Задняя коробка привода агрегатов

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и энергетического машиностроения, преимущественно к системам приводов вспомогательных агрегатов, обеспечивающих работу газотурбинного двигателя, и может быть использована для привода вспомогательных агрегатов газотурбинных двигателей с размещением приводных агрегатов с внешней стороны корпуса газотурбинного двигателя, имеющих частоты вращения, отличные от ротора турбокомпрессора.
Задняя коробка привода служит для установки и крепления на ней агрегатов и датчиков, и для размещения в ней зубчатых колес приводов к агрегатам и датчикам.
Известна коробка привода агрегатов задняя на двигателе Д-30КУ («Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30КУ», Коваленко Л.И., Рогачев П.П., Хохлова Л.Е., Москва, «Машиностроение» 1975 г., стр. 47.), содержащая разъемный корпус, внутри которого размещены и связаны между собой зубчатые колеса приводов к агрегатам и датчикам, смонтированных снаружи корпуса, в число которых входят: привод гидронасоса реверсивного устройства, привод насоса самолетного, привод датчика тахометра, привод топливного насоса, привод маслонасоса, привод центробежного суфлера, привод насоса регулятора и датчика приведенных оборотов, запасной привод, необходимый для проворачивания ротора второго каскада компрессора от руки, при этом передача вращения от центрального привода, размещенного в разделительном корпусе, к агрегатам и датчикам задней коробки осуществляется через переднюю коробку приводов посредством шлицевого валика, который вращает ведущее цилиндрическое зубчатое колесо. Ведущее цилиндрическое зубчатое колесо через два промежуточных зубчатых колеса вращает зубчатое колесо привода к подкачивающему топливному насосу, от которого через промежуточное зубчатое колесо вращение передается на зубчатое колесо привода к откачивающему масляному насосу и, далее, через промежуточное зубчатое колесо на зубчатое колесо привода топливного насоса регулятора и датчика приведенных оборотов. Зубчатое колесо привода топливного насоса через двойное промежуточное зубчатое колесо ведет зубчатое колесо привода центробежного суфлера. От промежуточного зубчатого колеса, от которого вращение передается на зубчатое колесо привода к откачивающему масляному насосу, так же передается вращение, через промежуточное зубчатое колесо, на зубчатое колесо гидравлической системы реверсивного устройства и зубчатое колесо привода датчика числа оборотов ротора второго каскада компрессора. Двойное промежуточное зубчатое колесо, через промежуточное зубчатое колесо, вращает зубчатое колесо привода к насосу поршневому самолетной системы и зубчатое колесо запасного привода.
Зубчатые колеса задней коробки приводов расположены в маслокартере, образованном передним и задним корпусами коробки. Зубчатые колёса опираются на шариковые подшипники. Шариковые подшипники зубчатых колес устанавливаются в стальные обоймы, запрессованные в расточки переднего и заднего корпусов коробки, переходника и зафиксированные стопорами
Недостатками существующей задней коробки привода агрегатов является сложная и перегруженная схема передачи крутящего момента, большая номенклатура зубчатых колес и подшипников, большие габариты и, как следствие, ее большая масса.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является повышение надёжности передачи крутящего момента, упрощение конструкции корпуса, а также снижения массы и габаритов (в части ширины) коробки привода агрегатов за счет оптимизация схемы передачи крутящего момента, в результате сокращения количества валов, уменьшения количества зубчатых колес и подшипников, снижения тепловыделений в зубчатых зацеплениях и подшипниках.
Технический результат достигается тем, что в задней коробке привода агрегатов, содержащей разъемный корпус, внутри которого размещены и связаны между собой зубчатые колеса приводов к агрегатам и датчикам, смонтированных снаружи корпуса, в число которых входят: привод гидронасоса реверсивного устройства, привод насоса самолетного, привод датчика тахометра, привод топливного насоса, привод маслонасоса, привод центробежного суфлера, привод насоса регулятора и датчика приведенных оборотов, запасной привод, при этом передача вращения от центрального привода, размещенного в разделительном корпусе, к агрегатам и датчикам задней коробки осуществляется через переднюю коробку приводов посредством шлицевого валика, который вращает ведущее цилиндрическое зубчатое колесо, в отличие от известной, передача крутящего момента от ведущего цилиндрического зубчатого колеса осуществляется через промежуточное зубчатое колесо на центральную шестерню, которая обеспечивает его дальнейшую раздачу на ведущие зубчатые колеса привода топливного насоса, привода маслонасоса, привода датчика тахометра от которого далее передается на привод гидронасоса реверсивного устройства, при этом от ведущего зубчатого колеса привода маслонасоса через промежуточную шестерню крутящий момент передается на ведущее зубчатое колесо привода насоса регулятора и датчика приведенных оборотов, далее крутящий момент при помощи одного вспомогательного зубчатого колеса передается на ведущее зубчатое колеса привода центробежного суфлера, затем на ведущее зубчатое колеса привода гидронасоса самолетного и после предусмотрен выход на зубчатое колесо запасного привода, причем угол исходного профиля зуба зубчатых колес составляет α=20°, зубчатые венцы расположены симметрично относительно своих опор, а величина модуля зубчатого венца m=2.
Заявленное решение поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - схема передачи крутящего момента оптимизированной задней коробки приводов агрегатов;
фиг. 2 - схема передачи крутящего момента существующей задней коробки привода агрегатов двигателя Д-30КУ;
фиг. 3 - параметры зубчатых колес, схема передачи крутящего момента, направления вращения валов и расположение агрегатов на задней коробке привода агрегатов;
фиг. 4 - расчетная 3D модель коробки приводов задней, задняя стенка;
фиг. 5 - расчетная 3D модель коробки приводов задней, передняя
стенка.
Задняя коробка привода агрегатов выполнена разъемной. Внутри корпуса размещены и связаны между собой зубчатые колеса приводов к агрегатам и датчикам. Агрегаты и датчики смонтированы снаружи корпуса, в их число входят: привод датчика тахометра ДТЭ-5Т, привод топливного насоса ДЦН44-ПЗТ, привод гидронасоса реверсивного устройства НП-25-5, привод маслонасоса МНО-30К, привод центробежного суфлера ЦС-30К, привод насоса самолетного НП-89, привод насоса регулятора и датчика приведенных оборотов НР-30КП и ДПО-30К, запасной привод.
В предлагаемой задней коробке привода агрегатов оптимизирована схема передачи крутящего момента к агрегатам, сокращено количество зубчатых колес, сокращено количество подшипников, сокращено количество валов (фиг. 1). Принцип работы оптимизированной коробки приводов заключается в следующем:
Передача вращения от центрального привода, размещенного в разделительном корпусе, к агрегатам задней коробки приводов осуществляется через переднюю коробку приводов посредством шлицевого валика, который передает вращение посредством ведущего зубчатого колеса 1 (фиг. 3) на привод задней коробки приводов агрегатов (n=11251,9 об/мин, z=21, m=2, b=18 мм, X=0, Y=0 (где n - число оборотов зубчатого колеса, z - число зубьев, b - ширина зубчатого венца, m - модуль зубчатого колеса, X - смещение по оси Х, Y - смещение по оси Y)). Далее, через промежуточное зубчатое колесо 2 (n=4074,0 об/мин, z=58, m=2, b=18 мм, X=-76,61, Y=23,05) вращение передается на центральную шестерню 3 (n=4725,8 об/мин, z=50 m=2 b=12 мм, z=22 m=2 b=6 мм, X=-184,69, Y=8,91), которая обеспечивает раздачу крутящего момента на ведущее зубчатое колесо 4 привода топливного насоса ДЦН44-ПЗТ (n=8438,9 об/мин, z=28, m=2, b=6 мм, X=-148,15, Y=-60,0), ведущее зубчатое колесо 5 привода маслонасоса МНО - 30К (n=6751,1 об/мин, z=35, m=2, b=12 мм, X=-225,05, Y=-65,89), ведущее зубчатое колесо 6 привода датчика тахометра ДТЭ-5Т (n=2475,4 об/мин, z=42 m=2 b=6 мм, z=33 m=2 b=6 мм, X=-141,27, Y=59,5) от которого далее передается на ведущее зубчатое колесо 7 привода гидронасоса реверсивного устройства НП-25-5 (n=2149,7 об/мин, z=38, m=2, b=6 мм, X=-211,74, Y=68,15). От ведущего зубчатого колеса 5 вращение передается через промежуточную шестерню 8 (n=9845,4 об/мин, z=24, m=2, b=12 мм, X=-260,77, Y=-18,93) на ведущее зубчатое колесо 9 привода насоса регулятора и датчика приведенных оборотов в НР-30КП и ДПО-30К (n=4004,9 об/мин, z=59, m=2, b=12 мм, X=-329,5, Y=27,6). Далее, передача крутящего момента осуществляется через одно вспомогательное зубчатое колесо 10 (n=4296,2 об/мин, z=50, m=2, b=6 мм, X=379,95, Y=129,83) на привод центробежного суфлера ЦС-30К непосредственно через ведущее зубчатое колесо 11 (n=11814,5 об/мин, z=17 m=2 b=6 мм, z=21 m=2 b=4 мм, X=-445,0, Y=160,69) и на привод насоса самолетного НП-89 через ведущее зубчатое колесо 12 (n=4245,9 об/мин, z=68, m=2, b=4 мм, X=-513,86, Y=105,9), и далее на запасной привод через зубчатое колесо 13 (n=4130,3 об/мин, z=45, m=2, b=4 мм, X=-597,5, Y=181,13). При этом угол исходного профиля зуба зубчатых колес составляет α=20°, зубчатые венцы расположены симметрично относительно своих опор, а величина модуля зубчатого венца m=2.
Оптимизация задней коробки привода агрегатов позволила (фиг. 4, 5):
β
β
- расположить зубчатые венцы симметрично относительно опор, что привело к снижению неравномерности распределения нагрузки по ширине зубчатого венца с К=(1,15…1,935) до К=(1,14…1,22) и равномерному распределению нагрузки на опоры валов;
- уменьшить величину модуля зубчатых венцов и уменьшить номенклатуру применяемых модулей с m=3,75 и 3,0 до m=2, что привело к увеличению коэффициента перекрытия, улучшению плавности работы зубчатых зацеплений и снижению номенклатуры инструмента для изготовления зуба зубчатых колёс;
- уменьшить угол исходного контура профиля зуба с α=25° до α=20°, это позволило увеличить коэффициент перекрытия со среднего значения ε=1,337 до ε=1,485, улучшить плавность работы зубчатого зацепления и снизить уровень виброактивности зубчатых венцов, что положительно сказывается на ресурсе коробки приводов;
- уменьшить удельные скольжения и тепловыделения на профиле зуба;
- уменьшить количество деталей и сборочных единиц;
- уменьшить наружный диаметр подшипников;
- снизить массу коробки привода агрегатов на 10,688 кг.
Для авиационных двигателей одними из главных критериев являются минимальные габариты и масса агрегатов, и снижение массы задней коробки привода агрегатов являетсяпервостепенным и важным достоинством среди всех заявленных.
При оптимизации схемы передачи крутящего момента, все агрегаты, устанавливаемые на известной задней коробке привода агрегатов, остаются на своих местах, также сохранено направление вращения агрегатов и частота вращения приводных валов агрегатов, при этом сокращено количество зубчатых колес, подшипников и валов, а также упрощена конструкция корпуса, модифицирован и корригирован профиль зуба зубчатого зацепления (Δ=(0,02…0,03) мм).
Таким образом, данное техническое решение позволяет повысить надёжность передачи крутящего момента, уменьшить трудоёмкости изготовления деталей и сборочных единиц, снизить тепловыделения в парах трения, увеличить плавность работы, снизить массу и габариты (в части ширины) коробки привода агрегатов.