RU140814U1

RU140814U1 - PLANETARY-DIFFERENTIAL MOTOR TURBIN SCREW REDUCER

Info

Publication number: RU140814U1
Application number: RU2013156152/11U
Authority: RU
Inventors: Евгения Владимировна Шеховцева; Владимир Анатольевич Никифоров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-05-20

Abstract

1. Планетарно-дифференциальный редуктор, включающий входную шестерню со сдвоенным зубчатым венцом, входящим в зацепление с блоком сателлитов, внутренний выходной вал, сопряженный с блоком сателлитов, наружный выходной вал с телом вращения, содержащим зубчатый венец внутреннего зацепления, блок сателлитов содержит двухвенцовое колесо, сопряженное с входной шестерней, между венцами которого установлена прямозубая шестерня, входящая в зацепление с зубчатым венцом тела вращения, причем входная шестерня и выходные наружный и внутренний валы установлены соосно, при этом внутренний выходной вал и наружный выходной вал установлены концентрично, отличающийся тем, что двухвенцовое колесо содержит косозубые зубчатые колеса со встречными углами наклона зубьев 20-30° каждого из колес относительно друг друга, входная шестерня дополнительно снабжена зубчатым венцом, входящим в зацепление с уравнительным механизмом, тело вращения наружного выходного вала дополнительно сопряжено с уравнительным механизмом.2. Планетарно-дифференциальный редуктор по п.1, отличающийся тем, что тело вращения наружного выходного вала сопряжено с уравнительным механизмом шлицевым, зубчатым или болтовым соединением.3. Планетарно-дифференциальный редуктор по п.1 или 2, отличающийся тем, что уравнительный механизм содержит зубчатое колесо внешнего зацепления, зубчатое колесо внутреннего зацепления и шестерню, сопряженную с зубчатым колесом внутреннего зацепления.1. Planetary-differential gearbox, comprising an input gear with a double gear ring meshing with a satellite block, an internal output shaft, coupled to a satellite block, an external output shaft with a rotation body containing a gear ring of internal gearing, the satellite block contains a two-crown wheel, mating with the input gear, between the rims of which a spur gear is installed, which engages with the gear rim of the body of revolution, the input gear and the output of the outer and inner wa s are installed coaxially, while the inner output shaft and the outer output shaft are mounted concentrically, characterized in that the two-gear wheel contains helical gears with opposing gear angles of 20-30 ° of each of the wheels relative to each other, the input gear is additionally equipped with a gear rim included in engagement with the equalization mechanism, the body of rotation of the external output shaft is additionally associated with the equalization mechanism. 2. The planetary differential gearbox according to claim 1, characterized in that the body of rotation of the external output shaft is coupled to the balancing mechanism by a spline, gear or bolt connection. The planetary differential gearbox according to claim 1 or 2, characterized in that the equalizing mechanism comprises an external gear gear, an internal gear gear and a gear mating with the internal gear gear.

Description

Полезная модель относится редукторам авиационных двигателей, а именно к планетарно-дифференциальным редукторам турбовинтовых двигателей (ТВД), и может найти применение, например в малоразмерных авиационных турбовинтовых двигателях.The utility model relates to aircraft engine gearboxes, namely to planetary-differential gearboxes of turboprop engines (TVD), and can be used, for example, in small-sized aircraft turboprop engines.

Известен планетарно-дифференциальный редуктор, содержащий входную шестерню, сопряженную с блоком сателлитов внешним прямозубым зубчатым зацеплением, внутренний выходной вал, так же сопряженный прямозубым зубчатым зацеплением с блоком сателлитов, и наружный выходной вал с телом вращения, содержащим зубчатый венец внутреннего зацепления, и сопряженный прямозубой зубчатой передачей с блоком сателлитов, причем наружный и внутренний выходные валы и входная шестерня установлены соосно, а наружный выходной вал установлен концентрично относительно внутреннего выходного вала (Патент на изобретение №2316667 от 06.02.2008, опубликовано 10.02.2008 бюл. №4, МПК F02K 3/072, F16C 21/00).A known planetary differential gearbox comprising an input gear coupled to a satellite block with an external spur gear, an internal output shaft also conjugated with a spur gear and a satellite block, and an external output shaft with a rotational body containing an internal gear ring and a conjugate spur gear gear transmission with a block of satellites, with the outer and inner output shafts and input gear mounted coaxially, and the outer output shaft mounted concentrically relative respect to the inner output shaft (patent №2316667 of 06.02.2008, published on 10.02.2008 Bul. №4, IPC F02K 3/072, F16C 21/00).

Недостатками данного редуктора являются низкая несущая способность зубчатых колес, связанная с применением зубчатых колес внешнего зацепления и небольшим числом зубьев в зацеплении, и следовательно высокий уровень потерь в зубчатом зацеплении, приводящий к понижению коэффициента полезного действия (КПД) зубчатой передачи и самого редуктора. Так же недостатком является низкий КПД зубчатого зацепления, приводящий так же к понижению КПД самого редуктора из-за малых углов зацепления передач (не более 22°). Еще одним недостатком представленного редуктора являются большие габаритные размеры, особенно длинновой размер.The disadvantages of this gearbox are the low bearing capacity of the gears associated with the use of gears of the external gearing and a small number of gears in the gearing, and therefore the high level of losses in the gearing, leading to a decrease in the efficiency of the gear transmission and the gearbox itself. Also a disadvantage is the low efficiency of gearing, which also leads to a decrease in the efficiency of the gearbox itself due to the small gearing angles (not more than 22 °). Another disadvantage of the presented gearbox is the large overall dimensions, especially the long size.

Наиболее близким является планетарно-дифференциальный редуктор, включающий входную шестерню со сдвоенным зубчатым венцом, входящим в зацепление с блоком сателлитов, внутренний выходной вал, сопряженный с блоком сателлитов, наружный выходной вал с телом вращения, содержащим зубчатый венец внутреннего зацепления, блок сателлитов содержит двухвенцовое колесо, сопряженное с входной шестерней, между венцами которого установлена прямозубая шестерня, входящая в зацепление с зубчатым венцом тела вращения, причем входная шестерня и выходные наружный и внутренний валы установлены соосно, при этом внутренний выходной вал и наружный выходной вал установлены концентрично (Максимов Н.А., Секистов В.А. «Двигатели самолетов и вертолетов. Основы устройства и летной эксплуатации», М., Воениздат, 1977 г. - 343 с, стр. 10, рис. 1.5).The closest is a planetary-differential gearbox, which includes an input gear with a double gear ring meshing with a satellite block, an internal output shaft mated to a satellite block, an external output shaft with a rotation body containing a gear ring of internal gearing, a satellite block contains a double-crown gear coupled to the input gear, between the rims of which a spur gear is installed, which engages with the gear ring of the body of revolution, the input gear and the output the outer and inner shafts are mounted coaxially, while the inner output shaft and the outer output shaft are mounted concentrically (Maksimov N.A., Sekistov V.A. “Aircraft and helicopter engines. Fundamentals of device and flight operation”, M., Military Publishing, 1977 . - 343 s, p. 10, Fig. 1.5).

Недостатками данной конструкции являются низкая несущая способность и низкий КПД зубчатой передачи из-за малого числа зубьев колес сателлитов, и, как следствие, низкий КПД самого редуктора, причем увеличении модификации зуба (а именно коэффициента смещения исходного профиля) и угла профиля исходного контура зуба ограничено заострением на вершине зуба. Еще одним недостатком является то, что опоры входной шестерни и опоры выходных наружного и внутреннего валов расположены на одной оси, тем самым увеличивается длинновой габаритный размер редуктора.The disadvantages of this design are the low bearing capacity and low efficiency of the gear transmission due to the small number of teeth of the gear wheels of the satellites, and, as a result, the low efficiency of the gearbox itself, and the increase in tooth modification (namely, the displacement coefficient of the initial profile) and the profile angle of the initial tooth contour is limited sharpening on top of the tooth. Another disadvantage is that the bearings of the input gear and the bearings of the output external and internal shafts are located on the same axis, thereby increasing the long overall dimension of the gearbox.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение несущей способности зубчатых колес, снижение габаритных размеров редуктора, и, следовательно, снижение его массы, а так же повышение КПД зубчатых передач редуктора, и, как следствие, повышение КПД самого редуктора, и поддержание заданного соотношения крутящих моментов и частот вращения на выходных валах.The technical result of the proposed utility model is to increase the bearing capacity of the gears, reduce the overall dimensions of the gearbox, and therefore, reduce its weight, as well as increase the efficiency of the gears of the gearbox, and, as a result, increase the efficiency of the gearbox itself, and maintain a given ratio of torques and speeds on output shafts.

Технический результат достигается тем, что планетарно-дифференциальный редуктор включает входную шестерню со сдвоенным зубчатым венцом, входящим в зацепление с блоком сателлитов, внутренний выходной вал, сопряженный с блоком сателлитов, наружный выходной вал с телом вращения, содержащим зубчатый венец внутреннего зацепления, блок сателлитов содержит двухвенцовое колесо, сопряженное с входной шестерней, между венцами которого установлена прямозубая шестерня, входящая в зацепление с зубчатым венцом тела вращения, причем входная шестерня и выходные наружный и внутренний валы установлены соосно, при этом внутренний выходной вал и наружный выходной вал установлены концентрично.The technical result is achieved by the fact that the planetary-differential gearbox includes an input gear with a double gear ring engaged with a satellite block, an internal output shaft mated to a satellite block, an external output shaft with a rotation body containing a internal gear ring, the satellite block contains a two-crown wheel associated with an input gear, between the rims of which a spur gear is installed, which engages with the ring gear of the body of revolution, and the input gear nya and output outer and inner shafts are mounted coaxially, with the inner output shaft and an outer output shaft arranged concentrically.

Новым в полезной модели является то, что двухвенцовое колесо содержит косозубые зубчатые колеса со встречными углами наклона зубьев 20-30° каждого из колес друг относительно друга, входная шестерня дополнительно снабжена зубчатым венцом, входящим в зацепление с уравнительным механизмом, тело вращения наружного выходного вала дополнительно сопряжено с уравнительным механизмом.New in the utility model is that the two-crown wheel contains helical gears with opposing tooth angles of 20-30 ° of each of the wheels relative to each other, the input gear is additionally equipped with a gear rim that engages with the equalization mechanism, the rotation body of the external output shaft is additionally is associated with an equalizing mechanism.

Тело вращения наружного выходного вала сопряжено с уравнительным механизмом шлицевым, зубчатым или болтовым соединением.The body of rotation of the external output shaft is coupled to the equalizing mechanism by a spline, gear or bolt connection.

Уравнительный механизм содержит зубчатое колесо внешнего зацепления, зубчатое колесо внутреннего зацепления и шестерню, сопряженную с зубчатым колесом внутреннего зацепления.The equalizing mechanism comprises an external gear gear, an internal gear gear and a gear mating with the internal gear gear.

Поддержание заданного крутящего момента на выходных валах редуктора обеспечивается применением косозубых зубчатых передач и уравнительного механизма, причем использование в конструкции редуктора косозубых зубчатых колес со встречными углами наклона зубьев 20-30° друг относительно друга позволяет повысить рабочие углы внешнего и внутреннего зацепления, и, следовательно, увеличить несущую способность зубчатых колес, и повысить КПД зубчатых передач редуктора, и, как следствие, и самого редуктора.Maintaining a given torque on the output shafts of the gearbox is ensured by the use of helical gears and an equalizing mechanism, moreover, the use of helical gears with opposing tooth tilt angles of 20-30 ° relative to each other in the gearbox design allows to increase the working angles of external and internal gearing, and therefore increase the bearing capacity of the gears, and increase the efficiency of the gears of the gearbox, and, as a consequence, the gearbox itself.

На фигурах показаны:The figures show:

Фиг. 1 - конструкция планетарно-дифференциального редуктора;FIG. 1 - design of a planetary differential gear;

Фиг. 2 - кинематическая схема зацепления редуктора.FIG. 2 is a kinematic diagram of gearing gearing.

Планетарно-дифференциальный редуктор включает входную шестерню 1, внутренний выходной вал 2 и наружный выходной вал 3 с телом вращения 4, содержащим зубчатый венец 5 внутреннего зацепления (Фиг. 1). Причем входная шестерня 1 и выходные наружный 3 и внутренний 2 валы установлены соосно, а внутренний выходной вал 2 и наружный выходной вал 3 установлены концентрично.The planetary differential gear includes an input gear 1, an internal output shaft 2 and an external output shaft 3 with a rotation body 4 containing a gear ring 5 of internal gearing (Fig. 1). Moreover, the input gear 1 and the output of the outer 3 and inner 2 shafts are installed coaxially, and the inner output shaft 2 and the outer output shaft 3 are mounted concentrically.

Входная шестерня 1 снабжена сдвоенным зубчатым венцом 6, входящим в зацепление с двухвенцовым колесом 7 блока сателлитов 8. Так же блок сателлитов 8 снабжен прямозубой шестерней 9, установленной между венцами двухвенцового колеса 7, и входящей в зацепление с зубчатым венцом 5 тела вращения 4 наружного выходного вала 3 (Фиг. 2). Внутренний выходной вал 2 сопряжен с блоком сателлитов 8.The input gear 1 is equipped with a double gear ring 6, which engages with the two-gear wheel 7 of the satellite unit 8. Also, the gear unit 8 is equipped with a spur gear 9 installed between the crowns of the double-gear wheel 7, and engaged with the gear ring 5 of the rotation body 4 of the outer output shaft 3 (Fig. 2). The internal output shaft 2 is paired with the satellite unit 8.

Двухвенцовое колесо 7 блока сателлитов 8 содержит косозубые зубчатые колеса 10, 11 со встречными углами наклона зубьев 20-30° каждого из колес друг относительно друга, что позволяет довести рабочий угол профиля внешнего зацепления до 29,205° и рабочий угол профиля внутреннего зацепления до 26,571°.The double-crowned wheel 7 of the satellite block 8 contains helical gears 10, 11 with opposing tooth angles of 20-30 ° of each of the wheels relative to each other, which allows to bring the working angle of the external gear profile to 29.205 ° and the working angle of the internal gear profile to 26.571 °.

При этом увеличение углов профилей внешнего и внутреннего зацепления позволяет повысить КПД наружного зацепления до 0,9965 и КПД внутреннего зацепления до 0,99876, тем самым повысив КПД самого редуктора.At the same time, increasing the angles of the profiles of the external and internal gearing makes it possible to increase the efficiency of the external gearing to 0.9965 and the efficiency of the internal gearing to 0.99876, thereby increasing the efficiency of the gearbox itself.

Входная шестерня 1 дополнительно снабжена зубчатым венцом 12, входящим в зацепление с уравнительным механизмом 13. Тело вращения 4 наружного выходного вала 3 дополнительно сопряжено с уравнительным механизмом 13 шлицевым, зубчатым или болтовым соединением.The input gear 1 is additionally equipped with a gear rim 12, which engages with the equalization mechanism 13. The body of rotation 4 of the outer output shaft 3 is additionally associated with the equalization mechanism 13 with a spline, gear or bolt connection.

Уравнительный механизм 13 содержит зубчатое колесо внешнего зацепления 14, шестерню 15, сопряженную с зубчатым колесом 16 внутреннего зацепления.The equalization mechanism 13 comprises an external gear 14, a gear 15 mating with the internal gear 16.

Планетарно-дифференциальный редуктор турбовинтового двигателя работает следующим образом.A planetary differential gearbox of a turboprop engine operates as follows.

Крутящий момент от входного звена, например компрессора или турбины (не показаны), передается на входную шестерню 1. От входной шестерни 1 через сдвоенный зубчатый венец 6 момент передается на косозубые зубчатые колеса 10, 11 двухвенцового колеса 7 блока сателлитов 8, а затем и на прямозубую шестерню 9 блока сателлитов 8. От блока сателлитов 8 крутящий момент передается на внутренний выходной вал 2.Torque from the input link, for example, a compressor or turbine (not shown), is transmitted to the input gear 1. From the input gear 1, the torque is transmitted through the double gear ring 6 to the helical gears 10, 11 of the double-crown gear 7 of the satellite block 8, and then to spur gear 9 of the satellite block 8. From the satellite block 8, the torque is transmitted to the internal output shaft 2.

Через прямозубую шестерню 9 блока сателлитов 8 момент передается на тело вращения 4 и на наружный выходной вал 3.Through the spur gear 9 of the satellite block 8, the moment is transmitted to the body of revolution 4 and to the external output shaft 3.

Одновременно через дополнительный зубчатый венец 12 входной шестерни 1 крутящий момент передается через уравнительный механизм 13 на тело вращения 4 и на наружный выходной вал 3.At the same time, through an additional gear rim 12 of the input gear 1, the torque is transmitted through the balancing mechanism 13 to the body of revolution 4 and to the external output shaft 3.

В самом уравнительном механизме 13 передача крутящего момента осуществляется от входной шестерни 1 через зубчатое колесо 14 внешнего зацепления, затем на шестерню 15 и на зубчатое колесо 16 внутреннего зацепления, через которое момент передается по средствам шлицевого, болтового или зубчатого соединения на наружный выходной вал 3.In the equalizing mechanism 13, the transmission of torque is carried out from the input gear 1 through the external gear gear 14, then to the gear gear 15 and to the internal gear gear 16, through which the torque is transmitted by means of a splined, bolted or gear connection to the external output shaft 3.

Уравнительный механизм 13 обеспечивает заданное распределение крутящего момента от входной шестерни 1 на выходные валы 2, 3 на всех режимах работы редуктора. Это достигается благодаря тому, что уравнительный механизм одновременно создает нагрузку на выходной внутренний вал 2 (через входную шестерню 1 и блок сателлитов 8) и на выходной наружный вал 3 (через уравнительный механизм 13 и тело вращения 4).The equalizing mechanism 13 provides a predetermined distribution of torque from the input gear 1 to the output shafts 2, 3 in all modes of operation of the gearbox. This is achieved due to the fact that the equalization mechanism simultaneously creates a load on the output inner shaft 2 (through the input gear 1 and the satellite block 8) and on the output external shaft 3 (through the equalization mechanism 13 and the rotation body 4).

Благодаря тому, что двухвенцовое колесо содержит косозубые зубчатые колеса со встречными углами наклона зубьев 20-30° каждого из колес друг относительно друга, входная шестерня дополнительно снабжена зубчатым венцом, входящим в зацепление с уравнительным механизмом, тело вращения наружного выходного вала дополнительно сопряжено с уравнительным механизмом шлицевым, зубчатым или болтовым соединением, уравнительный механизм содержит зубчатое колесо внешнего зацепления, зубчатое колесо внутреннего зацепления и шестерню, сопряженную с зубчатым колесом внутреннего зацепления достигается повышение несущей способности зубчатых колес, снижение габаритных размеров редуктора, и, следовательно, снижение его массы, а так же повышение КПД зубчатых передач редуктора, и, как следствие, повышение КПД самого редуктора, и поддержание заданного соотношения крутящих моментов и частот вращения на выходных валах.Due to the fact that the two-crown wheel contains helical gears with opposing gear angles of 20-30 ° of each of the wheels relative to each other, the input gear is additionally equipped with a gear rim that engages with the equalizing mechanism, the body of rotation of the external output shaft is additionally associated with the equalizing mechanism spline, gear or bolt connection, the equalizing mechanism comprises a gear wheel of the external gearing, a gear wheel of the internal gearing and a gear gear associated with the charger with an internal gear wheel, an increase in the carrying capacity of the gears, a reduction in the overall dimensions of the gearbox, and, consequently, a reduction in its mass, as well as an increase in the efficiency of the gears of the gearbox, and, as a result, an increase in the efficiency of the gearbox itself and the maintenance of a given ratio of torques and rotational speeds on output shafts.

Claims

1. Planetary-differential gearbox, comprising an input gear with a double gear ring meshing with a satellite block, an internal output shaft, coupled to a satellite block, an external output shaft with a rotation body containing a gear ring of internal gearing, the satellite block contains a two-crown wheel, mating with the input gear, between the rims of which a spur gear is installed, which engages with the gear rim of the body of revolution, the input gear and the output of the outer and inner wa s are installed coaxially, while the inner output shaft and the outer output shaft are mounted concentrically, characterized in that the two-gear wheel contains helical gears with opposing gear angles of 20-30 ° of each of the wheels relative to each other, the input gear is additionally equipped with a gear rim included in engagement with the equalizing mechanism, the body of rotation of the external output shaft is additionally associated with the equalizing mechanism.

2. The planetary-differential gearbox according to claim 1, characterized in that the body of rotation of the external output shaft is coupled to the equalizing mechanism by a spline, gear or bolt connection.

3. The planetary differential gearbox according to claim 1 or 2, characterized in that the equalizing mechanism comprises an external gear gear, an internal gear gear and a gear coupled to the internal gear gear.