КОМПЛЕКТ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, ПРЕЖДЕ ВСЕГО ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С НЕСУЩИМ ВИНТОМ
GEARWHEEL SET, ESPECIALLY FOR FLYING VEHICLES WITH ROTOR

Изобретение относится к комплекту зубчатых колес, прежде всего для летательного аппарата с несущим винтом, с двумя находящимися в зацеплении, установленными на соответственно валу зубчатыми колесами.
Соответствующие родовому понятию комплекты зубчатых колес известны в состоянии техники уже давно. При этом два снабженных по своему внешнему периметру зубьями зубчатых колеса находятся в зацеплении между собой. Каждое зубчатое колесо установлено без возможности вращения на образующем свою точку вращения валу.
Комплекты зубчатых колес могут иметь различные профили зубьев. Распространенным профилем зубьев является так называемый эвольвентный зубчатый венец, в котором обе боковые поверхности зуба выполненных на зубчатом колесе зубьев образуют эвольвенту. Эвольвентный зубчатый венец отличается тем, что часто обозначаемый в области техники зубчатых зацеплений как α угол зацепления - угол между касательной к начальной окружности в часто обозначаемой в области техники зубчатых зацеплений как С, полюс зацепления, точке и нормалью зацепления - на протяжении проходимого при зацеплении зубьев рабочего участка линии зацепления является постоянным. В качестве нормали зацепления при этом принимается нормаль к касательной в соответствующей текущей точке касания боковых поверхностей зуба двух находящихся в зацеплении между собой зубьев.
Геометрия профиля зуба и, следовательно, форма боковых поверхностей зуба однозначно определена геометрическим местом точек касания во время зацепления - рабочим участком линии зацепления - и, следовательно, варьированием угла α зацепления. Таким образом, каждой точке (области отрезка) боковой поверхности зуба может быть поставлен в соответствие соответствующий углу α зацепления угол α боковой поверхности.
Известные из уровня техники эвольвентные зубчатые колеса обычно имеют угол α зацепления, равный 14,5°, особо предпочтительно 20° или 25°. Согласно этому соответствующий угол α боковой поверхности обеих боковых поверхностей зуба каждого зуба в каждой точке (области отрезка) боковой поверхности зуба, под которым соприкасаются во время зацепления две противолежащие боковые поверхности зубьев, (полезная площадь боковой поверхности зуба) составляет 14,5°, особо предпочтительно 20° или 25°. В эвольвентном зубчатом венце профиль зуба и, следовательно, боковые поверхности зуба является/ являются симметричным(и).
В соответствующем родовому понятию комплекте зубчатых колес передача силы между боковыми поверхностями зубьев всегда происходит в направлении нормали зацепления. Относительно начальной окружности зубчатого колеса действующая на него во время зацепления от противолежащей боковой поверхности зуба другого зубчатого колеса нормальная сила может быть разложена на компоненту окружной силы и компоненту радиальной силы. В косозубом зацеплении, в котором зубья выполнены под наклоном к оси вращения на угол β наклона, дополнительно к действующим в прямозубых зубчатых колесах компоненте окружной силы и компоненте радиальной силы возникает так называемая компонента осевой силы. Эффективная передача силы зависит, таким образом, от геометрии боковых поверхностей зубьев и вместе с тем от угла α боковой поверхности и угла α зацепления.
Для малошумного хода зубчатых колес комплекта зубчатых колес является важным выбор так называемого перекрытия профилей. Поэтому с учетом этого предпочтительным становится длинный рабочий участок линии зацепления, что соответствует повышенному перекрытию профилей (отношение длины рабочего участка линии зацепления к шагу зацепления).
Чем длиннее рабочий участок линии зацепления и вместе с этим больше перекрытие профилей, тем неизбежно меньшим является для обычных симметричных профилей зуба угол α боковой поверхности или же угол α зацепления.
Для того чтобы повысить срок службы зубчатых колес, должны быть посредством выбора увеличенного угла α боковой поверхности повышены несущие способности ножек зубьев и/или боковых поверхностей зубьев. Из симметричного профиля зубьев, содержащихся в соответствующих родовому понятию комплектах зубчатых колес, вытекают противоречащие требования: с учетом срока службы следует предпочесть большие углы α боковой поверхности или же углы α зацепления; для малошумного хода следует предпочесть максимизацию перекрытия профилей, которая приносит с собой малый угол α боковой поверхности и угол α зацепления.
В основе изобретения находится проблема предоставления комплекта зубчатых колес названного вначале типа, прежде всего для летательного аппарата с несущим винтом, который имеет повышенный срок службы.
Изобретение также предлагает передаточный механизм для летательного аппарата с несущим винтом, а также трансмиссию для летательного аппарата с несущим винтом и летательный аппарат с несущим винтом с соответственно повышенным сроком службы.
Для решения данной проблемы указывается на комплект зубчатых колес, прежде всего для летательного аппарата с несущим винтом, с отличительными признаками п. 1 формулы изобретения. Он отличается от современного состояния техники тем, что зубчатые колеса имеют в нормальном сечении к началу зацепления разные углы α, αʹ зацепления.
Таким образом, изобретение указывает на комплект зубчатых колес, зубчатые колеса которого для передачи момента вращаются только в одном предпочтительном направлении. В соответствии с этим профиль зуба на выполненных на зубчатых колесах зубьях выполнен несимметричным. Геометрии двух боковых поверхностей зуба, следовательно также углов α, αʹ боковой поверхности и углов α, αʹ зацепления, по меньшей мере, к началу зацепления выбраны разными. Наоборот, геометрия каждых из находящихся напротив друг друга во время зацепления боковых поверхностей зубьев разных зубчатых колес является преимущественным образом той же самой. Так как комплект зубчатых колес рассчитан прежде всего на то, чтобы оптимизировать передаточную функцию только в одном направлении вращения, то две соприкасающиеся при вращении зубчатых колес в предпочтительном направлении для передачи момента боковые поверхности зубьев называются ведущими боковыми поверхностями зубьев, а соответственно две другие, находящиеся при вращении зубчатых колес в зацеплении в предпочтительном направлении на свободно двигающейся стороне боковые поверхности зубьев называются нерабочими боковыми поверхностями зубьев. В соответствии с этим каждый зуб имеет одну ведущую боковую поверхность зуба и одну нерабочую боковую поверхность зуба.
При передаче момента противолежащие нерабочие боковые поверхности зубьев движутся преимущественным образом свободно, в то время как ведущие боковые поверхности зубьев соприкасаются для передачи момента в одной точке (области отрезка).
Во время зацепления зубьев обоих зубчатых колес при вращении в заданном предпочтительном направлении противолежащие ведущие боковые поверхности зубьев в первый раз соприкасаются к началу зацепления в названной как входная точка касания точке, а в последний раз в названной как выходная точка касания точке. Нормаль к касательной во входной точке касания через - часто обозначаемый в технике зубчатых зацеплений как С - полюс зацепления пересекает касательную к начальной окружности в полюсе зацепления С под углом α зацепления.
Во входной точке касания соответствующие ведущие боковые поверхности зубьев имеют соответствующий углу α боковой поверхности во входной точке касания и, следовательно, заданный посредством геометрии боковых поверхностей зубьев угол α зацепления. При вращении против предпочтительного направления нерабочие боковые поверхности зубьев обоих находящихся в зацеплении зубчатых колес так же, как ведущие боковые поверхности зубьев при вращении зубчатых колес в предпочтительном направлении, в первый раз соприкасаются в другой входной точке касания. Как описано для вращения в предпочтительном направлении, здесь в другой входной точке касания тоже может быть построен другой угол αʹ зацепления или же другой угол αʹ боковой поверхности. Вследствие того, что ведущие боковые поверхности зубьев и нерабочие боковые поверхности зубьев имеют разные геометрии, то есть профиль зуба является несимметричным, нерабочие боковые поверхности зубьев в другой входной точке касания имеют иной угол зацепления, чем ведущие боковые поверхности зубьев во входной точке касания. Соответственно этому оба находящихся в зацеплении зубчатых колеса комплекта зубчатых колес имеют согласно изобретению два разных к началу зацепления угла α, αʹ зацепления.
Под «нормальным сечением» изобретение понимает сечение зубчатого колеса вдоль нормали к направлению прохождения головок зубьев. Для так называемых прямозубых зубчатых колес, в которых головки зубьев проходят вдоль оси зубчатого колеса, нормальное сечение соответствует торцевому сечению. В косозубых зубчатых колесах нормальное сечение соответствует сечению зубчатого колеса, повернутому относительно торцевого сечения на угол β наклона. В зубчатых колесах с дуговыми зубьями соответствующее нормальное сечение может быть построено аналогично.
Из-за асимметрии профиля зубьев и вследствие этого разных углов α, αʹ зацепления, по меньшей мере, во входной точке касания, то есть к началу зацепления, удельное давление, по меньшей мере, в данной точке на ведущей боковой поверхности зуба (при работе в предпочтительном направлении) по сравнению с нерабочей боковой поверхностью зуба (при работе против предпочтительного направления) изменяется. Прежде всего вследствие увеличения угла α зацепления или же угла α боковой поверхности к началу зацепления достигается пониженное удельное давление в точке касания, что приводит к увеличению срока службы комплекта зубчатых колес.
Помимо этого, для соответствующего зубчатого колеса по сравнению с зубчатым колесом с симметричным профилем зубьев может быть сохранен, например, так называемый шаг зацепления - расстояние между двумя следующими друг за другом зубьями. Для этого угол αʹ боковой поверхности зуба нерабочей боковой поверхности зуба, по меньшей мере, во входной точке касания по сравнению с зубчатым колесом с симметричным профилем зубьев уменьшается, а угол α боковой поверхности зуба ведущей боковой поверхности зуба, по меньшей мере, во входной точке касания по сравнению с зубчатым колесом с симметричным профилем зубьев увеличивается. Рабочий участок линии зацепления по сравнению с соответствующим зубчатым колесом с симметричным профилем зубьев предпочтительно не изменяется.
Другими словами, за счет выбора асимметричного профиля зубьев прежде всего посредством того, что, по меньшей мере, к началу зацепления обе боковые поверхности зубьев имеют разные углы α, αʹ зацепления или же соответствующие разные углы α, αʹ боковой поверхности зуба, является возможным повышение срока службы комплекта зубчатых колес, который приводится в действие только в предпочтительном направлении.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретения во время зацепления угол α зацепления на ведущей стороне зубьев одного из зубчатых колес должен иметь характеристику, отличающуюся от характеристики на нерабочей стороне зубьев того же зубчатого колеса.
Угол зацепления α, αʹ является постоянным в течение всего времени зацепления только в особом случае эвольвентных зубчатых колес. В соответствии с этим рабочий участок линии зацепления, то есть характеристика геометрического места соответствующих точек касания соприкасающихся во время зацепления боковых поверхностей зубьев, образует прямую линию, которая проходит через полюс зацепления и является касательной к основным диаметрам обоих зубчатых колес.
В случае другой геометрии профиля зубьев рабочий участок линии зацепления задан не прямой линией. Следовательно, во время зацепления угол зацепления принимает различные значения. В соответствии с этим согласно данному предпочтительному усовершенствованию угол зацепления преимущественным образом во время всего зацепления должен иметь на ведущей стороне зубьев характеристику, отличающуюся от характеристики на нерабочей стороны зубьев. При вращении зубчатых колес в предпочтительном направлении во время зацепления каждой точке касания может быть поставлен в соответствие разный угол зацепления.
При вращении против предпочтительного направления - как и при вращении в предпочтительном направлении - во время зацепления каждой точке касания противолежащих нерабочих боковых поверхностей зубьев может быть поставлен в соответствие обычно разный угол αʹ зацепления. Характеристика угла α зацепления при вращении в предпочтительном направлении отличается от характеристики соответствующего угла αʹ зацепления при вращении против предпочтительного направления.
Зубчатые колеса соответствующего изобретению комплекта колес не имеют преимущественным образом в области, в которой во время зацепления соприкасаются противолежащие боковые поверхности зубьев, подрезающих контуров. Тем не менее подрезы, которые находятся не в данных, так называемых эффективных областях боковых поверхностей, могут между тем иметь место.
Согласно другому предпочтительному усовершенствованию изобретения угол зацепления на ведущей стороне должен находиться в диапазоне от 25° до 45°, прежде всего в диапазоне от 28° до 32°. Альтернативно или дополнительно угол зацепления нерабочей стороны должен находиться в диапазоне от 10° до 20°, прежде всего в диапазоне от 14° до 16°. Чем больше выбирается угол α зацепления или же угол α боковой поверхности, тем сильнее снижается удельное давление или же повышается прочность ножки зуба и несущая способность боковой поверхности. Однако в уровне техники вследствие этого в зубчатых колесах вынужденно увеличивается шаг зацепления. Целью предпочтительного усовершенствования является прежде всего сохранение шага зацепления и одновременное увеличение угла α зацепления на боковой поверхности зуба (ведущей боковой поверхности зуба) на столько же, на сколько уменьшается угол αʹ зацепления на другой боковой поверхности зуба (нерабочей боковой поверхности зуба). Вышеназванные интервалы, которые повышают срок службы зубчатых колес, оказались пригодными для применения в летальных аппаратах с несущим винтом. Особо предпочтительным является поддержание постоянной суммы текущего угла α зацепления на ведущей стороне и на нерабочей стороне в соответственно соответствующей точке касания, которая получается при вращении зубчатых колес против предпочтительного направления.
Если имеет место не эвольвентное зубчатое зацепление, то угол α, αʹ зацепления изменяется во время зацепления как на ведущей стороне, так и на нерабочей стороне. В данном случае угол α, αʹ зацепления особо предпочтительно должен быть выбран таким образом, чтобы он не выходил из указанного в п. 3 формулы изобретения интервала. При изменяющемся во время зацепления угле α, αʹ зацепления зубчатые колеса особо предпочтительно выполнены так, что сумма обоих углов α, αʹ зацепления во время зацепления остается постоянной.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретения оба зубчатых колеса должны быть выполнены в виде эвольвентных зубчатых колес. Особо выгодным является выбор профиля зубьев, при котором эвольвентная геометрия одной боковой поверхности зуба является отличающейся от эвольвентной геометрии другой боковой поверхности зуба того же зуба. Так как в эвольвентных зубчатых колесах углы α, αʹ зацепления или же углы α, αʹ боковых поверхностей во время зацепления являются постоянными, то во время зацепления в предпочтительном направлении зубчатые колеса соответствующего изобретению комплекта зубчатых колес имеют иной угол α зацепления, чем во время зацепления против предпочтительного направления. На эвольвентное зубчатое зацепление тоже распространяются определенные в п. 3 формулы изобретения предпочтительные интервалы. В качестве примера назовем находящуюся в указанном интервале пару углов с углом α зацепления с ведущей стороны, равным 30°, и заданным углом αʹ зацепления с нерабочей стороны, равным 15°.
Обычно зубчатые колеса комплекта зубчатых колес могут быть выполнены как цилиндрические колеса, конические колеса, цилиндрические винтовые колеса или же червячные колеса. Особо предпочтительным является, однако, выбор конических колес. Конические колеса обычно имеют смещенные относительно друг друга перпендикулярно, или же наклонно, или радиально оси. По причине малого износа является предпочтительным применение конических колес именно в качестве комплектов зубчатых колес в летательных аппаратах с несущим винтом, как, например, в передаточном механизме главного винта вертолетов.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретения и для повышения бесшумности хода зубчатые колеса выполнены не с прямыми, а с косыми или дуговыми зубьями.
Согласно дополнительному независимому аспекту и для решения проблемы относительно передаточного механизма летательного аппарата с несущим винтом изобретение называет передаточный механизм летательного аппарата с несущим винтом для имеющего привод, главный винт или хвостовой винт летательного аппарата с несущим винтом с отличительными признаками п. 7 формулы изобретения.
Под летательными аппаратами с несущим винтом изобретение понимает все летательные аппараты, которые имеют вращающиеся лопасти, прежде всего вертолеты, автожиры, вертолеты с крыльями, вертолеты с крыльями и тянущим винтом и конвертопланы. В простейшем случае отдельным комплектом зубчатых колес может образовываться соответствующий изобретению передаточный механизм, который, например, передает момент или скорость вращения от привода на несущий винт или же на хвостовой винт. При вращении зубчатых колес в предпочтительном направлении соответствующий изобретению передаточный механизм может эксплуатироваться с малым износом.
В п. 8 формулы изобретения указывается трансмиссия согласно изобретению для летательного аппарата с несущим винтом, которая может эксплуатироваться с малым износом. Подобная трансмиссия содержит привод и расположенный в направлении силового потока между приводом и главным несущим винтом преобразующий передаточный механизм, а также расположенный в направлении силового потока между приводом и главным винтом передаточный механизм главного винта. Подобный главный несущий винт способствует, по меньшей мере, тому, чтобы удерживать летательный аппарат с несущим винтом в воздухе, то есть создает подъемную силу. Под преобразующим передаточным механизмом следует понимать такой передаточный механизм, который, по меньшей мере частично, преобразует скорость вращения от сравнительно высокой скорости вращения (привода) до сравнительно низкой скорости вращения (главного несущего винта). В передаточном механизме главного несущего винта снабженные находящимися в зацеплении зубчатыми колесами валы, то есть входной вал, который обычно придан приводному валу привода, и выходной вал, стоят под наклоном или непараллельно друг другу. Выходной вал простирается, как правило, в направлении главного винта. Входной вал передаточного механизма главного несущего винта обычно простирается в продольном направлении летательного аппарата с несущим винтом, тогда как второй вал обычно простирается в направлении главного несущего винта, то есть в вертикальном направлении летательного аппарата с несущим винтом.
Преобразующий передаточный механизм и/или передаточный механизм главного винта должен содержать по меньшей мере один комплект зубчатых колес согласно изобретению.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию трансмиссия содержит промежуточный передаточный механизм и/или передаточный механизм хвостового винта, который расположен в направлении силового потока между приводом и хвостовым винтом. Передаточный механизм хвостового винта и/или промежуточный передаточный механизм содержит по меньшей мере один комплект зубчатых колес согласно изобретению. В передаточном механизме хвостового винта и/или промежуточном передаточном механизме скорость вращения со стороны привода или же со стороны главного винта преобразуется в скорость вращения со стороны хвостового винта, то есть в скорость вращения хвостового винта. Помимо этого в передаточном механизме хвостового винта и/или промежуточном передаточном механизме происходит изменение направления силового потока с входного направления на направление к хвостовому винту. В летательных аппаратах с несущим винтом промежуточный передаточный механизм обычно располагается в направлении силового потока после передаточного механизма главного несущего винта и перед передаточным механизмом хвостового винта. Соответственно приводная скорость вращения привода обычно преобразуется через преобразующий передаточный механизм в заданную скорость вращения главного винта. В передаточном механизме главного винта направление силового потока преобразуется преимущественным образом с продольного направления летательного аппарата с несущим винтом в другое направление - в направление к главному винту. На промежуточный передаточный механизм со стороны входа обычно подается скорость вращения главного винта, и он преобразует ее со стороны выхода в скорость вращения хвостового винта. В передаточном механизме хвостового винта силовой поток переводится в заданное хвостовым винтом направление.
Согласно другому дополнительному независимому аспекту прежде всего для транспортировки грузов и/или транспортировки пассажиров предлагается летательный аппарат с несущим винтом, который оснащен винтом и приводом для винта. Подобный летательный аппарат с несущим винтом отличается тем, что в направлении силового потока между приводом и винтом предусмотрен передаточный механизм, который имеет по меньшей мере один комплект зубчатых колес согласно изобретению.
При этом изобретение прежде всего в летательных аппаратах с несущим винтом направлено на комплекты зубчатых колес, которые являются нагруженными в особенной мере. Для того чтобы разъяснить требования к материалам, далее на примерах указаны некоторые типовые характеристики вертолетов, к которым может относиться предпочтительное усовершенствование.
Привод вертолета выдает, например, скорость вращения 12000 об/мин. Передаточное число от привода к главному несущему винту находится в диапазоне от 0,01 до 0,02, передаточное число к хвостовому винту обычно находится в диапазоне между 0,2 и 0,3. Масса главного понижающего передаточного механизма летательного аппарата с несущим винтом может находиться в диапазоне от 300 кг до 3000 кг.
Дальнейшие подробности и преимущества изобретения вытекают из последующего описания примера выполнения в сочетании с чертежами.
На фиг. 1А показан схематический частичный вид на два находящихся в зацеплении профиля зубьев комплекта зубчатых колес,
на фиг. 1Б - тот же вид на комплект зубчатых колес согласно фиг. 1 с другими построениями вспомогательных прямых линий, и
на фиг. 2 - схематическое изображение главного понижающего передаточного механизма вертолета.
На фиг. 1А и 1Б показан фрагмент находящихся в зацеплении между собой зубчатых колес 1, 4 комплекта зубчатых колес. Ссылочным обозначением 1 обозначено смонтированное без возможности вращения на непоказанном валу первое зубчатое колесо, которое в направлении силового потока относится к приводу, которое на фиг. 1 вращается приводом по часовой стрелке в предпочтительном направлении V. Первое зубчатое колесо 1 передает момент и скорость вращения на отнесенное к стороне выхода комплекта зубчатых колес 1, 4 второе зубчатое колесо 4. Оно установлено как неподвижное колесо на непоказанном валу.
Первое зубчатое колесо 1 имеет находящиеся в зацеплении с зубьями 6ʹ второго зубчатого колеса 4 зубья 6. Каждый зуб 6 первого зубчатого колеса 1 имеет ведущую боковую поверхность 8 зуба и нерабочую боковую поверхность 10 зуба, и каждый зуб 6ʹ второго зубчатого колеса 4 имеет ведущую боковую поверхность 8ʹ зуба и нерабочую боковую поверхность 10ʹ зуба. Каждые две ведущие боковые поверхности 8, 8ʹ зубьев первого и второго зубчатых колес 1, 4 и две нерабочие боковые поверхности 10, 10ʹ зубьев первого и второго зубчатых колес 1, 4 находятся напротив друг друга. Комплект зубчатых колес показан на фиг. 1А и 1Б в нормальном сечении. Профиль зубьев по отношению к нормальному сечению - сечению зубчатого колеса вдоль нормали к направлению прохождения головок 12 зубьев - является асимметричным.
Обозначение боковых поверхностей зубьев как ведущие и нерабочие относится к предпочтительному направлению V.
Если зубчатые колеса 1, 4 комплекта зубчатых колес вращаются в предпочтительном направлении V, то скорость вращения и момент передаются через ведущую боковую поверхность 8 зуба первого зубчатого колеса 1 в точке касания В на ведущую боковую поверхность 8ʹ зуба второго зубчатого колеса 4. Противолежащая нерабочая боковая поверхность 10 зуба первого зубчатого колеса 1 и нерабочая боковая поверхность 10ʹ зуба второго зубчатого колеса 4 вращаются в таком случае свободно. Ведущие боковые поверхности 8, 8ʹ зубьев имеют эвольвентную геометрию, отличающуюся от эвольвентной геометрии нерабочих боковых поверхностей 10, 10ʹ зубьев. Вследствие эвольвентной геометрии комплект зубчатых колес 1, 4 при его вращении в предпочтительном направлении V имеет при соприкосновении противолежащих ведущих боковых поверхностей 8, 8ʹ зубьев первого и второго зубчатых колес 1, 4 в точке касания В во время всего зацепления один и тот же угол α зацепления.
Угол α зацепления на ведущей стороне зубчатых колес 1, 4 и угол αʹ зацепления на нерабочей стороне зубчатых колес 1, 4 соответствуют снятым на фиг. 1А углам α боковых поверхностей на ведущей стороне или же αʹ на нерабочей стороне. Для показанного особого случая эвольвентной геометрии соответствующий угол α или же αʹ зацепления задан так же, как схематически показано на фиг. 1Б, посредством угла пересечения касательной в полюсе С зацепления и проходящей через полюс С зацепления касательной к основным диаметрам обоих зубчатых колес 1, 4.
Соответствующий угол α или же αʹ зацепления задан также посредством соответствующего угла между нормалью к касательной в точке В касания, которая проходит через полюс С зацепления, и начальной поверхностью W. Соответствующий угол α или же αʹ зацепления в такой же степени соответствует углу α или же αʹ боковой поверхности, углу между касательной в точке В касания и проходящей через головку 12 зуба нормалью к начальной поверхности W.
В соответствии с этим в изображенном на фиг. 1А и 1Б примере выполнения угол боковой поверхности или же угол α зацепления ведущей боковой поверхности 8, 8ʹ зуба составляет около 30°. Угол боковой поверхности или же угол αʹ зацепления нерабочей боковой поверхности 10, 10ʹ зуба составляет в показанном примере выполнения около 15°.
Для определения угла αʹ зацепления нерабочей стороны комплект зубчатых колес вращается против предпочтительного направления V. При этом нерабочие боковые поверхности 10, 10ʹ зубьев соприкасаются в другой непоказанной точке касания. Таким образом, при вращении против предпочтительного направления угол между нормалью к касательной в точке касания нерабочих боковых поверхностей 10, 10ʹ зубьев и начальной поверхностью W соответствует углу αʹ зацепления.
На фиг. 2 схематически показана часть трансмиссии вертолета. Момент и скорость вращения передаются от непоказанного привода через входной вал 14, через малое первое цилиндрическое зубчатое колесо 16 на находящееся в зацеплении с ним, установленное на первом промежуточном валу 18 большое второе цилиндрическое зубчатое колесо 16ʹ. В соответствии с этим оба зубчатых колеса 16, 16ʹ образуют комплект зубчатых колес.
На противоположном второму цилиндрическому зубчатому колесу 16ʹ конце первого промежуточного вала 18 выполнено первое коническое зубчатое колесо 20, которое передает момент и скорость вращения от входного вала 14 через первый промежуточный вал 18 на простирающийся перпендикулярно ему вал 22 главного винта, который приводит в действие приданный ему главный винт 24.
На валу 22 главного винта выполнены простирающееся перпендикулярно первому коническому зубчатому колесу 20 и находящееся в зацеплении с ним коническое зубчатое колесо 26 главного винта, первое коническое зубчатое колесо 28 хвостового винта, а также соединительное цилиндрическое зубчатое колесо 30. Первое коническое зубчатое колесо 20 передает скорость вращения и момент через коническое зубчатое колесо 26 главного винта на главный винт 24. Первое коническое зубчатое колесо 28 хвостового винта передает скорость вращения и момент вала 22 главного винта через находящееся в зацеплении с ним второе коническое зубчатое колесо 32 хвостового винта на промежуточный вал 34 хвостового винта, который ведет к хвостовому винту 36.
Соединительное цилиндрическое зубчатое колесо 30 через находящиеся с ним в зацеплении, непоказанные другие цилиндрические зубчатые колеса передает момент и скорость вращения на вспомогательные агрегаты, такие как гидравлическая система или генератор переменного тока.
Передача высокой, прилагаемой к входному валу 14 входной скорости вращения происходит, главным образом, через выполненный первым цилиндрическим зубчатым колесом 16 и вторым цилиндрическим зубчатым колесом 16ʹ комплект цилиндрических зубчатых колес, который, таким образом, служит в качестве преобразующего передаточного механизма А. Как входной вал 14, так и первый промежуточный вал 18 обычно проходят в горизонтальном направлении, то есть в продольном направлении вертолета. Для того чтобы передать скорость вращения в вертикальное направление, в направлении силового потока после выполненного первым и вторым цилиндрическими зубчатыми колесами 16, 16ʹ преобразующего передаточного механизма А расположен передаточный механизм В главного винта, который выполнен посредством первого конического зубчатого колеса 20 и находящегося в зацеплении с ним конического зубчатого колеса 26 главного винта. Вследствие подобных диаметров обоих находящихся в зацеплении конических зубчатых колес 20, 26 существенного изменения скоростей вращения от привода на главный винт 24 в данной области не происходит.
Для того чтобы можно было передавать скорость вращения и момент от привода также на хвостовой винт 36, первое коническое зубчатое колесо 28 хвостового винта находится в зацеплении со вторым коническим зубчатым колесом 32 хвостового винта. Благодаря этому скорость вращения и момент передаются из вертикального направления снова в приблизительно горизонтальное или наклонное горизонтальное направление к хвостовому винту 36. Находящееся в зацеплении со вторым коническим зубчатым колесом 32 хвостового винта первое коническое зубчатое колесо 28 хвостового винта предусмотрено в качестве промежуточного передаточного механизма Z к хвостовому винту. Обычно следует неизображенный передаточный механизм, который теперь преобразует прилагаемую к валу 22 главного винта скорость вращения в подходящую для хвостового винта 32 скорость вращения. В целом, скорость вращения хвостового винта выше, чем скорость вращения главного винта.
По меньшей мере один комплект зубчатых колес, преимущественным образом все комплекты зубчатых колес, могут содержать зубчатые колеса с соответствующей изобретению асимметричной геометрией профилей зубьев. Особо предпочтительным их применение является там, где необходимо предотвращать высокие усилия удельного давления.
Ссылочные обозначения
1 - первое зубчатое колесо
4 - второе зубчатое колесо
6, 6ʹ - зуб
8, 8ʹ - ведущая боковая поверхность зуба
10, 10ʹ -нерабочая боковая поверхность зуба
12 - головка зуба
14 - входной вал
16 - первое цилиндрическое зубчатое колесо
16ʹ - второе цилиндрическое зубчатое колесо
18 - первый промежуточный вал
20 - первое коническое зубчатое колесо
22 - вал главного винта
24 - главный винт
26 - коническое зубчатое колесо главного винта
28 - первое коническое зубчатое колесо хвостового винта
30 - соединительное цилиндрическое зубчатое колесо
32 - второе коническое зубчатое колесо хвостового винта
34 - промежуточный вал хвостового винта
36 - хвостовой винт
V - предпочтительное направление
α - угол боковой поверхности зуба с ведущей стороны / угол зацепления с ведущей стороны
αʹ - угол боковой поверхности зуба с нерабочей стороны / угол зацепления с нерабочей стороны
В - точка касания
W - начальная поверхность
А - преобразующий передаточный механизм
В - передаточный механизм главного несущего винта
С - полюс зацепления
Ζ - промежуточный передаточный механизм