Что делает редуктор в вертолете (5 видео)

ГР предназначены для изменения направления оси вала привода РВ в соответствии с изгибом хвостовой балки ( 4.4.1). Это изменение достигается с помощью пары конических колес с редукцией, близкой к единице.

Редуктор РВ ( 4.4.2) предназначен для изменения направления оси вала привода на угол 90° и уменьшения его частоты вращения. Это осуществляется посредством двух конических шестерен с соответствующим передаточным числом. В редукторе размещается также механизм управления общим шагом РВ.

Частоту вращения вала привода от ГР до редуктора РВ и величину редукции в его конической паре выбирают в процессе минимизации массы элементов привода РВ. Частота вращения РВ определяется из аэродинамических соображений.

Силовая схема картера РВ выбирается при формировании массы его редуктора и вала РВ. Как правило, вал РВ выбирают в виде рессоры, т.е. вала, передающего только крутящий момент. В этом случае поперечные нагрузки и тяга винта со втулки через подшипниковые узлы передаются непосредственно на корпус (картер) редуктора. Для легких вертолетов возможно принять другую силовую схему, тогда параметры консольного вала РВ будут определяться всеми действующими на него нагрузками — крутящим и изгибающим моментами и тягой РВ.

Смазка шестерен у промежуточного и рулевого редукторов, передающих небольшие мощности, барботажная, т.е. одна из шестерен частично погружена в масло и при вращении смазывает другую шестерню в момент контакта зубьев. Кроме того, в картере создается масляный туман, который, оседая на зубьях и подшипниках, смазывает их. Барботажная масляная система требует наличия специальных, улавливающих масло карманов, сверлений в картере и стаканах, по которым масло подается из карманов ко всем подшипникам картера.

В противном случае требуется принудительная подача масла, струя которого направляется в место контакта вступающих в зацепление зубьев. В промежуточных редукторах тяжелых вертолетов смазка шестерен осуществляется в основном именно с принудительной подачей.

В зависимости от величины передаваемой мощности на РВ охлаждение масла может осуществляться за счет обдувки по рефренной внешней поверхности картера его редуктора. Если таким образом не удается осуществить теплопередачу от горячего масла атмосферному воздуху, то масло охлаждают в специальном масляно-воздушном радиаторе или обдувкой картера редуктора вентилятором.

Картеры ПР и редукторов РВ обычно изготавливают из алюминиевых и магниевых литейных сплавов.

Содержание

РЕДУКТОР ПРИВОДА НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА Российский патент 2000 года по МПК B64C27/14
Описание патента на изобретение RU2146636C1
Похожие патенты RU2146636C1
Иллюстрации к изобретению RU 2 146 636 C1
Реферат патента 2000 года РЕДУКТОР ПРИВОДА НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА
Формула изобретения RU 2 146 636 C1
Главный редуктор вертолета
💥 Видео

Видео:Вертолёты — главный редуктор, трансмиссия, винтыСкачать

РЕДУКТОР ПРИВОДА НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА Российский патент 2000 года по МПК B64C27/14

Видео:Как устроен РЕДУКТОР ВЕРТОЛЕТА? Рассмотрим чертеж и конструкцию!Скачать

Описание патента на изобретение RU2146636C1

Изобретение относится к конструкциям летательных аппаратов, а именно — к конструкциям главного редуктора вертолета с приводом от двух и более двигателей.

Известный редуктор ВР-26 имеет три непланетарные ступени редукции, мощность от двух двигателей передается к несущему винту по двум самостоятельным кинематическим цепям, суммируясь в третьей ступени на общем ведомом колесе [1] . Кинематические цепи подвода мощности от двух двигателей замкнуты между собой перед первой ступенью редукции с помощью четырех конических зубчатых передач, состоящих из семи шестерен и четырех соединительных валов, что существенно утяжеляет и усложняет конструкцию, но обеспечивает высокую надежность работы редуктора.

Наиболее близким к заявляемому является редуктор привода несущего винта вертолета, содержащий несколько ступеней для передачи мощности от нескольких двигателей, которые соединены с входными валами редуктора, ступени включают зубчатые передачи и устройство деления крутящего момента на части, равные числу двигателей [2].

Недостатком известной конструкции является наличие большого числа элементов промежуточных передач, что повышает вес редуктора, усложняет его конструкцию и поэтому не обеспечивает достаточную надежность работы, эффективность изготовления редуктора и эксплуатации вертолета.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности работы редуктора и эксплуатации вертолета за счет упрощения конструкции, а также снижения массы главного редуктора.

Данная техническая задача решается за счет того, что в редукторе привода несущего винта вертолета с входными валами для передачи мощности от двигателей, содержащем несколько ступеней редукции и устройство деления подводимого крутящего момента на части, равные числу двигателей, согласно изобретению устройство деления выполнено в виде общего вала и конических зубчатых колес, из которых ведомые колеса закреплены на общем валу, а ведущие — на входных валах редуктора, причем число пар конических зубчатых колес в устройстве деления равно числу входных валов редуктора.

Выполнение редуктора привода несущего винта вертолета с устройством деления в виде общего вала и конических зубчатых колес, когда ведомые конические зубчатые колеса закреплены на общем валу, а ведущие конические зубчатые колеса закреплены на входных валах редуктора, позволяет образовать в устройстве деления мощности замыкающую кинематическую цепь, которая вступает в работу в случае отключения одного или нескольких двигателей при одном работающем и которая является ненагруженной при всех работающих двигателях.

Читайте также: Червячный редуктор для мотобура

Необходимость «замыкания» подводимых к редуктору крутящих моментов в многодвигательном приводе вызвана необходимостью обеспечения равномерной загрузки всех зубчатых передач (пар зубчатых колес) редуктора в том случае, когда крутящий момент поступает не от всех двигателей одновременно, и работающий двигатель или два двигателя передают повышенный (аварийный) крутящий момент.

Замена промежуточных конических и цилиндрических зубчатых передач замыкающей цепи, имеющихся в конструкции прототипа, общим валом, соединяющим ведомые зубчатые колеса дополнительных конических передач, включенных в каждую кинематическую цепь со стороны входа в редуктор, позволяет объединить («закольцевать») отдельные кинематические цепи многодвигательного привода в общую систему, что исключает перегрузки отдельных зубчатых передач даже при работе с повышенным (аварийным) крутящим моментом (в случае отключения одного или двух двигателей) и снижает вероятность их выхода из строя.

Кроме того, такое конструктивное решение, где число конических зубчатых колес в устройстве деления подводимого крутящего момента равно числу входных валов редуктора, т. е. соединенных с ними двигателей, от которых осуществляется привод редуктора, позволяет максимально уменьшить число зубчатых колес, что снижает массу редуктора и повышает его надежность.

На фиг. 1 показана схема трехступенчатого редуктора с приводом от двух двигателей; на фиг. 2 — с приводом от трех двигателей.

Крутящий момент от правого двигателя передается через входной вал 1 и пару конических зубчатых колес 2, 3 через зубчатые цилиндрические передачи, включающие зубчатые колеса 4, 5, 6 на ведущие колеса 7 и 8 третьей ступени. Крутящий момент от второго двигателя через входной вал 9, пару конических зубчатых колес 10, 11, цилиндрические передачи, включающие зубчатые колеса 12, 13, 14 передается на ведущие зубчатые колеса 15, 16 третьей ступени редукции. Ведущие зубчатые колеса 7, 8, 15, 16 находятся в зацеплении с общим ведомым колесом 17 (внешнего или внутреннего зацепления), закрепленным на валу 18 несущего винта вертолета. На одном валу 1 с ведущим зубчатым колесом 2 дополнительно установлено ведущее коническое колесо 19, а на одном валу 9 также дополнительно установлено ведущее коническое колесо 20 таким образом, чтобы сопрягаемые с ними ведомые колеса 21 и 22 находились на общем валу 23 и имели одинаковые частоту и направление вращения. В схеме передачи крутящего момента от трех двигателей третья кинематическая цепь включает входной вал 24, зубчатые колеса 25, 26, 27, 28, 29 и ведущие зубчатые колеса 30, 31, которые находятся в зацеплении с общим ведомым колесом 17 вала 18 несущего винта. На одном валу с зубчатым колесом 25 размещено зубчатое колесо 32, находящееся в зацеплении с ведомым колесом 33. Замыкающая кинематическая цепь включает конические пары, содержащие зубчатые колеса 32-33, 19-21, 20-22, т.е. число которых равно числу входных валов 1, 9, 24 редуктора и числу двигателей. Передаточные числа зубчатых пар, включающих зубчатые колеса 19-21, 20-22 и 32-33 одинаковы, а ведомые колеса 21, 22, 33 установлены на общем валу 23.

При работе всех двигателей на одном режиме в редуктор от каждого двигателя поступают равные по величине крутящие моменты, при этом замыкающая кинематическая цепь (пары, включающие зубчатые колеса 32-33, 19-21, 20-22) является ненагруженной. В случае выключения или отказа, например, правого двигателя в силовой установке и соединенного с ним входного вала 1 редуктора (фиг. 1) левый двигатель переводится на повышенную мощность для обеспечения полета вертолета. Крутящий момент при этом передается на левую кинематическую цепь привода несущего винта от входного вала 9 (передачи, включающие зубчатые колеса 10-11, 12-13-14, 15-16-17), а через передачи, включающие зубчатые колеса 20-22, 21-19 — на правую цепь (2-3, 4-5-6, 7-8-17). При этом крутящий момент распределяется поровну, т.е. делится между всеми кинематическими цепями, что исключает перегрузку отдельной кинематической цепи работающего на повышенной мощности двигателя.

В трехдвигательной схеме при работе на повышенной мощности одного или двух двигателей нагружаются все кинематические цепи в равной степени, тем самым также предотвращая их перегрузку.

Источники информации
1. «Vertiflite», 1990 -36, N 3, с. 20 — 23.

2. Патент США N 4.479.619, МКИ B 64 C 27/14, B 64 D 35/08, 1984.

Видео:Работа соосного редуктораСкачать

Иллюстрации к изобретению RU 2 146 636 C1

Видео:Вертолёты — автомат перекосаСкачать

Реферат патента 2000 года РЕДУКТОР ПРИВОДА НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА

Изобретение относится к конструкциям главного редуктора вертолета с приводом от двух и более двигателей. Редуктор привода несущего винта вертолета содержит входные валы для передачи мощности от двигателей и несколько ступеней с устройством деления подводимого крутящего момента на части, равные числу двигателей. Последнее выполнено в виде общего вала и конических зубчатых колес, число пар которых равно числу входных валов редуктора. При работе всех двигателей на одном режиме в редуктор от каждого двигателя поступают равные по величине крутящие моменты. В случае выключения или отказа одного из двигателей другой двигатель переводится на повышенную мощность для обеспечения полета вертолета. При этом крутящий момент распределяется поровну. В трехдвигательной схеме при работе на повышенной мощности одного или двух двигателей нагружаются все кинематические цепи в равной степени. Повышается надежность работы редуктора и эксплуатации вертолета. 2 ил.

Видео:"Отказал двигатель вертолета, что делают пилоты ?": как планирует вертолетСкачать

Формула изобретения RU 2 146 636 C1

Редуктор привода несущего винта вертолета с входными валами для передачи мощности от двигателей, содержащий несколько ступеней и включающий устройство деления подводимого крутящего момента на части, равные числу двигателей, отличающийся тем, что устройство деления выполнено в виде общего вала и конических зубчатых колес, из которых ведомые колеса закреплены на общем валу, а ведущие — на входных валах редуктора, причем число пар конических зубчатых колес в устройстве деления равно числу входных валов редуктора.

Видео:Двигатель вертолета ВК-2500ПС | Как это сделаноСкачать

Главный редуктор вертолета

Частота вращения газовых турбин современных ТВД лежит в пределах от 6000 до 17000 об/мин (в маломощных двигателях и выше). Для получения наибольшего КПД НВ на расчетном режиме полета вертолета частота вращения НВ должна быть значительно меньше частоты вращения газовой турбины, что достигается с помощью ГР.

Редуктор может быть источником возникновения крутильных колебаний валов, т.к. в колесах всегда имеются ошибки в шаге зубьев, а также деформации зубьев под нагрузкой, отчего изменяются угловые скорости валов. Уменьшить возбуждение этих колебаний можно повышением коэффициента перекрытия в зацеплении, увеличением точности изготовления зубчатых колес и специальным исправлением профиля зубьев.

Размеры всех шестерней, подшипников и валов ГР определяются в основном силами, зависящими от передаваемых редуктором крутящих моментов. Поэтому масса ГР рассчитывается по формуле

Коэффициент к гр можно считать сопоставимым для редукторов одного размера, сходных схем и с близкими значениями передаточных отношений. Из анализа следует, что с уменьшением передаваемого редуктором крутящего момента весовой коэффициент к увеличивается. Это объясняется тем, что толщины стенок основных деталей у малых редукторов оказываются относительно больше как вследствие технологических трудностей при изготовлении деталей с очень малыми толщинами стенок, так и по соображениям обеспечения необходимой жесткости и статической устойчивости стенок. Из-за этого масса деталей малых редукторов получается относительно выше. Чтобы как-то уменьшить этот эффект, такие редукторы целесообразно делать по более простым схемам, в частности, с передачей выходного крутящего момента по меньшему числу точек зацепления.

По кинематическим схемам механизмы редуктора можно разделить на три группы: с простыми зубчатыми передачами-, с планетарными передачами, имеющими одинарные и двойные сателлиты; со смешанными передачами, механизмы которых имеют простую и планетарную передачи. Чтобы предупредить большие напряжения в зубьях простой передачи, необходимо устанавливать несколько

переборов, располагая их равномерно по окружности. При этом необходимо на каждом переборе иметь муфту или упругий элемент, который дает возможность собрать передачу с гарантированными зазорами и обеспечить равномерную нагрузку всех переборов.

В случае комбинированного редуктора рационально использовать планетарную передачу во второй ступени, что позволяет уменьшить частоту вращения поводка и центробежные силы, нагружающие подшипники сателлитов.

Читайте также: Передний редуктор bmw e46

На 4.3.1 приведена кинематическая схема ГР вертолета Ми-26. Создание ГР для передачи на НВ мощности от двух ТВД, равной 22000 л.с., связано с решением ряда сложных технических и технологических проблем. Эта задача была успешно решена Г.П. Смирновым, инженером Московского вертолетного завода (МВЗ) им. М.Л. Миля.

Конструктивной особенностью ГР ВР-26 является большое передаточное число в последней ступени редукции. Впервые в практике мирового вертолетостроения в качестве последней ступени редукции была применена обычная эвольвентная зубчатая передача с большим передаточным числом (i= 8,76). Редуктор имеет модульную конструкцию. Отдельные его модули: шаровая опора двигателей, пластинчатые компенсирующие муфты, муфты свободного хода, передние и задние конические редукторы, привод РВ, верхний редуктор (две последние ступени редукции основной кинематической цепи), маслоотстойник и маслоагрегат выполнены в виде самостоятельных узлов в собственных корпусах. Они соединяются между собой фланцами и шлицевыми валами. В принципе, каждый модуль может изготавливаться, испытываться, изменяться конструктивно и применяться в других конструкциях. Модульность конструкции применительно к редуктору таких размеров упрощает изготовление и доводку, уменьшает массу.

Верхний редуктор состоит из корпуса, в котором на двух подшипниковых опорах смонтирован вал НВ. Непосредственно на этом валу при помощи двух ступиц закреплены два ведомых косозубых зубчатых колеса, с каждым из которых находятся в зацеплении восемь ведущих колес. Зубчатые колеса верхнего и нижнего ряда имеют противоположные направления наклона зубьев. Каждое ведущее колесо смонтировано на двух роликовых подшипниках, не имеющих упорных буртов на внутренних кольцах. Осевые усилия, возникающие на ведущих колесах последней ступени, имеют противоположное направление и воспринимаются трубчатыми стяжками.

В результате получается разновидность шевронной зубчатой передачи, у которой каждая половина ведущего колеса смонтирована в своих подшипниках. Возможность свободного осевого перемещения групп зубчатых колес, состоящих из двух ведущих колес последней ступени и ведомого колеса второй ступени, позволяет осуществить равномерное деление мощности между верхним и нижним ведущими колесами последней ступени. Вал НВ в своей нижней части выполнен тонкостенным бочкообразным, что позволяет придать ему необходимую прочность и жесткость при минимальной массе.

Корпус верхнего редуктора воспринимает все нагрузки, идущие от НВ, в т.ч. крутящий момент, и передает их на фюзеляж вертолета через восьми стержневую подредукторную раму. В средней части корпус имеет пояс крепления с шестью фланцами, к которым крепятся фланцы рамы.

Модульность конструкции упрощает проблему создания требуемой жесткости корпусов. Все зубчатые колеса имеют простые и технологичные формы. Чтобы не усложнять изготовление колес, введены традиционные фланцевые разъемы.

Одной из основных особенностей главного редуктора ВР-26 является обеспечение равномерного распределения мощности по потокам за счет шлицевых валов (рессор) с малой крутильной жесткостью. Деление мощности в последней ступени редукции обеспечивается за счет противоположного по направлению наклона зубьев в верхнем и нижнем рядах зубчатых колес. Деление мощности в первой и второй ступени редукции осуществляется за счет малой крутильной жесткости рессор, главным образом, рессор последней ступени редукции. В конструкции соблюдается равенство крутильной жесткости в параллельных потоках.

Требуемая равномерность распределения нагрузки с учетом боковых зазоров в зубчатых передачах и шлицевых соединениях, зазоров в подшипниках обеспечивается в процессе сборки редуктора за счет использования ряда конструктивных и технологических приемов.

Крутильная жесткость основной кинематической цепи и привода РВ, боковые зазоры в зубчатых зацеплениях и шлицевых соединениях его привода подобраны соответствующим образом. В результате при работе одного двигателя на максимальном взлетном режиме часть мощности через привод РВ идет на конические редукторы противоположной стороны, разгружая конические редукторы на стороне работающего двигателя.

Зубчатые колеса ВР-26 изготавливаются из стали 12Х2Н4А-Ш, подвергаются цементации и закалке. В качестве финишной обработки применяется шлифование.

Корпусные детали верхнего редуктора, диаметр которого 2000 мм, изготавливаются методом штамповки из высокопрочного алюминиевого сплава АКЧ-1 с последующей обработкой на фрезерных станках. Корпусные детали остальных узлов изготавливаются литьем из сплава MJI-5. Ступицы ведомых шестерен верхнего редуктора изготавливаются штамповкой из титанового сплава ВТЗ-1. Валы и рессоры выполняются из стали 40Х2Н2МА, азотируются.

Много поточность, модульность конструкции подобных ГР создают определенные компоновочные преимущества по сравнению с планетарными редукторами.

В результате перечисленных конструктивно-кинематических решений удельная масса ГР ВР-26 на единицу взлетного крутящего момента существенно меньше, чем у ГР вертолета Ми-6, выполненного по четырехступенчатой кинематической схеме.

Нагрузки с корпуса ГР передаются на соответствующие силовые элементы фюзеляжа обычно при помощи стержневой системы.

На 4.3.2 приведен один из вариантов КСС рамы крепления ГР.

источники:

https://evakuatorinfo.ru/chto-delaet-reduktor-v-vertolete