Редуктор легкого вертолета
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к трансмиссии редуктора соосных противоположного вращения несущих винтов вертолета. Редуктор легкого вертолета содержит корпус с узлами крепления редуктора к фюзеляжу, входной вал, соединяющий редуктор с двигателем, два соосных противоположного вращения выходных вала, на которых смонтированы несущие винты, выходную ступень редуктора, состоящую из двух ведомых цилиндрических колес, установленных на выходных валах, двух ведущих цилиндрических колес, коническую ступень редуктора с двумя ведомыми колесами, соединенными с ведущими колесами выходной ступени и ведущим колесом, соединенным с входным валом. Коническая ступень снабжена дополнительным ведущим колесом, которое установлено на общей оси с основным последовательно одно за другим и соединено с ним, и выполнена в виде двух конических передач, межосевой угол одной из которых больше ортогонального или равен ему, а другой - на ту же величину меньше ортогонального или также равен ему. Ведомые и ведущие колеса конической ступени выполнены с одинаковым количеством зубьев, но с разным модулем зуба каждой из конических передач. Ведомые колеса конической ступени и ведущие колеса выходной ступени расположены в корпусе редуктора в чередующемся порядке. Технический результат - повышение износостойкости и надежности работы редуктора, упрощение конструкции, модифицируемость его под компоновочное решение вертолета. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к трансмиссии (редуктора) соосных противоположного вращения несущих винтов вертолета.
Известно техническое решение редуктора по патенту РФ №2059535, кл. В 64 С 27/00 от 28.04.93 г., который содержит корпус с узлами крепления к фюзеляжу, входной вал, два соосных противоположного вращения выходных вала, выходную ступень редуктора, включающую два ведомых цилиндрических колеса, установленных на выходных валах, два ведущих цилиндрических колеса, коническую ступень редуктора с двумя ведомыми колесами, которые соответственно соединены с ведущими колесами выходной ступени, причем одно из соединений выполнено в виде упругого звена с относительно меньшей крутильной жесткостью, а ведущее колесо конической ступени соединено с входным валом.
Слабым звеном известного технического решения является коническая ступень, в которой ведущее колесо входит в зацепление с двумя ведомыми колесами. Это осложняет сборку и регулировку колес конической ступени для достижения равномерного контактного "пятна" на зубьях всех трех колес, необходимого для их равномерного нагружения, а соответственно повышения износостойкости и надежности работы. Кроме того, кинематическая схема прототипа допускает только ортогональный межосевой угол конической ступени редуктора, а следовательно, только ортогональное к оси валов несущих винтов положение входного вала. Это ограничивает компоновочное решение по размещению двигателя на вертолете относительно системы "редуктор - несущий винт", а соответственно и общее композиционное решение вертолета в целом.
Технической задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков и ограничений, упрощение конструкции редуктора, модифицируемость его под компоновочное решение вертолета.
По предлагаемому изобретению решение задачи достигается тем, что редуктор легкого вертолета, содержащий корпус с узлами крепления редуктора к фюзеляжу, входной вал, соединяющий редуктор с двигателем, два соосных противоположного вращения выходных вала, на которых смонтированы несущие винты, выходную ступень редуктора, состоящую из двух ведомых цилиндрических колес, установленных на выходных валах, двух ведущих цилиндрических колес, коническую ступень редуктора с двумя ведомыми колесами, соответственно соединенными с ведущими колесами выходной ступени и ведущим колесом, соединенным с входным валом, причем коническая ступень снабжена дополнительным ведущим колесом, которое установлено на общей оси с основным последовательно одно за другим и соединено с ним, и выполнена в виде двух конических передач, межосевой угол одной из которых больше ортогонального или равен ему, а другой - на ту же величину меньше ортогонального или также равен ему, при этом ведомые и ведущие колеса конической ступени соответственно выполнены с одинаковым количеством зубьев, но с разным модулем зуба каждой из конических передач. Кроме того, ведомые колеса конической ступени и ведущие колеса выходной ступени расположены в корпусе редуктора в чередующемся порядке. Сам корпус редуктора имеет узлы крепления, выполненные в виде цапф и проушин с присоединенными стержнями, и при этом узлы соответственно расположены в нижней и верхней частях корпуса редуктора, симметрично по периметру и относительно продольной плоскости вертолета.
На фиг.1 показан редуктор вертолета в разрезе.
На фиг.2 - общий вид редуктора с узлами крепления его к фюзеляжу вертолета.
Редуктор легкого вертолета содержит корпус 1, входной вал 2, соединяющий редуктор с двигателем (не показан), два соосных противоположного вращения выходных вала 3 и 4, установленных на подшипниках 5, 6 и 7, 8 соответственно и имеющих посадочное место 9 под нижний несущий винт и посадочное место 10 под верхний несущий винт, выходную ступень редуктора, состоящую из двух ведомых цилиндрических колес 11, 12, установленных на выходных валах 3 и 4 соответственно, и двух ведущих цилиндрических колес 13 и 14, а также коническую ступень, состоящую из двух конических передач, каждая из которых соответственно содержит ведущие колеса 15, 16 и ведомые колеса 17, 18. Ведущие колеса 15, 16 установлены на общей оси 19 последовательно друг за другом, соединены между собой и через муфту свободного хода (не показано) соединены с входным валом 2. Межосевой угол (∑I) каждой конической передачи (пары) может быть как ортогональным (∑i=90), так и отличным от него, причем если у одной конической пары межосевой угол ∑1 больше ортогонального, как в предлагаемом примере у конической пары с колесами 15, 17, то у другой - (коническая пара с колесами 16, 18) межосевой угол ∑2 на ту же величину меньше ортогонального.
Для обеспечения одинакового числа оборотов выходных валов 3 и 4 ведущие колеса 15, 16 и ведомые колеса 17, 18 конической ступени выполнены с одинаковым количеством зубьев соответственно, но с разным модулем зуба каждой из конических пар. Так, в предлагаемом примере у конической пары с колесами 16, 18 модуль зуба больше, чем у конической пары с колесами 15, 17.
Ведущие колеса 13, 14 выходной ступени и ведомые колеса 17, 18 конической ступени расположены в корпусе 1 редуктора в чередующемся порядке, установлены на одной оси на подшипниках 20, 21, 22, 23 соответственно.
Регулировка контактной линии "пятна" соприкосновения зубчатых колес конических передач осуществляется регулировочными кольцами (не показано), устанавливаемыми на соответствующие валы зубчатых колес. Отстройка выходной ступени от резонансных явлений из-за динамики несущих винтов и двигателя осуществлена введением упругого на кручение звена 24 в виде тонкостенного вала со шлицами на концах, посредством которого одно из ведомых колес (колесо 18) конической ступени соединено с ведущим колесом (колесом 13) выходной ступени, и введением аналогичного упругого на кручение звена, соединяющего вал 25 ведущих конических колес 15, 16 с муфтой свободного хода (не показано).
Редуктор крепится к конструкции фюзеляжа 26 узлами 27, 28. Узлы 27 размещены в нижней части корпуса 1 редуктора, в предлагаемом примере - впереди от оси 29 несущего винта и выполнены в виде цапф, ответные устройства крепления 30 которых закреплены к конструкции фюзеляжа 26. Узлы 28 соответственно размещены в верхней части корпуса 1 редуктора и выполнены в виде проушин, к которым шарнирно присоединены стержни 31, противоположные концы которых шарнирно закреплены к кронштейнам 32 фюзеляжа. Узлы-цапфы 27 и проушины 28 расположены симметрично как по периметру корпуса 1 редуктора, так и относительно продольной плоскости вертолета.
Работает редуктор следующим образом.
При вращении входного вала 2 от двигателя вертолета (на фиг. не показано) приводится во вращение через муфту свободного хода (на фиг. не показано) вал 25, на котором установлены ведущие конические колеса 15, 16 и находящиеся в зацеплении с ними ведомые конические колеса 17, 18 соответственно. Вращение, а соответственно, и мощность от конического ведомого колеса 17 передается на соединенное с ним ведущее цилиндрическое колесо 14 и далее через ведомое цилиндрическое колесо 12 на выходной вал 4 верхнего несущего винта.
Аналогично вращение от конического колеса 18 посредством упругого звена 24 передается на ведущее цилиндрическое колесо 13, далее через ведомое цилиндрическое колесо 11 на выходной вал 3 нижнего несущего винта.
Таким образом, на конической ступени происходит изначальное разделение мощности от двигателя на два потока, что позволяет оптимизировать зубчатые передачи каждой ступени по совокупному критерию, учитывающему разбивку передаточного отношения по ступеням, геометрию зуба колес, его контрактную прочность и работоспособность подшипниковых опор, и как следствие получить относительно меньшую массу и габариты элементов зубчатых передач при заданной долговечности и эксплуатационной надежности.
В креплении редуктора цапфы 27 как опоры воспринимающие три степени свободы размещены в наиболее нагруженной части корпуса 1 редуктора, где сосредоточена большая часть усилий, собственно, как от зубчатых передач выходной и конической ступеней, так и внешних нагрузок от соосных несущих винтов, передающихся через радиально упорные подшипники 5, 8 и роликовый подшипник 7. Проушины 28 со стержнями 31 воспринимают, в основном, вертикальные силы от несущих винтов через радиально упорный и роликовый подшипники 22, 21 и большую часть горизонтальной силы.
Использование предлагаемого технического решения обеспечивает:
1. Модифицируемость редуктора под различное угловое размещение двигателя относительно валов несущих винтов (выходных валов 3, 4) за счет варьирования межосевых углов ∑i конических передач, что создает возможность различного компоновочного решения силовой установки, адаптированной к конструкции фюзеляжа вертолета.
2. Компактность размещения ступеней зубчатых передач в корпусе 1 редуктора за счет кинематической реализуемости чередования ведущих колес 13, 14 выходной ступени и ведомых колес 17, 18, конической ступени и позволяет этим существенно уменьшить размер корпуса 1 редуктора по высоте, что, в свою очередь, делает возможным размещение грузопассажирской кабины в зоне, близкой к оси 29 несущего винта (или под ним, что особенно важно для легких вертолетов).
3. Оптимальность распределения нагрузок на корпус 1 редуктора через узлы 27, 28 его крепления к фюзеляжу, низкую трудоемкость монтажа редуктора и простоту его нивелировки.
1. Редуктор легкого вертолета, содержащий корпус с узлами крепления редуктора к фюзеляжу, входной вал, два соосных противоположного вращения выходных вала, выходную ступень редуктора, состоящую из двух ведомых цилиндрических колес, установленных на выходных валах, двух ведущих цилиндрических колес, коническую ступень редуктора с двумя ведомыми колесами, соответственно соединенными с ведущими колесами выходной ступени, ведущим колесом, соединенным с входным валом, отличающийся тем, что коническая ступень снабжена дополнительным ведущим колесом, которое установлено на общей оси с основным последовательно одно за другим и соединено с ним, и выполнена в виде двух конических передач, межосевой угол одной из которых больше ортогонального или равен ему, а другой - на ту же величину меньше ортогонального или также равен ему, при этом ведомые и ведущие колеса конической ступени соответственно выполнены с одинаковым количеством зубьев, но с разным модулем зуба каждой из конических передач, кроме того, ведомые колеса конической ступени и ведущие колеса выходной ступени расположены в корпусе редуктора в чередующемся порядке.
2. Редуктор легкого вертолета по п.1, отличающийся тем, что узлы крепления редуктора к фюзеляжу выполнены в виде цапф и проушин с присоединенными стержнями, при этом узлы соответственно расположены в нижней и верхней частях корпуса редуктора, симметрично по периметру и относительно продольной плоскости вертолета.
