CN112555365A - 一种用于双发直升机旋翼无级变速系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于双发直升机旋翼无级变速系统及方法，系统包括右驱动齿轮，下双联齿轮，行星架，行星轮，左驱动齿轮，上双联齿轮，超越离合器；上述齿轮均为锥齿轮；上双联齿轮和下双联齿轮同轴布置，均通过轴承支撑于行星架上；右驱动齿轮作为其中的一个水平动力输入端，与下双联齿轮的下锥齿轮啮合，下双联齿轮的上锥齿轮与行星轮啮合，行星轮与上双联齿轮的下锥齿轮啮合，上双联齿轮的上锥齿轮与左驱动齿轮啮合，左驱动齿轮作为另一个水平动力输入端；行星轮的转轴与行星架相连；行星架的转动轴线为竖直方向，其上端作为输出端，通过超越离合器带动旋翼；该方法通过调整左驱动齿轮和右驱动齿轮的转速可实现行星架的无级变速要求。

Description

一种用于双发直升机旋翼无级变速系统及方法
技术领域
本发明属于直升机旋翼传动领域，特别是一种用于双发直升机旋翼无级变速系统及方法。
背景技术
直升机在不同飞行工况条件下旋翼的最优转速不同，为减少直升机油耗，提高直升机续航能力，一般需要传动系统具备变速能力。现有的变速系统多采用直齿行星轮进行传动，如CN201410066639.X(一种无人机用可变速传动系统)公开了一种两级变速系统，其通过控制布置于常规圆柱齿轮行星传动系统中的摩擦离合器和制动器两者的通断，配合实现改变传递路线的目的，进而来实现转速的切换。CN202010113511.X(一种变转速传动系统及无人机)公开了一种类似的两级变速系统，同样是利用常规圆柱齿轮行星传动，结合超越离合器和摩擦式离合器两者的相互配合，实现变速的目的。
上述两篇专利公开的变速系统均是采用的常规圆柱齿轮行星传动，变速部件的动力输入轴与输出轴平行布置，与一般直升机需要的水平输入、竖直输出的传动布局不一致，还需另外增加相应的换向传动装置，使得整个变速系统体积庞大。
此外，由于采用常规圆柱齿轮行星传动，因此需要加工较大尺寸的定齿圈，定齿圈在加工及热处理过程中变形较大，导致行星轮在实际使用过程中存在不均载的情况，从而造成传动系统的偏载，影响传动效率及传动寿命，甚至影响飞行安全。
当前的大多数直升机变速系统均为有级变速，尤其以两级变速居多，因此只能允许直升机在两个速级之间选择相对较优的转速，具备一定的局限性。此外有级变速系统在进行变速的过程中容易引起冲击载荷，造成转速的不平稳过渡，影响飞行安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于双发直升机旋翼无级变速系统及方法，以实现直升机旋翼的无级变速。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种用于双发直升机旋翼无级变速系统，包括右驱动齿轮，下双联齿轮，行星架，行星轮，左驱动齿轮，上双联齿轮，超越离合器；上述齿轮均为锥齿轮；
所述上双联齿轮和下双联齿轮同轴布置，均通过轴承支撑于行星架上；
所述右驱动齿轮作为其中的一个水平动力输入端，与下双联齿轮的下锥齿轮啮合，下双联齿轮的上锥齿轮与行星轮啮合，所述行星轮与上双联齿轮的下锥齿轮啮合，所述上双联齿轮的上锥齿轮与左驱动齿轮啮合，所述左驱动齿轮作为另一个水平动力输入端；所述行星轮的转轴与行星架相连；所述行星架的转动轴线为竖直方向，其上端作为输出端，通过超越离合器带动旋翼。
一种用于双发直升机旋翼无级变速方法，通过调整左驱动齿轮和右驱动齿轮的转速实现行星架的无级变速要求。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)本发明公开的无级变速系统直接将水平方向的动力输入换向至竖直方向输出，更加符合一般直升机水平输入、竖直输出的传动要求，基于锥齿轮传动和行星传动机构实现无级变速，适用于具备变速要求的双发直升机，且由于采用无级变速，因此旋翼可选最优转速较多，变速过程也更加平稳。
(2)无级变速系统输出转速由左驱动齿轮的转速和右驱动齿轮的转速各自乘以一固定的系数(齿数传动比)相加决定，因此左右两个发动机可以单独进行转速闭环控制，而不会发生转速冲突问题。
(3)所有齿轮均采用锥齿轮，相同功率要求条件下，几何尺寸小，不需要额外的转向系统，结构紧凑，系统集成度高，各齿轮均可采用磨削加工，传动精度高，可以有效解决行星轮均载的问题。
附图说明
图1为直升机旋翼无级变速系统整体架构机械简图。
图2为下双联齿轮结构机械简图。
图3为上双联齿轮结构机械简图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1-图3，本实施例的一种用于双发直升机旋翼无级变速系统，由右驱动齿轮1，下双联齿轮2，行星架3，行星轮4，左驱动齿轮5，上双联齿轮6，超越离合器7 组成；上述齿轮均为锥齿轮(可采用直齿锥齿轮或者弧齿锥齿轮)；
所述上双联齿轮6和下双联齿轮2同轴布置，均通过轴承支撑于行星架3上；
所述右驱动齿轮1作为其中的一个水平动力输入端，其与下双联齿轮2的下锥齿轮2-1啮合，下双联齿轮2的上锥齿轮2-2与行星轮4啮合，所述行星轮4与上双联齿轮6 的下锥齿轮6-2啮合，所述上双联齿轮6的上锥齿轮6-1与左驱动齿轮5啮合，所述左驱动齿轮5作为另一个水平动力输入端；所述行星轮4的转轴与行星架3相连，行星架 3的转动轴线为竖直方向，其上端作为输出端，通过超越离合器7连接直升机旋翼；所述行星轮4的公转轴线平行于行星架3的转动轴线，行星轮4的自转轴线垂直于行星架 3的转动轴线；所述下双联齿轮2，行星架3，行星轮4和上双联齿轮6构成一个行星传动机构，该机构由行星架3输出。行星架3的转速由下双联齿轮2和上双联齿轮6的转速决定。下双联齿轮2的转速由右驱动齿轮1决定，上双联齿轮6的转速由左驱动齿轮 5决定。通过调整左驱动齿轮5和右驱动齿轮1的转速即可实现行星架3的无级变速要求。
所述下双联齿轮2用于将右侧发动机的动力传递至变速轮系中，上双联齿轮6用于将左侧发动机的动力传递至变速轮系中；所述超越离合器7用于保护旋翼不能反向带动发动机。
本发明公开的无级变速系统直接将水平方向的动力输入换向至竖直方向输出，更加符合一般直升机水平输入、竖直输出的传动要求，基于锥齿轮传动和行星传动机构实现无级变速，适用于具备变速要求的双发直升机。无级变速系统输出转速由左驱动齿轮的转速和右驱动齿轮的转速各自乘以一固定的系数齿数传动比相加决定，因此左右两个发动机可以单独进行转速闭环控制，而不会发生转速冲突问题。所有齿轮均采用锥齿轮，相同功率要求条件下，几何尺寸小，不需要额外的转向系统，结构紧凑，系统集成度高，各齿轮均可采用磨削加工，传动精度高，可以有效解决行星轮均载的问题。

Claims (4)

1.一种用于双发直升机旋翼无级变速系统，其特征在于，包括右驱动齿轮(1)，下双联齿轮(2)，行星架(3)，行星轮(4)，左驱动齿轮(5)，上双联齿轮(6)，超越离合器(7)；上述齿轮均为锥齿轮；
所述上双联齿轮(6)和下双联齿轮(2)同轴布置，均通过轴承支撑于行星架(3)上；
所述右驱动齿轮(1)作为其中的一个水平动力输入端，与下双联齿轮(2)的下锥齿轮(2-1)啮合，下双联齿轮(2)的上锥齿轮(2-2)与行星轮(4)啮合，所述行星轮(4)与上双联齿轮(6)的下锥齿轮(6-2)啮合，所述上双联齿轮6的上锥齿轮(6-1)与左驱动齿轮(5)啮合，所述左驱动齿轮(5)作为另一个水平动力输入端；所述行星轮(4)的转轴与行星架(3)相连；所述行星架(3)的转动轴线为竖直方向，其上端作为输出端，通过超越离合器(7)连接直升机旋翼。
2.根据权利要求1所述的用于双发直升机旋翼无级变速系统，其特征在于，所述锥齿轮采用直齿锥齿轮。
3.根据权利要求1所述的用于双发直升机旋翼无级变速系统，其特征在于，所述锥齿轮采用弧齿锥齿轮。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于双发直升机旋翼无级变速系统的变速方法，其特征在于，通过调整左驱动齿轮(5)和右驱动齿轮(1)的转速实现行星架(3)的无级变速要求。
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