CN110553016A

CN110553016A - 变线速减速离合器

Info

Publication number: CN110553016A
Application number: CN201810560020.2A
Authority: CN
Inventors: 罗灿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-02
Filing date: 2018-06-02
Publication date: 2019-12-10
Also published as: EP3805606A4; CN111492156A; US20210054909A1; WO2019228265A1; CN111492156B; EP3805606A1; KR20200138375A; US11261939B2; JP2021524899A; JP7023385B2

Abstract

变线速减速离合器，由变线速行星排结构形式六的单排变线速双层星行星排和制动装置组成，行星排运动特性方程Nt‑a*Nq‑(1‑a)*Nj＝0，0.5<a<2,可以整理变形为变线速减速离合器的减速离合方程：Nj＝(1+k)*NA‑k*NB，k>1.0。行星架j作为输入端，一个中心轮A作为输出端，另一个中心轮B作为锁止端与制动装置连接，制动装置不制动时阻力必须极小。本发明有两种运行状态，可通过控制制动装置来选择运行状态。第一种：制动锁止端，NB＝0，减速离合方程为：NA＝(1/(1+k))*Nj，k>1.0,动力从输入端传动到输出端，减速效果很好，第二种：制动装置松开不制动锁止端，输出端可在外部荷载带动下自由转动，减速离合方程为：NB＝((1+k)/k)*NA‑(1/k)*Nj，k>1.0,锁止端转速被输入端行星架转速与输出端转速共同决定。

Description

变线速减速离合器

技术领域

本发明涉及一种行星排结构传动机械，具体为单排变线速双层星行星排与制动装置组成的，兼有减速器功能的离合器。

背景技术

现有直升机顶桨旋翼的传动路径上均设置有主减速器与离合器，主减速器负责减速传动，离合器结合时可以提供顶桨旋翼动力，离合器分离时断开顶桨旋翼动力可以让顶桨旋翼被动旋转实施紧急迫降。这两个设备各自单独设置，这部分传动系统的体积重量都不小。

本发明提出，利用新近发明的单排变线速双层星行星排与制动装置作为顶桨旋翼的传动装置，既可以发挥减速器的作用，又可以发挥离合器的作用。这样就减小了这部分传动系统的体积与重量。

发明内容

为了达到单排变线速行星排与制动装置作为传动装置，既可以发挥减速器作用，又可以发挥离合器作用的目的。本发明提出采用单排变线速双层星行星排与制动装置组合，形成变线速减速离合器。

行星排由两个中心轮(太阳轮或内齿圈)与带行星轮的行星架三个部件组成，三个部件的排列啮合结构关系决定其运动方程，决定其行星排种类。现有行星排按其运动特性方程可分为单层星行星排、双层星行星排，行星排三个部件为太阳轮t、行星架j、内齿圈q。设Zt为太阳轮齿数，Zq为内齿圈齿数，Nt为太阳轮转速,Nq为内齿圈转速,Nj为行星架转速，定义普通行星排的特性参数a＝Zq/Zt；定义变线速行星排的特性参数a＝(Zq*Zxt)/(Zt*Zxq)。其中变线速行星轮上有两套齿轮，与内齿圈q线速度相同的一套齿轮齿数为Zxq转速为Nxq、与太阳轮t线速度相同的另一套齿轮齿数为Zxt转速为Nxt。定义所有单层星行星排的运动特性方程为：Nt+a*Nq-(1+a)*Nj＝0，定义所有双层星行星排的运动特性方程为：Nt-a*Nq-(1-a)*Nj＝0。

普通行星排各部件齿轮分度圆的线速度是相同的。变线速行星排由两个中心轮与一至两层行星轮组成，其中某一层行星轮是变线速行星轮。该层变线速行星轮的每一个行星轮均分左右侧设置两套直径、模数、齿数可以不同的齿轮，分别与两个中心轮啮合。两套齿轮位于同一行星轮上，其转速(角速度)相等，而两套齿轮分度圆的线速度可以不相等，这就是“变线速”的行星轮。与一个中心轮啮合的各个齿轮拥有一种相同的齿轮模数、一种相同的分度圆线速度；与另一个中心轮啮合的各个齿轮拥有另一种相同的齿轮模数、另一种相同的分度圆线速度。两套齿轮模数可以不同，两种分度圆线速度可以不同。所述中心轮即以行星排轴心为旋转轴的太阳轮或内齿圈等，所述啮合包括变线速行星轮与中心轮之间直接啮合，包括变线速行星轮经另一层行星轮与中心轮间接啮合。具有变线速行星轮的行星排就是变线速行星排，变线速行星排具有七种结构形式，其中运动特性方程服从双层星行星排的运动特性方程的有四种结构形式，用于本发明的是其中的结构形式六。本文所述“可以不”指的是“可以或可以不”。

变线速双层星行星排包括两个中心轮、一个行星架，行星架上设置多个变线速行星轮，变线速行星轮为单层行星轮，每个行星轮轮轴上依次具有两套齿轮。一套齿轮对内直接与一个中心轮啮合，另一套齿轮对内直接与另一个中心轮啮合。一套齿轮与一个中心轮采用一种齿轮模数、具有一种分度圆线速度；另一套齿轮与另一个中心轮采用另一种齿轮模数、具有另一种分度圆线速度。上述两种模数可以不同，两种分度圆线速度可以不同。这种结构形式是变线速行星排结构形式六，参见图1、图2，图1、图2中1、2、3所示部件组成的行星排即为这种变线速双层星行星排。该变线速双层星行星排服从双层星行星排的运动特性方程：Nt-a*Nq-(1-a)*Nj＝0，0.5<a<2。由于服从双层星行星排的运动特性方程，虽然只有一层行星轮，还是称为变线速双层星行星排。该变线速双层星行星排的特性参数可以非常接近于1.0，这样Nj项的系数(1-a)相对别的项的系数非常小。该变线速双层星行星排是二自由度决定系统，系统中任意两个旋转构件的转速确定，系统中所有旋转构件的转速被决定。当0.5<a<2时，该变线速双层星行星排的运动特性方程可以整理变形为变线速减速离合器的减速离合方程：Nj＝(1+k)*NA-k*NB，k>1.0,NA是一个中心轮A的转速，NB是另一个中心轮B的转速。在本发明中，行星架j作为输入端，输入端可以连接发动机或动力系统，一个中心轮A作为输出端，输出端可以连接顶桨旋翼，另一个中心轮B作为作为锁止端，锁止端连接制动装置。当a的取值越接近于1.0，k值越大，在行星架j与中心轮A之间传动的传动比越大，可以实现高效的减速功能。当0.5<a<1.0时，运动特性方程Nt-a*Nq-(1-a)*Nj＝0可以整理变形为减速离合方程Nj＝(1/(1-a))*Nt-(a/(1-a))*Nq，k＝a/(1-a)，这时Nt作为NA，Nq作为NB，参见图1。当1.0<a<2.0时，运动特性方程Nt-a*Nq-(1-a)*Nj＝0可以整理变形为减速离合方程Nj＝(a/(1-a))*Nq-(1/(1-a))*Nt，k＝1/(1-a),这时Nq作为NA，Nt作为NB，仍然参见图1。在t与q之中，一般是分度圆直径较大者作为A，分度圆直径较小者作为B。因为是二自由度决定系统，本发明中输入端输入转速Nj时还需要制动装置制动锁止端使NB＝0，动力才会从Nj全部传动到NA。当制动装置松开不制动锁止端时，只要锁止端阻力足够小，输出端在外力带动下均可自由转动。这时输入端的动力传导至锁止端，带动锁止端转动而不会带动输出端。在这种新的二自由度决定系统运行状态下，输入端转速与输出端外力带动的转速起决定作用，锁止端转速被决定。所以输入端行星架j与输出端一个中心轮A之间的减速传动可以被锁止端的制动装置控制达到结合与分离两种状态，变线速减速离合器实现离合功能。

本发明变线速减速离合器由单排变线速双层星行星排和制动装置组成。

本发明利用变线速行星排的方法是，选取行星排特性参值接近于1.0的变线速双层星行星排和不制动时阻力极小的制动装置作为传动装置，这样k值较大，使(1+k)等于直升机所需的主减速器传动比。以行星架j作为输入端，输入端连接发动机或动力系统以输入动力。以一个中心轮A作为输出端，输出端连接直升机顶桨旋翼以输出动力。以另一个中心轮B作为锁止端，设置制动装置与锁止端连接。制动装置在控制系统的控制下可以选择制动锁止端或松开不制动锁止端两种运行状态，使锁止端转速为零或被输入端与输出端的转速所决定。

在直升机需要输出端顶桨旋翼主动转动飞行时，第一种运行状态。控制制动装置制动锁止端，NB＝0，参见图2。动力从输入端行星架j完全传动到输出端中心轮A，NA＝(1/(1+k))*Nj，k>1.0,实现动力从输入端到输出端的减速传动，传动比为(1+k)。在这种相当于离合器功能结合的状态下，当变线速双层星行星排特性参数a值接近于1.0时，传动比会很大。

在直升机需要输出端顶桨旋翼被动地由外部气流带动自由转动时，第二种运行状态。控制制动装置松开不制动锁止端，阻力极小的锁止端的转速由输入端转速与输出端被外力带动的转速共同决定,NB＝((1+k)/k)*NA-(1/k)*Nj，k>1.0。在这种相当于离合器功能分离的状态下，输入端转速可以为零也可以不为零。如果发动机停机，输入端转速为零，输出端顶桨旋翼受外部气流带动自由转动可以提供应急升力，锁止端转速被决定，直升机可以像自转旋翼机一样滑翔降落。如果发动机未停机，输入端转速不为零，输出端顶桨旋翼受外部气流带动自由转动可以提供升力，锁止端转速被决定，动力也传动不到输出端。这时，发动机的动力可以通过其他传动途径传动到尾桨等动力运用设备上去。如果尾桨采用百向平桨或其他推进装置，就可以实现顶桨旋翼被外部气流带动被动转动提供升力、动力传递到百向平桨等推进装置推动直升机飞行的新的飞行状态。

本发明变线速减速离合器的有益之处在于，提出了利用变线速双层星行星排和制动装置组成变线速减速离合器的方法。相比采用独立的减速器与独立的离合器作为传动装置，减小了传动装置体积重量，提高了传动效率。适用于同时需要减速器与离合器功能的传动系统。用于直升机顶桨旋翼的传动路径中作为减速器与离合器时，与百向平桨(尾桨)等推进装置配合使用可以使直升机增加一种飞行状态。

本发明提出，只要在传动装置中采用了所述结构形式六的变线速双层星行星排和制动装置，就属于变线速减速离合器，应落入本发明的保护范围。

附图说明

图1为本发明变线速减速离合器第二种运行状态的结构简图示意图。行星架输入端1，一个中心轮A输出端2，一个中心轮B锁止端3，松开不制动状态的制动装置4。

图2为本发明变线速减速离合器第一种运行状态的结构简图示意图。行星架输入端1，一个中心轮A输出端2，另一个中心轮B锁止端3，制动状态的制动装置4。

各图中行星排按行业惯例以半幅行星排结构简图表示，各图中各部件只示意结构关系，未反映真实尺寸。

具体实施方式

实施例1：本发明变线速减速离合器的实施例1，由变线速双层星行星排和制动装置组成。可以作为直升机顶桨旋翼传动路径上的主减速器与离合器。

设直升机的主减速器传动比为(1+k)＝70，选定变线速双层星行星排特性参数a值为69/70。设置单排变线速双层星行星排，以其行星架j作为输入端连接动力系统，以分度圆直径较大的一个中心轮A作为输出端连接顶桨旋翼。以分度圆直径较小的另一个中心轮B作为锁止端，与制动装置连接，制动装置受控制系统控制，不制动时制动装置阻力必须极小。各连接及制动装置参见图1、图2。

其中变线速双层星行星排各种参数如下：一个中心轮A即输出端2的齿轮齿数Zt为20，另一个中心轮B即锁止端3的齿轮齿数Zq为18，输入端1行星架上的变线速行星轮中与输出端2啮合的一套齿轮齿数Zxt为23,与另一个锁止端3啮合的另一套齿轮齿数Zxq为21，两套齿轮的模数不同。变线速双层星行星排的特性参数a＝18*23/(20*21)＝69/70，其运动特性方程为：Nt-(69/70)*Nq-(1/70)*Nj＝0，变线速减速离合器的减速离合方程为Nj＝70*Nt-69*Nq，其中的k值为69。

在直升机顶桨旋翼主动旋转飞行时，第一种运行状态。控制制动装置制动锁止端，NB＝0，参见图2。动力从行星架j全部传动到中心轮A，NA＝Nt＝(1/(1+k))*Nj＝(1/70)*Nj，实现动力到顶桨旋翼的减速传动，传动比为70。

在直升机需要顶桨旋翼被动地由外部气流带动自由转动时，第二种运行状态。控制制动装置松开不制动锁止端，阻力极小的锁止端的转速由输入端转速与输出端被外力带动的转速共同决定。在这种相当于离合器分离的状态下，输入端转速可以为零也可以不为零。如果发动机停机，输入端转速为零Nj＝0,输出端顶桨旋翼受外部气流带动自由转动可以提供应急升力，使直升机像自转旋翼机一样滑翔降落，此时锁止端转速与输出端转速关系为NB＝(70/69)*NA。如果发动机未停机，输入端转速不为零，输出端顶桨旋翼受外部气流带动自由转动可以提供升力，动力也传动不到输出端，此时锁止端转速NB＝(70/69)*NA-(1/69)*Nj。这时，发动机的动力可以通过其他传动途径传动到尾桨等动力运用设备上去。如果尾桨采用百向平桨或其他推进装置，就可以实现顶桨旋翼被外部气流带动被动转动提供升力、动力传递到百向平桨等推进装置推动直升机飞行的新的飞行状态。

上述实施例1仅为本发明的部分实施方式。

Claims

1.变线速减速离合器，由单排变线速双层星行星排和制动装置组成，其特征在于：变线速双层星行星排采用变线速行星排结构形式六，其行星排特性参数为a＝(Zq*Zxt)/(Zt*Zxq)，行星排运动特性方程Nt-a*Nq-(1-a)*Nj＝0，0.5<a<2,可以整理变形为变线速减速离合器的减速离合方程：Nj＝(1+k)*NA-k*NB，k>1.0，变线速双层星行星排的行星架j作为输入端，变线速双层星行星排的一个中心轮A作为输出端，变线速双层星行星排的另一个中心轮B作为锁止端与制动装置连接，制动装置受控制系统控制可以选择制动锁止端或者松开不制动锁止端两种运行状态，制动装置不制动时阻力必须极小。

2.如权利要求1所述的变线速减速离合器，其特征还在于其具有两种运行状态，可以通过控制制动装置来选择运行状态，即第一种运行状态：制动锁止端，NB＝0，减速离合方程为：NA＝(1/(1+k))*Nj，k>1.0,动力从输入端传动到输出端，传动减速效果很好，第二种运行状态：制动装置松开不制动锁止端，输出端可以在外部荷载带动下自由转动，减速离合方程为：NB＝((1+k)/k)*NA-(1/k)*Nj，k>1.0,这时输入端行星架j转速Nj可以为零也可以不为零，锁止端转速被输入端行星架转速与输出端转速共同决定。