Устройство передачи крутящего момента от вала компрессора к коробке приводных агрегатов газотурбинного двигателя
Изобретение относится к узлам приводов авиационных газотурбинных двигателей. Устройство передачи крутящего момента от вала компрессора к коробке приводных агрегатов газотурбинного двигателя содержит прямозубое ведомое цилиндрическое колесо и коническую шестерню. Между цилиндрическим колесом и конической шестерней с помощью шлицевых соединений установлен промежуточный вал. Промежуточный вал имеет на своих концах внутренние кольцевые полости, соединенные радиальными каналами с полостями шлицевых соединений. Прямозубое колесо и коническая шестерня выполнены с внутренними буртиками, диаметр которых меньше внутреннего диаметра впадин шлицев промежуточного вала. Изобретение позволяет повысить надежность работы устройства за счет постоянной прокачки маслом шлицевых соединений, а также удаления продуктов износа шлицев, их смазки и охлаждения. 3 ил.
Изобретение относится к узлам приводов авиационных газотурбинных двигателей, газотурбинных установок наземного применения.
Известна конструкция газотурбинного двигателя с кинематической цепью передачи крутящего момента от вала компрессора через прямозубую цилиндрическую шестерню вала компрессора, промежуточное прямозубое цилиндрическое колесо, ведущую коническую шестерню, ведомое коническое зубчатое колесо и далее на вал передачи крутящего момента к коробке приводных агрегатов. При этом зубчатое колесо, передающее крутящий момент от шестерни вала компрессора, имеет цилиндрический и конический зубчатые венцы, расположенные соосно на ступице колеса на некотором удалении друг от друга. (Техническое описание Д-30 2 серии, М.: Машиностроение, 1973 г., стр.32-43).
Недостатком известной конструкции является низкая надежность устройства, так как расположенные на общей ступице зубчатые венцы не позволяют выполнять шлифование зубьев, что влечет за собой их низкую степень точности изготовления. Решение задачи по расположению венцов на достаточном удалении для обеспечения возможности их шлифования, влечет за собой существенное увеличение габаритов и массы устройства.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции является устройство передачи крутящего момента от вала компрессора к коробке приводов газотурбинного двигателя. Устройство включает в себя сборочную единицу, состоящую из цилиндрического и конического зубчатых колес, которые собраны по посадочным поверхностям, стянуты между собой гайкой и передают друг другу крутящий момент через шлицы. При этом отсутствует подвод смазки в шлицевое соединение. ("Отечественная авиация и ракетно-космическая техника", 1944-2000, Москва, "АКС-Конверсалт", 2000, раздел ЗМКБ "Прогресс", стр.320, конструктивная схема двигателя АИ-25).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность вследствие отсутствия циркуляции смазки в шлицевом соединении, что ухудшает его работу и предопределяет ранний износ. На режимах запуска и работы двигателя при перекладке нагрузки в кинематической цепи происходит износ посадочных поверхностей, по которым собраны зубчатое колесо и коническая шестерня, а также шлицев в их соединении вплоть до потери кинематической связи.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности устройства передачи крутящего момента путем предотвращения износа шлицев в шлицевых соединениях за счет их принудительной смазки.
Сущность технического решения заключается в том, что в устройстве передачи крутящего момента от вала компрессора к коробке приводных агрегатов газотурбинного двигателя, включающем прямозубое ведомое цилиндрическое колесо и коническую шестерню, согласно изобретению между цилиндрическим колесом и конической шестерней с помощью шлицевых соединений установлен промежуточный вал, который имеет на концах внутренние кольцевые полости, соединенные радиальными каналами с полостями шлицевых соединений, причем прямозубое колесо и коническая шестерня выполнены с внутренними буртиками, диаметр которых меньше внутреннего диаметра впадин шлицев промежуточного вала.
Выполнение внутренних кольцевых полостей между шлицами и открытыми торцами промежуточного вала, соединенных радиальными каналами с полостями шлицевых соединений, а также выполнение прямозубого колеса и конической шестерни с внутренними буртиками, диаметр которых меньше внутреннего диаметра впадин шлицев промежуточного вала, обеспечивает постоянную прокачку маслом шлицевых соединений, удаление продуктов износа шлицев, их смазку и охлаждение, что в целом повышает надежность работы устройства.
На фиг.1 изображено устройство передачи крутящего момента в разрезе.
На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде (шлицевое соединение).
На фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 по шлицевому соединению.
Устройство передачи крутящего момента газотурбинного двигателя 1 состоит из прямозубой шестерни 2 вала компрессора, колеса промежуточного цилиндрического 3, шестерни конической 4, колеса зубчатого конического 5, вала 6 передачи крутящего момента к коробке приводных агрегатов и промежуточного вала 7. Колесо 3 и шестерня 4 установлены на подшипниковых опорах 8 и 9, а кинематическая связь между ними осуществляется промежуточным валом 7 с эвольвентными шлицами 10. Промежуточный вал 7 своими шлицами 10 центрируется по шлицам 11 колеса 3 и шестерни 4 за счет зазора 12 в них. Колесо 3 и вал 7 имеют открытые внутренние полости 13, через которые при работе двигателя происходит струйная подача масла на внутреннюю поверхность 14 вала 7. Между кромкой шлицев 11 и торцовой поверхностью 15 колеса зубчатого 3 выполнены внутренние кольцевые полости 16, диаметры которых больше, чем диаметр буртика 17. Такая же полость выполнена на шестерне 4. Вал 7 имеет на концах внутренние полости 18 большего диаметра, чем поверхность 14. Полости 18 имеют радиальные каналы 19, соединяющиеся с кольцевыми полостями 16. Шлицевые соединения вала 7 с колесом 3 и шестерней 4 имеют радиальные зазоры 20. Внутренние буртики 17 на колесе 3 и шестерне 4 ограничивают осевое перемещение вала 7 с гарантированным зазором между торцами вала и создают порог для уровня масла в полостях 16 шлицевых соединений, так как внутренние диаметры буртиков 17 колеса 3 и шестерни 4 меньше, чем внутренний диаметр 21 впадин шлицев вала 7.
Устройство работает следующим образом. Крутящий момент от вала компрессора через шестерню 2 передается колесу 3, далее через промежуточный вал 7 к шестерне конической 4, затем через коническое колесо 5 к валу 6 на коробку приводных агрегатов. Сквозь открытые полости 13 колеса 3 и вала 7 осуществляется струйная подача масла на внутреннюю поверхность 14 вала. Так как вал 7 вращается с частотой, при которой невозможен свободный слив масла из его полости под действием собственного веса, то под действием центробежной силы масляная пленка перемещается по поверхности 14 в двух направлениях - к кольцевым полостям 18. Далее, также под действием центробежной силы через радиальные отверстия 19 масло распределяется в кольцевых полостях 16. Внутренние буртики поверхностью 17 на колесе 3 и шестерне 4 ограничивают возможность перетекания масла во внутренние полости колеса и шестерни и направляют его по боковым зазорам 12 и радиальным зазорам 20. Таким образом, происходит постоянная прокачка маслом шлицевых соединений, удаляются продукты износа шлицев, происходит их смазка и охлаждение, что повышает надежность работы устройства.
Устройство передачи крутящего момента от вала компрессора к коробке приводных агрегатов газотурбинного двигателя, включающее прямозубое ведомое цилиндрическое колесо и коническую шестерню, отличающееся тем, что между цилиндрическим колесом и конической шестерней с помощью шлицевых соединений установлен промежуточный вал, который имеет на концах внутренние кольцевые полости, соединенные радиальными каналами с полостями шлицевых соединений, причем прямозубое колесо и коническая шестерня выполнены с внутренними буртиками, диаметр которых меньше внутреннего диаметра впадин шлицев промежуточного вала.
