CN116085120A - 一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统及涡轴发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双转子轴涡轴发动机领域，具体公开了一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统，包括第一转子轴、第二转子轴和行星齿轮差速装置，所述第二转子轴设置在第一转子轴内，所述行星齿轮差速装置包括行星齿轮和传动装置，行星齿轮用于合并多轴动力，传动装置用于将合并的动力按预设要求传动至输出轴，所述第一转子轴与行星齿轮的太阳轮连接，所述第二转子轴与行星齿轮的行星架连接，所述行星齿轮的齿圈通过传动装置驱动输出轴转动。该传动系统能够获得较好动力的同时，满足双转子轴差速的要求，降低传动系统的尺寸。

Description

一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统及涡轴发动机

技术领域

本发明涉及双转子轴涡轴发动机领域，具体是一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统、及涡轴发动机及涡轴直升机。

背景技术

涡轴发动机作为直升机的动力来源，具有不可替代的地位，目前常用的大功率涡轴发动机多采用三转子结构及动力涡轮驱动输出轴功率的工作模式，如图1所示，一种目前常用的传统三转子涡轴发动机示意图，含有动力涡轮轴1’、低压涡轮轴2’、高压涡轮轴3’、从动装置4’、低压压气机5’、高压压气机6’、燃烧室7’、高压涡轮8’、低压涡轮9’和动力涡轮10’等，通过利用动力涡轮驱动输出轴功率，通过传动系统驱动旋翼进行工作，其结构相对较为复杂，与三根转轴相适应的滑油系统、封严系统及轴承系统等也较复杂，大大提高了发动机的复杂度，使得发动机的结构重量较大，维护性相对较差。

又如专利文献(中国专利公开号CN1641188A)公开的半固定涡轮式涡轮发动机，其同样结构复杂，特别是其转矩控制系统，难于维护。

发明内容

本发明的目的一方面在于提供一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统，能够获得较好动力的同时，满足双转子轴差速的要求，降低传动系统的尺寸。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统，包括第一转子轴、第二转子轴和行星齿轮差速装置，所述第二转子轴设置在第一转子轴内，所述行星齿轮差速装置包括行星齿轮和传动装置，行星齿轮用于合并多轴动力，传动装置用于将合并的动力按预设要求传动至输出轴，所述第一转子轴与行星齿轮的太阳轮连接，所述第二转子轴与行星齿轮的行星架连接，所述行星齿轮的齿圈通过传动装置驱动输出轴转动。

进一步的方案中，所述第一转子轴的长度小于第二转子轴。

所述太阳轮中间设置有用于第二转子轴穿过的孔。

本发明的有益效果：

本发明通过双转子轴加行星齿轮差速装置，将两个驱动装置的动力叠加，可以使得输出轴获得较高的动力，便于传动系统的布置。

本发明的目的另一方面在于提供一种双转子轴共同驱动输出轴的涡轴发动机，能够提高发动机的可靠性及维护性，减小发动机直径。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种双转子轴共同驱动输出轴的涡轴发动机，包括上述任一方案中的传动系统和依次布置的低压压气机、高压压气机、燃气室、高压涡轮及低压涡轮，所述高压涡轮和高压压气机通过第一转子轴传动连接，所述低压涡轮和低压压气机通过第二转子轴传动连接，所述行星齿轮差速装置设置在低压压气机和高压压气机之间。

进一步的方案中，所述第一转子轴和第二转子轴分别通过第一支撑轴承和第二支撑轴承安装在发动机内。

进一步的方案中，所述第二转子轴的一端延伸至低压压气机外，另一端延伸至低压涡轮外。

本发明的有益效果：

本发明通过高压涡轮通过第一转子轴带动高压压气机及太阳齿轮工作，低压涡轮通过第二转子轴带动低压压气机及行星架工作，由太阳齿轮及行星架的转动带动环形齿轮工作，行星齿轮的环形齿轮通过传动装置与待驱动机构如旋翼连接，驱动待驱动机构运动。利用行星齿轮结构，降低涡轴发动机设计难度及制造难度，简化发动机轴系，降低发动机复杂度，提升发动机可靠性以及维护性，并且能在一定程度上减小发动机的直径，可作为未来先进涡轴发动机的结构方案。

本发明的目的另一方面在于提供一种涡轴直升机，能够根据上述发动机的尺寸，便于涡轴直升机的其他零部件的布置。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

包括上述任一一种双转子轴共同驱动输出轴的涡轴发动机和旋翼，所述旋翼驱动连接在所述输出轴上。

进一步的方案中，所述传动装置包括齿圈轴承座、主动轮及从动组件，所述齿圈轴承座用于安装所述齿圈，所述齿圈轴承座连接在低压压气机和高压压气机之间，所述主动轮连接在齿圈上，所述从动组件通过主动轮驱动，所述输出轴通过从动组件驱动。

进一步的方案中，所述从动组件包括变速机构，所述变速机构通过主动轮驱动。

进一步的方案中，所述旋翼连接的输出轴从低压压气机、高压压气机之间伸入至发动机内。

本发明的有益效果：

本发明通过上述涡轴发动机可以便于驱动旋翼，便于旋翼的布置，可获得便于其他零件布置的涡轴直升机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有三转子涡轴发动机的示意图；

图2是本发明实施例中一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统连接示意图；

图3是本发明实施例中行星齿轮的示意图。

图中：1、第一转子轴；2、第二转子轴；3、行星齿轮差速装置；31、行星齿轮；311、太阳轮；3111、孔；312、行星架；313、齿圈；314、行星轮；32、传动装置；321、齿圈轴承座；322、主动轮；323、从动组件；4、输出轴；5、低压压气机；6、高压压气机；7、燃气室；8、高压涡轮；9、低压涡轮；10、第一支撑轴承；11、第二支撑轴承；12、旋翼。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统，包括第一转子轴1、第二转子轴2和行星齿轮差速装置3，第二转子轴2设置在第一转子轴1内，行星齿轮差速装置3包括行星齿轮31和传动装置32，参阅图2和图3所示，第一转子轴1与行星齿轮31的太阳轮311连接，第二转子轴2与行星齿轮31的行星架312连接，行星齿轮31的齿圈313通过传动装置32驱动输出轴4转动。

其工作原理为，当第一转子轴1和第二转子轴2在外部驱动装置驱动同向旋转时，第一转子轴1带动行星齿轮31的太阳轮311转动，第二转子轴2可带动行星架312转动，通过行星齿轮31的行星轮314将动力传动给齿圈313，通过齿圈313将动力传输给输出轴4，这样就可以把两个驱动装置的动力同时传输给输出轴4来提高输出轴4的功率。

根据上述工作原理：提供一些优选实施例的结构，如图1所示，第一转子轴1的长度小于第二转子轴2。这样不影响相邻轴的动力传输。

太阳轮311中间设置有用于第二转子轴2穿过的孔3111。这样可防止第一转子轴1和第二转子轴2同时转动时，产生干涉。

明显的我们可以知道上述传动系统，可用于多种场合，带动从动装置，如采取传动装置32为一个变速箱的形式，使得输出轴4获取多重速度，然后使得与输出轴4相连的从动装置如旋翼获得多重速度。

根据上述一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统的工作原理，可以将上述传动系统结合在涡轴发动机中，提供一种双转子轴共同驱动输出轴的涡轴发动机的发明，如图2所示，包括上述传动系统和依次布置的低压压气机5、高压压气机6、燃气室7、高压涡轮8及低压涡轮9，高压涡轮8和高压压气机6通过第一转子轴1传动连接，低压涡轮9和低压压气机5通过第二转子轴2传动连接，行星齿轮差速装置3设置在低压压气机5和高压压气机6之间。

上述涡轴发动机其工作原理为：燃气在通过低压压气机5、高压压气机6的压缩后，进入到燃气室7，在燃气室7燃烧后，带动高压涡轮8及低压涡轮9转动做功，高压涡轮8及低压涡轮9转动又分别带动第一转子轴1和第二转子轴2转动，不仅驱动低压压气机5及高压压气机6转动对气体进行压缩，还驱动行星齿轮差速装置3的齿圈313，通过行星齿轮差速装置3的传动装置32的将动力传输至需要较大功率扭矩的器件，如旋翼。

上述传动装置32可选用现有的涡轴发动机中使用到的传动件，也可根据需要重新布置合适的传动件。

根据上述涡轴发动机工作原理，提供一些优选的实施结构，第一转子轴1和第二转子轴2分别通过第一支撑轴承10和第二支撑轴承11安装在发动机内。这样便于第一转子轴1和第二转子轴2的转动。

第二转子轴2的一端延伸至低压压气机5外，另一端延伸至低压涡轮9外。可以提高第二转子轴2的支撑力，也便于发动机内其他零部件的布置。

参阅图1和图2相比目前常用的三转子涡轴发动机，其通过去除动力涡轮及动力涡轮轴结构，利用差动行星齿轮驱动传动系统工作的模式来达到简化涡轴发动机结构的目的，其具有结构相对简单、功重比高、维护性好的特点，可作为未来先进涡轴发动机的结构方案之一。

根据上述发动机的工作原理，可以将上述传动系统结合在涡轴直升机中，提供一种涡轴直升机的发明，包括上述涡轴发动机和旋翼12，旋翼12驱动连接在输出轴4上。

上述涡轴直升机，其工作原理为：通过输出轴4和上述涡轴发动机，带动旋翼12旋转。

根据上述直升机的工作原理，优选的一些实施例结构，如图2所示，传动装置32包括齿圈轴承座321、主动轮322及从动组件323，接在低压压气机5和高压压气机6之间，主动轮322连接在齿圈313上，从动组件323通过主动轮322驱动，输出轴4通过从动组件323驱动。齿圈轴承座321便于齿圈313的转动，齿圈轴承座321连接在低压压气机5和高压压气机6对气体流通的阻力小，方便配合旋翼12布置，使得整机获得较好的升力。其中从动组件323可以使用现有的传动件。

从动组件323包括变速机构，变速机构通过主动轮322驱动。变速机构可使用现有的变速箱，可使旋翼12获得一定的变速，方便对其升力控制。

旋翼12连接的输出轴4从低压压气机5、高压压气机6之间伸入至发动机内。这样便于配合旋翼12合理布置传动装置32。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统，其特征在于，包括第一转子轴(1)、第二转子轴(2)和行星齿轮差速装置(3)，所述第二转子轴(2)设置在第一转子轴(1)内，所述行星齿轮差速装置(3)包括行星齿轮(31)和传动装置(32)，所述第一转子轴(1)与行星齿轮(31)的太阳轮(311)连接，所述第二转子轴(2)与行星齿轮(31)的行星架(312)连接，所述行星齿轮(31)的齿圈(313)通过传动装置(32)驱动输出轴(4)转动。

2.根据权利要求1所述的一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统，其特征在于，所述第一转子轴(1)的长度小于第二转子轴(2)。

3.根据权利要求1所述的一种双转子轴共同驱动输出轴的传动系统，其特征在于，所述太阳轮(311)中间设置有用于第二转子轴(2)穿过的孔(3111)。

4.一种双转子轴共同驱动输出轴的涡轴发动机，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的传动系统和依次布置的低压压气机(5)、高压压气机(6)、燃气室(7)、高压涡轮(8)及低压涡轮(9)，所述高压涡轮(8)和高压压气机(6)通过第一转子轴(1)传动连接，所述低压涡轮(9)和低压压气机(5)通过第二转子轴(2)传动连接，所述行星齿轮差速装置(3)设置在低压压气机(5)和高压压气机(6)之间。

5.根据权利要求4所述的一种双转子轴共同驱动输出轴的涡轴发动机，其特征在于，所述第一转子轴(1)和第二转子轴(2)分别通过第一支撑轴承(10)和第二支撑轴承(11)安装在发动机内。

6.根据权利要求5所述的一种双转子轴共同驱动输出轴的涡轴发动机，其特征在于，所述第二转子轴(2)的一端延伸至低压压气机(5)外，另一端延伸至低压涡轮(9)外。

7.一种涡轴直升机，其特征在于，包括权利要求4-6任一所述一种双转子轴共同驱动输出轴的涡轴发动机和旋翼(12)，所述旋翼(12)驱动连接在所述输出轴(4)上。

8.根据权利要求7所述的一种涡轴直升机，其特征在于，所述传动装置(32)包括齿圈轴承座(321)、主动轮(322)及从动组件(323)，所述齿圈轴承座(321)用于安装所述齿圈(313)，所述齿圈轴承座(321)连接在低压压气机(5)和高压压气机(6)之间，所述主动轮(322)连接在齿圈(313)上，所述从动组件(323)通过主动轮(322)驱动，所述输出轴(4)通过从动组件(323)驱动。

9.根据权利要求8所述的一种涡轴直升机，其特征在于，所述从动组件(323)包括变速机构，所述变速机构通过主动轮(322)驱动。

10.根据权利要求7所述的一种涡轴直升机，其特征在于，所述旋翼(12)连接的输出轴(4)从低压压气机(5)、高压压气机(6)之间伸入至发动机内。

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