ГЛАВНЫЙ РЕДУКТОР ПРИВОДА НЕСУЩЕГО И РУЛЕВОГО ВИНТОВ ВЕРТОЛЕТА (ЛА)

Заявляемое техническое решение относится к машиностроению, а именно к авиационной технике, и может быть использовано в вертолетостроении. Данное техническое решение заключается в создании новой модульной конструкции главного редуктора имеющего непланетарную многопоточную схему и выполняющего привод несущего и рулевого винтов вертолета с двухдвигательной силовой установкой. В непланетарной многопоточной схеме главного редуктора одновременность зацепления шестерен обеспечивается подбором закручивающихся торсионных валов (шлицевых рессор) между ступенями косозубых, прямозубых цилиндрических и конических шестерен.
Известно, что для передачи больших крутящих моментов требуется применение многопоточных редукторов с разделением потока мощности и передачей потоков мощности с использованием закручивающихся торсионов (Кудрявцев В.Н. и др. Расчет и проектирование зубчатых редукторов, 1997, с. 214…216, рис. 15.1, схемы V…VIII).
Известна многопоточная непланетарная двухступенчатая зубчатая передача (патент РФ 2163695, публ. 27.02.2001 г.) содержащая корпус, соосные ведущий и ведомый валы с шестернями, зацепляющиеся с ними промежуточные шестерни первой и второй ступени, установленные на своих опорах и соединенные между собой промежуточными валами. Число шлицев на шлицевых валах различно с противоположных концов. Шлицевые валы выполнены с возможностью присоединения к ним приспособления для их осевого перемещения. После установки шлицевых валов первого потока последовательно устанавливают  шлицевые валы второго потока, нагружая передачу нормированным крутящим моментом и к каждому установленному шлицевому валу прикладывая тарированную осевую силу. В случае свободного осевого перемещении одного из шлицевых валов изменяют его угловое положение и повторяют операцию нагружения крутящим моментом и контроля осевой силой до сборки всех потоков передачи, что обеспечивает заданную точность распределения мощности по потокам.
Недостатками многопоточной непланетарной зубчатой передачи являются ограниченное применение из-за выполнения соосными входных и выходных валов, а также сложность подбора положения рессор (закручивающихся торсионов) при трех и более потоках без дополнительных мероприятий по корректировке углового положения шестерен в которые эти рессоры устанавливаются.
Наиболее близкой к заявленному образцу является конструкция главного редуктора ВР-26 вертолета Ми-26Т (Руководство по технической эксплуатации вертолета Ми-26Т, 1987 г., книга 4, часть 3, раздел 084.00.00 Трансмиссия вертолета, стр. 1, 7/8, 60 или поисковая система Yandex, редуктор ВР-26), выполненный по многопоточной, непланетарной схеме. Редуктор имеет три ступени редукции, мощность от двух двигателей передается к несущему и рулевому винтам и приводам вертолетных агрегатов.
Недостатками главного редуктора ВР-26 являются выполнение редуктора в одном блоке корпусов, при котором отсутствуют преимущества модульной конструкции. Размещение конических редукторов снизу относительно суммирующих шестерен, что существенно усложняет маслосистему редуктора. Передача мощности на вал хвостового винта выполняется с использованием четырех пар конических шестерен, что приводит к удорожанию редуктора и снижению его надежности.
Задачей заявляемого технического решения является создание главного редуктора, выполняющего привод несущего, рулевого винтов и агрегатов вертолета с двухдвигательной силовой установкой, имеющего модульную конструкцию и непланетарную многопоточную схему, в которой одновременность зацепления обеспечивается подбором закручивающихся торсионных валов (шлицевых рессор) между ступенями косозубых, прямозубых цилиндрических и конических шестерен.
Модульная конструкция обеспечивает возможность ускоренного создания модификаций редуктора с приводом от различных двигателей, применения различных агрегатов, доводки и доработки отдельных модулей при создании редуктора, ускоренного изготовления за счет параллельной сборки модулей и ремонта - за счет замены отдельных модулей. Например, изменение частоты вращения или направления вращения двигателей требует доработки только модуля входного редуктора. При изменении агрегатов вертолета, имеющих привод от редуктора, требуется замена только модуля коробки приводов. Передача крутящего момента на привод хвостового вала выполняется только в модуле входного редуктора, и соответственно, уменьшает массу остальных модулей.
Передача крутящего момента между шестернями, размещенными в разных модулях, и между потоками в модуле центрального редуктора выполняется валами с одинаковыми торсионными свойствами (шлицевыми рессорами), которые снижают общие динамические нагрузки и обеспечивают неравномерность распределения мощностей между потоками не более 4…5%. Одновременность зацепления в многопоточном модуле центрального редуктора выполняется с дополнительной осевой корректировкой косозубых шестерен при подборе углового положения шлицевых рессор.
При размещении модулей конических редукторов над центральным редуктором быстроходные шестерни располагаются над тихоходными, а это позволяет применить две магистрали смазки. При штатной работе масло из блока фильтров подается в магистрали смазки быстроходных и тихоходных шестерен. При нарушении герметичности внешней системы охлаждения, при падении давления, подача смазки выполняется к быстроходным шестерням конических редукторов, и далее самотеком смазываются шестерни центрального редуктора. При этом у экипажа вертолета имеется время для завершения полета.
Для лучшего отражения технического результата представлены фиг. 1, 2 и 3, где
На фиг. 1 показан общий вид редуктора с обозначением модулей.
На фиг. 2 показаны кинематические элементы редуктора - шестерни, валы, шлицевые рессоры (торсионные валы) и муфты.
На фиг. 3 - размещение кинематических элементов в модулях редуктора.
поз. 1 - модуль входной редуктор;
поз. 2 - модуль конический редуктор задний;
поз. 3 - модуль конический редуктор передний;
поз. 4 - модуль центральный редуктор;
поз. 5 - модуль коробка приводов агрегатов;
поз. 6 - модуль блок фильтров;
поз. 7 - подредукторная рама;
поз. 8 - пластинчатая муфта;
поз. 9 - косозубая цилиндрическая шестерня;
поз. 10 - косозубая цилиндрическая шестерня;
поз. 11 - косозубая цилиндрическая шестерня;
поз. 12 - муфта свободного хода;
поз. 13 - ведущая шестерня заднего конического редуктора;
поз. 14 - цилиндрическая прямозубая шестерня;
поз. 15 - цилиндрическая прямозубая шестерня;
поз. 16 - пластинчатая муфта;
поз. 17 - ведомая шестерня конического редуктора;
поз. 18 - цилиндрическая прямозубая ведущая шестерня;
поз. 19 - цилиндрическая прямозубая ведомая шестерня;
поз. 20 - цилиндрическая косозубая шестерня верхнего ряда привода несущего винта;
поз. 21 - цилиндрическая косозубая шестерня нижнего ряда привода несущего винта;
поз. 22 - верхняя цилиндрическая косозубая шестерня привода вала несущего винта;
поз. 23 - нижняя цилиндрическая косозубая шестерня привода вала несущего винта;
поз. 24 - вал привода хвостового винта;
поз. 25 - вал несущего винта
поз. 26 - прямозубая шестерня привода агрегатов;
поз. 27 - прямозубая шестерня привода агрегатов;
поз. 28 - прямозубая шестерня привода агрегатов;
поз. 29 - прямозубая шестерня привода агрегатов;
поз. 30 - торсионные валы (шлицевые рессоры).
В состав главного редуктора входит модуль входного редуктора 1, обеспечивающий привод от двух двигателей и их раздельную работу, модули конических редукторов 2, 3, модуль центрального редуктора 4, выполненный по многопоточной схеме, коробка приводов 5 вертолетных агрегатов и блок фильтров 6 выполняющий очистку масла. К вертолету главный редуктор крепится с помощью подкосов подредукторной рамы 7, передающих нагрузки от вала несущего винта на корпус вертолета. Двигатели крепятся к модулю входного редуктора 1 сзади по полету, вертолетные агрегаты устанавливаются на коробку приводов (не показано) спереди по полету. На корпусе центрального редуктора (не показано) имеются фланцы установки агрегатов управления несущей системой вертолета.
Заявленное техническое решение, а именно главный редуктор вертолета с двухдвигательной силовой установкой модульной конструкции и многопоточной непланетарной кинематической схемой передачи мощности работает следующим образом:
Мощность от двигателей передается в модуль входного редуктора 1 через пластинчатые муфты 8, обеспечивающие компенсацию перекосов осей валов двигателей и входных валов редуктора. Далее мощность через косозубые цилиндрические шестерни 9, 10, И, муфты свободного хода 12 и через торсионные валы (шлицевые рессоры) 30 передается на ведущие шестерни 13 задних конических редукторов. Муфты свободного хода 12 обеспечивают расцепление кинематической цепи по левому или правому входу при последовательном запуске двигателей, однодвигательной работе и выполнении вертолетом авторотации.
Модуль входного редуктора 1 обеспечивает отбор мощности на привод хвостового вала 24 через шестерни 14, находящиеся в зацеплении с суммирующей шестерней 15 привода хвостового вала. Соединение привода хвостового вала 24 с хвостовым валом выполняется через пластинчатую муфту 16. Шестерни 14 и 15 выполнены цилиндрическими прямозубыми.
Для передачи вращения между валами с пересекающимися осями применены четыре модуля конических редукторов 2 и 3. Мощность от муфт свободного хода через торсионные валы (шлицевые рессоры) 30 передается последовательно на ведущие конические шестерни с круговым зубом 13 модулей задних и передних конических редукторов. За счет последовательной установки задних и передних конических редукторов производится разделение двух потоков мощности на четыре потока. Передача мощности в модуль центрального редуктора 4 выполняется через торсионные валы (шлицевые рессоры), соединяющие ведомые шестерни конических редукторов 17 с ведущими шестернями 18 модуля центрального редуктора 4.
Модуль центрального редуктора 4, выполненный по многопоточной схеме, обеспечивает передачу мощности на вал несущего винта 25. Каждая ведущая шестерня 18 находится в зацепление, с двумя ведомыми шестернями 19, чем обеспечивается разделение четырех потоков мощности на восемь потоков. Шестерни 18 и 19 выполнены цилиндрическими прямозубыми. Каждая шестерня 19 соединена рессорами 30 с шестернями 20 и 21 верхнего и нижнего ряда привода несущего винта, чем обеспечивается разделение восьми потоков мощности на шестнадцать потоков. Шестерни 20 верхнего ряда передают мощность на суммирующую шестерню 22 привода вала несущего винта. Шестерни 21 нижнего ряда передают мощность на суммирующую шестерню 23 привода вала несущего винта. Шестерни 20, 21, 22, 23 выполнены цилиндрическими косозубыми. Равномерность распределения потоков мощности в центральном редукторе обеспечивается подбором рессор с одинаковыми торсионными свойствами. Для повышения равномерности распределения потоков мощности процесс подбора рессор включает осевое смещение косозубых шестерен 20 и 21.
Отбор мощности для модуля коробки приводов 5 выполняется через шестерни 26, соединенные валами с одинаковыми торсионными свойствами (шлицевыми рессорами) 30 с модулями конических редукторов 2 и 3. Передача мощности к вертолетным агрегатам, установленным на коробке приводов 5, выполняется через шестерни 27, 28, 29. Шестерни коробки приводов выполнены цилиндрическими прямозубыми.
Масло для смазки шестерен и подшипников находится в поддоне, установленным в нижней части центрального редуктора (не показан), и подается насосом через модуль блок фильтров 6 во внешнюю систему охлаждения и в контуры смазки быстроходных и тихоходных шестерен (не показаны). Назад в поддон масло стекает самотеком.
Заявляемое техническое решение, а именно главный редуктор с двухдвигательной силовой установкой, выполненный по многопоточной непланетарной схеме, позволяет передать требуемый крутящий момент, сохраняя низкие напряжения в деталях редуктора и имея при этом высокий коэффициент весового совершенства. При выполнении редуктора по многопоточной, непланетарной схеме вертикальные габаритные размеры редуктора более компактны, что уменьшает габаритные размеры силовой установки вертолета. Высокие весовые характеристики редуктора получаются благодаря тому, что наибольшее передаточное число реализуется в последней ступени многопоточного модуля центрального редуктора, следовательно, наименьшая часть деталей нагружается большими крутящими моментами. При изготовлении редуктора используются существующие технологические возможности производства, так как повышенных требований к точности не предъявляется и новые техпроцессы не используются. Многопоточная схема обладает повышенной надежностью и, соответственно, ресурсом.