RU2350515C1

RU2350515C1 - Helicopter transmission tail shaft

Info

Publication number: RU2350515C1
Application number: RU2007146210/11A
Authority: RU
Inventors: Валентин Филиппович Карташов (RU); Валентин Филиппович Карташов; Евгений Григорьевич Привалов (RU); Евгений Григорьевич Привалов; Владимир Алексеевич Степанчиков (RU); Владимир Алексеевич Степанчиков
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля"
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-03-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: helicopter transmission tail shaft comprises tubular sections (1) with coupling flanges and bearing splined couplings (3, 4) jointing the sections together, torque measuring device with pickup (19) and two indicators representing toothed rims (13, 18). Length of one tubular section is taken to be the base of measurements. Note that this section is furnished with inner shaft (7) with one end rigidly attached to one end of the said section and its other end is mounted with the help of support (20) nearby the other end of the said tubular section. Note that the latter end is provided with an end flange arranged between the section coupling flange and that of the splined bearing sleeve to run free around the inner shaft end flange. Toothed rim of one inductor is fitted on the inner shaft end flange, while the other inductor toothed rim is located on the section coupling flange.

EFFECT: higher safety of helicopter.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к трансмиссии вертолета, и может быть использовано в конструкции хвостового вала трансмиссии, выполненного с возможностью установки измерителя крутящего момента.The invention relates to aeronautical engineering, namely to transmission of a helicopter, and can be used in the construction of the tail shaft of a transmission made with the possibility of installing a torque meter.

Отечественное вертолетостроение до настоящего времени ограничивалось использованием измерителей крутящего момента при стендовых испытаниях разрабатываемых вертолетов, а закладываемые в конструкцию прочность и ресурс позволяли отказаться от установки непосредственно на агрегатах вертолета измерителей крутящего момента. В настоящее время для соответствия требованиям сертификации авиационной техники в разрабатываемых конструкциях предусматривают установку измерителей крутящего момента на валах некоторых агрегатов, в том числе и на хвостовом вале трансмиссии.Domestic helicopter engineering has so far been limited to the use of torque meters for bench tests of developed helicopters, and the strength and resource laid in the design made it possible to refuse to install torque meters directly on the helicopter units. Currently, to meet the requirements of certification of aviation equipment in the designs under development, they include the installation of torque meters on the shafts of some units, including the tail shaft of the transmission.

Трансмиссии отечественных вертолетов, например вертолета Ми-8, выполнены с хвостовым валом, имеющим секционную конструкцию («Вертолет Ми-8», Техническое описание, книга II, «Машиностроение», 1970, стр.90, 98).Transmissions of domestic helicopters, such as the Mi-8 helicopter, are made with a tail shaft having a sectional structure (“Mi-8 Helicopter”, Technical Description, Book II, “Mechanical Engineering”, 1970, p. 90, 98).

Известные технические решения, касающиеся выполнения средств для установки на вращающихся валах измерителя крутящего момента (SU 547656, G01L 3/00, 1977; US 3194065, 73-136, 1965; US 3548649, 73-136, 1970; US 3844168, 73-36, 1974; US 3888116, 73-136, 1975), предназначены преимущественно для использования в лабораторных условиях или в общем машиностроении и не учитывают особенностей авиационной техники. Конструкции включают установленные снаружи на участок упругого вала дополнительные элементы типа муфты или рукава, т.е. наружный трубчатый элемент, определяющий базовое расстояние между двумя сечениями вала для измерения его крутильной деформации. С помощью пары зубчатых колес, одно из которых установлено на конце наружного трубчатого элемента, а второе - непосредственно на валу, определяют скручивание вала на базовом участке, анализируя импульсные электромагнитные или световые сигналы датчика с последующим преобразованием сигнала в величину крутящего момента вала.Known technical solutions relating to the implementation of means for installing on a rotating shaft a torque meter (SU 547656, G01L 3/00, 1977; US 3194065, 73-136, 1965; US 3548649, 73-136, 1970; US 3844168, 73-36 , 1974; US 3888116, 73-136, 1975), are intended primarily for use in laboratory conditions or in general engineering and do not take into account the features of aircraft. Designs include additional elements, such as couplings or sleeves mounted externally on the elastic shaft portion, i.e. an outer tubular element that defines the base distance between two sections of the shaft to measure its torsional deformation. Using a pair of gears, one of which is installed at the end of the outer tubular element and the second directly on the shaft, the twisting of the shaft at the base section is determined by analyzing the pulse electromagnetic or light signals of the sensor, followed by converting the signal into the value of the shaft torque.

Однако в отличие от общего машиностроения в авиации подобная доработка вала с наружным креплением к валу рукава, несущего одно из зубчатых колес, может привести к нарушению целостности вала, а также не всегда возможна или не желательна по соображениям общей компоновки летательного аппарата.However, unlike general mechanical engineering in aviation, such a refinement of the shaft with external fastening to the shaft of the sleeve carrying one of the gears can lead to a violation of the integrity of the shaft, and is also not always possible or desirable for reasons of the general layout of the aircraft.

Кроме того, секционное решение горизонтальной части хвостового вала вертолета («Вертолет Ми-8», Техническое описание, книга II, «Машиностроение», 1970, стр.90 рис.105, стр.98 - ближайший по конструкции аналог заявляемого устройства) предоставляет возможность иного решения технической задачи - путем использования выбранной части или секции вала в качестве базовой длины отрезка вала при оборудовании вала измерителем крутящего момента. Части хвостового вала, жесткие и шарнирные, соединены между собой шлицевыми муфтами и фланцами, которые соединены четырьмя болтами. Части хвостового вала опираются на опоры, крепящиеся к шпангоутам фюзеляжа и хвостовой балки и содержащие подшипники, в которых вращается вал.In addition, the sectional solution of the horizontal part of the tail shaft of the helicopter ("Mi-8 Helicopter", Technical Description, Book II, "Mechanical Engineering", 1970, p. 90 fig. 105, p. 98 - the closest in design analogue of the claimed device) provides the opportunity another solution to the technical problem - by using the selected part or section of the shaft as the base length of the shaft when equipping the shaft with a torque meter. Parts of the tail shaft, rigid and articulated, are interconnected by splined couplings and flanges, which are connected by four bolts. Parts of the tail shaft are supported by bearings attached to the frames of the fuselage and tail beam and containing bearings in which the shaft rotates.

Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является повышение надежности летательного аппарата за счет установки измерителя крутящего момента, показания которого отражены в кабине летчика, а также снижение веса и габаритов оборудования за счет выполнения хвостового вала трансмиссии вертолета со средствами для установки зубчатых индукторов, предназначенных для взаимодействия с датчиком при измерении крутящего момента вала, без использования наружного рукава.The problem solved by the claimed technical solution is to increase the reliability of the aircraft by installing a torque meter, the readings of which are reflected in the cockpit, as well as reducing the weight and dimensions of the equipment due to the tail shaft of the helicopter transmission with means for installing gear inductors designed for interaction with a sensor when measuring shaft torque, without using an external sleeve.

Поставленная задача решена благодаря тому, что хвостовой вал трансмиссии вертолета, содержащий трубчатые секции с соединительными фланцами и опорные шлицевые муфты, соединяющие секции, - снабжен измерителем крутящего момента с датчиком и двумя индукторами в виде зубчатых венцов, связанными с двумя сечениями вала, определяющими базу измерения скручивания вала, причем базой для измерения выбрана длина одной из трубчатых секций, при этом секция снабжена внутренним валом, жестко прикрепленным к одному ее концу, а другой конец внутреннего вала установлен с помощью опоры вблизи другого конца трубчатой секции и снабжен концевым фланцем, расположенным между соединительным фланцем секции и фланцем опорной шлицевой муфты с возможностью их свободного проворота относительно концевого фланца внутреннего вала, причем зубчатый венец одного индуктора расположен на концевом фланце внутреннего вала, а зубчатый венец второго индуктора - на соединительном фланце секции.The problem is solved due to the fact that the tail shaft of the helicopter’s transmission, containing tubular sections with connecting flanges and supporting spline couplings connecting the sections, is equipped with a torque meter with a sensor and two inductors in the form of gear rims connected with two shaft sections that determine the measurement base twisting of the shaft, and the length for one of the tubular sections is selected as the basis for measurement, while the section is equipped with an internal shaft rigidly attached to one of its ends, and the other end of the inner The la is installed with a support near the other end of the tubular section and is equipped with an end flange located between the connecting flange of the section and the flange of the support spline coupling with the possibility of their free rotation relative to the end flange of the inner shaft, the gear ring of one inductor located on the end flange of the inner shaft, and the gear the crown of the second inductor is on the connecting flange of the section.

При этом в концевом фланце внутреннего вала выполнены окна, а на соединительном фланце секции выполнены выемки для межоконных перемычек фланца внутреннего вала. Кроме того, внутренний вал снабжен промежуточной опорой.At the same time, windows are made in the end flange of the inner shaft, and recesses for inter-window jumpers of the flange of the inner shaft are made on the connecting flange of the section. In addition, the inner shaft is provided with an intermediate support.

Размещение дополнительного вала, несущего зубчатый венец индуктора, отражающий угловое положение сечения вала, соответствующее одному концу секции, не снаружи вала трансмиссии, а внутри секции вала, при размещении упомянутого зубчатого венца на фланце, выполненном на свободном конце этого внутреннего вала, рядом с зубчатым венцом второго индуктора, позволили создать компактную конструкцию, вписанную в компоновку между элементами типичного секционного хвостового вала трансмиссии вертолета. Это дает возможность повысить надежность вертолетов и модернизировать существующие вертолеты в соответствии с требованиями сертификации авиационной техники.Placement of an additional shaft carrying a gear ring of the inductor, reflecting the angular position of the shaft section corresponding to one end of the section, not outside the transmission shaft, but inside the shaft section, when the said gear ring is placed on a flange made on the free end of this inner shaft, next to the gear ring the second inductor, allowed to create a compact design, inscribed in the layout between the elements of a typical sectional tail shaft of a helicopter transmission. This makes it possible to increase the reliability of helicopters and upgrade existing helicopters in accordance with the requirements of certification of aviation equipment.

Свободный проворот фланцевого узла соединения секции с муфтой относительно концевого фланца внутреннего вала, не подверженного скручиванию при передаче крутящего момента, обеспечен указанным взаимным расположением окон и выемок в соответствующих элементах узла.The free rotation of the flange assembly of the section with the coupling relative to the end flange of the inner shaft, not subject to twisting during transmission of torque, is provided by the indicated mutual arrangement of windows and recesses in the corresponding elements of the assembly.

Внутренний вал снабжен опорой со стороны своего свободного конца, обеспечивающей центрирование концевого фланца, и промежуточной опорой, предотвращающей прогиб вала при высоких оборотах.The inner shaft is provided with a support on the side of its free end, which provides centering of the end flange, and an intermediate support, which prevents shaft deflection at high speeds.

Конструкция секции хвостового вала трансмиссии с измерителем крутящего момента поясняется чертежами, где изображены:The design of the section of the tail shaft of the transmission with a torque meter is illustrated by the drawings, which show:

на фиг.1 - разрез одной трубчатой секции вала;figure 1 is a section of one tubular section of the shaft;

на фиг.2 - увеличенный вид концевой части секции вала фиг.1;figure 2 is an enlarged view of the end part of the shaft section of figure 1;

на фиг.3 - концевая часть секции, в разрезе, вид в изометрии.figure 3 is the end part of the section, in section, a view in isometric view.

Хвостовой вал трансмиссии состоит из горизонтальной части: от главного редуктора до промежуточного редуктора, и наклонной части: от промежуточного редуктора до хвостового редуктора. Горизонтальная часть хвостового вала состоит из нескольких трубчатых секций 1, установленных на опорах 2 и соединенных размещенными в опорах шлицевыми муфтами 3, 4. На опорных шлицевых муфтах 3, 4 (в корпусе опоры) в резиновых обоймах установлены радиальные шарикоподшипники (не показаны). Шлицевые муфты 3, 4 предназначены для компенсации угловых и линейных перемещений хвостового вала. Подсоединение трубчатых секций 1 к шлицевым муфтам 3, 4 осуществляется с помощью фланцев 5 и болтов 6. Внутри трубчатой секции 1 хвостового вала расположен внутренний вал 7, один конец которого с помощью фланца 8 жестко прикреплен к соединительному фланцу 5 секции 1 с помощью заклепок 9.The tail shaft of the transmission consists of a horizontal part: from the main gear to the intermediate gear, and an inclined part: from the intermediate gear to the tail gear. The horizontal part of the tail shaft consists of several tubular sections 1 mounted on bearings 2 and connected by spline couplings 3, 4 located in the bearings. On the bearing spline couplings 3, 4 (in the bearing housing), deep groove ball bearings (not shown) are installed in rubber cages. Splined couplings 3, 4 are designed to compensate for angular and linear movements of the tail shaft. The connection of the tubular sections 1 to the spline couplings 3, 4 is carried out using flanges 5 and bolts 6. Inside the tubular section 1 of the tail shaft there is an internal shaft 7, one end of which with the help of flange 8 is rigidly attached to the connecting flange 5 of section 1 with rivets 9.

Другой, свободный конец внутреннего вала 7 снабжен: стаканом 10, прикрепленным к нему с помощью заклепок, опорой 11, центрирующей стакан 10, и концевым фланцем 12 с выполненным на нем зубчатым венцом индуктора 13. Фланец 12 прикреплен к стакану 10 через кольцо 14 с помощью болтов 15 и расположен между присоединительным фланцем 16 секции 1 и фланцем опорной шлицевой муфты 4.The other free end of the inner shaft 7 is equipped with: a glass 10 attached to it with rivets, a support 11, centering the glass 10, and an end flange 12 with a gear ring of the inductor 13 made on it. The flange 12 is attached to the glass 10 through the ring 14 with bolts 15 and is located between the connecting flange 16 of section 1 and the flange of the supporting spline coupling 4.

Для свободного проворота присоединительного фланца 16 секции 1 (совместно с фланцем шлицевой муфты 4) относительно концевого фланца 12 внутреннего вала 7 при скручивании секции 1 вала под действием крутящего момента - в концевом фланце 12 выполнены окна, расположенные между перемычками 17, а на фланце 16 секции 1 (между зонами расположения отверстий под крепежные болты) выполнены выемки (углубления) для межоконных перемычек 17 фланца 12 внутреннего вала 7 (фиг.2, 3).For free rotation of the connecting flange 16 of section 1 (together with the flange of the splined sleeve 4) relative to the end flange 12 of the inner shaft 7 when the shaft section 1 is twisted under the action of a torque, the windows located between the jumpers 17 are made in the end flange 12 and the sections are flange 16 1 (between the zones of the location of the holes for the mounting bolts) there are recesses (recesses) for the window bridges 17 of the flange 12 of the inner shaft 7 (Fig.2, 3).

На фланце 16 секции 1 установлен с помощью заклепок зубчатый венец второго индуктора 18, расположенный рядом с зубчатым венцом индуктора 13, а вблизи обоих зубчатых индукторов 13 и 18 установлен датчик 19 измерителя крутящего момента, который закреплен с помощью кронштейна (не показан) на опоре шлицевой муфты 4. Зубчатые венцы индукторов 13, 18 связаны, таким образом, с концевыми сечениями секции, определяющими базу для измерения крутильной деформации вала.On the flange 16 of section 1, a rivet of the second inductor 18 is installed using rivets, located next to the gear rim of the inductor 13, and a torque meter 19 is mounted near both gear inductors 13 and 18, which is mounted using a bracket (not shown) on the spline support couplings 4. The gear crowns of the inductors 13, 18 are thus connected with the end sections of the section defining the basis for measuring the torsional deformation of the shaft.

В середине секции 1 внутренний вал 7 опирается на дополнительную, промежуточную опору 20, не позволяющую ему прогибаться при вращении с критическими оборотами.In the middle of section 1, the inner shaft 7 rests on an additional, intermediate support 20, which does not allow it to bend during rotation at critical speeds.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При передаче крутящего момента происходит закрутка вала хвостовой трансмиссии, в том числе и закрутка на некоторый угол φ одного конца секции 1 относительно другого конца секции 1 вала. Длина секции 1 (расстояние между двумя фланцами секции) определяет базу измерения скручивания между двумя сечениями вала при измерении крутящего момента хвостового вала трансмиссии. Внутренний вал 7 не закручивается, так как не участвует в передаче крутящего момента. При этом фланец 16 секции 1 вала (с зубчатым венцом индуктора 18) свободно перемещается при закручивании секции относительно концевого фланца 12 внутреннего вала 7 (с зубчатым венцом индуктора 13) и относительно другого фланца 5 секции 1 на тот же угол φ.When transmitting torque, the tail transmission shaft spins, including twisting at a certain angle φ of one end of section 1 relative to the other end of shaft section 1. The length of section 1 (the distance between the two flanges of the section) determines the basis for measuring twisting between two sections of the shaft when measuring the torque of the transmission tail shaft. The inner shaft 7 is not twisted, since it is not involved in the transmission of torque. In this case, the flange 16 of the shaft section 1 (with the gear ring of the inductor 18) moves freely when the section is twisted relative to the end flange 12 of the inner shaft 7 (with the gear ring of the inductor 13) and relative to the other flange 5 of the section 1 by the same angle φ.

Таким образом, происходит смещение зубьев зубчатого венца индуктора 18 относительно зубьев зубчатого венца индуктора 13 на угол φ, которое отражается в индуцируемых сигналах и считывается датчиком 19 измерителя крутящего момента, установленным вблизи зубчатых венцов индукторов 13 и 18. Сигналы датчика 19 затем преобразуются в величину крутящего момента вала.Thus, the teeth of the gear ring of the inductor 18 are shifted relative to the teeth of the gear ring of the inductor 13 by an angle φ, which is reflected in the induced signals and is read by the torque meter sensor 19 installed near the gear rings of the inductors 13 and 18. The signals of the sensor 19 are then converted to the torque value shaft moment.

Claims

1. The tail shaft of the helicopter transmission, comprising tubular sections with connecting flanges and spline supporting couplings connecting the sections, characterized in that it is equipped with a torque meter with a sensor and two inductors in the form of gear rims connected with two shaft sections defining a twisting measurement base the shaft, moreover, the length for one of the tubular sections is selected as the basis for measurement, the section is equipped with an internal shaft rigidly attached to one end thereof, and the other end of the internal shaft is mounted with th support near the other end of the tubular section and is equipped with an end flange located between the connecting flange of the section and the flange of the support spline coupling with the possibility of free rotation relative to the end flange of the inner shaft, the gear ring of one of the inductors is located on the end flange of the inner shaft, and the gear ring of the second inductor - on the connecting flange of the section.

2. The tail shaft of the helicopter transmission according to claim 1, characterized in that the windows are made in the end flange of the inner shaft, and recesses for the window bridges of the flange of the inner shaft are made on the connecting flange of the section.

3. The tail shaft of the helicopter transmission according to claim 1, characterized in that the inner shaft is provided with an intermediate support.