CN111457075B - 减磨装置及飞行器传动系统主减速器 - Google Patents

减磨装置及飞行器传动系统主减速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减磨装置，用于直升机传动系统主减速器的太阳轮和旋翼轴之间的相对运动磨损保护，包括减磨垫、弹性支撑环以及弹性缓冲环，减磨垫包括用于太阳轮与旋翼轴之间轴向缓冲的垫环以及沿垫环的内环边缘轴向延伸的环状凸台，环状凸台的圆周外壁面凹设有沿周向呈环状的第一定位槽，弹性支撑环卡设于第一定位槽内并向外凸出，弹性缓冲环设于环状凸台和垫环的连接转角处，以使太阳轮、减磨垫以及旋翼轴三者之间产生缓冲力，并使垫环与旋翼轴之间留有缓冲间隙。本发明的减磨装置，减少了旋翼轴以及太阳轮的磕碰损伤，主减速器工作时整体动平衡好、振动小。

Description

减磨装置及飞行器传动系统主减速器
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，特别地，涉及一种减磨装置、具有该减磨装置的飞行器传动系统主减速器。
背景技术
直升机作三大关键动部件分别为直升机传动系统、旋翼系统和发动机。
采用行星级减速的直升机主减速器，因主减速器结构紧凑，太阳轮与旋翼轴之间间隙很小，且两零件间转速不同，同时主减速器工作时，由于太阳轮与各行星轮不均载(运转过程中不同心)以及太阳轮和旋翼轴自身的形变或轴向倾斜，导致太阳轮的传动端面与旋翼轴端面发生碰撞，为避免这两个存在转速差的零件在极限工作情况下发生相对运动而造成磨损，一般在旋翼轴和太阳轮之间都会设置减磨垫。减磨垫一般采用摩擦系数小同时较旋翼轴和太阳轮更软的材料，在主减极限工作状态下，太阳轮与旋翼轴发生相对运动时，通过优先磨损中间的减磨垫来保护太阳轮与旋翼轴。由于主减速器中设置了减磨垫，在主减速器大修时仅需更换磨损后的减磨垫即可，大大降低了大修时的成本。
目前，主减速器减磨垫的设计方案主要有两种，分别为：1、将减磨垫放置在太阳轮上端面，具体地，在太阳轮上端面设计止口结构，将减磨垫放置在太阳轮上端面止口处，太阳轮止口处外圆柱段起到定心作用，为了便于维修时需更换减磨垫，减磨垫与太阳轮采用间隙配合；2、将减磨垫固定在旋翼轴上，具体地，在旋翼轴上设计紧固结构，通过螺钉或螺桩将减磨垫固定在旋翼轴上。
对于将减磨垫放置在太阳轮上端面方案，主减速器工作时，太阳轮高速运转，由于减磨垫和太阳轮采用间隙配合，故工作状态下整体动平衡较差，振动较大，对主减速器产生不利影响；主减速器极限工作状态下，减磨垫与旋翼轴接触的瞬间无缓冲结构，容易造成旋翼轴损伤；对于将减磨垫固定在旋翼轴上方案，为保证减磨垫固定在旋翼轴上，旋翼轴需设计安装孔，由于旋翼轴工作载荷复杂，旋翼轴开孔将导致局部受载过大，为保证设计安全，设计时旋翼轴开孔处壁厚需局部增大，导致旋翼轴重量增加；同时锁紧用紧固件零件较多，导致结构复杂，降低了可靠性，同时增加了重量；主减速器极限工作状态下，减磨垫与太阳轮接触的瞬间无缓冲结构，容易造成太阳轮损伤。
发明内容
本发明提供的减磨装置、具有该减磨装置的飞行器传动系统主减速器，以解决现有的采用行星级减速的直升机主减速器，内部结构复杂、且主减速器极限工作状态下，减磨垫与太阳轮接触的瞬间无缓冲结构，容易造成太阳轮损伤的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种减磨装置，包括用于直升机传动系统主减速器的太阳轮和旋翼轴之间的相对运动磨损保护，包括减磨垫、弹性支撑环以及弹性缓冲环，减磨垫包括用于太阳轮与旋翼轴之间轴向缓冲的垫环以及沿垫环的内环边缘轴向延伸的环状凸台，环状凸台的圆周外壁面凹设有沿周向呈环状的第一定位槽，第一定位槽远离垫环布设，弹性支撑环卡设于第一定位槽内并向外凸出，以使弹性支撑环涨紧于第一定位槽与旋翼轴之间，进而使环状凸台通过弹性支撑环与旋翼轴之间的摩擦力轴向固定在旋翼轴的内孔中，弹性缓冲环设于环状凸台和垫环的连接转角处，以使太阳轮、减磨垫以及旋翼轴三者之间产生缓冲力，并使垫环与旋翼轴之间留有缓冲间隙。
进一步地，环状凸台和垫环的连接转角处设有第二定位槽，弹性缓冲环卡设于第二定位槽内并向外凸出。
进一步地，第一定位槽为矩形沟槽，第二定位槽为弧形沟槽。
进一步地，垫环远离环状凸台的端面设有沿径向布设的储油槽。
进一步地，储油槽的数量为多个，多个储油槽沿垫环的周向间距均匀地布设。
进一步地，弹性支撑环为第一O型圈，弹性缓冲环为第二O型圈。
进一步地，减磨垫的材料为铜合金材料，第一O型圈、第二O型圈的材料均为氟橡胶材料。
本发明还提供一种飞行器传动系统主减速器，包括上述任一项的减磨装置，行器传动系统主减速器还包括太阳轮、旋翼轴、行星轮、行星架以及固定齿圈，太阳轮、行星轮、行星架以及固定齿圈构成行星轮系，行星架的输出端与旋翼轴的输入端固定连接，行星架、固定齿圈、太阳轮三构件同轴布设以将太阳轮的功率通过行星架传递给旋翼轴，太阳轮、减磨垫以及旋翼轴依次布设，减磨垫的垫环设于太阳轮和旋翼轴之间，减磨垫的环状凸台通过弹性支撑环设于旋翼轴的内孔内，并使垫环与太阳轮之间留有缓冲间隙，减磨垫的转角处通过弹性缓冲环与旋翼轴抵接。
进一步地，旋翼轴朝向太阳轮的一端设有倒角，弹性缓冲环与旋翼轴的倒角的斜边抵接。
进一步地，旋翼轴的倒角为45度至60度角。
本发明具有以下有益效果：
本发明的减磨装置，包括减磨垫、弹性支撑环以及弹性缓冲环，通过将弹性支撑环卡设于环状凸台上的第一定位槽内并向外凸出，在安装减磨垫时，只需将带有弹性支撑环的减磨垫设于旋翼轴的内孔中，待弹性支撑环涨紧后与旋翼轴之间产生摩擦力从而使减磨垫沿轴向固定在旋翼轴上，便于在太阳轮、旋翼轴磨损减磨垫后对减磨垫进行更换，无需要在旋翼轴上设置其它紧固件安装减磨垫，结构简单、旋翼轴重量轻；通过使减磨垫的垫环将太阳轮和旋翼轴间隔设置，从而在太阳轮或旋翼轴变形或倾斜时避免太阳轮和旋翼轴直接发生碰撞接触，有利于保护太阳轮和旋翼轴；通过弹性缓冲环设于环状凸台和垫环的连接转角处，利用弹性缓冲环自身回弹力将减磨垫推离旋翼轴端面，从而使旋翼轴端面与减磨垫之间产生弹变间隙，使以使太阳轮、减磨垫以及旋翼轴三者之间产生缓冲力，从而使主减速器极限工作状态下时，减磨垫与太阳轮接触的瞬间通过弹性缓冲环缓冲，减小了太阳轮的磕碰损伤；旋翼轴正常工作时，旋翼轴202与减磨垫101不会发生轴向及周向的相对运动，主减速器工作时整体动平衡好、振动小。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的减磨装置的结构示意图；
图2本发明优选实施例的减磨装置的仰视图；
图3是本发明优选实施例的飞行器传动系统主减速器的部分结构示意图。
图例说明：
100、减磨装置；101、减磨垫；1011、垫环；1012、环状凸台；1013、第一定位槽；1014、第二定位槽；1015、储油槽；102、弹性支撑环；103、弹性缓冲环；200、飞行器传动系统主减速器；201、太阳轮；202、旋翼轴；203、行星轮；204、行星架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的减磨装置的结构示意图；图2本发明优选实施例的减磨装置的仰视图；图3是本发明优选实施例的飞行器传动系统主减速器的部分结构示意图。
如图1、图2和图3所示，本实施例的减磨装置100，用于直升机传动系统主减速器的太阳轮201和旋翼轴202之间的相对运动磨损保护，包括减磨垫101、弹性支撑环102以及弹性缓冲环103，减磨垫101包括用于太阳轮201与旋翼轴202之间轴向缓冲的垫环1011以及沿垫环1011的内环边缘轴向延伸的环状凸台1012，环状凸台1012的圆周外壁面凹设有沿周向呈环状的第一定位槽1013，第一定位槽1013远离垫环1011布设，弹性支撑环102卡设于第一定位槽1013内并向外凸出，以使弹性支撑环102涨紧于第一定位槽1013与旋翼轴202之间，进而使环状凸台1012通过弹性支撑环102与旋翼轴202之间的摩擦力轴向固定在旋翼轴202的内孔中，弹性缓冲环103设于环状凸台1012和垫环1011的连接转角处，以使太阳轮201、减磨垫101以及旋翼轴202三者之间产生缓冲力，并使垫环1011与旋翼轴202之间留有缓冲间隙。
本发明的减磨装置100，包括减磨垫101、弹性支撑环102以及弹性缓冲环103，通过将弹性支撑环102卡设于环状凸台1012上的第一定位槽1013内并向外凸出，在安装减磨垫101时，只需将带有弹性支撑环102的减磨垫101设于旋翼轴202的内孔中，待弹性支撑环102涨紧后与旋翼轴202之间产生摩擦力从而使减磨垫101沿轴向固定在旋翼轴202上，便于在太阳轮201、旋翼轴202磨损减磨垫101后对减磨垫101进行更换，无需要在旋翼轴202上设置其它紧固件安装减磨垫101，结构简单、旋翼轴202重量轻；通过使减磨垫101的垫环1011将太阳轮201和旋翼轴202间隔设置，从而在太阳轮201或旋翼轴202变形或倾斜时避免太阳轮201和旋翼轴202直接发生碰撞接触，有利于保护太阳轮201和旋翼轴202；通过弹性缓冲环103设于环状凸台1012和垫环1011的连接转角处，利用弹性缓冲环103自身回弹力将减磨垫101推离旋翼轴202端面，从而使旋翼轴202端面与减磨垫101之间产生弹变间隙，使以使太阳轮201、减磨垫101以及旋翼轴202三者之间产生缓冲力，从而使主减速器极限工作状态下时，减磨垫101与太阳轮201接触的瞬间通过弹性缓冲环103缓冲，减小了太阳轮201的磕碰损伤；旋翼轴202正常工作时，旋翼轴202与减磨垫101不会发生轴向及周向的相对运动，主减速器工作时整体动平衡好、振动小。
可以理解地，在本实施例中，垫环1011的径向尺寸大于环状凸台1012的径向尺寸，为了便于在将减磨垫101沿轴向固定在旋翼轴202的内孔内的同时，保持减磨垫101与太阳轮201以及减磨垫101与旋翼轴202的之间的缓冲力，垫环1011和环状凸台1012一体成型地制成，在其它实施例中，垫环1011和环状凸台1012还可以是通过真空吸力连接或胶结连接。
进一步地，环状凸台1012和垫环1011的连接转角处设有第二定位槽1014，弹性缓冲环103卡设于第二定位槽1014内并向外突出。可以理解地，在本实施例中，弹性缓冲环103、弹性缓冲环103均向外凸出于环状凸台1012的外壁面布设，通过设置第二定位槽1014，便于安装弹性缓冲环103的同时，防止弹性缓冲环103受力沿轴向滑出，在弹性支撑环102将减磨垫101沿轴向固定的基础上，通过第二定位槽1014对弹性缓冲环103定位，以保证减磨垫101与旋翼轴202之间的弹变间隙。
在安装时，首先，将弹性缓冲环103沿轴向装入第二定位槽1014，将弹性支撑环102沿轴向卡入第一定位槽1013；然后将装有弹性缓冲环103和弹性支撑环102的减磨垫101沿轴向推入旋翼轴202的内孔内，具体地，将环状凸台1012沿轴向设于旋翼轴202的内孔内，并使减磨垫101的转角处通过弹性缓冲环103与旋翼轴202抵接；等待一定时间，弹性缓冲环103的回弹力全部释放，此时，旋翼轴202与减磨垫101之间产生弹变间隙，同时，弹性支撑环102在涨紧的作用下与旋翼轴202之间产生摩擦力，用于轴向固定减磨垫101。由于弹变间隙的存在以及弹性缓冲环103自身存在一定的弹性，当减磨垫101与太阳轮201接触瞬间会有一定的缓冲作用，从而防止太阳轮201受损。
进一步地，第一定位槽1013为矩形沟槽，第二定位槽1014为弧形沟槽。通过将弹性支撑环102卡设于矩形沟槽内，有利于防止弹性支撑环102沿轴向摆动，防止安装时弹性支撑环102沿轴向滑出，通过设置弧形沟槽，在太阳轮201和旋翼轴202自身的形变或轴向倾斜时，避免弹性缓冲环103在减磨垫101的转角处磨损，提高了弹性缓冲环103的使用寿命。可以理解地，在其它实施例中，第一定位槽1013也可以是三角形等其它形状，第二定位定位槽也可以是矩形等其它形状，在此不做限定。
进一步地，垫环1011远离环状凸台1012的端面设有沿径向布设的储油槽1015。在主减速器滑油压力降至零发生干运转时，通过减磨垫101储油槽1015结构中储存的滑油将延缓或减轻减磨垫101与太阳轮201之间的干摩擦，大大提高主减速器的干运转能力。
更优地，储油槽1015的数量为多个，多个储油槽1015沿垫环1011的周向间距均匀地布设。通过设置多个储油槽1015，并使多个储油槽1015连通形成油路，有利于提高主减速器干运转时滑油的流动性。可以理解地，储油槽1015的数量可以是两个，两个储油槽1015沿垫环1011的轴心线对称布设，也可以是四个，四个储油槽1015沿垫环1011的周向间距均匀地布设，还可以六个等其他数量。
进一步地，弹性支撑环102为第一O型圈，弹性缓冲环103为第二O型圈。
进一步地，减磨垫101的材料为铜合金材料，第一O型圈、第二O型圈的材料均为氟橡胶材料。可以理解地，太阳轮201材料为齿轮钢，表面硬度较高，通过选取耐磨且较软的铜合金材料为减磨垫101材料，在太阳轮201与减磨垫101发生磨损时，能够优先磨损较软的减垫，从而避免太阳轮201受损，第一O型圈、第二O型圈的材料均为氟橡胶材料，以满足耐主减速器所用滑油及使用温度。
请再次参考图3，本发明还提供一种飞行器传动系统主减速器200，包括上述的减磨装置100，行器传动系统主减速器还包括太阳轮201、旋翼轴202、行星轮203、行星架204以及固定齿圈，太阳轮201、行星轮203、行星架204以及固定齿圈构成行星轮系，行星架204的输出端与旋翼轴202的输入端固定连接，行星架204、固定齿圈、太阳轮201三构件同轴布设以将太阳轮201的功率通过行星架204传递给旋翼轴202，太阳轮201、减磨垫101以及旋翼轴202依次布设，减磨垫101的垫环1011设于太阳轮201和旋翼轴202之间，减磨垫101的环状凸台1012通过弹性支撑环102设于旋翼轴202的内孔内，并使垫环1011与太阳轮201之间留有缓冲间隙，减磨垫101的转角处通过弹性缓冲环103与旋翼轴202抵接。
本发明提供的飞行器传动系统主减速器200，减磨垫101通过弹性支撑圈涨紧后沿轴向固定在旋翼轴202上，内部结构简单，无需在旋翼轴202上设置或增加紧固件，旋翼轴202重量轻，传动效率高；弹性缓冲环103依靠自身的回弹力将减磨垫101推离旋翼轴202，从而使旋翼轴202与减磨垫101之间产生弹变间隙，由于弹变的存在及弹性缓冲环103自身存在一定的弹性，当减磨垫101与太阳轮201和旋翼轴202接触的瞬间会有一定的缓冲作用，防止太阳轮201和旋翼轴202的损伤。
进一步地，旋翼轴202朝向太阳轮201的一端设有倒角，弹性缓冲环103与旋翼轴202的倒角的斜边抵接。通过弹性缓冲环103与旋翼轴202的倒角的斜边抵接，以在弹性缓冲环103的作用下使减磨垫101与旋翼轴202之间有一个间隙。
进一步地，倒角为45度至60度角。可以理解地，在本实施例中，旋翼轴202的倒角为倒直角。在其它实施例中，旋翼轴202的倒角也可以是倒圆角。
可以理解地，旋翼轴202的倒角还可以是为倒圆角、倒凹弧槽或者阶梯形转角等，相应的第二O型圈也可以设置呈不同截面形状。具体地，旋翼轴202的倒角为倒圆角时，第二O型圈与旋翼轴202的接触部位设置为局部凹陷，以便于彼此件的定位，进而防止使用过程中第二O型圈移动；旋翼轴202的倒角为阶梯转角时，第二O型圈与阶梯转角之间设置凹凸配合以通过第二O型圈进行定位。
更优地，第一定位槽1013的数量为多个，沿环状凸台1012的轴向间隔布设，第一O型圈与第一定位槽1013一一对应布设，以防止减磨垫101沿轴向滑动的同时用于保持平衡、定中，提高飞行器传动系统主减速器200运行时的稳定性。
更优地，为了提高传动效率，行星架204与旋翼轴202一体成型地制成。
本技术方案提飞行器传动系统主减速器200，通过弹性支撑环102涨紧后产生的摩擦力起到减磨垫101的轴向固定作用；考虑到主减速器极限工作状态下，减磨整与太阳轮201接触的瞬间无缓冲结构，容易造成太阳轮201损伤的特点，在减磨垫101转角处设置弹性缓冲环103，同时在弹性缓冲环103与旋翼轴202相配处设计一处斜边(倒角)，在主减速器正常工作状态下，弹性缓冲环103依靠自身回弹力将减磨垫101推离旋翼轴202端面，从而使旋翼轴202端面与减磨垫101之间产生弹变间隙。旋翼轴202正常工作时，旋翼轴202与减磨垫101不会发生轴向及周向的相对运动。由弹变间隙的存在及弹性缓冲环103自身存在一定的弹性，减磨垫101与太阳轮201和旋翼轴202接触的瞬间会有一定的缓冲作用，防止太阳轮201和旋翼轴202的损伤；主减速器工作时为减轻极限状态下太阳轮201与减磨垫101端面的磨损，减磨垫101为耐磨且较软的铜合金材料，在太阳轮201与减磨垫101发生磨损时，能够优先磨损较软的减垫；减磨垫101上设计了储油槽1015，当主减速器滑油压力降至零发生干运转时，减磨垫101油槽结构中存储的滑油将延缓或减轻减磨垫101与太阳轮201之间的干摩擦，大大提高主减速器的干运转能力。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减磨装置，用于直升机传动系统主减速器的太阳轮(201)和旋翼轴(202)之间的相对运动磨损保护，其特征在于，
包括减磨垫(101)、弹性支撑环(102)以及弹性缓冲环(103)，所述减磨垫(101)包括用于所述太阳轮(201)与所述旋翼轴(202)之间轴向缓冲的垫环(1011)以及沿所述垫环(1011)的内环边缘轴向延伸的环状凸台(1012)，所述环状凸台(1012)的圆周外壁面凹设有沿周向呈环状的第一定位槽(1013)，所述第一定位槽(1013)远离所述垫环(1011)布设，
所述弹性支撑环(102)卡设于所述第一定位槽(1013)内并向外凸出，以使所述弹性支撑环(102)涨紧于所述第一定位槽(1013)与所述旋翼轴(202)之间，进而使所述环状凸台(1012)通过所述弹性支撑环(102)与所述旋翼轴(202)之间的摩擦力轴向固定在所述旋翼轴(202)的内孔中，
所述弹性缓冲环(103)设于所述环状凸台(1012)和所述垫环(1011)的连接转角处，以使所述太阳轮(201)、所述减磨垫(101)以及所述旋翼轴(202)三者之间产生缓冲力，并使所述垫环(1011)与所述旋翼轴(202)之间留有缓冲间隙。
2.根据权利要求1所述的减磨装置，其特征在于，
所述环状凸台(1012)和所述垫环(1011)的连接转角处设有第二定位槽(1014)，所述弹性缓冲环(103)卡设于所述第二定位槽(1014)内并向外凸出。
3.根据权利要求2所述的减磨装置，其特征在于，
所述第一定位槽(1013)为矩形沟槽，所述第二定位槽(1014)为弧形沟槽。
4.根据权利要求3所述的减磨装置，其特征在于，
所述垫环(1011)远离所述环状凸台(1012)的端面设有沿径向布设的储油槽(1015)。
5.根据权利要求4所述的减磨装置，其特征在于，
所述储油槽(1015)的数量为多个，多个所述储油槽(1015)沿所述垫环(1011)的周向间距均匀地布设。
6.根据权利要求5所述的减磨装置，其特征在于，
所述弹性支撑环(102)为第一O型圈，所述弹性缓冲环(103)为第二O型圈。
7.根据权利要求6所述的减磨装置，其特征在于，
所述减磨垫(101)的材料为铜合金材料，所述第一O型圈、所述第二O型圈的材料均为氟橡胶材料。
8.一种飞行器传动系统主减速器，其特征在于，所述飞行器传动系统主减速器包括如权利要求1至7任一项所述的减磨装置，
所述飞行器传动系统主减速器还包括太阳轮(201)、旋翼轴(202)、行星轮(203)、行星架(204)以及固定齿圈，所述太阳轮(201)、行星轮(203)、行星架(204)以及固定齿圈构成行星轮系，所述行星架(204)的输出端与所述旋翼轴(202)的输入端固定连接，所述行星架(204)、固定齿圈、太阳轮(201)三构件同轴布设以将太阳轮(201)的功率通过行星架(204)传递给旋翼轴(202)，
所述太阳轮(201)、减磨垫(101)以及所述旋翼轴(202)依次布设，所述减磨垫(101)的垫环(1011)设于所述太阳轮(201)和所述旋翼轴(202)之间，所述减磨垫(101)的环状凸台(1012)通过弹性支撑环(102)设于所述旋翼轴(202)的内孔内，并使所述垫环(1011)与所述太阳轮(201)之间留有缓冲间隙，所述减磨垫(101)的转角处通过弹性缓冲环(103)与所述旋翼轴(202)抵接。
9.根据权利要求8所述的飞行器传动系统主减速器，其特征在于，
所述旋翼轴(202)朝向所述太阳轮(201)的一端设有倒角，所述弹性缓冲环(103)与所述旋翼轴(202)的倒角的斜边抵接。
10.根据权利要求9所述的飞行器传动系统主减速器，其特征在于，
所述旋翼轴(202)的倒角为45度至60度角。
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