0,85) и образует общее передаточное число i пускового многоступенчатого редуктора, передающего крутящий момент на ГТ-18 в режиме запуска двигателя, определенное в диапазоне i=(0,58÷0,83), где i - передаточное число первой шестеренной пары 27 с ведущим колесом 33 на валу Ств-12 в режиме запуска двигателя; i, i, i - передаточное число второй, третьей и четвертой шестеренных пар 28, 37 и 38 соответственно многоступенчатого редуктора ГТ-СтВ.
По седьмому объекту группы изобретений в состав механизма передачи крутящего момента агрегатам двигателя входят сообщенные по крутящему моменту с валом 1 РВД ЦКП-6 и КП-7, установленные на промежуточном корпусе 5 МГГ-3, и смонтированный на элементах силовой опорной рамы 10 двигателя МПА-11 ГГ. ЦКП-6 включает ведущее коническое колесо 29 главной конической шестеренной пары 20, установленное на одноименном валу, соединенном через шлицевую втулку с валом 1 РВД. МПА-11 включает многоступенчатый редуктор ЦС-13, выполненный с возможностью избирательного сообщения соответственно в режиме перекачки газа с валом 1 РВД как с источником передачи крутящего момента, а в режиме запуска двигателя - сообщенный с СтВ-12.
В режиме перекачки газа многоступенчатый редуктор ЦС-13 включает не более пяти зубчатых передач. Две передачи - главная коническая шестеренная пара 20 ЦКП-6 и соединенная с ней коническая зубчатая шестеренная пара 21 КП-7 выполнены компактно смонтированными, дважды изменяющими направление передачи крутящего момента в указанной системе приводов. Остальные ступени зубчатых передач включены в редуктор в количестве не более трех размещенных в корпусе МПА-11 модуля ГГ цилиндрических шестеренных пар 28, 30, 43 с понижающими передаточными числами шестеренных пар 28 и 30. Выходная шестеренная пара 43 ЦС-13 выполнена с повышающим передаточным числом.
Установленное на промежуточном валу 44 трехступенчатого в пределах МПА-11 участка редуктора привода ЦС-13 ведомое колесо 45 цилиндрической шестеренной пары 28, функцию ведущего колеса 26 которой в режиме перекачки газа выполняет зубчатое колесо 26, установленное на входном валу 25 МПА-11. В режиме запуска двигателя ведомое колесо 45 выполнено работающим в составе шестеренной пары 27 с ведущим зубчатым колесом 33, установленным на валу, соосно сообщенным с валом СтВ-12.
СтВ
lз
2
10
ЦС-СтВ
ЦС-СтВ
lз
2
10
В режиме запуска двигателя общая совокупность передаточных чисел пускового многоступенчатого редуктора ЦС-13 определена в диапазонах значений (n=1):i:i:i=1:(0,71÷0,99):(0,50÷0,71):(0,32÷0,47) и образует общее передаточное число i, пускового многоступенчатого редуктора, передающего крутящий момент на ЦС в режиме запуска двигателя, определенное в диапазоне i=(0,16÷0,23), где i - передаточное число первой шестеренной пары 27 с ведущим колесом 33 на валу Ств-12 в режиме запуска двигателя; i, i - передаточное число второй и третьей шестеренных пар 30 и 43 соответственно многоступенчатого редуктора ЦС-СтВ.
ЦС
В режиме перекачки газа редуктор привода выполнен не более чем пятиступенчатым с возможностью передачи рабочего крутящего момента на ЦС-13 от вала 1 РВД с общим передаточным числом i=(0,77÷0,96).
Пример реализации
Единый механизм передачи крутящего момента агрегатам двухвального двухконтурного газотурбинного двигателя выполняют следующим образом. Изготавливают детали, узлы и сборочные единицы, включая конические и цилиндрические зубчатые колеса и валы ЦКП, а также редукторы МПА-11 модуля ГГ и модуля СТ. Выполняют методом литья корпуса ЦКП-6 и КП-7, в которых механической обработкой, включая шлифовку, подготавливают контактные поверхности фланцев и посадочные места путем хромирования и нанесения покрытий на поверхность под подшипники в корпусе ЦКП.
Из сборочных единиц - конических и цилиндрических зубчатых колес шестеренных пар и валов собирают редукторы приводов МПА-11 ГГ и монтируют в корпусах ЦКП-6 и КП-7 зубчатые передачи крутящего момента агрегатам. На корпусе МПА-11 ГГ - на днище и крышке монтируют агрегаты, в число которых входят: стартер СтВ-12, центробежный суфлер ЦС-13, блоки откачивающих маслонасосов БОН-14 и БОН-15, маслоагрегат МА-16, насос шестеренный НШ-17, электрогенератор ГТ-18 и гнездо 19 ручной прокрутки вала 1 РВД с образованием единой разветвленной системы зубчатых передач, сообщенные через КП-7 и ЦКП-6 с валом 1 РВД.
МПА-11 модуля ГГ работает в двух режимах - в штатном режиме перекачки газа и режиме запуска двигателя.
В режиме перекачки газа передачу крутящего момента агрегатам МПА-11 осуществляют через сообщенные по крутящему моменту с валом 1 РВД ЦКП-6 и КП-7, которые устанавливают на промежуточном корпусе 5 МГГ-3. Ведущее коническое колесо 29 главной конической шестеренной пары 20 ЦКП-6, установленное на одноименном валу, соединяют через шлицевую втулку с валом 1 РВД. Главную коническую шестеренную пару 20 ЦКП-6 и соединенную с ней посредством рессоры 46 коническую зубчатую шестеренную пару 21 КП-7 выполняют дважды изменяющими в совокупности направление передачи крутящего момента в указанной системе приводов. Вал 22 ведомого конического зубчатого колеса 23 шестеренной пары 21 посредством рессоры 24 соединяют с входным валом 25 МПА-11. Вал 25 в свою очередь наделяют ведущим цилиндрическим зубчатым колесом 26, который раздает в штатном режиме работы двигателя долевые части крутящего момента от РВД через многоступенчатые редукторы МПА-11 с общей совокупностью передаточных чисел, равных
РВД
ЦКП
КП
СтВ
ЦС
БОН
MA
НШ
ГТ
РП
n:i:i:i:i:i:i:i:i:i=
=(1):(1,19):(0,83):(0,69):(0,9):(0,5):(0,49):(0,31):(0,47):(0,99)
СтВ
В режиме запуска двигателя крутящий момент от СтВ-12 на ведущее цилиндрическое зубчатое колесо 26 передают через двухступенчатый редуктор, который включает в работу две зубчатые цилиндрические шестеренные пары 27 и 28 с общим передаточным числом i=(1,44) и далее агрегатам МГГ-3 и валу 1 РВД.
Многоступенчатый редуктор МА-16 в режиме перекачки газа включает в работу шесть зубчатых передач - главной конической шестеренной пары 20 ЦКП-6, конической зубчатой шестеренной пары 21 КП-7 и размещенные в корпусе МПА-11 четыре цилиндрические шестеренные пары 28, 30, 31, 32.
MA-ГТ
РВД
ЦКП
КП
5
2
3
4
Общее передаточное число многоступенчатого редуктора МА-16 в режиме перекачки газа i образовано передаточными числами шестеренных передач указанного редуктора, принятыми из ряда (n=1):i:i:i:i:i:i=1:(1,19):(0,83):(0,58):(0,59):(0,65):(2,22).
В режиме запуска двигателя многоступенчатый редуктор МА-16 включает в работу четыре ступени цилиндрических зубчатых шестеренных пар 27, 30, 31 и 32, передающих пусковой крутящий момент от СтВ-12. Общая совокупность передаточных чисел пускового редуктора МА-16 составляет
СтВ
lз
2
3
4
(n=1):i:i:i:i=(1):(0,83):(0,59):(0,65):(2,22).
MA-СтВ
MA-СтВ
Общее передаточное число i редуктора, передающего пусковой крутящий момент на МА в режиме запуска двигателя, составляет i=(0,7).
Многоступенчатый редуктор НШ-17 в режиме перекачки газа включает в работу шесть зубчатых передач - главной конической шестеренной пары 20 ЦКП-6, конической зубчатой шестеренной пары 21 КП-7 и размещенные в корпусе МПА-11 четыре цилиндрические шестеренные пары 28, 27, 35, 36.
НШ-ПГ
НШ-ПГ
Общее передаточное число i многоступенчатого редуктора НШ-17 в режиме перекачки газа составляет i=(0,31).
В режиме запуска двигателя многоступенчатый редуктор привода НШ-17 включает в работу две ступени цилиндрических зубчатых шестеренных пар 35, 36, передающих НШ-17 пусковой крутящий момент от СтВ-12.
НШ-СтВ
НШ-СтВ
Общее передаточное число i многоступенчатого редуктора НШ-17 в режиме запуска двигателя составляет i=(0,46).
6
Многоступенчатый редуктор БОН-15 в режиме перекачки газа включает в работу пять зубчатых передач - главной конической шестеренной пары 20 ЦКП-6, конической зубчатой шестеренной пары 21 КП-7 и размещенные в корпусе МПА-11 три цилиндрические шестеренные пары 37, 38 и 39. Две шестеренные пары 37, 38 выполняют понижающими, а шестеренную пару 39 с ведомым колесом 40, установленным на валу БОН-15, выполняют с повышающим передаточным числом i=(1,06). Для подключения БОН-14 многоступенчатый редуктор привода БОН-15 включает в работу две цилиндрические зубчатые шестеренные пары 41 и 42 с сохранением передаточных чисел. В режиме запуска двигателя многоступенчатый редуктор БОН-15 включает в работу две ступени цилиндрических зубчатых шестеренных пар 27 и 28, передающих Бон-15 и БОН-14 пусковой крутящий момент от СтВ-12.
ГП-ПГ
Многоступенчатый редуктор ГТ-18 в режиме перекачки газа включает в работу четыре зубчатых передачи - главной конической шестеренной пары 20 ЦКП-6, конической зубчатой шестеренной пары 21 КП-7 и размещенные в корпусе МПА-11 две цилиндрические шестеренные пары 37 и 38 с образованием понижающего ряда передаточных чисел i=0,48.
СтВ
lз
7
8
9
В режиме запуска двигателя пусковой крутящий момент от СтВ-12 на ГТ-18 передают через четыре ступени цилиндрических зубчатых шестеренных пар 27, 28, 37, 38 многоступенчатого пускового редуктора МПА-11. Общая совокупность передаточных чисел пускового редуктора ГТ-18 составляет (n=1):i:i:i:i=(1:0,83:1,74:0,68:0,71).
ЦС
СтВ
lз
2
10
Многоступенчатый редуктор ЦС-13 в режиме перекачки газа включает в работу пять зубчатых передачи - главной конической шестеренной пары 20 ЦКП-6, конической зубчатой шестеренной пары 21 КП-7 и размещенные в корпусе МПА-11 три цилиндрические шестеренные пары 28, 30, 43 с общим передаточным числом i=(0,9). Шестеренные пары 28 и 30 выполняют с понижающими, а выходную шестеренную пару 43 с повышающим передаточными числами. Установленное на промежуточном валу 44 ведомое колесо 45 в режиме перекачки газа крутящий момент получает от ведущего колеса 26 на входном валу 25 МПА-11. В режиме запуска двигателя ведомое колесо 45 выполняют работающим в составе шестеренной пары 27 с ведущим зубчатым колесом 33, которое устанавливают на валу, соосно сообщенным с валом СтВ-12. В режиме запуска двигателя общая совокупность передаточных чисел пускового многоступенчатого редуктора ЦС-13 составляет (n=1):i:i:i=(1):(0,83):(0,59):(0,38).
Работает механизм передачи крутящего момента агрегатам ГТД следующим образом.
ЦКП модуля ГГ работает в двух режимах - в штатном при перекачке газа и в режиме запуска двигателя. В штатном режиме работы двигателя крутящий момент, передаваемый МПА-11 модуля ГГ, отбирают от турбины высокого давления и передают на ведущее коническое зубчатое колесо 29 главной шестеренной пары 20 ЦКП-6 и далее на коническую зубчатую шестеренную пару 21 КП-7. От установленного на валу 22 ведомого колеса 23 шестеренной пары 21 КП-7 крутящий момент подают на сообщенный с валом 22 входной вал 25 МПА-11 с одной стороны и с редуктором ДВЧ-8 с другой стороны.
Далее крутящий момент от главной шестеренной пары 20 ЦКП-6 передают на установленные в корпусе МПА-11 многоступенчатые редукторы приводов агрегатов ЦС-13, БОН-14 и БОН-15, МА-16, НШ-17, ГТ-18 и гнездо 19 ручной прокрутки вала 1 РВД с образованием единой разветвленной системы зубчатых передач в штатном режиме работы двигателя и с СтВ-12 в режиме запуска двигателя. При этом разделяют и раздают крутящие моменты с соответственно штатного крутящего момента от РВД агрегатам или пускового крутящего момента от СтВ на вал РВД и указанные агрегаты и изменяют скорость вращения входного вала каждого агрегата пропорционально общим передаточным числам редукторов.
Технический результат группы изобретений достигают за счет найденных в изобретении геометрических параметров и структуры многоступенчатых редукторов приводов агрегатов и сбалансированных соотношений диапазонов значений передаточных чисел шестеренных пар указанных редукторов единого механизма передачи крутящего момента агрегатам и датчикам ГТД в пределах указанных в изобретениях диапазонов значений передаточных чисел. Выход за последние в большую или меньшую сторону как повышающих, так и понижающих передаточных чисел чреват трудновосполнимой компенсацией разбалансировки работы и перегрузки редуктора или невозможностью устранения возникающего при этом дисбаланса редуктора, ухудшением параметров габаритов и массы корпусов МПА, КП и ЦКП ГГ, неоправданным увеличением материалоемкости зубчатых колес шестеренных пар и занимаемого ими объема в корпусах механизма, трудоемкости монтажа/демонтажа узлов и монтажных единиц, снижением ресурса, надежности, КПД и увеличением энергоемкости работы механизма передачи крутящего момента либо возникновением опасной вероятности вхождения механизма в резонанс. А выбранные диапазоны допустимых значений общих передаточных чисел агрегатов ГГ и СТ ограничены, кроме того, реальной вариабельностью конструктивного исполнения и установочной мощностью последних. Повышение ресурса достигают за счет найденных в группе изобретений сочетаний ведущих и ведомых колес шестеренных пар, соотношений передаточных чисел в последних, что обеспечивает равномерное нагружение и износ деталей ступеней многоступенчатых редукторов приводов агрегатов двигателя, а также плавность и повышение бесшумности работы узлов механизма передачи крутящего момента ГТД. Кроме того, эффективность группы изобретений достигается обеспечением повышенной ремонтопригодности разработанных в изобретениях узлов механизма передачи крутящего момента, что сокращает трудозатраты и время выполнения техобслуживания и всех типов ремонта двигателя в составе газоперекачивающего агрегата.
Таким образом, за счет разработанных в группе изобретений, объединенных единым творческим замыслом, кинематических композиций конических и цилиндрических шестеренных пар, а также оригинальных конструктивных решений многоступенчатых редукторов приводов агрегатов с разветвленной системой раздачи крутящего момента последним и найденных в группе изобретений совокупностей передаточных чисел достигают повышение ресурса работы механизма и КПД двигателя в целом в составе газоперекачивающих агрегатов для транспортировки газа или газотурбинной электростанции.