CN102317657B - 行星减速齿轮装置的润滑与冷却 - Google Patents

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Abstract

行星减速齿轮装置的润滑与冷却，特别是航空涡轮机，是通过安装在齿轮装置行星架(30)上并构成围绕固定输油支板(56)的离心收油池的圆柱形壳体(52)来进行，所述圆柱形壳体(52)带有径向管道(62，64，66)，用来向喷嘴(68)供油，所述喷嘴指向行星齿轮(28)与齿轮装置外环(16，20)相啮合的区域。

Description

行星减速齿轮装置的润滑与冷却
技术领域
本发明主要涉及行星减速齿轮装置的润滑与冷却，特别是诸如飞机发动机的涡轮机。
背景技术
行星减速齿轮装置适合传输高动力。在涡轮喷气发动机中，可以用来通过传动轴驱动反转的螺旋桨，所述传动轴的旋转速度要远快于螺旋桨。
按照传统方式，行星齿轮装置包括中央或太阳齿轮、外环齿轮、以及与太阳齿轮和环齿轮相啮合的行星齿轮，以及在所述三个部件中，其中一个部件的支架必须防止转动，目的是使齿轮装置能够工作。当行星架被阻止转动时，中央齿轮和环齿轮分别处于驱动和被驱动状态，反之亦然。于是，对齿轮装置和行星齿轮轴的润滑和冷却就不再困难，可以通过喷嘴来进行，喷嘴不转动并连续向行星齿轮与中央齿轮和环齿轮相啮合的区域喷油，以及向行星齿轮轴喷油。
然而，在最通常的配置中，正是外环不转，而中央齿轮和行星架则处于驱动或被驱动状态。那么，对轴和行星齿轮啮合区域的润滑就带来了一个问题，这个问题在现有技术中是通过复杂的管路网来解决的，这些管路用来在压力下输送油，使用了动态密封件或转动接头，而这些密封件或转动接头承受摩擦并需要定期检查和更换。
发明内容
本发明的一个具体目标是对这种齿轮装置进行连续冷却和润滑，且不需要使用带转动接头的复杂的管路网在压力下输送油。
为此，本发明提出了行星减速齿轮装置，其包括中央齿轮、外环、以及与中央齿轮和外环相啮合的行星齿轮，所述行星齿轮安装成可在行星架上自由转动，所述齿轮装置包括通过向齿组和行星齿轮轴上喷润滑油的润滑和冷却装置，所述齿轮装置的特征在于，润滑和冷却装置包括固定到行星架上并构成回收油池的圆柱形壳体，该壳体围绕输油的固定装置。
为了对行星齿轮和其旋转轴的啮合区域进行润滑和冷却，在本发明中，使行星架装配有圆柱形壳体，该圆柱形壳体围绕输送润滑油的固定装置。这些装置所输送的润滑油由离心作用而得以回收在圆柱形壳体中，再从该圆柱形壳体送到行星齿轮啮合的区域和所述行星齿轮的轴处，且无需使用为此目的的转动接头。
因此，这些润滑和冷却装置的特征在于它们的简单性和可靠性，而且可与输油装置相兼容，这些输油装置用来向涡轮机内需要润滑和冷却的其他设备送油，于是，为该齿轮装置和其他设备安装公用的输油泵成为可能。
根据本发明的另一个特性，圆柱形壳体包括径向或大体径向管道，用来将润滑油送到指向齿组和行星齿轮轴的喷嘴处。
在本发明的最佳实施例中，输送润滑油的固定装置包括：至少一个支板，其与中央齿轮的轴平行，并带有径向指向圆柱形壳体的喷油器，所述壳体包括由径向隔板分开的环形隔间，每个隔间连接到向喷嘴送油的管道上。
这个布局可以更均匀、更有规律地将润滑油送到需要润滑和冷却的各个区域。
实际上，圆柱形壳体和行星架轴向布置在中央齿轮的两侧，并且通过在行星齿轮之间延伸的轴向臂连接到一起。
本发明还提出了一种涡轮机，诸如作为航空发动机的涡轮喷气发动机，其特征在于，其包括了上述类型的将涡轮轴连接到一个或两个螺旋桨传动轴上的行星减速齿轮装置。
附图说明
参照附图阅读以示例给出的如下说明，可以更好地理解本发明，本发明的其他特性、细节和优点会更清楚地显现出来，附图如下：
图1为现有技术涡轮机行星减速齿轮装置轴向剖面半视图；
图2为图1所示齿轮装置的正面图；
图3为本发明减速齿轮装置的正面图；
图4为该减速齿轮装置的轴向剖面图；以及
图5为安装在涡轮机上的本发明减速齿轮装置的轴向剖面半视图。
具体实施方式
首先参照图1，该图为已知行星减速齿轮装置的示意图，所示齿轮装置安装在诸如飞机涡轮喷气发动机的涡轮机上，这种发动机带有两个共轴反转螺旋桨，由涡轮轴10经由行星减速齿轮装置12带动旋转。齿轮装置主要包括：强制随涡轮轴10转动的中央或太阳齿轮14，安装在涡轮机固定部件18上的固定的第一外环16，固定到轴22端部带动发动机其中一个螺旋桨转动的活动的第二外环20。所述轴向下游延伸并由位于发动机固定结构部件26上的轴承24引导旋转。齿轮装置还包括：行星齿轮28，其与中央齿轮14、固定的第一外环16、以及活动的第二外环20相啮合。行星齿轮安装成可在行星架30上自由转动，行星架30固定到向下游延伸并驱动发动机的第二螺旋桨旋转的轴31上。
更确切地说，每个行星齿轮28包括：第一外缘齿组32，其与第二外环20的内齿组相啮合；以及与第一齿组同一轴线上的第二齿组34，其形成于行星齿轮28的上游端，该第二齿组34与固定的第一环16的内齿组相啮合。
每个齿轮28还通过轴承38，例如滚子轴承，安装在行星架30的圆柱形支架36上并被引导旋转。
减速齿轮装置12的润滑和冷却经由发动机固定部件上的喷嘴40，42，44来进行，这些喷嘴指向行星齿轮28外齿组32和第二外环20之间、行星齿轮28外齿组34和第一外环16之间，以及行星齿轮28外缘齿组32与中央齿轮14之间的啮合区域，如图1所示。
其他喷嘴46和48用来润滑和冷却对轴10引导旋转的轴承50和对轴22引导旋转的轴承24，轴22固定到第二外环20上。
图2示出了减速齿轮装置12的主要部件，即，中央齿轮14、固定式第一外环16、固定到轴22上的第二外环20、以及行星齿轮28，在这个实施例中共有四个行星齿轮，箭头表示齿轮、运动的外环20和行星架30的旋转方向。
可以看出，当中央齿轮14被逆时针带动旋转时，行星齿轮28和运动的外环20则沿顺时针方向被带动旋转，与此同时，行星架30则沿逆时针方向转动。
在这个已知实施例中，行星齿轮的齿组与中央齿轮14相啮合的区域，以及它们与环16和20相啮合的区域都只能得到间断性地润滑和冷却，因为喷嘴40，42以及44都不转动，也不能随环内的行星齿轮28的轨道运动。此外，已有技术并没有提供可润滑和冷却行星齿轮轴承38的任何解决方案。
本发明可以使这个问题通过图3和图4所示装置以简单、可靠而且成本不高的方式得以解决，该装置主要包括位于减速齿轮装置12上游、固定式外环16内部的圆柱形壳体52，圆柱形壳体52通过轴向臂54固定到行星架上，只能随行星架30一起转动，轴向臂延伸到行星齿轮28之间的减速齿轮装置12内。
圆柱形壳体52构成了一种离心收油池，用来回收由径向相对的支板(strip)所输送的油，这两个支板沿带有中央齿轮14的轴从上游向减速齿轮装置12方向延伸并装有喷油器58，该喷油器58可向邻近的环形隔间(annular compartment)喷油，而这些环形隔间是由圆柱形壳体52内部径向隔板60在其内部构成的。圆柱形壳体52的每个环形隔间连接到向外延伸的径向或大体径向管道62，64，66上，这些管道的自由端处装有喷嘴68，指向需要润滑和冷却的区域，即，指向行星齿轮28滚珠轴承38，并指向行星齿轮28与固定式外环16、活动的外环20和或许中央齿轮14相啮合的区域。
如图3所示，喷嘴68相对于行星齿轮28有角度地设置，以便位于这些齿轮相对于其旋转方向的上游，并沿切线方向将润滑油喷向这些齿轮齿组所在的区域，在该区域它们开始与第一环16、第二环20和中央齿轮14齿组分别啮合。
图4示出了本发明的减速齿轮装置12在图1所示类型涡轮机内是如何布置的。
通过安装在支板56下游端的喷嘴44将润滑油注入圆柱形壳体52的内部，可对中央齿轮14进行润滑和冷却。因为中央齿轮14的外径要远小于环16和20的内径，所以完全可以润滑行星齿轮28外缘齿组32在径向相对的两个固定点上与中央齿轮14相啮合的区域，这些点是固定的，而且，与行星齿轮28外缘齿组32和34分别与外环20和16啮合区域的间断性润滑，上述这种润滑引起的问题要少的多。
另外，图5示出了与图4相同的部件，这些部件与图1所示涡轮机部件相关。
本发明还适用于只带有一个外环的行星减速齿轮装置。在这种情况下，例如，可以撤去第一外环16，而保留第二外环20。通过调整螺旋桨的螺距，即，构成螺旋桨的叶片的角度设置，可以确定一个螺旋桨相对于另一个的转速，制动一个螺旋桨，以加速另一个螺旋桨，直到两个螺旋桨达到平衡。

Claims (15)

1.行星减速齿轮装置，其包括中央齿轮(14)、外环(16，20)、以及与中央齿轮(14)和外环(16，20)相啮合的行星齿轮(28)，所述行星齿轮安装成可在行星架(30)上自由转动，所述齿轮装置包括通过向齿组(32，34)和行星齿轮(28)轴上喷润滑油的润滑和冷却装置，所述齿轮装置的特征在于，润滑和冷却装置包括固定到行星架(30)上并构成收油池的圆柱形壳体(52)，该壳体围绕在输油的固定装置(56)周围。
2.根据权利要求1所述的齿轮装置，其特征在于，圆柱形壳体(52)包括径向管道(62，64，66)，这些管道用来将润滑油送到指向齿组和行星齿轮(28)轴的喷嘴(68)处。
3.根据权利要求1所述的齿轮装置，其特征在于，输送润滑油的固定装置包括至少一个与中央齿轮(14)轴平行的支板(56)，该支板(56)带有径向指向圆柱形壳体(52)的喷油器(58)，所述壳体包括由径向隔板分开的环形隔间，每个隔间连接到向喷嘴(68)输油的管道(62，64，66)上。
4.根据权利要求2所述的齿轮装置，其特征在于，输送润滑油的固定装置包括至少一个与中央齿轮(14)轴平行的支板(56)，该支板(56)带有径向指向圆柱形壳体(52)的喷油器(58)，所述壳体包括由径向隔板分开的环形隔间，每个隔间连接到向喷嘴(68)输油的管道(62，64，66)上。
5.根据权利要求3所述的齿轮装置，其特征在于，所述输油固定装置包括两个径向相对且平行的支板(56)，该支板(56)带有指向圆柱形壳体(52)环形隔间的喷油器(58)。
6.根据权利要求1所述的齿轮装置，其特征在于，喷嘴(68)位于行星齿轮相对于其旋转方向的上游，并沿切线方向相对于行星齿轮齿组指向所述齿组与外环(16，20)相啮合的区域。
7.根据权利要求2所述的齿轮装置，其特征在于，喷嘴(68)位于行星齿轮相对于其旋转方向的上游，并沿切线方向相对于行星齿轮齿组指向所述齿组与外环(16，20)相啮合的区域。
8.根据权利要求3所述的齿轮装置，其特征在于，喷嘴(68)位于行星齿轮相对于其旋转方向的上游，并沿切线方向相对于行星齿轮齿组指向所述齿组与外环(16，20)相啮合的区域。
9.根据权利要求4所述的齿轮装置，其特征在于，喷嘴(68)位于行星齿轮相对于其旋转方向的上游，并沿切线方向相对于行星齿轮齿组指向所述齿组与外环(16，20)相啮合的区域。
10.根据权利要求5所述的齿轮装置，其特征在于，喷嘴(68)位于行星齿轮相对于其旋转方向的上游，并沿切线方向相对于行星齿轮齿组指向所述齿组与外环(16，20)相啮合的区域。
11.根据权利要求1至10其中之一所述的齿轮装置，其特征在于，圆柱形壳体(52)和行星架(30)都轴向位于中央齿轮(14)的两侧，并且它们通过在行星齿轮(28)之间延伸的轴向臂(54)而连接到一起。
12.根据权利要求1至10其中之一所述的齿轮装置，其特征在于，包括两个共轴外环(16，20)，两个环的齿组与行星齿轮(28)外缘齿组相啮合，其中一个环为固定的，另一个环为旋转移动的。
13.根据权利要求11所述的齿轮装置，其特征在于，包括两个共轴外环(16，20)，两个环的齿组与行星齿轮(28)外缘齿组相啮合，其中一个环为固定的，另一个环为旋转移动的。
14.一种涡轮机，其特征在于，其包括根据前面任一权利要求所述的行星减速齿轮装置，其将涡轮轴(10)连接到一个或两个螺旋桨传动轴上。
15.一种航空发动机，其特征在于，其包括根据权利要求1至13其中之一所述的行星减速齿轮装置，其将涡轮轴(10)连接到一个或两个螺旋桨传动轴上。
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