Многопоточная непланетарная двухступенчатая зубчатая передача и способ ее сборки

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в многопоточных непланетарных передачах большой мощности. Многопоточная непланетарная двухступенчатая зубчатая передача содержит 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 шлиц 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. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в многопоточных непланетарных редукторах большой мощности.

Известны конструкции авиационных редукторов, выполненных в виде многопоточных передач с разделением потока мощности по ступеням (кн. Вулгаков Э. Б. "Авиационные зубчатые передачи и редукторы", М., Машиностроение, 1981, с. 257-261).

Известна конструкция редуктора вертолета, в выходной ступени которого применена многопоточная схема (Кестельман И.Н., "Механические передачи вертолетов", М. , Машиностроение, 1983, Редуктор РВ-3Ф вертолета Ка-25-К, с. 103-106).

Известна многопоточная непланетарная двухступенчатая зубчатая передача, являющаяся ближайшим аналогом (Патент РФ N 2073147, кл. F 16 H 1/22, публ. 05.05.97), в которой в корпусе установлены ведущий и ведомый валы с ведущей и ведомой шестернями и находящиеся с ними в зацеплении промежуточные шестерни первой и второй ступеней, установленные в корпусе каждая на своих опорах и соединенные между собой промежуточными шлицевыми валами. При этом промежуточные шлицевые валы имеют число шлиц, равное числу зубьев промежуточных шестерен второй ступени, числа зубьев ведущей и ведомой шестерен кратны числу потоков передачи, промежуточные шестерни второй ступени и ведомая шестерня выполнены косозубыми, а угол β наклона зубьев определен по выражению: где z₁ - число зубьев ведущей шестерни; z₂, z₃ - числа зубьев промежуточных шестерен; z₄ - число зубьев ведомой шестерни; m₁, m₂ - модуля шестерен первой и второй ступеней.

Способ сборки многопоточной двухступенчатой зубчатой передачи, являющийся ближайшим аналогом (также патент РФ N 2073147), включает следующую последовательную установку в зацепление ее элементов: ведущей шестерни с промежуточными шестернями первой ступени, ведомой шестерни и шлицевых валов и, наконец, промежуточных шестерен второй ступени, после чего фиксируется осевое положение промежуточных шестерен второй ступени.

Из описания изобретения следует, что такая конструкция зубчатой передачи обеспечивает равномерное распределение нагрузки на шестерни между всеми потоками и их высокую долговечность, а также легкость сборки.

Однако выполнение шестерен косозубыми, требование кратности числа зубьев числу потоков передачи, разное число зубьев и разные модули промежуточных шестерен не всегда конструктивно оправдано, ограничивает возможности подбора передаточного числа, существенно удорожает производство такого редуктора, создает трудности в коррегировании зубьев, требует высокой точности при их производстве и не исключает при введении их в зацепление неравномерности распределения нагрузки по потокам. Регулировка положения подшипников при фиксации с их помощью шестерен второй ступени не гарантирует правильное положение косозубых шестерен при сборке, не обеспечивает равномерности распределения мощности по потокам. Кроме этого, даже при соблюдении всех требований, изложенных в изобретении, нет гарантии равномерности распределения мощности по потокам, так как отсутствует объективный контроль распределения мощности при сборке редуктора.

Предлагаемая группа изобретений объединены единым изобретательским замыслом, а именно созданием многопоточной непланетарной зубчатой передачи, конструкция и сборка которой обеспечивает равномерное распределение нагрузки по потокам и тем самым ее долговечность.

Технической задачей, решаемой заявляемой конструкцией многопоточной непланетарной двухступенчатой зубчатой передачи, является выбор конструктивных параметров зацепления шлицевых валов с шестернями первой и второй ступени, обеспечивающих возможность контроля распределения нагрузок по потокам в процессе сборки редуктора и возможность изменения положения шлицевых валов в зацеплении без разборки редуктора.

Указанная задача решена благодаря тому, что в многопоточной непланетарной двухступенчатой зубчатой передаче, содержащей корпус, установленные соосно ведущий и ведомый валы с ведущей и ведомой шестернями, находящиеся с ними в зацеплении промежуточные шестерни первой и второй ступеней, установленные в корпусе каждая на своих опорах и соединенные между собой промежуточными шлицевыми валами, - число шлиц на шлицевых валах различно с противоположных концов, причем шлицевые валы выполнены с возможностью присоединения к ним приспособления для их осевого смещения и извлечения из шлицевого соединения.

Технической задачей, решаемой заявляемым способом сборки многопоточной непланетарной двухступенчатой передачи, является обеспечение заданной точности распределения мощности по потокам при работе зубчатой передачи за счет объективного контроля распределения нагрузки с заданной точностью в процессе сборки редуктора.

Указанная задача решена тем, что в способе сборки многопоточной непланетарной двухступенчатой зубчатой передачи, включающем установку в зацепление с ведущей шестерней промежуточных шестерен первой ступени и с ведомой шестерней промежуточных шестерен второй ступени, при этом промежуточные шестерни первой и второй ступеней в каждом потоке соединяют шлицевыми валами, - шлицевые валы устанавливают последовательно в каждом потоке, при этом предварительно стопорят относительно корпуса ведомый вал передачи от проворота, устанавливают шлицевый вал первого потока, устанавливают шлицевый вал второго потока и нагружают передачу крутящим моментом, составляющим 1-10% от рабочего крутящего момента, прикладывают к каждому установленному шлицевому валу тарированную осевую силу и в случае свободного осевого перемещения одного из шлицевых валов снимают крутящий момент, извлекают шлицевый вал второго потока, изменяют его угловое положение, например, на один зуб, вводят его в зацепление в новом положении и повторяют операцию нагружения крутящим моментом и контроля осевой силой, а при защемлении силами трения каждого из шлицевых валов переходят к установке шлицевого вала следующего потока, повторяя операцию до сборки всех потоков передачи, что обеспечивает заданную точность распределения мощности по потокам.

Различное число шлиц в зацеплении шлицевого вала с промежуточной шестерней второй ступени в сравнении с зацеплением с промежуточной шестерней первой ступени позволяет без разборки редуктора, при снятых крышках корпуса, при находящихся в зацеплении с ведущей и ведомой шестернями соответствующих промежуточных шестернях, выводить из зацепления или извлекать полностью любой шлицевый вал и вводить в зацепление в новом положении после проворота на один зуб и более или, при необходимости, устанавливать другой шлицевый вал с одинаковой крутильной жесткостью. Различное число зубьев на концах шлицевого вала при произвольном положении шлиц между собой обеспечивает индивидуальное соединение шестерен при изменении положения шлицевого вала в зацеплении.

Для возможности осевого перемещения или извлечения шлицевых валов из шлицевого соединения они могут иметь торцевые соединительные элементы, например, в виде глухого отверстия для присоединения штанги с цанговым зажимом.

Такое конструктивное выполнение редуктора позволяет при сборке, в условиях стопорения выходного вала и нагружении зубчатой передачи нормированным крутящим моментом со стороны ведущего вала, составляющим 1-10% от рабочего крутящего момента, последовательно выявлять шлицевые валы, не взаимодействующие с соответствующими промежуточными шестернями, "не закусившиеся" при заданном крутящем моменте. Для определения состояния зацепления со стороны торцев шлицевого вала прикладывают тарированную осевую силу, соответствующую величине силы трения, препятствующей осевому перемещению шлицевого вала. Это позволяет в процессе сборки редуктора выбрать зазоры во всех параллельных потоках в направлении, совпадающем с направлением действующего крутящего момента. Изменяя угловое положение таких "не закусившихся" шлицевых валов в зацеплении хотя бы на один зуб возможно с заданной точностью, определяемой тарированными величинами крутящего момента и осевой силы, добиваться объективно равномерного распределения нагрузки между потоками редуктора при его сборке. В сравнении с аналогами точность сборки и высокая долговечность многопоточной зубчатой передачи достигаются с меньшими затратами, а главное при объективном контроле.

Многопоточная непланетраная двухступенчатая зубчатая передача изображена на чертеже.

Она содержит корпус 1 со съемными крышками 2, в котором установлены ведущий вал 3 с ведущей шестерней 4 и ведомый вал 5 с ведомой шестерней 6, а также промежуточные шестерни 7 первой ступени и промежуточные шестерни 8 второй ступени, установленные каждая на своих опорах 9 и 10 соответственно.

Промежуточные шестерни 7 и 8 каждого потока соединены шлицевыми валами 11, число шлиц на противоположных концах которого различно. Число шлиц z₁ шлицевого вала 11 в зацеплении с промежуточными шестернями 7 первой ступени больше числа шлиц z₂ шлицевого вала 11 в зацеплении с промежуточными шестернями 8 второй ступени обычно на один зуб. Положение шлиц z₁ и z₂ относительно друг друга произвольно.

Например, для многопоточного двухступенчатого редуктора вертолета при модели m₁ = 1,5 и число зубьев z₁=21 шлицевого вала в зацеплении с промежуточными шестернями первой ступени шлицевый вал в зацеплении с промежуточными шестернями второй ступени имеет модуль m₂=1 и число зубьев z₂ = 20.

Со стороны торцев шлицевые валы 11 имеют соединительные элементы, например, в виде глухого отверстия 12 для крепления в нем цангового зажима жесткой штанги 13, связанной с динамометром (на чертеже не показан) и предназначенной для приложения тарированной осевой силы к шлицевому валу 11, его осевого перемещения и извлечения из шлицевого соединения.

Сборка такой многопоточной непланетарной двухступенчатой зубчатой передачи, обеспечивающей заданную точность распределения мощности по потокам, осуществляется следующим образом.

Предварительно подбирают шлицевые валы 11 с одинаковой крутильной жесткостью.

Первоначально вводят в зацепление все промежуточные шестерни первой ступени 7 с ведущей шестерней 4 и все промежуточные шестерни второй ступени 8 с ведомой шестерней 6.

Затем шлицевые валы 11 устанавливают последовательно в каждом потоке. При этом стопорят ведомый вал 5 относительно корпуса редуктора 1. При открытой крышке 2 корпуса 1 со стороны шестерен первой ступени устанавливают в зацепление с промежуточными шестернями 7 и 8 шлицевый вал 11 первого потока, свободно перемещающийся в осевом направлении по шлицам шестерен. Аналогично устанавливают шлицевый вал 11 второго потока. Нагружают передачу со стороны ведущего вала нормированным крутящим моментом, составляющим 1-10% от величины рабочего крутящего момента. Чем меньше выбрана величина крутящего момента в указанном диапазоне, тем выше получаемая в результате точность сборки и равномерность распределения передаваемой мощности по потокам передачи. Нормированный крутящий момент может быть приложен, например, с помощью груза, установленного через рычаг или диск с отверстиями, закрепленные на ведущем валу 3 (на чертеже не показаны).

К шлицевому валу 11 каждого потока присоединяют жесткую штангу 13, поместив штанговый зажим на ее конце в соединительное отверстие 12, расположенное в торце шлицевого вала 11. Через штангу 13, связанную с динамометром, прикладывают татированную осевую силу, величина которой составляет 0,2-2 кгс и соответствует силе трения, препятствующей осевому перемещению шлицевого вала 11 при выбранной величине крутящего момента. В случае свободного осевого перемещения шлицевого вала 11 одного из потоков передачу разгружают, изменяют угловое положение шлицевого вала, например, на один зуб и вводят его в зацепление в новом положении. Затем повторяют операцию нагружения передачи и приложения тарированной осевой силы к шлицевому валу, а при удержании в зацеплении шлицевого вала 11 при заданной величине крутящего момента под действием контрольной тарированной осевой силы переходят к установке шлицевого вала 11 следующего потока до сборки всех потоков передачи. "Закусывание" шлицевого вала соответствует беззазорному зацеплению элементов зубчатой передачи данного потока при заданной величине крутящего момента на ведущем валу при стопорении ведомого вала, которое контролируется соответствующей величиной осевого усилия.

Последовательно проводя такую операцию с каждым из шлицевых валов при сборке передачи, гарантированно добиваются беззазорного зацепления при заданной величине крутящего момента во всех потоках. Это обеспечивает объективную оценку равномерности распределения мощности по потокам зубчатой передачи. Чем меньше величина крутящего момента, выбранная для режима сборки в предложенном диапазоне 1-10% от рабочей величины, тем выше точность сборки передачи и равномерность распределения мощности.

Передача работает следующим образом. Подводимый от ведущего вала поток 3 мощности делится на число потоков и через промежуточные шестерни 7 первой ступени и шлицевые валы 11 передается на промежуточные шестерни 8 второй ступени, с которых, суммируясь, передается на ведомый вал 5.

Конструкция многопоточной зубчатой передачи и способ ее сборки обеспечивают объективно контролируемую равномерность распределения передаваемой мощности по потокам и, следовательно, долговечность редуктора.

Формула изобретения

1. Многопоточная непланетарная двухступенчатая зубчатая передача, содержащая корпус, установленные соосно ведущий и ведомый валы с ведущей и ведомой шестернями, находящиеся с ними в зацеплении промежуточные шестерни первой и второй ступеней, установленные в корпусе каждая на своих опорах и соединенные между собой шлицевыми валами, отличающаяся тем, что число шлиц на шлицевых валах различно с противоположных концов, причем шлицевые валы выполнены с возможностью присоединения к ним приспособления для их осевого перемещения и извлечения из шлицевого соединения.

2. Способ сборки многопоточной непланетарной двухступенчатой зубчатой передачи, включающий установку в зацепление с ведущей шестерней промежуточных шестерен первой ступени и с ведомой шестерней промежуточных шестерен второй ступени, при этом промежуточные шестерни первой и второй ступеней в каждом потоке соединяют шлицевыми валами, отличающийся тем, что шлицевые валы устанавливают последовательно в каждом потоке, при этом предварительно стопорят относительно корпуса ведомый вал передачи от проворота, устанавливают шлицевый вал первого потока, устанавливают шлицевый вал второго потока и нагружают передачу крутящим моментом, составляющим 1 - 10% от рабочего крутящего момента, прикладывают к каждому установленному шлицевому валу тарированную осевую силу и в случае свободного осевого перемещения одного из шлицевых валов снимают крутящий момент, извлекают шлицевый вал второго потока, изменяют его угловое положение, например, на один зуб, вводят его в зацеплении в новом положении и повторяют операцию нагружения крутящим моментом и контроля осевой силой, а при защемлении силами трения каждого из шлицевых валов переходят к установке шлицевого вала следующего потока, повторяя операцию до сборки всех потоков передачи, что обеспечивает заданную точность распределения мощности по потокам.

РИСУНКИ

Рисунок 1

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Галёмин Александр Анатольевич, Смирнов Геннадий Петрович, Николаев Андрей Вадимович, ЗАО "ОКБ "Аэромеханика"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): ОАО "Казанский вертолетный завод"

Договор № РД0001405 зарегистрирован 05.08.2005

Извещение опубликовано: 10.10.2005        БИ: 28/2005

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия