RU145078U1

RU145078U1 - PLANETARY-DIFFERENTIAL TVD REDUCER

Info

Publication number: RU145078U1
Application number: RU2014113729/11U
Authority: RU
Inventors: Евгения Владимировна Шеховцева; Владимир Анатольевич Никифоров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-09-10

Abstract

1. Планетарно-дифференциальный редуктор турбовинтового двигателя (ТВД), содержащий, входной вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, один, из которых является водилом, а другой снабжен зубчатым венцом и является центральным колесом, блок сателлитов, расположенный на водиле и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом находится в зацеплении с центральным колесом, отличающийся тем, что блок сателлитов снабжен уравнительным механизмом, выполненным в виде зубчатой передачи, содержащей шестерню и зубчатое колесо, при этом, водилом является наружный выходной вал, центральное колесо расположено на внутреннем выходном валу, а все зубчатые зацепления выполнены внешними и косозубыми.2. Планетарно-дифференциальный редуктор по п.1, отличающийся тем, что зубчатое колесо уравнительного механизма является неподвижным и дополнительным центральным колесом.1. Planetary differential gearbox of a turboprop engine (TVD), comprising, an input shaft with a pinion gear, an inner and an outer output shaft, concentric with each other and coaxial with the input shaft, one of which is a carrier, and the other is equipped with a ring gear and is central wheel, a satellite block located on the carrier and equipped with gears with a large and small gear rims, moreover, the gear of the satellite block with a large gear rim is meshed with the input gear of the input shaft, and the gear is small the gear is meshed with the central wheel, characterized in that the satellite block is equipped with an equalizing mechanism made in the form of a gear transmission containing a gear and a gear wheel, while the carrier is an external output shaft, the central wheel is located on the internal output shaft, and all gears are external and helical. 2. The planetary differential gearbox according to claim 1, characterized in that the gear of the equalizing mechanism is a fixed and additional central wheel.

Description

Полезная модель относится к области редукторостроения, и может быть использована преимущественно в малоразмерных авиационных турбовинтовых двигателях (ТВД).The utility model relates to the field of gear manufacturing, and can be used mainly in small-sized aircraft turboprop engines (TVD).

Известен планетарно-дифференциальный редуктор ТВД (RU 2316667, опубл. 10.02.2008), содержащий, входной вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, блок сателлитов, и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом сопряжена с внутренним выходным валом. Данный редуктор обеспечивает передачу крутящего момента от входного вала к двум выходным валам и относится к типу редукторов с зубчатым зацеплением с внутренним зубом и неподвижным промежуточным блоком сателлитов. Распределение крутящего момента по выходным валам и частота вращения выходных валов обеспечивается кинематикой редуктора. Для редукторов подобного типа с передаваемой мощностью не более 1500 кВт и передаточным отношением редуктора не более 6, в условиях ограничения габаритов редуктора, зубчатые венцы входного вала и малой шестерни блока сателлитов требуется выполнять с малым числом зубьев (не более 25) с коэффициентом перекрытия ξ=1,3…1,5.Known planetary-differential gearbox TVD (RU 2316667, publ. 10.02.2008), comprising, an input shaft with a drive gear, internal and external output shafts, concentric with each other and coaxial with the input shaft, a satellite unit, and equipped with gears with large and small gear rims, moreover, the gear of the satellite block with a large gear rim is meshed with the drive gear of the input shaft, and the gear with a small gear rim is coupled with the internal output shaft. This gearbox provides the transmission of torque from the input shaft to the two output shafts and refers to the type of gears with gearing with an internal tooth and a fixed intermediate satellite block. The distribution of torque on the output shafts and the speed of the output shafts is provided by the kinematics of the gearbox. For gearboxes of this type with a transmitted power of not more than 1,500 kW and a gear ratio of the gearbox of not more than 6, in conditions of limiting the dimensions of the gearbox, the gear rims of the input shaft and small gear of the satellite block are required to be performed with a small number of teeth (no more than 25) with an overlap coefficient ξ = 1.3 ... 1.5.

Наиболее близким является планетарно-дифференциальный редуктор (Г.С. Скубачевский «Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей.» - М.: Машиностроение, 1969. - 544 с. (с. 497 рис. 12.06)), содержащий вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, один из которых является водилом, а другой снабжен зубчатым венцом, который является центральным колесом, блок сателлитов, расположенный на водиле и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом находится в зацеплении с центральным колесом. Данный редуктор имеет передаточное отношением не более 6, при этом количество зубьев на шестерне с малым венцом блока сателлитов не превышает 25, а коэффициент перекрытия в паре зубчатых колес ξ=1,3…1,5. В имеющемся редукторе крутящий момент от входного вала к двум выходным валам передается через планетарно-дифференциальный зубчатый механизм. Недостатками конструкций обоих редукторов являются:The closest is a planetary-differential gearbox (G.S. Skubachevsky "Aircraft gas turbine engines. Design and calculation of parts." - M .: Mashinostroenie, 1969. - 544 pp. (P. 497 fig. 12.06)), containing a shaft with a drive gear, inner and outer output shafts, concentric with each other and coaxial with the input shaft, one of which is a carrier, and the other is equipped with a gear ring, which is the central wheel, a satellite block located on the carrier and equipped with gears with large and small gear crowns, moreover, a pole nya satellite unit with a large toothed ring is in engagement with a pinion gear of the input shaft, and with a small gear toothing meshes with the central wheel. This gearbox has a gear ratio of not more than 6, while the number of teeth on the gear with a small crown of the satellite block does not exceed 25, and the overlap coefficient in the pair of gears is ξ = 1.3 ... 1.5. In the existing gearbox, the torque from the input shaft to the two output shafts is transmitted through a planetary differential gear mechanism. The disadvantages of the designs of both gearboxes are:

1. Относительно большие диаметрально-габаритные размеры редуктора - в результате того, что колеса имеют относительно небольшое число зубьев Z (обычно не более 25) и не высокий коэффициент перекрытия в паре зубчатых колес ξ, равный 1,3…1,5, то для обеспечения достаточной прочности зубчатых зацеплений, зубчатые венцы должны изготавливаться более массивными по длинновому размеру.1. The relatively large diametrical and overall dimensions of the gearbox - as a result of the fact that the wheels have a relatively small number of teeth Z (usually no more than 25) and a low overlap coefficient in a pair of gear wheels ξ equal to 1.3 ... 1.5, then for to ensure sufficient gear strength, the gear rims should be made more massive in length.

2. Относительно низкая степень точности изготовления колес внутреннего зацепления и качества рабочих поверхностей шестерен.2. A relatively low degree of accuracy in the manufacture of internal gear wheels and the quality of gear working surfaces.

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение прочности зубчатых колес с увеличением коэффициента перекрытия (ξ>2), снижение габаритов и массы редуктора при снижение нагрузки на опоры входного и выходных валов, а так же повышение точности изготовления редуктора, связанное с уменьшением шероховатости рабочих поверхностей зуба (Ra 0,2 мкм).The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the strength of gears with an increase in the overlap coefficient (ξ> 2), reduce the dimensions and weight of the gearbox while reducing the load on the bearings of the input and output shafts, and also increase the accuracy of manufacturing the gearbox associated with a decrease in the roughness of the working surfaces of the tooth (R a 0.2 μm).

Технический результат достигается тем, что в планетарно-дифференциальном редукторе ТВД, содержащем входной вал с ведущей шестерней, внутренний и наружный выходные валы, концентричные между собой и соосные с входным валом, один, из которых является водилом, а другой снабжен зубчатым венцом и является центральным колесом, блок сателлитов, расположенный на водиле и снабженный шестернями с большим и малым зубчатыми венцами, причем, шестерня блока сателлитов с большим зубчатым венцом находится в зацеплении с ведущей шестерней входного вала, а шестерня с малым зубчатым венцом находится в зацеплении с центральным колесом, в отличие от известного блок сателлитов снабжен уравнительным механизмом, выполненным в виде зубчатой передачи, содержащей шестерню и зубчатое колесо, при этом, водилом является наружный выходной вал, центральное колесо расположено на внутреннем выходном валу, а все зубчатые зацепления выполнены внешними и косозубыми.The technical result is achieved by the fact that in a planetary-differential gearbox of a turbojet engine containing an input shaft with a drive gear, internal and external output shafts concentric with each other and coaxial with the input shaft, one of which is a carrier, and the other is equipped with a ring gear and is central a wheel, a satellite block located on the carrier and equipped with gears with a large and small gear rims, moreover, the gear of the satellite block with a large gear rim is meshed with the input gear of the input shaft, the gear with a small gear rim is engaged with the central wheel, in contrast to the known satellite block, it is equipped with an equalizing mechanism made in the form of a gear transmission containing a gear and a gear wheel, while the carrier is an external output shaft, the central wheel is located on the internal output shaft , and all gears are external and helical.

Зубчатое колесо уравнительного механизма является неподвижным и дополнительным центральным колесом.The gear of the equalizing mechanism is a fixed and additional central wheel.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены:The claimed solution is illustrated by drawings, which depict:

фиг. 1 - общий вид конструкции планетарно-дифференциального редуктора;FIG. 1 is a general view of the construction of a planetary differential gear;

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

Планетарно-дифференциальный редуктор ТВД содержит (фиг. 1) входной вал 1 с ведущей шестерней 2, внутренний 3 и наружный 4 выходные валы концентричные между собой и соосные с входным валом 1, блок сателлитов 5, снабженный шестернями с большим 6 и малым 7 зубчатыми венцами и уравнительным механизмом, при этом, наружный выходной вал 4, являющийся водилом, соединен с блоком сателлитов 5. Уравнительный механизм выполнен в виде зубчатой передачи, содержащей шестерню 8, расположенной на блоке сателлитов 5, и неподвижное зубчатое колесо 9, которое может быть размещено в корпусе редуктора. Шестерня с большим зубчатым венцом 6 находится в зацеплении с ведущей шестерней 2 входного вала 1, а шестерня с малым зубчатым венцом 7 находится в зацеплении с центральным колесом 10, расположенным на внутреннем выходном валу 3. Количество блоков сателлитов 5 может быть от 2 до 6 штук. Все зубчатые зацепления выполнены внешними и косозубыми.The planetary-differential gearbox of a turbine engine contains (Fig. 1) an input shaft 1 with a drive gear 2, an internal 3 and an external 4 output shafts concentric with each other and coaxial with the input shaft 1, a satellite unit 5 equipped with gears with a large 6 and a small 7 toothed rims and a balancing mechanism, while the external output shaft 4, which is the carrier, is connected to the satellite block 5. The balancing mechanism is made in the form of a gear train containing a gear 8 located on the satellite block 5, and a fixed gear 9, which can be l placed in the gear housing. The gear with a large gear ring 6 is meshed with the pinion gear 2 of the input shaft 1, and the gear with the small gear ring 7 is meshed with the central wheel 10 located on the internal output shaft 3. The number of satellite blocks 5 can be from 2 to 6 pieces . All gears are external and helical.

Планетарно-дифференциальный редуктор ТВД работает следующим образом.The planetary-differential gearbox of a turbine engine works as follows.

Крутящий момент от входного звена (например, турбины) к выходным валам 3 и 4 передается через входной вал 1 с ведущей шестерней 2 на шестерню с большим зубчатым венцом 6 блока сателлитов 5 и далее с шестерни с малым зубчатым венцом 7 блока сателлитов 5 на внутренний выходной вал 3 и через блок сателлитов 5 - на наружный выходной вал 4. Уравнительный механизм обеспечивает распределение мощности и крутящего момента на выходных валах 3 и 4 за счет зацепления шестерни 8 с неподвижным зубчатым колесом 9.The torque from the input link (for example, turbines) to the output shafts 3 and 4 is transmitted through the input shaft 1 with the drive gear 2 to the gear with a large gear ring 6 of the satellite block 5 and then from the gear with a small gear ring 7 of the satellite block 5 to the internal output shaft 3 and through the block of satellites 5 to the external output shaft 4. The equalizing mechanism ensures the distribution of power and torque on the output shafts 3 and 4 due to the engagement of the gear 8 with a fixed gear wheel 9.

Многопоточная передача крутящего момента от входного вала к выходным валам осуществляется через планетарно-дифференциальный механизм, которые состоит из нескольких потоков передачи крутящего момента (от 2 до 6 потоков). Это позволяет уменьшить крутящий момент в каждом потоке передачи мощности и, как следствие, габариты редуктора. Отсутствие зубчатых колес с внутренним зацеплением способствует повышению технологичности изготовления, так как достигается повышение точности изготовления редуктора, связанное с уменьшением шероховатости рабочих поверхностей зуба (Ra 0,2 мкм), и повышение коэффициента перекрытия (ξ>2) в парах зубчатых колес. Вследствие использования косозубых зубчатых колес возникает разгрузка подшипников редуктора от осевых усилий, за счет подбора направления линии зуба и величины угла наклона линии зуба. Также, в результате применения зубчатых передач с косозубыми зубчатыми колесами, значение коэффициента перекрытия составляет более 2 и имеется возможность оптимизации параметров зуба пар зубчатых колес не зависимо от соседних зубчатых колес. Использование в редукторе только косозубых передач позволило разгрузить опоры входного и выходных валов, обеспечивая тем самым высокую степень распределения нагрузки между потоками за счет смещения зубчатых колес вдоль оси редуктора, а так же уменьшить габаритные размеры подшипников опор и вес самого редуктора.Multi-threaded transmission of torque from the input shaft to the output shafts is carried out through a planetary-differential mechanism, which consists of several streams of torque transmission (from 2 to 6 streams). This allows you to reduce the torque in each flow of power transmission and, as a consequence, the dimensions of the gearbox. The absence of gears with internal gearing contributes to an increase in manufacturability, since an increase in the accuracy of manufacturing the gearbox is achieved, associated with a decrease in the roughness of the working surfaces of the tooth (R a 0.2 μm) and an increase in the overlap coefficient (ξ> 2) in gear pairs. Due to the use of helical gears, the gearbox bearings unload from axial forces due to the selection of the direction of the tooth line and the angle of inclination of the tooth line. Also, as a result of the use of gears with helical gears, the value of the overlap coefficient is more than 2 and it is possible to optimize the tooth parameters of the pairs of gears regardless of the adjacent gears. The use of only helical gears in the gearbox made it possible to unload the bearings of the input and output shafts, thereby ensuring a high degree of load distribution between the flows due to the displacement of the gears along the gearbox axis, as well as reducing the overall dimensions of the bearings of the bearings and the weight of the gearbox itself.

Использование в редукторе уравнительного зубчатого механизма позволяет обеспечить поддержание заданных частот вращения выходных валов и распределения крутящего момента по выходным валам.The use of an equalizing gear mechanism in the gearbox makes it possible to maintain the specified rotation speeds of the output shafts and the distribution of torque on the output shafts.

Использование в конструкции редуктора многопоточного планетарно-дифференциального механизма передачи крутящего момента, обеспечивающего передачу крутящего момента от входного вала к двум выходным валам, вращающимся в разные стороны, дает возможность уменьшить габаритные размеры редуктора. С целью снижения габаритов планетарно-дифференциального механизма увеличена прочность зубчатых передач за счет применения только косозубых зубчатых колес с внешним зацеплением, и обеспечена взаимная компенсация осевых усилий на опорах зубчатых колес и валов (разгрузка опор). В результате компенсации осевых усилий появляется возможность уменьшить габаритные размеры опор редуктора, что приводит к более компактной конструкции редуктора. Применение уравнительного механизма, обеспечивает заданное распределение крутящего момента при передаче его от входного вала к выходным валам и направление вращения выходных валов, а также благоприятное направление вращения водила, способствующее уменьшению крутящего момента в зубчатых зацеплениях.The use of a multi-threaded planetary-differential torque transmission mechanism in the design of the gearbox, providing torque transmission from the input shaft to two output shafts rotating in opposite directions, makes it possible to reduce the overall dimensions of the gearbox. In order to reduce the dimensions of the planetary-differential mechanism, the strength of gears has been increased due to the use of helical gears with external gearing, and mutual compensation of axial forces on the bearings of the gears and shafts (unloading the bearings) has been provided. As a result of the compensation of axial forces, it becomes possible to reduce the overall dimensions of the gearbox bearings, which leads to a more compact gearbox design. The use of the equalizing mechanism provides a predetermined distribution of torque when transmitting it from the input shaft to the output shafts and the direction of rotation of the output shafts, as well as a favorable direction of rotation of the carrier, which helps to reduce the torque in the gears.

Такое конструктивное решение способствует повышению прочности зубчатых колес с увеличением коэффициента перекрытия и уменьшению габаритномассовых характеристик редуктора ТВД.Such a constructive solution helps to increase the strength of the gears with an increase in the overlap coefficient and a decrease in the overall mass characteristics of the gearbox.

Claims

1. Planetary differential gearbox of a turboprop engine (TVD), comprising, an input shaft with a pinion gear, an inner and an outer output shaft, concentric with each other and coaxial with the input shaft, one of which is a carrier, and the other is equipped with a ring gear and is central wheel, a satellite block located on the carrier and equipped with gears with a large and small gear rims, moreover, the gear of the satellite block with a large gear rim is meshed with the input gear of the input shaft, and the gear is small the gear is meshed with the central wheel, characterized in that the satellite block is equipped with an equalizing mechanism made in the form of a gear transmission containing a gear and a gear wheel, while the carrier is an external output shaft, the central wheel is located on the internal output shaft, and all gears are made external and helical.

2. The planetary differential gearbox according to claim 1, characterized in that the gear of the equalizing mechanism is a fixed and additional central wheel.