CN203199179U - 一种中小型直升机用主减速器 - Google Patents

一种中小型直升机用主减速器 Download PDF

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黄康
周志红
刘鹏
熊杨寿
冯永恺
王开来
王昭
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Abstract

本实用新型涉及一种中小型直升机用主减速器。旋翼轴的上端为输出端,中上部套设有轴套;轴套的上部设有深沟球轴承,中部设有二级从动螺旋锥齿轮,下部设有连体的太阳轮,三个行星轮分别与太阳轮啮合传动,三个行星轮还分别与齿圈啮合组成行星轮系;齿圈通过键固定在环形的底座上,底座的外部一侧通过支座、水平的支板安装有水平的传动轴,传动轴的两端通过花键设有二级主动螺旋锥齿轮和一级从动螺旋锥齿轮,一级从动螺旋锥齿轮为输入齿轮。本实用新型采用太阳轮轴与旋翼轴嵌套安装和行星轮系轴承一体化设计技术,节约了安装空间,减少关键零部件数目,提高了系统可靠性,整体结构具有承载能力强、结构紧凑和维修方便的优点,整个动力传动呈“U”字型。

Description

一种中小型直升机用主减速器
技术领域
[0001] 本实用新型属于中小型直升机传动系统技术领域,具体涉及中小型直升机传动系统的主减速器。
背景技术
[0002] 直升机作为20世纪航空技术极具特色的创造之一,被广泛地应用于军事运输、巡逻、旅游、救护等多个领域。虽然我国已成为世界上少数凡个具有直升机研制能力的国家,但是目前我国直升机的数量较少,民用直升机则更少,其中的关键瓶颈就是高成本、维修间隔期短和可靠度低,随着我国国民经济的不断发展、西部大开发以及国防建设的需要,未来中国对直升机产品有着十分迫切的需求,尤其是中小型直升机的发展有很好的前景。
[0003] 直升机传动系统与旋翼系统、发动机并称为直升机的三大关键动部件。直升机传动系统的作用是将发动机的输出功率和输出转速按一定的比例传递到旋翼、尾桨和各附件上去,是涡轴发动机动力输出不可缺少的传输部件,也是唯一的传输途径。其传动特点是:高速、重载、大传动比、高可靠性和良好地维修性和高的生存能力。
[0004] 纵观我国50年的直升机发展历程,我国主要是引进生产专利、测绘仿制、机型改进、国际合作等,尽管已经初步建立了较为完整的研发、试制、生产、成品配套、材料体系等工业基础和技术基础,但是整体上还是在测绘仿制中徘徊。
[0005]目前中小型直升机主减速器的主要结构有:
[0006] 1、由多级齿轮传动构成的主减速器,其特点是结构简单,但是承载能力、效率较低,传动比范围小;
[0007] 2、模仿军用直升机主减速器结构由一级或多级行星齿轮系和多级直齿或斜齿齿轮系传动组成,呈纵向布置,纵向安装空间大,可靠性受行星齿轮系轴承寿命影响限制,另外,对于多级行星齿轮系,可靠性较差,维修不方便。
[0008] 主减速器是影响整个直升机传动系统性能的关键因素,因此开发一种自主设计、生产加工,结构简单,维修方便和较高可靠性的中小型主减速器很有必要。本实用新型采用一级行星齿轮系与螺旋锥齿轮系组合的结构,且使行星轮系太阳轮轴轴套与旋翼轴嵌套安装,减小整个主减速器纵向安装空间,同时对于行星齿轮系采用一体化轴承,即将行星轮系的行星轮轴孔作为轴承外圈,行星轮轴作为轴承内圈,从而减少影响系统可靠性的零部件数量,提高系统可靠性,维修方便快捷。
[0009] 迄今,专门针对中小型直升机主减速器的设计及主减速器行星齿轮系轴承一体化的设计较少。
实用新型内容
[0010] 本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处,提供一种中小型直升机主减速器结构设计方案,可用作中小型民用直升机传动系统的主减速器结构设计,整体结构设计简单,维修方便,成本较低。[0011] —种中小型直升机用主减速器包括直立的旋翼轴11,其上端为输出端,输出端为法兰盘;旋翼轴11的中上部套设有轴套5,旋翼轴11与轴套5之间的上部设有上滑动轴承26,二者之间的下部设有下滑动轴承25 ;轴套5的上部设有深沟球轴承9,中部设有二级从动螺旋锥齿轮7,下部设有连体的太阳轮30,二级从动螺旋锥齿轮7与深沟球轴承9之间的轴套5上设有轴向固定套筒8 ;旋翼轴11的下部为花键轴,且通过花键连接着下行星架23,轴套5的下端和下行星架23之间的旋翼轴11上设有轴向推力轴承24 ;下行星架23呈三角板状,与太阳轮30对应的下行星架23的三个角处分别通过行星轮轴3设有行星轮6,三个行星轮6分别与太阳轮30啮合传动;上行星架4呈空心的三角形,空套在太阳轮30上方的轴套5上,且上行星架4的三个角通过键分别对应连接着三个行星轮轴3 ;三个行星轮6还分别与齿圈2啮合组成行星轮系;所述齿圈2通过键固定在环形的底座I的上部,底座I的外部一侧连接着外伸的凸台,凸台上设有支座18,支座18的顶面设有水平的支板17,支板17的两侧分别为轴承座;传动轴14为水平轴,其上套设有两只轴承,传动轴14通过轴承和支板17上的轴承座的配合设于支板17上,所述传动轴14的两端分别伸至轴承座外部,传动轴14的一端通过花键设有二级主动螺旋锥齿轮12,二级主动螺旋锥齿轮12和二级从动螺旋锥齿轮7啮合传动,传动轴14的另一端设有一级从动螺旋锥齿轮16,—级从动螺旋锥齿轮16为输入齿轮。
[0012] 所述行星轮轴3上设有轴肩,行星轮6位于轴肩上部的行星轮轴3上;与轴肩对应的行星轮6和行星轮轴3之间设有同轴的下密封套19和下润滑套21,与上行星架4对应的行星轮6和行星轮轴3之间设有同轴的上润滑套28和上密封套29 ;行星轮6和行星轮轴3上部径向之间通过保持架15均布设有圆锥滚子27形成圆锥滚子轴承,下部径向之间通过保持架15均布设有圆柱滚子20形成圆柱滚子轴承。
[0013] 所述传动轴14上的两只轴承均为角接触球轴承13。
[0014] 所述旋翼轴11的下端设有圆锥滚子轴承22。
[0015] 所述上滑动轴承26和下滑动轴承25上分别均布设有润滑油孔。
[0016] 与已有技术相比,本实用新型的有益技术效果体现在以下方面:
[0017] 1.针对直升机主减速器高速、重载、大传动比的特点,参见图1、图3和4采用行星轮系和螺旋锥齿轮系组合布局形式,整个主减速器动力传动呈“U”字型,结构紧凑,节约安装空间;
[0018] 2.该主减速器有效地利用了的行星轮系承载能力强、承载均衡、传动比大和结构紧凑的优点,并结合了螺旋锥齿轮系承载能力强、传动平稳、低噪声和可交叉传动的优点,满足了直升机对传动系统高承载能力、低噪声和大传动比的要求,参见图3和图4,并且将行星轮系的太阳轮轴轴套5做成空心,实现太阳轮轴轴套5与旋翼轴11的嵌套安装,满足了直升机对体积和重量的控制要求,以减小纵向安装空间和旋翼对传动系统及机身的震荡影响;
[0019] 3.参见图4、图5、图6和图7,行星轮系采用轴承一体化技术,即将行星轮系的行星轮6轴孔作为轴承外圈,行星轮轴3作为轴承内圈,在行星轮轴3与行星轮6之间均布安放圆锥滚子27和圆柱滚子20,且滚子之间加装保持架15,以保持滚子之间的距离。行星轮系是直升机主减速器的关键部件,所承受的载荷较大,且转速较高,轴承一体化技术减少了行星轮系的部件,提高了系统可靠度,延长返修间隔期,且维修方便;[0020] 4.针对主减速器太阳轮轴轴套5与旋翼轴11之间较高的相对转速和较大的径向载荷,采用承载能力较强的上滑动轴承26和下滑动轴承25布置在太阳轮轴轴套5的上下两端,同时为了保证上滑动轴承26和下滑动轴承25的充分润滑,在上滑动轴承26和下滑动轴承25上均匀布有润滑油孔,此外为了保证整个主减速器旋翼轴11和太阳轮轴轴套5的中心位置精度,分别在旋翼轴11下端安装圆锥滚子轴承22和在太阳轮轴轴套5上端配合安装深沟球轴承9,同时圆锥滚子轴承22的另一个作用是克服整个装置的轴向载荷。
附图说明
[0021] 图1为本实用新型整体结构的三维俯视图。
[0022] 图2为本实用新型整体结构的三维上视图。
[0023] 图3为本实用新型整体结构的三维剖视图。
[0024] 图4为本实用新型整体结构的二维剖视图。
[0025] 图5为本实用新型行星齿轮系结构局部三维剖视图。
[0026] 图6为本实用新型行星齿轮系结构局部二维剖视图。
[0027] 图7为本实用新型行星齿轮系结构圆柱滚子、圆锥滚子与行星轮轴安装局部视图。
[0028] 图8为本实用新型螺旋锥齿轮系结构三维剖视图。
[0029] 图9为本实用新型螺旋锥齿轮系结构二维剖视图。
[0030] 上图中序号:I底座,2齿圈,3行星轮轴,4上行星架,5轴套,6行星轮,7 二级从动螺旋锥齿轮,8轴向固定套筒,9深沟球轴承,10顶盖,11旋翼轴,12 二级主动螺旋锥齿轮,13角接触球轴承,14传动轴,15保持架,16 一级从动螺旋锥齿轮,17支板,18支座,19下密封套,20圆柱滚子,21下润滑套,22圆锥滚子轴承,23下行星架,24轴向推力轴承,25下滑动轴承,26上滑动轴承,27圆锥滚子,28上润滑套,29上密封套,太阳轮30,轴肩31。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图,通过实施例对本实用新型作进一步地描述。
实施例
[0032] 参见图1、图2、图3和图4,一种中小型直升机用主减速器包括直立的旋翼轴11,其上端为输出端,输出端为法兰盘;旋翼轴11的中上部套装有轴套5,旋翼轴11与轴套5之间的上部安装有上滑动轴承26,下部安装有下滑动轴承25 ;上滑动轴承26和下滑动轴承25上分别均布开设有润滑油孔。轴套5的上部安装有深沟球轴承9,中部安装有二级从动螺旋锥齿轮7,下部设有连体的太阳轮30 ;轴套5上端的旋翼轴11上套装着顶盖10 ;二级从动螺旋锥齿轮7与深沟球轴承9之间的轴套5上套装有轴向固定套筒8。旋翼轴11的下部为花键轴,且通过花键连接着下行星架23,轴套5的下端和下行星架23之间的旋翼轴11上安装有轴向推力轴承24 ;旋翼轴11的下端安装有圆锥滚子轴承22。参见图2和图5,下行星架23呈三角板状,与太阳轮30对应的下行星架23的三个角处分别通过行星轮轴3安装有行星轮6,三个行星轮6分别与太阳轮30啮合传动;参见图6,行星轮轴3上设有轴肩31,行星轮6位于轴肩31上部的行星轮轴3上;与轴肩31对应的行星轮6和行星轮轴3之间安装有同轴的下密封套19和下润滑套21,与上行星架4对应的行星轮6和行星轮轴3之间安装有同轴的上润滑套28和上密封套29 ;参见图7,行星轮6和行星轮轴3上部径向之间通过保持架15均布安装有圆锥滚子27形成圆锥滚子轴承,下部径向之间通过保持架均布安装有圆柱滚子20形成圆柱滚子轴承。参见图1和图5,上行星架4呈空心的三角形,空套在太阳轮30上方的旋翼轴11上,且上行星架4的三个角通过键分别对应连接着三个行星轮轴3 ;三个行星轮6还分别与齿圈2啮合组成行星轮系。参见图3、图8和图9,齿圈2通过键固定在环形的底座I的上部,底座I的外部一侧连接着外伸的凸台,凸台上安装有支座18,支座18的顶面安装有水平的支板17,支板17的两侧分别为轴承座;传动轴14为水平轴,其上套装有两只轴承,传动轴14通过轴承和支板17上的轴承座的配合安装于支板17上,传动轴14上的两只轴承均为角接触球轴承13。传动轴14的两端分别伸至轴承座外部,传动轴14的一端通过花键安装有二级主动螺旋锥齿轮12,二级主动螺旋锥齿轮12和二级从动螺旋锥齿轮7啮合传动,传动轴14的另一端安装有一级从动螺旋锥齿轮16,—级从动螺旋锥齿轮16为输入齿轮。
[0033] 本实用新型的工作原理说明如下:
[0034] 整个装置的输入端是一级从动螺旋锥齿轮16,输出端是旋翼轴11,动力从一级从动螺旋锥齿轮16通过花键连接传递至传动轴14,传动轴14的另一端与二级主动螺旋锥齿轮12通过花键连接,同样,二级从动螺旋锥齿轮7与太阳轮轴轴套5也是通过花键连接,如此,通过螺旋锥齿轮之间的啮合作用以及齿轮与轴之间的花键连接作用,将动力传递至行星轮系太阳轮30,彳丁星轮系的齿圈2通过键固定在底座I上,保证齿圈2固定,下彳丁星架23转动,从而实现行星轮系的减速功能,其中,为了保证三个行星轮轴6的位置精度,三个行星轮轴6的上端通过键与上行星架4的三个顶点固定,下行星架23与旋翼轴11下端通过花键连接,最终将动力传递到旋翼轴11,实现主减速器的减速和升扭矩的作用。
[0035]为了节约整个装置的纵向空间,本实用新型将太阳轮轴设计成空心轴套,采用旋翼轴11与行星轮系太阳轮轴套嵌套安装,并在二者径向之间加装下滑动轴承25、上滑动轴承26。同时,为了保证整个装置输出端旋翼轴11轴向位置精度,采用安装在太阳轮轴套5上端的深沟球轴承9和安装在旋翼轴11下端的圆锥滚子轴承22,来固定旋翼轴11的两端。
[0036] 此外,为了减少该主减速器行星齿轮系的零部件数目,从而提高系统的可靠度和安全性,本实用新型采用轴承一体化设计技术,即将行星轮轴3作为轴承内圈,行星轮6的轴孔作为轴承外圈,行星轮6和行星轮轴3上部径向之间通过保持架15均布设有圆锥滚子27形成圆锥滚子轴承,下部径向之间通过保持架15均布设有圆柱滚子20形成圆柱滚子轴承,省去轴承零件以及与其相关的安装要求和步骤,并且使主减速器的行星轮系得到充分润滑,为了防止异物进入,在行星轮轴3的轴肩31以及上行星架4与行星轮6接触的地方加装有上密封套29、下密封套19和上润滑套28、下润滑套21。本实用新型结构设计简单合理,安装维修方便,对于中小型的民用直升机传动系统主减速器的设计和改进有一定的指导意义。

Claims (5)

1.一种中小型直升机用主减速器,其特征在于直立的旋翼轴(11),其上端为输出端,输出端为法兰盘;旋翼轴(11)的中部套设有轴套(5),旋翼轴(11)与轴套(5)之间的上部设有上滑动轴承(26),二者之间的下部设有下滑动轴承(25);轴套(5)的上部设有深沟球轴承(9),中部设有二级从动螺旋锥齿轮(7),下部设有连体的太阳轮(30),二级从动螺旋锥齿轮(7 )与深沟球轴承(9 )之间的轴套(5 )上设有轴向固定套筒(8 );旋翼轴(11)的下部为花键轴,且通过花键连接着下行星架(23),轴套(5)的下端和下行星架(23)之间的旋翼轴(11)上设有轴向推力轴承(24 );下行星架(23 )呈三角板状,与太阳轮(30 )对应的下行星架(23)的三个角处分别通过行星轮轴(3)设有行星轮(6),三个行星轮(6)分别与太阳轮(30)啮合传动;上行星架(4)呈空心的三角形,空套在太阳轮(30)上方的轴套(5)上,且上行星架(4)的三个角通过键分别对应连接着三个行星轮轴(3);三个行星轮(6)还分别与齿圈(2)啮合组成行星轮系;所述齿圈(2)通过键固定在环形的底座(I)的上部,底座(I)的外部一侧连接着外伸的凸台,凸台上设有支座(18),支座(18)的顶面设有水平的支板(17),支板(17)的两侧分别为轴承座;传动轴(14)为水平轴,其上套设有两只轴承,传动轴(14)通过轴承和支板(17)上的轴承座的配合设于支板(17)上,所述传动轴(14)的两端分别伸至轴承座外部,传动轴(14)的一端通过花键设有二级主动螺旋锥齿轮(12),二级主动螺旋锥齿轮(12)和二级从动螺旋锥齿轮(7)啮合传动,传动轴(14)的另一端通过花键设有一级从动螺旋锥齿轮(16), —级从动螺旋锥齿轮(16)为输入齿轮。
2.根据权利要求1所述的一种中小型直升机用主减速器,其特征在于:所述行星轮轴(3)上设有轴肩,行星轮(6)位于轴肩上部的行星轮轴(3)上;与轴肩对应的行星轮(6)和行星轮轴(3)之间设有同轴的下密封套(19)和下润滑套(21),与上行星架(4)对应的行星轮(6)和行星轮轴(3)之间设有同轴的上润滑套(28)和上密封套(29);行星轮(6)和行星轮轴(3)上部径向之间通过保持架(15)均布设有圆锥滚子(27)形成圆锥滚子轴承,下部径向之间通过保持架(15)均布设有圆柱滚子(20)形成圆柱滚子轴承。
3.根据权利要求1或2所述的一种中小型直升机用主减速器,其特征在于:传动轴(14 )上的两只轴承均为角接触球轴承(13 )。
4.根据权利要求1或2所述的一种中小型直升机用主减速器,其特征在于:所述旋翼轴(11)的下端设有圆锥滚子轴承(22)。
5.根据权利要求1或2所述的一种中小型直升机用主减速器,其特征在于:所述上滑动轴承(26)和下滑动轴承(25)上分别均布设有润滑油孔。
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