Коробка приводов агрегатов авиационного двигателя, такого как турбореактивный двигатель



Коробка приводов агрегатов авиационного двигателя, такого как турбореактивный двигатель
Коробка приводов агрегатов авиационного двигателя, такого как турбореактивный двигатель

 


Владельцы патента RU 2423292:

ИСПАНО-СЮИЗА (FR)

Изобретение относится к области авиационной техники и направлено на усовершенствование коробки приводов агрегатов авиационного двигателя. В коробке установлена электрическая машина, такая как генератор переменного тока, ротор которого вращается в опорном подшипнике, установленном в опорной детали из материала с относительно низким коэффициентом теплового расширения. При этом сама опорная деталь установлена в крышке статора, образующей тепловой мостик между корпусом статора электрической машины и картером коробки приводов агрегатов. Технический результат заключается в улучшении условий работы подшипника и теплопроводность картера коробки. 4 н. и 6 з.п. ф-ли, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к коробке приводов агрегатов в авиационном двигателе, таком как турбореактивный или турбовинтовой двигатель, при этом коробка содержит металлический картер, на конце которого установлена электрическая машина, в частности генератор переменного тока, содержащий статор с обмотками и ротор с постоянными магнитами, подающий электрический ток на некоторые виды оборудования двигателя.

Ротор электрической машины вращается в опорном подшипнике, как правило, в роликовом подшипнике или в шарикоподшипнике, установленном в кольцевой крышке, закрывающей ротор электрической машины и предназначенной для крепления на картере коробки приводов агрегатов.

Эта электрическая машина характеризуется повышенными скоростями вращения и небольшими нагрузками, которые могут являться причиной динамических напряжений, приводящих к поломкам подшипника.

Чтобы избежать этого нежелательного явления или, по меньшей мере, ослабить его влияние, используют крышку, выполненную из титана, который имеет низкий коэффициент теплового расширения, что позволяет ограничить дифференциальные тепловые расширения между наружным кольцом подшипника и частью крышки, в которой установлено это кольцо.

За счет этого избегают появления в подшипнике большого люфта, который увеличивает биение ротора и приводит к быстрому износу и разрушению подшипника.

Во время работы электрической машины большое количество тепла распространяется в обмотку статора, и его необходимо удалять за счет теплопроводности через картер коробки, который, например, выполнен из алюминия и, следовательно, является хорошим проводником тепла.

Вместе с тем, крышка статора электрической машины препятствует удалению тепла, так как титан обладает низкой теплопроводностью (его коэффициент теплопроводности примерно в двадцать раз ниже, чем у алюминия). Это приводит к аккумуляции тепла и к значительному повышению температуры в электрической машине и может стать причиной коксования масла, находящегося в машине, и перегрева статора, который теряет при этом свои механические свойства.

Технической задачей настоящего изобретения является, в частности, устранение указанных недостатков.

Поставленная задача согласно настоящему изобретению решена путем создания коробки приводов агрегатов авиационного двигателя, содержащей картер из теплопроводящего материала, на котором установлен статор электрической машины, ротор которой вращается в опорном подшипнике, установленном в опорной детали из материала с относительно низким коэффициентом теплового расширения, которая характеризуется тем, что опорная деталь для опорного подшипника установлена в крышке статора электрической машины, при этом крышку устанавливают на картере коробки и выполняют из теплопроводящего материала, обладающего теплопроводностью, намного превышающей теплопроводность опорной детали, и образующего тепловой мостик между статором электрической машины и картером коробки.

Таким образом, изобретение позволяет сохранить преимущества средств, использовавшихся в известных технических решениях, и одновременно устранить их недостатки. Выполнение опорной детали подшипника из материала с низким коэффициентом теплового расширения позволяет избежать дифференциальных расширений между опорным подшипником и опорной деталью и, следовательно, уменьшить биение и разрушение подшипника. Установка этой опорной детали на крышке статора из теплопроводящего материала, которую крепят на картере коробки, позволяет за счет теплопроводности достичь удаления тепла, распространяющегося в статоре электрической машины.

Согласно другому отличительному признаку настоящего изобретения, опорная деталь подшипника закреплена в отверстии крышки статора и центрирована в соответствующем отверстии картера коробки.

Предпочтительно опорную деталь подшипника крепят запрессовкой в отверстии крышки статора.

В варианте выполнения изобретения опорная деталь подшипника является кольцевой деталью, содержащей на наружной окружной поверхности цилиндрическую юбку, заходящую в отверстия крышки статора и картера коробки, а на внутренней поверхности размещены средства монтажа наружного кольца подшипника ротора электрической машины.

Предпочтительно на опорной детали выполнен наружный кольцевой бортик, который зажат между крышкой статора и картером коробки для крепления опорной детали.

В частном варианте выполнения изобретения опорная деталь выполнена из титана, тогда как крышка статора электрической машины и картер коробки приводов агрегатов выполнен из алюминия.

Объектом настоящего изобретения является также опорная деталь подшипника для описанной выше коробки приводов агрегатов авиационного двигателя, характеризующаяся тем, что она выполнена из материала с относительно низким коэффициентом теплового расширения и содержит цилиндрическую юбку для установки в отверстия крышки статора электрической машины и картера коробки приводов агрегатов.

Объектом изобретения является также крышка статора для описанной выше коробки приводов агрегатов авиационного двигателя, характеризующаяся тем, что выполнена из теплопроводящего материала, например, из алюминия, и имеет кольцевую форму, при этом ее внутренняя окружность образует поверхность центровки опорной детали подшипника, а ее наружная часть образует средство установки и крепления на картере коробки приводов агрегатов.

Объектом изобретения является также авиационный двигатель, оборудованный описанной выше коробкой приводов агрегатов.

Настоящее изобретение и его другие отличительные признаки, детали и преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве примера выполнения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

Фиг.1 изображает осевой разрез электрической машины, установленной на коробке приводов агрегатов из предшествующего уровня техники.

Фиг.2 - осевой разрез электрической машины на коробке приводов агрегатов в соответствии с настоящим изобретением.

Алюминиевый картер 10 коробки приводов агрегатов известного авиационного двигателя, например, такого как турбореактивный двигатель, показан на фиг.1. Коробка содержит вращающийся вал 12, который выходит наружу картера 10 и на котором установлен ротор 14 электрической машины, такой как генератор 16 переменного тока, предназначенный для питания электрической энергией некоторых компонентов, например, вычислительного устройства.

Генератор 16 переменного тока содержит статор 18 с обмоткой, установленный в корпусе 20 из теплопроводящего материала, например, из алюминия, внутри которого вращается ротор 14, оборудованный постоянными магнитами 22.

Вал 12 вращается в опорном подшипнике, таком как роликовый или шариковый подшипник 24, установленный в центральном отверстии крышки 26 кольцевой формы, которая закрывает корпус 20 статора генератора переменного тока и содержит цилиндрическую юбку 28, вставленную в соответствующее отверстие картера 10 коробки приводов агрегатов.

Крышка 26 выполнена из титана, выбранного благодаря его легкости и низкому коэффициенту теплового расширения. Благодаря этой характеристике крышки дифференциальные тепловые расширения между крышкой 26 и наружным кольцом 30 подшипника, установленного в центральном отверстии крышки, являются слабыми или почти ничтожными, поэтому во время работы подшипник 24 сохраняет хорошую центровку и вращение в центральном отверстии крышки 26.

Вместе с тем коэффициент теплового расширения титана является относительно низким по сравнению с алюминием, поэтому крышка 26 препятствует передаче в картер 10 коробки приводов агрегатов тепла, генерируемого в статоре 18 генератора переменного тока во время работы.

Это может привести к коксованию масла, содержащегося в статоре, и к значительному нагреву последнего, что уже было упомянуто выше.

Настоящее изобретение позволяет просто и эффективно избежать этого недостатка. Согласно изобретению крышка 26 статора генератора переменного тока состоит из двух деталей: опорной детали 40 для подшипника 24 и кольцевой детали 42, на которой установлена опорная деталь 40 и которая одновременно служит крышкой для корпуса статора и является элементом теплового соединения с картером 10 коробки приводов агрегатов.

Как показано на фиг.2, наружное кольцо 30 подшипника 24 установлено в центральном отверстии опорной детали 40 и содержит наружный кольцевой бортик 44, прижатый к опорной детали 40 через прокладку 46 и закрепленный на этой детали при помощи болтов 48.

На своей наружной окружной поверхности опорная деталь 40 содержит цилиндрическую юбку 50, при помощи которой осуществляется ее центрирование в отверстии картера 10 коробки приводов агрегатов и закрепление запрессовкой в центральном отверстии кольцевой детали 42.

Деталь 42 содержит нижнюю сторону, прижатую к кольцевой части картера 10 коробки приводов агрегатов, и противоположную ей сторону, опирающуюся на конец корпуса 20 статора генератора 16 переменного тока, при этом деталь 42 крепят на этом корпусе при помощи винтов так же, как и крышку 26 крепят на корпусе 20 на фиг.1.

Тороидальные уплотнительные прокладки установлены между юбкой 50 опорной детали 40 и краем отверстия картера 10, в котором установлена юбка, т.е. между юбкой и краем отверстия кольцевой детали 42. Кроме того, юбка 50 имеет наружный кольцевой бортик 52, который зажат между картером 10 коробки приводов агрегатов и кольцевой деталью 42.

Опорная деталь 40 выполнена из материала с относительно низким коэффициентом теплового расширения, например, из титана, чтобы максимально уменьшить дифференциальные тепловые расширения между деталью и наружным кольцом 30 подшипника.

Кольцевая деталь 42 выполнена из теплопроводящего материала, например, из алюминия, обладающего теплопроводностью, намного превышающей теплопроводность опорной детали 40, и она выполняет роль теплового мостика между корпусом 20 статора генератора переменного тока и картером 10 коробки приводов агрегатов, причем корпус статора и картер коробки выполнены из алюминия.

Таким образом, тепловая энергия, которая выделяется в статоре во время работы генератора переменного тока, удаляется через кольцевую деталь 42 и картер 10 коробки приводов агрегатов и не накапливается внутри статора.

Разумеется, что опорную деталь 40 подшипника можно выполнять из материала с низким коэффициентом теплового расширения, отличного от титана, а кольцевую деталь 42 можно выполнять из теплопроводящего материала, отличного от алюминия, при этом используемые материалы предпочтительно должны быть легкими.

1. Коробка приводов агрегатов авиационного двигателя, содержащая картер (10) из теплопроводящего материала, на котором установлен статор электрической машины (16), ротор (14) которой вращается в опорном подшипнике (24), установленном в опорной детали из материала с относительно низким коэффициентом теплового расширения, отличающаяся тем, что опорная деталь (40) для опорного подшипника (24) установлена в крышке (42) статора электрической машины, при этом крышка установлена на картере (10) коробки приводов агрегатов и выполнена из теплопроводящего материала, обладающего теплопроводностью, намного превышающей теплопроводность опорной детали (40), и образующего тепловой мостик между статором электрической машины и картером (10) коробки.

2. Коробка по п.1, отличающаяся тем, что опорная деталь (40) подшипника закреплена в отверстии крышки (42) статора и центрирована в соответствующем отверстии картера (10) коробки.

3. Коробка по п.1, отличающаяся тем, что опорная деталь (40) подшипника является кольцевой деталью, содержащей на наружной окружной поверхности цилиндрическую юбку (50), заходящую в отверстия крышки (42) статора и картера (10) коробки, а на внутренней окружной поверхности установлены средства монтажа наружного кольца (30) подшипника (24).

4. Коробка по п.1, отличающаяся тем, что на опорной детали (40) выполнен наружный кольцевой бортик (52), который зажат между крышкой (42) статора и картером (10) коробки.

5. Коробка по п.1, отличающаяся тем, что наружное кольцо (30) подшипника закреплено на опорной детали (40) при помощи болтов.

6. Коробка по п.1, отличающаяся тем, что опорная деталь (40) подшипника выполнена из титана.

7. Коробка по п.1, отличающаяся тем, что крышка (42) статора электрической машины и картер (10) коробки выполнены из алюминия.

8. Опорная деталь подшипника для коробки приводов агрегатов авиационного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена из материала с относительно низким коэффициентом теплового расширения и содержит цилиндрическую юбку (50) для установки в отверстия крышки статора электрической машины и картера (10) коробки приводов агрегатов.

9. Крышка статора для коробки приводов агрегатов авиационного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что выполнена из теплопроводящего материала, например из алюминия, и имеет кольцевую форму, при этом ее внутренняя окружная поверхность образует поверхность центровки опорной детали (40) подшипника, а ее наружная поверхность служит для установки и крепления на картере (10) коробки приводов агрегатов.

10. Авиационный двигатель, отличающийся тем, что содержит коробку приводов агрегатов по п.1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к многопоточному редуктору, в частности к редуктору с разделением потока крутящего момента на множество потоков для летательного аппарата, предпочтительно в варианте одновинтового винтокрылого летательного аппарата большой грузоподъемности.

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств для воздухоплавания. .

Изобретение относится к области авиации. .

Автожир // 2360837
Изобретение относится к авиационной технике. .

Изобретение относится к конструкции хвостового вала трансмиссии вертолета, оснащенного измерителем крутящего момента. .

Изобретение относится к конструкциям трансмиссий вертолетов. .

Изобретение относится к конструкциям трансмиссий вертолетов. .

Самолет // 2261196
Изобретение относится к летательным аппаратам. .

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в транспортных средствах, движителем которых является воздушный винт

Изобретение относится к области авиации

Изобретение относится к конструкции зубчатой передачи хвостового редуктора трансмиссии вертолета. Хвостовой редуктор содержит установленные в картере ведущее и ведомое конические зубчатые колеса и подшипниковые опоры валов зубчатых колес. Вал рулевого винта выполнен двухопорным с хвостовым участком, смонтированным в роликовом подшипнике внутренней опоры вала ведомого зубчатого колеса. Внешняя подшипниковая опора вала ведомого зубчатого колеса установлена в конусной крышке картера и выполнена в виде двух шариковых упорных подшипников с регулировочными кольцами между ними. Картер имеет четыре присоединительные лапы для верхнего крепления редуктора к концевой балке вертолета. Повышается надежность хвостового редуктора вертолета. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции трансмиссии вертолета. Хвостовой вал содержит горизонтальную часть, соединяющую главный и промежуточный редукторы, и наклонную концевую часть, соединяющую промежуточный и хвостовой редукторы. Горизонтальная часть вала состоит по длине из нескольких отсеков, включающих трубчатые секции и подшипниковые опоры. Соединительные узлы трубчатых секций горизонтальной части вала выполнены со шлицевыми наконечниками, установленными в подшипниковых опорах. На первой подшипниковой опоре со стороны главного редуктора шлицевой соединительный узел трубчатой секции выполнен с пластинчатой муфтой, снабженной шлицевым фланцем, взаимодействующим со шлицевым наконечником соседней трубчатой секции. Подсоединение последней трубчатой секции к промежуточному редуктору и подсоединение наклонной концевой части вала, соответственно, к промежуточному редуктору и к хвостовому редуктору выполнены с помощью шлицевых соединительных узлов с пластинчатыми муфтами. Подсоединение первой трубчатой секции к главному редуктору осуществлено с помощью фланцевого соединения с пластинчатой муфтой. Сокращается время подготовки вертолета к полету. 3 ил.

Изобретение относится к конструкции промежуточного редуктора хвостовой трансмиссии вертолета. Ведущее (4) и ведомое (5) конические зубчатые колеса выполнены заодно со своими валиками и установлены между собой с изменением направления вращения. В картере (1) каждое из зубчатых колес установлено на двух подшипниковых опорах. Зона зацепления зубчатых венцов зубчатых колес расположена между передними и задними подшипниковыми опорами валиков. Картер выполнен с передней стенкой, изогнутой с наклоном верхней части вперед, в соответствии с положением зубчатых колес, установленных с заданным углом между осями, и с двумя крышками (2, 3). В расточке в нижней части передней стенки установлен роликовый подшипник (6) передней опоры валика ведущего зубчатого колеса (4). В расточке с внутренней стороны нижней крышки установлен двухрядный шариковый подшипник (10) задней опоры валика ведущего зубчатого колеса (4). В расточке картера с внутренней стороны в верхней части передней стенки установлен роликовый подшипник (19) передней опоры валика ведомого зубчатого колеса (5). В расточке верхней крышки установлен двухрядный шариковый подшипник(22) задней опоры валика ведомого зубчатого колеса (5). Изобретение предназначено для изменения направления оси хвостового вала и передачи крутящего момента от главного редуктора к хвостовому редуктору. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в винтокрылых летательных аппаратах. Регулируемая трансмиссия винтокрылого летательного аппарата содержит редуктор (1), две обгонные муфты (2) на валах от двигателей, вал (4) несущего винта, вал (5) пропульсивного движителя, и дифференциал, который связан зубчатыми колесами (3) с валами двигателей. Одно выходное звено (7) дифференциала соединено с валом (5) пропульсивного движителя. Другое выходное звено (8) дифференциала связано с валом (4) несущего винта через высокоскоростную обгонную муфту (12). Водило (9) дифференциала связано с валом (4) несущего винта через низкоскоростную обгонную муфту (11). Каждое звено дифференциала имеет устройство торможения (13, 14). Изобретение позволит значительно увеличить скорость полета за счет снижения оборотов несущего винта, повысить тягу несущего винта (несущих винтов) на малых скоростях полета и безопасность летательного аппарата при работе у земли. 1 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники. Криогенный турбоэлектрический самолет короткого взлета и посадки выполнен по продольной схеме триплана с передним горизонтальным оперением, двухкилевым Н-образным оперением. Самолет содержит фюзеляж, крылья, колесное шасси, силовую установку и изменяемую в полете движительную систему с тремя разновеликими флюгерно-реверсивными винтами. Переднее горизонтальное оперение оснащено элевонами и включает консоли цельноповоротного стабилизатора, выполненные с возможностью дифференциального и синфазного поворота относительно межкилевой поперечной оси совместно с винтами от горизонтального положения вниз и вверх. Силовая установка, выполненная по параллельно-последовательной гибридной технологии силового привода, снабжена левым и правым электродвигателями, смонтированными в мотогондолах, газотурбинным двигателем, оснащенным передним выходным валом для отбора мощности на редуктор большего винта и выходным валом для отбора мощности, вращательно связанными через выходную и входную муфты сцепления соответственно с большим винтом и электродвигателем-генератором, выполненным обратимым. Изобретение направлено на увеличение взлетной горизонтальной тяговооруженности и весовой отдачи. 2 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям трансмиссий легких вертолетов соосной схемы. Редуктор вертолета соосной схемы содержит корпус, с установленными вертикально и коаксиально внутри него, с возможностью вращательного движения, пустотелые валы. На одном конце каждого вала закреплен несущий винт. Маслосборник расположен в камере корпуса и с помощью подшипников и конических зубчатых передач соединен со вторыми концами пустотелых валов верхнего и нижнего несущих винтов. При этом на валу верхнего несущего винта установлено насосное колесо с лопатками, выполненными на его внутренней поверхности под углом α относительно его радиуса, и оснащенное равномерно расположенными на нижней торцевой поверхности отверстиями, оси которых расположены параллельно оси насосного колеса. По внутренней поверхности маслосборника выполнены лопатки под углом β относительно его радиуса, противоположно направленные наклону лопаток упомянутого насосного колеса. Корпус камеры заполнен смазочным материалом и посредством канала, зазоров и калиброванных отверстий гидравлически связан с подшипниками и зубчатыми передачами. Достигается повышение надежности редуктора соосных винтов. 1 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам для воздухоплавания. Энергодвигательная установка для дирижабля содержит корпус дирижабля, пропеллеры, соединенные с электродвигателями, энерговырабатывающую установку, электрически связанную с электродвигателями. Силовая установка выполнена в виде реактивного двигателя с управляемым соплом. Основной энерговырабатывающий элемент выполнен в виде электрического генератора, вал которого соединен с валом силовой установки. Корпус дирижабля выполнен каплевидной формы, по периметру которой с внешней стороны установлены электродвигатели, электрически соединенные с электрическим генератором и механически соединенные с пропеллерами. Корпус электродвигателей выполнен сферической формы с возможностью установки в сферическую расточку опор для установки электродвигателей. В корпусе дирижабля установлен аккумулятор, электрически соединенный через блок управления электрическим генератором с электрическим генератором. Изобретение направлено на улучшение динамических характеристик, управляемости и устойчивости дирижабля. 2 ил.

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к конструкциям трансмиссий вертолетов. Трансмиссия вертолета, содержит двигатель, посредством муфты своим валом соединенный с ведущим валом редуктора, кинематически связанным с валом несущего винта вертолета, со ступицей винта, несущей шарнирно связанные с ней лопасти с комлями, снабженными поводками для связи с автоматом перекоса. Вал двигателя соединен с полумуфтой, имеющей пазы, выполненные с криволинейными стенками и расположенные параллельно ее оси, в которые входят пакеты из плоских пружин, связанные с ведомой полумуфтой. Полумуфта соединена с возможностью свободного относительного вращения с ведущим валом редуктора, соединенным с барабаном храповым колесом. Зубья храпового колеса расположены с возможностью зацепления с зубьями на буксе, связанной с ведомой полумуфтой цилиндрическим шлицевым соединением и имеющей проточку. На внешней поверхности расположено водило с осевыми пазами, в которых размещены соответствующие зубья буксы. Водило имеет внутренний пустотелый цилиндрический выступ, наружная поверхность которого оснащена кольцевым гребнем. На наружной поверхности расположены колодки с проточками для гребня, снабженные осевыми пазами, имеющие возможность контакта с зубьями вилки. Между зубьями вилки и пазами колодок установлены пружины дугообразной формы. Между водилом и буксой установлены пружины, имеющие возможность опоры на соответствующие торцы водила и буксы. Достигается повышение надежности трансмиссии вертолета в периоды неустановившегося движения и в случае полета в режиме авторотации при отказе двигателя. 4 ил.
Наверх