Способ работы коробки двигательных агрегатов (КДА) двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД) и КДА, работающая этим способом; способ работы насоса-регулятора КДА ТРД и насос-регулятор, работающий этим способом; способ работы форсажного насоса КДА ТРД -и форсажный насос, работающий этим способом; способ работы суфлёра центробежного КДА ТРД и суфлёр центробежный, работающий этим способом
OPERATION METHOD FOR PROPULSION MOTOR GEARBOX (PMG) OF TWIN-SHAFT DOUBLE-FLOW TURBOJET ENGINE (TJE) AND PMG, IMPLEMENTING THIS METHOD; OPERATION METHOD FOR TJE PMG REGULATOR PUMP AND REGULATOR PUMP, IMPLEMENTING THIS METHOD, OPERATION METHOD FOR TJE PMG THRUST AUGMENTOR PUMP AND THRUST AUGMENTOR PUMP, IMPLEMENTING THIS METHOD; OPERATION METHOD FOR TJE PMG CENTRIFUGAL BREATHER AND CENTRIFUGAL BREATHER, IMPLEMENTING THIS METHODD

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к коробкам двигательных агрегатов (КДА) авиационных турбореактивных двигателей (ТРД) и способам работы двигательных агрегатов.
Из существующего уровня техники известна коробка двигательных агрегатов авиационного турбореактивного двигателя, включающая корпус со смонтированным на нем комплексом двигательных агрегатов и системой редукторов приводов с возможностью передачи агрегатам рабочего и пускового крутящих моментов (см., напр., Иноземцев А.А. и др., Газотурбинные двигатели, ОАО Авиадвигатель, 2007, с.с. 631-644).
Из существующего уровня техники известна коробка двигательных агрегатов авиационного турбореактивного двигателя (Н.Н. Сиротин и др. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва: Наука, 2011, с. 805-832)
К недостаткам известных технических решений относятся непроработанность системы выбора совокупности необходимых параметров и узлов передачи крутящего момента агрегатам ТРД, неадаптированность к техническим решениям конкретного двухвального, двухконтурного авиационного ТРД, сложность получения компромиссных сочетаний повышенных значений КПД и ресурса двигателя с одновременным повышением компактности при снижении материало- и энергоемкости механизма передачи крутящего момента.
Задача, решаемая группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в разработке коробки двигательных агрегатов и способа работы двигательных агрегатов комплекса (КДА) двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД) в режиме работы двигателя с улучшенными конструктивными и эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими повышение КПД, ресурса и надежности КДА двигателя, удобства монтажа и эффективности в эксплуатации и обслуживании двигателя.
Поставленная задача в части способа работы комплекса двигательных агрегатов коробки двигательных агрегатов (КДА) в режиме работы двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД), имеющего соосные валы роторов высокого давления (РВД), низкого давления (РНД), центральный конический привод (ЦКП), коробку двигательных агрегатов (КДА) и выносную коробку самолетных агрегатов (ВКА), решается тем, что, согласно изобретению, рабочий крутящий момент в процессе работы двигателя отбирают от вала РВД и последовательно направляют через главную коническую шестеренную пару центрального конического привода (ЦКП), рессору, сообщающую ЦКП по крутящему моменту с конической шестеренной парой главного конического привода (ГКП) КДА, и через установленную на входном валу ГКП КДА ведомую коническую шестерню последнего подают на выполненное за одно целое с входным валом КДА главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо, имеющее зубчатый венец с угловой частотой зубьев
ц.к.вх.в.
γ=(2,87÷4,30) [ед/рад],
главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо, сообщенное по крутящему моменту не менее чем через две контактирующие с ним цилиндрические зубчатые шестерни с образованием двух головных шестеренных пар многоступенчатых редукторов, разделяющих долевые потоки рабочего крутящего момента на две группы по числу агрегатов - конечных получателей долевых потоков рабочего крутящего момента, при этом одну из указанных групп долевых потоков крутящего момента передают многоступенчатым редуктором, не менее чем одного из двигательных агрегатов КДА, состоящего не более чем из двух ступеней цилиндрических зубчатых передач, и расположенным в КДА двухступенчатым участком другого редуктора, передающего через гибкий вал крутящий момент самолетным агрегатам выносной коробки (ВКА); другая из указанных группа транспортирует долевые потоки крутящего момента посредством объединяемых в ней многоступенчатых редукторов двигательных агрегатов КДА, не менее чем в 2,5 раза превышающих в пределах КДА соответствующее количество долевых потоков первой из указанных групп; а от входного вала КДА долевые рабочие крутящие моменты распределяют между двигательными агрегатами в соответствии с потребляемой ими мощностью и скоростями вращения валов агрегатов, выражаемыми относительно скорости вращения входного вала КДА двумя группами соотношений передаточных чисел, первая из которых определена диапазонами значений
вв.кда
нр
цс
нп
нт
ма
n:i:i:i:i:i=(1):(0,37÷0,53):(0,77÷0,99):(0,26÷0,37):(0,45÷0,64):(0,45÷0,64), где
вв кда
n - относительное число оборотов входного вала КДА, принимаемое за единицу;
нр
i - передаточное число редуктора насоса-регулятора относительно входного вала КДА;
цс
i - то же, редуктора суфлера центробежного;
нп
i - то же, редуктора насоса плунжерного;
нт
i - то же, редуктора насоса топливоподкачивающего;
ма
i - то же, редуктора маслоагрегата;
вторая группа объединяет соотношения передаточных чисел, которые определены диапазонами значений
вв кда
н.ф.
г.в.
n:i:i=(1):(1,734÷2,44):(0,594÷0,83), где
вв кда
n - относительное число оборотов входного вала КДА, принимаемое за единицу;
нф
i - передаточное число редуктора насоса форсажного относительно входного вала КДА;
гв
i - то же, внутреннего участка в КДА редуктора, подводящего рабочий крутящий момент к гибкому валу для последующей передачи в ВКА самолетным агрегатам.
При этом коробка двигательных агрегатов может быть выполнена в виде сборной пространственной оболочки, на днищах корпуса и крышки которой смонтированы двигательные агрегаты с многоступенчатыми редукторами приводов, установленных в коробке с возможностью изменения количества и вида ступеней шестеренных передач, задействованных в редукторах для получения агрегатами пускового крутящего момента от стартера при запуске двигателя либо рабочего крутящего момента от вала РВД работающего двигателя.
Поставленная задача в части выполнения комплекса двигательных агрегатов коробки двигательных агрегатов (КДА) двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД), имеющего вал ротора высокого давления (РВД), центральный конический привод (ЦКП), коробку двигательных агрегатов (КДА) и выносную коробку самолетных агрегатов (ВКА), решается тем, что, согласно изобретению, коробка КДА выполнена сборной, на днище корпуса коробки смонтированы двигательный центробежный топливоподкачивающий насос, насос плунжерный, суфлер центробежный, а также со стороны днища корпуса к коробке подведен концевой сильфонно-шарнирный узел гибкого вала; а на крышке коробки смонтированы маслоагрегат, топливный насос-регулятор и насос форсажный; во внутреннем объеме КДА установлена разветвленная система зубчатых передач многоступенчатых редукторов агрегатов, при этом коробка КДА выполнена с возможностью работы двигательных агрегатов в режиме работающего двигателя указанным способом.
Поставленная задача в части способа работы насоса-регулятора коробки двигательных агрегатов (КДА) в режиме работы двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД), имеющего вал ротора высокого давления (РВД), центральный конический привод (ЦКП), коробку двигательных агрегатов и выносную коробку самолетных агрегатов (ВКА), решается тем, что, согласно изобретению, насос-регулятор в процессе работы двигателя выполняет рабочую функцию регулирования топливной системы, используя для этого энергию крутящего момента, получаемую от вращения вала РВД;
ц.к.вх.в.
при этом часть рабочего крутящего момента отбирают от вала РВД и последовательно передают через соосную с валом шлицевую втулку, наделенную двумя рядами внешних приторцевых шлицов с угловой частотой шлицов в соединении втулки с валом ведущего конического зубчатого колеса ЦКП, превышающей угловую частоту шлицов в соединении втулки с валом РВД не менее, чем в 1,12 раза, и далее через главную коническую шестеренную пару центрального конического привода (ЦКП) и рессору, сообщающую ЦКП по крутящему моменту с конической шестеренной парой главного конического привода (ГКП) КДА, и с установленной на входном валу ГКП КДА ведомой конической шестерней подают по указанному входному валу КДА на выполненное за одно целое с ним, имеющее зубчатый венец с угловой частотой зубьев γ, определенной в диапазоне значений
ц.к.вх.в.
γ=(2,87÷4,30) [ед/рад]
шп1
шп2
нр
главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо входного вала ГКП КДА, от которого долевой рабочий крутящий момент подают на насос-регулятор через двухступенчатый участок редуктора привода, выполненный из двух последовательных цилиндрических шестеренных пар с передаточными числами i и i; при этом общее передаточное число i многоступенчатого редуктора, передающего долевой рабочий крутящий момент насосу-регулятору, получено как произведение принятых из соотношения диапазонов передаточных чисел ступеней указанного редуктора, считая от вала РВД,
в.рвд
цкп
гкп кда
шп1
шп2
n:i:i:i:i=(1):(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(0,62÷0,88):(0,48÷0,68), где
в.рвд
n - относительное число оборотов вала РВД, принимаемое за единицу;
цкп
_
i передаточное число главной конической шестеренной пары ЦКП;
гкп кда
i - то же, главной конической шестеренной пары ГКП КДА;
шп1
_
i то же, первой цилиндрической шестеренной пары, образованной ведущим главным раздаточным цилиндрическим зубчатым колесом входного вала КДА и первой цилиндрической шестерней промежуточного вала двухступенчатого участка редуктора привода насоса-регулятора;
шп2
i - то же, второй цилиндрической шестеренной пары, образованной вторым цилиндрическим зубчатым колесом промежуточного вала и ведомой шестерней приводного вала насоса-регулятора;
нр
и определено в диапазоне значений i=(0,37÷0,53).
При этом насос-регулятор может быть установлен на крышке корпуса КДА, сообщен с системой автоматического управления и регулирования (САУиР), а так же с топливной и масляной системами и по рабочему крутящему моменту посредством многоступенчатого редуктора привода кинематически сообщен с валом РВД.
Поставленная задача в части выполнения насоса-регулятора коробки двигательных агрегатов (КДА) двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД), решается тем, что согласно изобретению он выполнен с возможностью реализации рабочей функции регулирования топливной системы в процессе работы двигателя указанным способом с использованием энергии крутящего момента, получаемого от вала РВД.
При этом насос-регулятор может состоять из скомпонованных в одном агрегате качающего узла с дозирующим устройством; узла управления дозирующим краном; регулятора частоты вращения РВД; датчика частоты вращения; автомата приемистости и ограничителя давления; автомата запуска; регуляторов входного направляющего аппарата компрессора низкого давления (ВНА КНД) и направляющего аппарата компрессора высокого давления (НА КВД).
ш.в.
Поставленная задача в части способа работы насоса форсажного коробки двигательных агрегатов (КДА) в режиме работы двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД), имеющего вал ротора высокого давления (РВД), центральный конический привод (ЦКП), коробку двигательных агрегатов и выносную коробку самолетных агрегатов (ВКА), решается тем, что, согласно изобретению насос форсажный выполняет рабочую функцию питания топливом форсажного контура двигателя, используя энергию рабочего крутящего момента, получаемого агрегатом в процессе работы двигателя от вращающегося вала РВД; при этом рабочий крутящий момент в процессе работы двигателя отбирают от вала РВД и последовательно через соосную с валом шлицевую втулку, наделенную двумя рядами внешних приторцевых шлицов с угловой частотой шлицов γ, определенной в диапазоне значений
ш.в.
γ=(12,4÷20,1) [ед/рад];
и далее через главную коническую шестеренную пару центрального конического привода (ЦКП) и рессору, сообщающую ЦКП по крутящему моменту с конической шестеренной парой главного конического привода (ГКП) КДА, и установленную на входном валу ГКП КДА ведомую коническую шестерню подают по указанному входному валу КДА на выполненное за одно целое с ним, имеющее зубчатый венец с угловой частотой зубьев
ц.к.вх.в.
γ=(2,87÷4,30) [ед/рад]
шп1
шп2
нф
главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо, от которого рабочий крутящий момент подают на насос форсажный через двухступенчатый участок редуктора, выполненный из последовательных цилиндрических шестеренных пар, имеющих передаточные числа i и i с образованием общего передаточного числа i рабочего многоступенчатого редуктора, передающего долевой рабочий крутящий момент насосу форсажному, считая от вала РВД, которое получено как произведение принятых из соотношения диапазонов передаточных чисел ступеней многоступенчатого редуктора, считая от вала РВД,
в.рвд
цкп
гкп кда
шф1
шф2
n:i:i:i:i=(1):(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(1,03÷1,25):(1,49÷2,14), где
в.рвд
n - относительное число оборотов вала РВД, принимаемое за единицу;
цкп
i - передаточное число главной конической шестеренной пары ЦКП;
гкп кда
i - то же, главной конической шестеренной пары ГКП КДА;
шф1
i - то же, первой цилиндрической шестеренной пары, образованной ведущим главным раздаточным цилиндрическим зубчатым колесом и первой цилиндрической шестерней промежуточного вала двухступенчатого участка редуктора насоса форсажного;
шф2
i - то же, второй цилиндрической шестеренной пары, образованной вторым цилиндрическим зубчатым колесом промежуточного вала и ведомой шестерней приводного вала насоса форсажного;
и определено в диапазоне значений относительно вала РВД
н.ф.
i=(1,73÷2,44).
При этом насос форсажный может быть установлен на крышке корпуса КДА, сообщен с системой автоматического управления и регулирования (САУиР), а так же с топливной и масляной системой двигателя и по рабочему крутящему моменту посредством многоступенчатого редуктора привода сообщен с валом РВД.
Поставленная задача в части выполнения насоса форсажного коробки двигательных агрегатов (КДА) двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД), решается тем, что, согласно изобретению, насос форсажный выполнен с возможностью реализации рабочей функции питания топливом форсажного контура двигателя с использованием энергии рабочего крутящего момента, получаемого агрегатом в процессе работы двигателя указанным способом с использованием энергии крутящего момента, получаемого от вала РВД.
ш.в.
Поставленная задача в части способа работы суфлера центробежного коробки двигательных агрегатов (КДА) двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД), имеющего вал ротора высокого давления (РВД), центральный конический привод (ЦКП), коробку двигательных агрегатов и выносную коробку самолетных агрегатов (ВКА), в процессе работы двигателя, решается тем, что, согласно изобретению, рабочий крутящий момент в процессе работы двигателя отбирают от вала РВД и последовательно через соосную с валом шлицевую втулку, наделенную двумя рядами внешних приторцевых шлицов с угловой частотой γ шлицов первого из указанных рядов, а именно входящего в шлицевое соединение втулки с валом РВД, определенной в диапазоне
ш.в.
γ=(12,4÷20,1) [ед/рад];
и далее через главную коническую шестеренную пару центрального конического привода (ЦКП) и рессору, сообщающую ЦКП по крутящему моменту с конической шестеренной парой главного конического привода (ГКП) КДА, и установленную на входном валу ГКП КДА ведомую коническую шестерню подают по указанному входному валу КДА на выполненное за одно целое с ним, имеющее зубчатый венец с угловой частотой зубьев
ц.к.вх.в.
γ=(2,87÷4,30) [ед/рад],
шп1
шп2
шп3
цс
главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо, от которого рабочий крутящий момент подают на установленный на днище корпуса КДА - суфлер центробежный через трехступенчатый участок редуктора привода, выполненный из трех последовательных цилиндрических шестеренных пар, имеющих передаточные числа i, i и i с образованием общего передаточного числа i всех ступеней рабочего многоступенчатого редуктора суфлера центробежного относительно вала РВД,
цс
i=(0,77÷0,99),
полученного на основе совокупности передаточных чисел всех ступеней редуктора, принятых из соотношений диапазонов значений
в.рвд
цкп
гкп кда
шп1
шп2
шп3
n:i:i:i:i:i=(1):(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(0,62÷0,88):(0,48÷0,68):(1,75÷2,12), где
в.рвд
n - относительное число оборотов вала РВД, принимаемое за единицу;
цкп
i - передаточное число главной конической шестеренной пары ЦКП;
гкп кда
i - то же, главной конической шестеренной пары ГКП КДА;
шп1
i - то же, первой цилиндрической шестеренной пары, образованной ведущим главным раздаточным цилиндрическим зубчатым колесом входного вала КДА и первой цилиндрической шестерней промежуточного вала трехступенчатого участка редуктора привода суфлера центробежного;
шп2
_
i то же, второй цилиндрической шестеренной пары, образованной вторым цилиндрическим зубчатым колесом первого промежуточного вала и ведомой шестерней приводного вала насоса-регулятора,
шп3
i - то же, третьей цилиндрической шестеренной пары, образованной шестерней приводного вала насоса-регулятора и ведомой цилиндрической шестерней приводного вала трехступенчатого участка редуктора привода суфлера центробежного.
При этом суфлер центробежный может быть установлен на крышке корпуса КДА, сообщен с системой автоматического управления и регулирования (САУиР), а так же с масляной системой и по рабочему крутящему моменту кинематически сообщен с валом РВД посредством многоступенчатого редуктора привода.
Поставленная задача в части выполнения суфлера центробежного коробки двигательных агрегатов (КДА) двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРД), решается тем, что, согласно изобретению, он выполнен с возможностью реализации рабочей функции отделения масла от воздуха воздушно-масляной эмульсии, отводимой из масляных полостей опор ротора с использованием энергии рабочего крутящего момента, получаемого агрегатом в процессе работы двигателя указанным способом с использованием энергии крутящего момента, получаемого от вала РВД.
Технический результат, достигаемый группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в разработке КДА ТРД и его узлов, обеспечивающего в процессе эксплуатации двигателя совокупное повышение КПД на 2% и более чем в два раза повышение ресурса работы редукторов приводов, приводных двигательных агрегатов, и двигателя в целом за счет найденных в технических решениях группы изобретений геометрических параметров КДА, кинематических параметров приводов за счет разработанной в изобретениях разветвленной системы редукторов и обеспечения сбалансированных соотношений диапазонов значений передаточных чисел, снижающих неравномерность нагрузок в шестеренных парах, обеспечивая повышение ресурса деталей многоступенчатых приводов агрегатов КДА за счет равномерности нагружения зубчатых венцов и дисков колес в шестеренных парах, вследствие найденной в изобретениях улучшенной кинематики редукторов приводов, передающих агрегатам крутящий момент с меньшими потерями энергии и снижением износа зубчатых венцов за счет оптимизации угловой частоты зубьев в колесах шестеренных пар при уменьшении материалоемкости, количества сборочных единиц и повышенном совмещении участков редукторов, сблокированных в оптимизированном корпусе КДА, достигая тем самым более чем в два раза повышение ресурса двигателя в процессе его эксплуатации.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена кинематическая схема передачи крутящего момента агрегатам;
на фиг. 2 изображена коробка двигательных агрегатов, вид сбоку.
Турбореактивный двигатель (ТРД) выполнен двухвальным, двухконтурным. ТРД содержит разделенный силовым промежуточным корпусом двухступенчатый компрессор низкого и высокого давления и газодинамически связанные между собой соосные вал ротора высокого давления (РВД) и вал ротора низкого давления (РНД), коробку 1 двигательных агрегатов (КДА) и выносную коробку самолетных агрегатов (ВКА) (не показана).
Коробка 1 двигательных агрегатов (КДА) выполнена сборной. На днище корпуса коробки 1 смонтированы двигательный центробежный топливоподкачивающий насос 2, насос плунжерный 3, суфлер центробежный 4. Со стороны днища корпуса к коробке 1 подведен концевой сильфонно-шарнирный узел 5 гибкого вала 6. На крышке КДА 1 смонтированы маслоагрегат 7, топливный насос-регулятор 8 и насос 9 форсажный. Во внутреннем объеме КДА 1 установлена разветвленная система зубчатых передач многоступенчатых редукторов агрегатов. КДА 1 выполнена с возможностью работы двигательных агрегатов в режиме работающего двигателя описанным ниже способом.
ц.вх.в
Рабочий крутящий момент в процессе работы ТРД отбирают от вала РВД и последовательно направляют через главную коническую шестеренную пару 10 центрального конического привода (ЦКП) 11, рессору 12, сообщающую ЦКП 11 по крутящему моменту с конической шестеренной парой 13 главного конического привода (ГКП) КДА 1, и через установленную на входном валу 14 ГКП КДА 1 ведомую коническую шестерню 15 на выполненное за одно целое с входным валом 14 КДА 1 и имеющее зубчатый венец с угловой частотой зубьев γ
ц.к.вх.в.
γ=(2,87÷4,30) [ед/рад]
главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо 16. Главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо 16 сообщено по крутящему моменту не менее, чем через две контактирующие с ним цилиндрические зубчатые шестерни с образованием двух головных шестеренных пар многоступенчатых редукторов, разделяющих долевые потоки рабочего крутящего момента на две группы по числу агрегатов - конечных получателей долевых потоков рабочего крутящего момента. Одну из указанных групп долевых потоков крутящего момента передают многоступенчатым редуктором не менее, чем одного из двигательных агрегатов КДА 1, состоящего не более чем из двух ступеней цилиндрических зубчатых передач, и двухступенчатым участком другого редуктора, передающего через гибкий вал 6 крутящий момент самолетным агрегатам выносной коробки (ВКА) (на чертежах не показано). Другая из указанных группа транспортирует долевые потоки крутящего момента посредством объединяемых в ней многоступенчатых редукторов двигательных агрегатов КДА 1, не менее чем в 2,5 раза, превышающих в пределах КДА 1 соответствующее количество долевых потоков первой из указанных групп. От входного вала 14 КДА 1 долевые рабочие крутящие моменты распределяют между двигательными агрегатами в соответствии с потребляемой ими мощностью и скоростями вращения валов агрегатов, выражаемыми относительно скорости вращения входного вала 14 КДА 1 двумя группами соотношений передаточных чисел, первая из которых определена диапазонами значений
вв.кда
нр
цс
нп
нт
ма
n:i:i:i:i:i=(1):(0,37÷0,53):(0,77÷0,99):(0,26÷0,37):(0,45÷0,64):(0,45÷0,64), где
вв кда
n - относительное число оборотов входного вала КДА, принимаемое за единицу;
нр
i - передаточное число редуктора насоса-регулятора относительно входного вала КДА;
цс
i - то же, редуктора суфлера центробежного;
нп
i - то же, редуктора насоса плунжерного;
нт
i - то же, редуктора насоса топливоподкачивающего;
ма
i - то же, редуктора маслоагрегата;
вторая группа объединяет соотношения передаточных чисел, которые определены диапазонами значений
вв вда
н.ф.
г.в.
n:i:i=(1):(1,73÷2,44):(0,59÷0,83), где
вв кда
_
n относительное число оборотов входного вала КДА, принимаемое за единицу;
нф
i - передаточное число редуктора насоса форсажного относительно входного вала КДА;
гв
i - то же, внутреннего участка редуктора в КДА, подводящего долевой рабочий крутящий момент к гибкому валу для агрегатов ВКА.
КДА 1 выполнена в виде сборной пространственной оболочки, на днищах корпуса и крышки которой смонтированы двигательные агрегаты с многоступенчатыми редукторами приводов, установленных в коробке с возможностью изменения количества и вида ступеней шестеренных передач, задействованных в редукторах для получения агрегатами крутящего момента от стартера при запуске двигателя или от вала РВД работающего двигателя.
ц.к. вх.в.
Топливный насос-регулятор 8 КДА 1 состоит из скомпонованных в одном агрегате качающего узла с дозирующим устройством; узла управления дозирующим краном; регулятора частоты вращения РВД; датчика частоты вращения; автомата приемистости и ограничителя давления; автомата запуска; регуляторов входного направляющего аппарата компрессора низкого давления (ВНА КНД) и направляющего аппарата компрессора высокого давления (НА КВД) (условно не показаны). Топливный насос-регулятор 8 выполнен с возможностью реализации рабочей функции регулирования топливной системы в процессе работы двигателя с использованием энергии крутящего момента, получаемого от вала РВД следующим образом. Часть рабочего крутящего момента, отбираемого от вала РВД, последовательно передают через соосную с валом шлицевую втулку (на чертежах условно не показано), наделенную двумя рядами внешних приторцевых шлицов с угловой частотой шлицов в соединении втулки с валом ведущего конического зубчатого колеса 17 ЦКП 11, превышающей угловую частоту шлицов в соединении втулки с валом РВД не менее, чем в 1,12 раза. Далее через главную коническую шестеренную пару 10 ЦКП 11 и рессору 12, сообщающую ЦКП 11 по крутящему моменту с конической шестеренной парой 13 ГКП КДА 1, и установленную на входном валу 14 ГКП КДА 1 ведомую коническую шестерню 15 подают по указанному входному валу 14 КДА 1 на выполненное заедино с ним, имеющее зубчатый венец с угловой частотой зубьев γ
ц.к. вх.в.
γ=(2,87÷4,30) [ед/рад],
шп1
шп2
нр
главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо 16 входного вала 14 ГКП КДА 1. От него долевой рабочий крутящий момент подают на насос-регулятор 8 через двухступенчатый участок редуктора привода, выполненный из двух последовательных цилиндрических шестеренных пар 18, 19 с передаточными числами i и i соответственно. Общее передаточное число i многоступенчатого редуктора, передающего долевой рабочий крутящий момент насосу-регулятору 8, получено как произведение принятых из диапазонов соотношения передаточных чисел ступеней указанного редуктора, считая от вала РВД,
в.рвд
цкп
гкп кда
шп1
шп2
n:i:i:i:i=(1):(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(0,62÷0,88):(0,48÷0,68),
где
в.рвд
n - относительное число оборотов вала РВД, принимаемое за единицу;
цкп
i - передаточное число главной конической шестеренной пары 10 ЦКП 11;
гкп кда
i - то же, главной конической шестеренной пары 13 ГКП КДА 1;
шп1
i - то же, первой цилиндрической шестеренной пары 18, образованной ведущим главным раздаточным цилиндрическим зубчатым колесом 16 входного вала 14 КДА 1 и первой цилиндрической шестерней 20 промежуточного вала 21 двухступенчатого участка редуктора привода насоса-регулятора 8;
шп2
i - то же, второй цилиндрической шестеренной пары 19, образованной вторым цилиндрическим зубчатым колесом 22 промежуточного вала 21 и ведомой шестерней 23 приводного вала 24 насоса-регулятора 8.
нр
Это общее передаточное число определено в диапазоне значений i=(0,37÷0,53).
Насос-регулятор 8 установлен на крышке корпуса КДА 1, сообщен с системой автоматического управления и регулирования (САУиР), а так же с топливной и масляной системами и по рабочему крутящему моменту посредством многоступенчатого редуктора привода кинематически сообщен с валом РВД.
Насос форсажный 9 выполняет рабочую функцию питания топливом форсажного контура двигателя, используя энергию рабочего крутящего момента, получаемого агрегатом в процессе работы двигателя от вращающегося вала РВД. Рабочий крутящий момент в процессе работы двигателя отбирают от вала РВД и последовательно через соосную с валом шлицевую втулку, наделенную двумя рядами внешних приторцевых шлицов с угловой частотой шлицов
ш.в.
γ=(12,4÷20,1) [ед/рад].
Далее через главную коническую шестеренную пару ЦКП 11 и рессору 12, сообщающую ЦКП 11 по крутящему моменту с конической шестеренной парой 13 ГКП КДА 1 и установленную на входном валу 14 ГКП КДА 1 ведомую коническую шестерню 15 подают по указанному входному валу 14 КДА 1 на выполненное за одно целое с ним главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо 16. Главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо 16 имеет зубчатый венец с угловой частотой зубьев
ц.к.вх.в.
γ=(2,87÷4,30) [ед/рад].
шф1
шф2
нф
От него рабочий крутящий момент подают на насос 9 форсажный через двухступенчатый участок редуктора, выполненный из последовательных цилиндрических шестеренных пар 25, 26, имеющих передаточные числа i и i соответственно. Общее передаточное число i рабочего многоступенчатого редуктора, передающего долевой рабочий крутящий момент насосу 9 форсажному от вала РВД, которое получено как произведение принятых из соотношения диапазонов передаточных чисел ступеней многоступенчатого редуктора, считая от вала РВД
в.рвд
цкп
гкп кда
шф1
шф2
n:i:i:i:i=(1):(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(1,03÷1,25):(1,49÷2,14), где
в.рвд
n - относительное число оборотов вала РВД, принимаемое за единицу;
цкп
i - передаточное число главной конической шестеренной пары 10 ЦКП 11;
гкп кда
i - то же, главной конической шестеренной пары 13 ГКП КДА 1;
шф1
i - то же, первой цилиндрической шестеренной пары 25, образованной ведущим главным раздаточным цилиндрическим зубчатым колесом 16 и первой цилиндрической шестерней 27 промежуточного вала 28 двухступенчатого участка редуктора насоса 9 форсажного;
шф2
i - то же, второй цилиндрической шестеренной пары 26, образованной вторым цилиндрическим зубчатым колесом 29 промежуточного вала 28 и ведомой шестерней 30 приводного вала 31 насоса 9 форсажного.
Общее передаточное число определено в диапазоне значений относительно вала РВД
н.ф.
i=(1,73÷2,44).
Насос 9 форсажный установлен на крышке корпуса КДА 1, сообщен с системой автоматического управления и регулирования (САУиР), а так же с топливной и масляной системой и по рабочему крутящему моменту посредством многоступенчатого редуктора привода сообщен с валом РВД.
Суфлер 4 центробежный КДА 1 выполнен с возможностью реализации рабочей функции отделения масла от воздуха воздушно-масляной эмульсии, отводимой из масляных полостей опор ротора с использованием энергии рабочего крутящего момента, получаемого агрегатом в процессе работы двигателя с использованием энергии крутящего момента, получаемого от вала РВД следующим способом. Рабочий крутящий момент в процессе работы двигателя отбирают от вала РВД и последовательно через соосную с валом шлицевую втулку, наделенную двумя рядами внешних приторцевых шлицов с угловой частотой шлицов первого из указанных рядов, а именно входящего в шлицевое соединение втулки с валом РВД, определенной в диапазоне
ш.в.
γ=(12,4÷20,1) [ед/рад].
Далее через главную коническую шестеренную пару 10 ЦКП 11 и рессору 12, сообщающую ЦКП 11 по крутящему моменту с конической шестеренной парой 13 ГКП КДА 1, и установленную на входном валу 14 ГКП КДА 1 ведомую коническую шестерню 15 подают по указанному входному валу 14 КДА 1 на выполненное заедино с ним главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо 16. Главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо 16 имеет зубчатый венец с угловой частотой зубьев
ц.к.вх.в.
γ=(2,87÷4,30) [ед/рад].
шп1
шп2
шп3
цс
От него рабочий крутящий момент подают на установленный на днище корпуса КДА 1 суфлер 4 центробежный через трехступенчатый участок редуктора привода, выполненный из трех последовательных цилиндрических шестеренных пар 18, 19, 32, имеющих передаточные числа i, i и i соответственно. Общее передаточное число i всех ступеней рабочего многоступенчатого редуктора суфлера 4 центробежного относительно вала РВД
цс
i=(0,77÷0,99).
Оно получено на основе совокупности передаточных чисел ступеней редуктора, принятых из соотношений диапазонов значений
в.рвд
цкп
гкп кда
шп1
шп2
шп3
n:i:i:i:i:i=(1):(1,01÷1,43):(0,71÷0,99):(0,62÷0,88):(0,48÷0,68):(1,75÷2,12),
где
в.рвд
n - относительное число оборотов вала РВД, принимаемое за единицу;
цкп
i - передаточное число главной конической шестеренной пары 10 ЦКП 11;
гкп кда
i - то же, главной конической шестеренной пары 13 ГКП КДА 1;
шп1
i - то же, первой цилиндрической шестеренной пары 18, образованной ведущим главным раздаточным цилиндрическим зубчатым колесом 16 входного вала 14 КДА 1 и первой цилиндрической шестерней 20 промежуточного вала 21 трехступенчатого участка редуктора привода суфлера 4 центробежного;
шп2
_
i то же, второй цилиндрической шестеренной пары 19, образованной вторым цилиндрическим зубчатым колесом 22 первого промежуточного вала 21 и ведомой шестерней 23 приводного вала 24 насоса-регулятора 8
шп3
i - то же, третьей цилиндрической шестеренной пары 32, образованной шестерней 23 приводного вала 24 насоса-регулятора 8 и ведомой цилиндрической шестерней 33 приводного вала 34 трехступенчатого участка редуктора привода суфлера 4 центробежного.
Суфлер 4 центробежный установлен на крышке корпуса КДА, сообщен с системой автоматического управления и регулирования (САУиР), а так же с масляной системой и по рабочему крутящему моменту кинематически сообщен с валом РВД посредством многоступенчатого редуктора привода.
Пример реализации.
Механизм передачи крутящего момента агрегатам двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя выполняют следующим образом. Изготавливают детали, узлы и сборочные единицы, включая конические и цилиндрические зубчатые колеса и валы ЦКП 11, а также редукторов приводов двигательных и самолетных агрегатов КДА 1. Выполняют методом литья корпуса и крышки ЦКП 11 и КДА 1, 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 11.
В корпусе ЦКП 11 собирают главную коническую шестеренную пару 10. В корпусе КДА 1 собирают коническую шестеренную пару 13 ГКП КДА 1. Ведущее коническое зубчатое колесо ГКП с роликовым и опорно-упорным шариковым подшипниками устанавливают в обойму. Обойму выполняют охватывающей по контору и с внешнего торца наружным кольцом роликового подшипника. В обойме выполняют проем, достаточный для экспонирования зубьев ведомого конического колеса 15 ГКП. Цилиндрический участок обоймы снабжают фланцем для крепления посредством разъемных элементов с фланцем корпуса КДА 1 с внешней стороны и с внутренней стороны с фланцем кольцевого держателя корпуса шарикоподшипника. Ответную ведомую коническую шестерню 15 шестеренной пары 13 устанавливают на входном валу 14 ГКП КДА 1 на двух подшипниках - опорно-упорном шариковом и опорном роликовом подшипнике. Ведомую коническую шестерню 15 закрепляют на фланец вала 14 посредством шести крепежных элементов.
Z1
Z2
1,гп
Изготовленное коническое зубчатое колесо ГКП выполняют с коническим зубчатым венцом в общим числом зубьев в венце N=26 зубьев. Ведомое колесо 17 выполняют с коническим зубчатым венцом в общим числом зубьев в венце N=33 зубьев. Таким образом, главную шестеренную пару 13 ГКП КДА выполняют с передаточным числом, составляющим i=0,79.
Из сборочных единиц - цилиндрических зубчатых колес и валов собирают редукторы приводов КДА и монтируют в крышке и корпусе КДА 1 зубчатые передачи крутящего момента агрегатам. Контактные торцы корпуса и крышки КДА 1 центрируют и соединяют крепежными элементами. Собранный корпус КД А 1 закрепляют на верхней части промежуточного корпуса двигателя посредством внешних элементов крепления. Ввод крутящего момента в корпус КДА выполняют посредством рессоры 12, которая соединяет ведомое коническое колесо ЦКП 11 главной конической шестеренной пары 10 с ведущим колесом конической шестеренной пары 113 ГКП КДА 1.
На корпусе КДА 1 монтируют двигательные агрегаты - суфлер 4 центробежный ЦС, насос 3 плунжерный НП, двигательный центробежный топливоподкачивающий насос 2 и концевой сильфонно-шарнирный узел 5 гибкого вала 6 для передачи крутящего момента к агрегатам выносной коробки самолетных агрегатов (ВКА). На крышке КДА 1 монтируют маслоагрегат 7, топливный насос-регулятор 8 и насос 9 форсажный.
Двигательные агрегаты КДА 1 сообщают по крутящему моменту через ЦКП 1 с валом РВД посредством многоступенчатых редукторов приводов агрегатов с возможностью переключения агрегатов на работу от стартера как от источника пускового крутящего момента в режиме запуска двигателя.
Двигательные агрегаты КДА 1 сообщают по крутящему моменту через ЦКП 11 с валом РВД посредством многоступенчатых редукторов приводов агрегатов с образованием в штатном режиме работы двигателя двух групп многоступенчатых редукторов, подключенных к главному раздаточному цилиндрическому зубчатому колесу 16 на входном валу 14 ГКП КДА 1. Первая группа редукторов приводов агрегатов включает двухступенчатый редуктор насоса-регулятора 8, трехступенчатые редукторы суфлера 4 центробежного и насоса 3 плунжерного, пятиступенчатые редукторы двигательного центробежного топливоподкачивающего насоса 2 и маслоагрегата 7. Вторая группа редукторов приводов агрегатов включает двухступенчатые редукторы насоса 9 форсажного и гибкого вала 6 передачи крутящего момента ВКА.
Работает механизм передачи крутящего момента агрегатам КДА следующим образом.
В штатном режиме работы двигателя крутящий момент, передаваемый двигательным агрегатам КДА, отбирают от турбины высокого давления и передают на ЦКП 11 и далее через рессору 12 на ведущее колесо конической шестеренной парой 13 (ГКП КДА). Через ведомое колесо 15 конической шестеренной пары 13 ГКП крутящий момент подают непосредственно на главное раздаточное цилиндрическое зубчатое колесо 16 входного вала 14 КДА. От главного раздаточного цилиндрического зубчатого колеса 16 посредством разветвленной совокупности шестеренных пар редукторов агрегатов разделяют и раздают крутящие моменты указанным агрегатам и изменяют скорость вращения входного вала каждого агрегата пропорционально общим передаточным числам редукторов. При этом редукторы приводов самолетных агрегатов, смонтированные в ВКА, сообщаются по крутящему моменту с ЦКП 1 последовательно через многоступенчатый редуктор КДА и соединительный гибкий вал 6.
Технический результат группы изобретений достигают также за счет найденных в изобретении геометрических параметров корпуса КДА и структуры многоступенчатых редукторов приводов агрегатов, установленных в корпусе КДА с сбалансированным соотношений диапазонов значений передаточных чисел шестеренных пар редукторов передачи крутящего момента агрегатам КДА в пределах указанных в группе изобретении 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 корпуса КДА, неоправданным увеличением материалоемкости зубчатых колес шестеренных пар и занимаемого ими объема в корпусе КДА, трудоемкости монтажа/демонтажа узлов и монтажных единиц, снижением ресурса, надежности, КПД и увеличением энергоемкости работы механизма передачи крутящего момента в КДА либо возникновением опасной вероятности вхождения в резонанс. Принятые в группе изобретений диапазоны допустимых значений общих передаточных чисел, угловых частот зубьев в зубчатых венцах и шлицов в шлицевых соединениях сборочных единиц агрегатов КДА ограничены кроме того реальной вариабельностью конструктивного исполнения и установочной мощностью последних. Эффективность группы изобретений достигают обеспечением повышенной ремонтопригодности разработанных в изобретениях узлов механизма передачи крутящего момента, что сокращает трудозатраты и время выполнения техобслуживания и ремонтов КДА в процессе эксплуатации двигателя.