RU2629620C2 - Одноступенчатый понижающий редуктор с большим передаточным отношением для авиационного двигателя - Google Patents

Одноступенчатый понижающий редуктор с большим передаточным отношением для авиационного двигателя Download PDF

Info

Publication number
RU2629620C2
RU2629620C2 RU2013120529A RU2013120529A RU2629620C2 RU 2629620 C2 RU2629620 C2 RU 2629620C2 RU 2013120529 A RU2013120529 A RU 2013120529A RU 2013120529 A RU2013120529 A RU 2013120529A RU 2629620 C2 RU2629620 C2 RU 2629620C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
shaft
gears
gearbox
engine
Prior art date
Application number
RU2013120529A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013120529A (ru
Inventor
Пань-чиэнь ЛИНЬ
Original Assignee
Пань-чиэнь ЛИНЬ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пань-чиэнь ЛИНЬ filed Critical Пань-чиэнь ЛИНЬ
Publication of RU2013120529A publication Critical patent/RU2013120529A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2629620C2 publication Critical patent/RU2629620C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D35/00—Transmitting power from power plant to propellers or rotors; Arrangements of transmissions
    • B64D35/02—Transmitting power from power plant to propellers or rotors; Arrangements of transmissions characterised by the type of power plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
    • B64D27/16—Aircraft characterised by the type or position of power plant of jet type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H2057/02039—Gearboxes for particular applications
    • F16H2057/02043—Gearboxes for particular applications for vehicle transmissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings

Abstract

Изобретение относится к авиационным двигателям, а более конкретно к одноступенчатым редукторам. Одноступенчатый понижающий редуктор для авиационного двигателя имеет коаксиальную пару кольцевых шестерен, коаксиальную пару прямозубых шестерен и несущий элемент, соединенный с входным валом редуктора. Делительные диаметры шестерен: у большой кольцевой - А, малой кольцевой - D, большой прямозубой - В, малой прямозубой - C. Большие шестерни и малые шестерни образуют две зацепляющиеся пары. Две шестерни одной из двух коаксиальных пар скреплены вместе, чтобы действовать эпициклически на несущем элементе. Одна шестерня из другой коаксиальной пары прикреплена к каркасу редуктора, а еще одна шестерня соединена с выходным валом. При этом А=K+i, В=К, С=K-j и D=K+i-j-j, где K, i и j - целые числа. Достигается снижение габаритов. 9 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

Description

Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к реактивному двигателю и, в частности, реактивному двигателю с одноступенчатым, компактным и обладающим высокой плотностью мощности понижающим редуктором с большим передаточным отношением.
Описание известного уровня техники
Понижающий редуктор для авиационных двигателей, таких как турбовинтовой двигатель, редукторный турбовентиляторный двигатель (GTF), открытые винтовентиляторные и турбовальные двигатели для самолета, является необходимым. Понижение частоты вращения с большим передаточным отношением для этих авиационных двигателей необходимо, так как их соответственный низкооборотный вал лопастей должен работать на более низкой частоте вращения, чем вал турбины, который приводит его в движение. Для турбовальных авиационных двигателей, используемых на вертолете, или его вариантов выполнения, используемых для наземного или морского применений, понижение частоты вращения с большим передаточным отношением также необходимо, так как эти двигатели в качестве первичного привода работают на более высокой частоте вращения, чем нагрузка - лопасти винта вертолета, колеса транспортного средства и гребные винты. В настоящее время наилучшим путем получения такого большого передаточного отношения понижения частоты вращения для авиационного двигателя является использование каскада понижающих передач с меньшим передаточным отношением, но с наилучшей эффективностью.
Однако это каскадное понижение частоты вращения имеет низкую суммарную эффективность изменения частоты вращения из-за ее особенности, согласно которой вся нагрузка проходит последовательно через каждую без исключения ступень понижающей передачи каскада. Конструкция также является громоздкой по очевидной причине, а именно каждая ступень в каскаде должна быть в полной мере рассчитана на передачу ста процентов всей мощности, получаемой лопатками турбины.
Для преодоления этой проблемы, вызванной каскадированием, решением является одноступенчатая понижающая передача с большим передаточным отношением. Один тип "одноступенчатого" устройства изменения частоты вращения, в настоящее время широко используемого, представляет собой циклоидальный привод, изготовленный в компании Sumitomo Heavy Industries, Ltd., Токио, Япония. Несмотря на то, что относительно компактный для передаточных отношений изменения частоты вращения в диапазоне от десятков до более чем одной сотни, при использовании в качестве понижающей передачи, привод представляет собой, по существу, одну ступень циклоидальной зубчатой передачи, за которой следует внеосевая ступень съема мощности.
ФИГ.1 схематически иллюстрирует конфигурацию такой циклоидальной понижающей передачи в поперечном сечении. Традиционное устройство на ФИГ.1 имеет неподвижную кольцевую шестерню 11 и планетарный элемент 12 определенной формы, иногда в форме диска или иногда простой шестерни. Планетарный элемент 12 зацепляется с и перемещается внутри кольцевой шестерни 11 эпициклически. Они имеют минимально возможную разницу в их рабочих делительных диаметрах.
Для внеосевой ступени съема мощности диск 13 прикреплен к планетарному элементу 12 коаксиально на их оси 19 и имеет несколько отверстий 17, чтобы обеспечивать зацепление с соответствующим количеством роликовых штифтов 18, размещенных на пластине 14. Пластина 14 соединена с выходным валом 16 привода и отцентрирована на центральной оси 10 устройства. Эта конструкция "съема мощности" позволяет приводу выдавать передаточное отношение понижения частоты вращения - K/i, где К - делительный диаметр планетарного элемента 12, и i - разница между делительными диаметрами элементов 11 и 12. В типичном примере, в котором кольцевая шестерня 11 имеет 80 зубьев и вариант шестерни планетарного элемента 12 имеет 79 (K=80 и i=1), передаточное отношение равно 80, когда механическая мощность передается устройством с помощью входа на валу 15.
ФИГ.2 схематически иллюстрирует внеосевое соединение съема мощности, используемое для циклоидального привода известного уровня техники на ФИГ.1. В любое заданное время только один из обычно восьми или более роликовых штифтов и зацеплений отверстий циклоидального диска полностью передает крутящий момент. Например, с помощью углового положения относительного смещения и с помощью направления вращения, как показано, только пара роликового штифта 18C и отверстия 17C полностью передает мощность устройству.
Это очевидно, так как край отверстия 17C ведущего диска 13, который находится в контакте с роликовым штифтом 18C ведомой пластины 14, должен находиться сзади ролика 18С вдоль направления вращения. В этом смысле пары роликовых штифтов и отверстий, обозначенные В и D, частично работают на передачу мощности вследствие положения их точек контакта относительно направления вращения диска 13 и пластины 14. В том же смысле, пара 18G и 17G роликового штифта и отверстия совсем не работает, так как роликовый штифт 18G, приводной, перемещается за его точку контакта с его отверстием 17G, ведущим.
Традиционные циклоидальные приводы основываются на синхронизирующем зацеплении между двумя элементами (шестернями) различного делительного диаметра со смещенными осями. Но это не является оптимизированным механизмом из-за низкого использования: Из всех восьми пар штифтов/отверстий, показанных на ФИГ.2, половина (четыре или даже пять в зависимости от углового положения) из них не находятся в положении приведения в движение нагрузки. Из другой половины только одна может находиться в полностью загруженном положении для приведения в движение нагрузки, другие три находятся в их частично загруженном положении. С помощью ограничения, такого как эти, циклоидальные приводы достигают обычно менее 80 процентов эффективности в нормальных условиях нагружения.
Дополнительно, для достижения передаточного отношения понижения частоты вращения K, циклоидальный привод требует использовать неподвижную кольцевую шестерню с K+1 зубьями. Для большого передаточного отношения большое количество кольцевых шестерен делает привод громоздким, если номинальный крутящий момент является существенным, тогда зубья должны быть достаточно продуманными - в размере. Другими словами, компактность циклоидального привода накладывает ограничение на крутящий момент и уровень мощности привода.
Другой тип понижающей передачи с большим передаточным отношением, широко используемый в точных и аэрокосмических применениях, представляет собой волновой привод, изготовленный компанией Drive Systems Inc., Токио Япония. Применяя базовую концепцию, известную как волновая зубчатая передача, волновой привод имеет относительно низкий доступный уровень мощности. Этот привод также дает обычно менее 60 процентов эффективности под нормальной нагрузкой, так как его шлицевой элемент всегда изгибается, когда привод работает для передачи механической мощности.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение одноступенчатого понижающего редуктора с большим передаточным отношением для авиационного двигателя, который является компактным и который может быть выполнен с использованием шестерен с малым количеством зубьев от десяти до двадцати.
Также целью настоящего изобретения является обеспечение одноступенчатого понижающего редуктора с большим передаточным отношением для авиационного двигателя, который имеет высокую плотность мощности и который может быть выполнен с использованием шестеренных элементов с малым количеством зубьев с большим количеством модулей.
Также целью настоящего изобретения является обеспечение одноступенчатого понижающего редуктора с большим передаточным отношением для авиационного двигателя, который является высокоэффективным с использованием прецизионной зубчатой передачи.
Для того чтобы достичь вышеописанные и другие цели, настоящее изобретение обеспечивает одноступенчатый понижающий редуктор для авиационного двигателя для изменения входной частоты вращения на входном валу, соединенном с валом турбины авиационного двигателя, до выходной частоты вращения на выходном валу, соединенном с валом лопастей вентилятора авиационного двигателя. Редуктор имеет коаксиальную пару кольцевых шестерен, включающую большую кольцевую шестерню, имеющую делительный диаметр А, и малую кольцевую шестерню, имеющую делительный диаметр D. Коаксиальная пара прямозубых шестерен включает в себя большую прямозубую шестерню, имеющую делительный диаметр В, и малую прямозубую шестерню, имеющую делительный диаметр C. Большая прямозубая шестерня зацепляется с большой кольцевой шестерней, и малая прямозубая шестерня зацепляется с малой кольцевой шестерней, образуя две зацепляющиеся пары. Несущий элемент соединен с входным валом редуктора. Две шестерни одной из двух коаксиальных пар скреплены вместе, чтобы действовать эпициклически на несущем элементе. Одна шестерня другой из двух коаксиальных пар прикреплена к каркасу редуктора, а другая шестерня соединена с выходным валом. Четыре шестерни удовлетворяют соотношению размеров А=K+i, В=К, С=K-j и D=K+i-j-j, где K, i и j являются целыми числами.
Краткое описание чертежей
ФИГ.1 схематически иллюстрирует известную в уровне техники циклоидальную понижающую передачу с большим передаточным отношением.
ФИГ.2 схематически иллюстрирует внеосевое соединение съема мощности, используемое для известного в уровне техники циклоидального привода.
ФИГ.3 представляет собой вид в поперечном сечении устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению, который схематически иллюстрирует его внеосевую ступень съема мощности.
ФИГ.4 схематически иллюстрирует вид в поперечном сечении устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению, показывающий размерную конфигурацию всех его элементов.
ФИГ.5 и 6 схематически иллюстрируют виды в поперечном сечении устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению в различных конструкциях входных и выходных элементов.
ФИГ.7 схематически иллюстрирует вид в поперечном сечении устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению с размерной конфигурацией для оптимизированного применения изменения частоты вращения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
ФИГ.3 представляет собой конфигурацию в поперечном сечении устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению, которая схематически иллюстрирует эквивалентную конструкцию его внеосевой ступени съема мощности, ссылаясь в то же время на ФИГ.1 и 2, вместо пластины 14 с множественными роликовыми штифтами 18, которые зацепляется с их соответствующими отверстиями 17, образованными в циклоидальном диске 13, устройство изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению имеет другую конструкцию для съема мощности.
Как проиллюстрировано, пока планетарная шестерня 32 перемещается эпициклически внутри кольцевой шестерни 31 каркаса, планетарная шестерня 33, которая скреплена коаксиально с шестерней 32, также перемещается эпициклически внутри кольцевой шестерни 34 второй пары кольцевых прямозубых шестерен. Когда шестерня 33 вращается и перемещается эпициклически внутри шестерни 34, ее самый дальний край (ее делительной окружности) 33P выстраивает траекторию 33T. Эта траектория 33T выполняется с возможностью точно совпадать с делительной окружностью кольцевой шестерни 34. По существу, кольцевая шестерня 34 второй пары вместе с ее зацепляющей прямозубой шестерней 33 выполняет функцию, подобную функции внеосевого средства съема мощности традиционного циклоидального привода, но позволяет настоящему устройству создавать передаточное отношение изменения частоты вращения, которое является значительно большим, как описано далее.
ФИГ.4 схематически иллюстрирует вид в поперечном сечении конфигурации устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению, показывающий размерную конфигурацию всех его элементов. Устройство изменения частоты вращения имеет коаксиальную пару кольцевых шестерен, которая включает в себя большую кольцевую шестерню 41, имеющую делительный диаметр А, и малую кольцевую шестерню 44, имеющую делительный диаметр D. Устройство также имеет коаксиальную пару прямозубых шестерен, которая включает в себя большую прямозубую шестерню 42, имеющую делительный диаметр В, и малую прямозубую шестерню 43, имеющую делительный диаметр C. Большая прямозубая шестерня 42 зацепляется с большой кольцевой шестерней 41, и малая прямозубая шестерня 43 зацепляется с малой кольцевой шестерней 44, образуя две зацепляющиеся пары. Несущий элемент 45E соединен с входным валом 45 устройства изменения частоты вращения. Несущий элемент 45E, по существу "скрученный" вариант которого найден в традиционных системах планетарных шестерен, образован объединением входного вала 45 (на центральной оси 40 всей системы) и центрального вала для пары шестерен 42 и 43 (на своей собственной оси 49).
Дополнительно, две коаксиальные прямозубые шестерни 42 и 43 скреплены вместе друг с другом, чтобы действовать эпициклически на несущем элементе 45E. Большая кольцевая шестерня 41, в примере, изображенном на ФИГ.4, прикреплена к каркасу устройства, служа в качестве реактивного элемента системы, и малая кольцевая шестерня 44 соединена с выходным валом 46.
В этой зубчатой системе четыре шестерни 41, 42, 43 и 44 удовлетворяют соотношению размеров А=K+i, В=К, С=K-j и D=K+i-j. Понятно, что варианты выполнения устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению с использованием шестерен должны иметь их размерные значения K, i и j установленными целыми числами.
По существу устройство изменения частоты вращения на ФИГ.4 имеет несущий элемент 45E, действующий в качестве входа, малую кольцевую шестерню 44 в качестве выхода и большую кольцевую шестерню 41 реактивного элемента. При этом две коаксиальные прямозубые шестерни 42 и 43, которые скреплены вместе, перемещаются эпициклически в этой системе. Проиллюстрированное устройство изменения частоты вращения на ФИГ.4 имеет передаточное отношение изменения частоты вращения K(K+i-j)/ij. Для системы на основе шестерен с размером А=16T (зубьев), В=15T, С=14T и D=15T или К=15, i=1 и j=1, передаточное отношение изменения частоты вращения = 225.
Для сравнения, в традиционном циклоидальном приводе (на ФИГ.1) с А=16T и В=15T, передаточное отношение изменения частоты вращения = 15. Это значит, что устройство изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению способно достигать передаточного отношения, которое является квадратом численного значения передаточного отношения циклоидального привода с соизмеримым количеством зубьев.
Устройство изменения частоты вращения настоящего изобретения может быть использовано в различных конфигурациях назначений входа, выхода и реактивного элемента среди его составляющих шестеренных и несущих элементов. По существу, многоцелевое устройство изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению, используемое либо в качестве понижающей передачи частоты вращения, либо повышающей передачи, имеющей либо неподвижную кольцевую шестерню, либо неподвижную прямозубую шестерню, может быть выполнено с возможностью иметь коаксиальную пару кольцевых шестерен, которая включает в себя большую кольцевую шестерню, имеющую делительный диаметр A, и малую кольцевую шестерню, имеющую делительный диаметр D. Такое устройство также имеет коаксиальную пару прямозубых шестерен, которая включает в себя большую прямозубую шестерню, имеющую делительный диаметр В, и малую прямозубую шестерню, имеющую делительный диаметр C. Большая прямозубая шестерня зацепляется с большой кольцевой шестерней, и малая прямозубая шестерня зацепляется с малой кольцевой шестерней, образуя две зацепляющиеся пары. Несущий элемент соединен с одним из входного и выходного валов устройства. Две шестерни одной из двух коаксиальных пар скреплены вместе, чтобы действовать эпициклически на несущем элементе. Одна шестерня другой из двух коаксиальных пар прикреплена к каркасу устройства, а другая шестерня соединена с другим из входного и выходного валов. В такой системе четыре шестерни удовлетворяют соотношению размеров А=K+i, В=К, С=K-j и D=K+i-j.
ФИГ.5 и 6 схематически иллюстрируют виды в поперечном сечении устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению, которые показывают различные конфигурации входных и выходных элементов. Примеры на ФИГ.5 и 6 показывают конструкцию понижающих передач с передаточным отношением понижения частоты вращения +200 с использованием двух пар кольцевых-прямозубых шестерен различных количеств модулей. Первая пара с большой кольцевой и прямозубой шестернями включает в себя кольцевую шестерню 51, 61 с 80 зубьями с количеством модулей 2, создавая делительный диаметр 160 мм, и 75T, М2 прямозубую шестерню 52, 62 с делительным диаметром 150 мм. Вторая пара малой кольцевой и прямозубой шестерен включает в себя 60T, M2,5 кольцевую шестерню 54, 64 с делительным диаметром 150 мм и 56T, M2,5 прямозубую шестерню 53, 63 с делительным диаметром 140 мм. Таким образом, с помощью большой прямозубой шестерни, прикрепленной к каркасу 52F устройства, в качестве реактивного элемента, каковой является конфигурация, показанная на ФИГ.5, устройство изменения частоты вращения дает передаточное отношение -224.
Устройство на ФИГ.6, с другой стороны, имеет другую конфигурацию, при этом используя такие же шестерни, что и на ФИГ.5, по существу одно и то же назначение шестерен, что и описанное на ФИГ.4 - с большим кольцом 61, прикрепленным к каркасу 61F устройства в качестве реактивного элемента.
Отметим, что примеры на ФИГ.5 и 6 имеют размерную конфигурацию К=15, i=1 и j=1.
В сущности, устройство изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению, показанное на ФИГ.4, может иметь четыре различных конфигурации установки изменения частоты вращения, они перечислены в Таблице 1. В Таблице 1, а также 2 ниже R, О и I в строке "Роль" указывают, соответственно, роль реактивного элемента, выхода и входа вращательных элементов настоящего устройства.
Таблица 1
Элемент Большая кольцевая шестерня 41 Большая прямозубая шестерня 42 Малая прямозубая шестерня 43 Малая кольцевая шестерня 44 Несущий элемент 45Е Понижающее передаточное отношение
Конфигурация 1
Роль R - - О I
Движение Неподвижно Эпициклически Эпициклически Вращательно Вращательно
Частота вращения 0 ij/K(K+i-j) 1 K(K+i-j)/ij
Конфигурация 2
Роль О - - R I
Движение Вращательно Эпициклически Эпициклически Неподвижно Вращательно
Частота вращения -ij/(K-j)(K+i) 0 1 -(K-j)(K+i)/ij
Конфигурация 3
Роль - R О - I
Движение Эпициклически Неподвижно Вращательно Эпициклически Вращательно
Частота вращения 0 -ij/(K+i)(K-j) 1 -(K+i)(K-j)/ij
Конфигурация 4
Роль - О R - I
Движение Эпициклически Вращательно Неподвижно Эпициклически Вращательно
Частота вращения ij/K(K+i-j) 0 1 K(K+i-j)/ij
Понятно, что для специалиста в данной области техники конфигурации понижения частоты вращения в Таблице 1 могут быть просто изменены на увеличение частоты вращения простой заменой назначения ролей I и О, каждой.
ФИГ.7 схематически иллюстрирует вид в поперечном сечении устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению, который имеет размерную конфигурацию, оптимизированную для применения изменения частоты вращения в выражении веса и размера или плотности мощности. В этом специальном случае конфигурации в Таблице 1 становится конфигурациями, перечисленными в Таблице 2.
Таблица 2
Элемент Большая кольцевая шестерня 71 Большая прямозубая шестерня 72 Малая прямозубая шестерня 73 Малая кольцевая шестерня 74 Несущий элемент 75Е Понижающее передаточное отношение
Конфигурация 1
Роль R - - О I
Движение Неподвижно Эпициклически Эпициклически Вращательно Вращательно
Частота вращения 0 i2/K2 1 K2/i2
Конфигурация 2
Роль О - - R I
Движение Вращательно Эпициклически Эпициклически Неподвижно Вращательно
Частота вращения -i2/(K2-i2) 0 1 1-K2/i2
Конфигурация 3
Роль - R О - I
Движение Эпициклически Неподвижно Вращательно Эпициклически Вращательно
Частота вращения 0 -i2/(K2-i2) 1 1-K2/i2
Конфигурация 4
Роль - О R - I
Движение Эпициклически Вращательно Неподвижно Эпициклически Вращательно
Частота вращения i2/K2 0 1 K2/i2
Передаточные отношения понижения частоты вращения, представленные в двух таблицах, показывают, что с помощью шестерен, имеющих количество зубьев в среднем K, может быть выполнена понижающая передача частоты вращения с передаточным отношением K2. Оно сравнивается с передаточным отношением K традиционного циклоидального привода.
Отметим, понятно, что прямозубая шестерня, зацепленная внутри кольцевой шестерни, обычно должна иметь количество зубьев, достаточно меньшее количества зубьев кольца. Например, касательно популярных шестерен с 20-градусным углом зацепления, необходима минимум разница в 8-зубьев. Один типичный подход исключения помех шестерен для небольшой разницы количества зубьев заключается в применении смещения профиля для шестерен. Альтернативно, с помощью большего угла зацепления шестерен возможна меньшая разница количества зубьев.
Также, так как эпициклические элементы одной коаксиальной пары устройства изменения частоты вращения согласно настоящему изобретению обычно являются настолько большими в размере относительно другой коаксиальной пары, что возможна только одна пара. В связи с этим, необходим противовес в практических вариантах выполнения этого предлагаемого изобретением устройства изменения частоты вращения, как схематически проиллюстрировано, например, противовес 65W в варианте выполнения, изображенном на ФИГ.6. Противовес используется для баланса массы эпициклической коаксиальной пары шестерен, противолежащих относительно центральной оси устройства.
Таким образом, в авиационном двигателе, использующем одноступенчатый понижающий редуктор согласно настоящему изобретению, как представлено наилучшим образом на ФИГ.4, для изменения его входной частоты вращения вала турбины до его выходной частоты вращения вала лопастей вентилятора, редуктор будет иметь коаксиальную пару кольцевых шестерен, включающую в себя большую кольцевую шестерню 41, имеющую делительный диаметр А, и малую кольцевую шестерню 44, имеющую делительный диаметр D. Коаксиальная пара прямозубых шестерен включает в себя большую прямозубую шестерню 42, имеющую делительный диаметр В, и малую прямозубую шестерню 43, имеющую делительный диаметр C. Большая прямозубая шестерня 42 зацепляется с большой кольцевой шестерней 41, и малая прямозубая шестерня 43 зацепляется с малой кольцевой шестерней 44, образуя две зацепляющиеся пары. Несущий элемент 45E соединен с входным валом 45 редуктора. Причем, две шестерни 42 и 43 одной из двух коаксиальных пар скреплены вместе, чтобы действовать эпициклически на несущем элементе. Одна шестерня 41 другой из двух коаксиальных пар прикреплена к каркасу редуктора, и другая шестерня 44 соединена с выходным валом 46. И четыре шестерни 41, 42, 43 и 44 удовлетворяют соотношению размеров А=K+i, В=К, С=K-j и D=K+i-j-j, где K, i и j являются целыми числами.
В случае, когда авиационный двигатель является турбовинтовым двигателем, вал лопастей вентилятора будет валом винта турбовинтового двигателя. В случае, когда авиационный двигатель является редукторным турбовентиляторным двигателем, вал лопастей вентилятора будет низкооборотным валом вентилятора редукторного турбовентиляторного двигателя. В случае, когда авиационный двигатель является открытым винтовентиляторным двигателем, вал лопастей вентилятора будет валом открытого винтовентилятора винтовентиляторного двигателя. В случае, когда авиационный двигатель является турбовальным двигателем, вал лопастей вентилятора будет валом турбовального двигателя.
Тогда как выше представлено полное описание конкретных вариантов выполнения, могут быть использованы различные преобразования, альтернативные конструкции и эквиваленты. В связи с этим, представленное выше описание и иллюстрации не должны приниматься в качестве ограничения объема охраны настоящего изобретения.

Claims (16)

1. Одноступенчатый понижающий редуктор для авиационного двигателя для изменения входной частоты вращения на входном валу, соединенном с валом турбины авиационного двигателя, до выходной частоты вращения на выходном валу, соединенном с валом лопастей вентилятора авиационного двигателя, причем редуктор содержит:
коаксиальную пару кольцевых шестерен, включающую в себя большую кольцевую шестерню, имеющую делительный диаметр А, и малую кольцевую шестерню, имеющую делительный диаметр D;
коаксиальную пару прямозубых шестерен, включающую в себя большую прямозубую шестерню, имеющую делительный диаметр В, и малую прямозубую шестерню, имеющую делительный диаметр C; причем большая прямозубая шестерня зацепляется с большой кольцевой шестерней, и малая прямозубая шестерня зацепляется с малой кольцевой шестерней, образуя две зацепляющиеся пары; и
несущий элемент, соединенный с входным валом редуктора; причем
две шестерни одной из двух коаксиальных пар скреплены вместе, чтобы действовать эпициклически на несущем элементе;
одна шестерня другой из двух коаксиальных пар прикреплена к каркасу редуктора, а другая шестерня соединена с выходным валом; и
четыре шестерни удовлетворяют соотношению размеров А=K+i, В=К, С=K-j и D=K+i-j-j, где K, i и j являются целыми числами.
2. Редуктор по п.1, в котором и i, и j меньше 5.
3. Редуктор по п.1, в котором K/i меньше 30/1, или K/j меньше 30/1.
4. Редуктор по п.1, в котором i равно j.
5. Редуктор по п.1, в котором один из входного и выходного валов, с которым соединен несущий элемент, является входным валом.
6. Редуктор по п.1, в котором один из входного и выходного валов, с которым соединен несущий элемент, является выходным валом.
7. Редуктор по п.1, при этом авиационный двигатель представляет собой турбовинтовой двигатель и вал лопастей вентилятора является валом винта турбовинтового двигателя.
8. Редуктор по п.1, при этом авиационный двигатель является редукторным турбовентиляторным двигателем и вал лопастей вентилятора является низкооборотным валом вентилятора редукторного турбовентиляторного двигателя.
9. Редуктор по п.1, при этом авиационный двигатель является открытым винтовентиляторным двигателем и вал лопастей вентилятора является валом открытого винтовентилятора винтовентиляторного двигателя,
10. Редуктор по п.1, при этом авиационный двигатель является турбовальным двигателем и вал лопастей вентилятора является валом турбовального двигателя.
RU2013120529A 2012-05-04 2013-05-06 Одноступенчатый понижающий редуктор с большим передаточным отношением для авиационного двигателя RU2629620C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101115918 2012-05-04
TW101115918A TW201346155A (zh) 2012-05-04 2012-05-04 航空引擎之單級大比例減速變速箱

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013120529A RU2013120529A (ru) 2014-11-20
RU2629620C2 true RU2629620C2 (ru) 2017-08-30

Family

ID=49490863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013120529A RU2629620C2 (ru) 2012-05-04 2013-05-06 Одноступенчатый понижающий редуктор с большим передаточным отношением для авиационного двигателя

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20130124233A (ru)
CN (1) CN103382981A (ru)
RU (1) RU2629620C2 (ru)
TW (1) TW201346155A (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106195136B (zh) * 2016-07-26 2019-04-16 重庆大学 一种齿轮驱动风扇(gtf)发动机齿轮传动装置
FR3055934B1 (fr) * 2016-09-09 2018-08-17 Airbus Helicopters Systeme mecanique de transmission d'un mouvement et aeronef equipe d'un systeme correspondant
WO2018191992A1 (zh) * 2017-04-19 2018-10-25 王革胜 双轴旋转摆线环加速动力装置及其工作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2272195C1 (ru) * 2004-10-07 2006-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Редуктор воздушного винта для турбовинтового авиационного двигателя
US7409891B2 (en) * 2004-07-02 2008-08-12 Honda Motor Co., Ltd. Drive unit with reducer
RU2346172C2 (ru) * 2007-02-28 2009-02-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Редуктор газотурбинного двигателя
RU2347092C2 (ru) * 2007-02-21 2009-02-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Редуктор газотурбинного двигателя
US7721625B2 (en) * 2006-03-01 2010-05-25 Honda Motor Co., Ltd. Harmonic gear drive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7409891B2 (en) * 2004-07-02 2008-08-12 Honda Motor Co., Ltd. Drive unit with reducer
RU2272195C1 (ru) * 2004-10-07 2006-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Редуктор воздушного винта для турбовинтового авиационного двигателя
US7721625B2 (en) * 2006-03-01 2010-05-25 Honda Motor Co., Ltd. Harmonic gear drive
RU2347092C2 (ru) * 2007-02-21 2009-02-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Редуктор газотурбинного двигателя
RU2346172C2 (ru) * 2007-02-28 2009-02-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Редуктор газотурбинного двигателя

Also Published As

Publication number Publication date
CN103382981A (zh) 2013-11-06
KR20130124233A (ko) 2013-11-13
TW201346155A (zh) 2013-11-16
RU2013120529A (ru) 2014-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9637242B2 (en) Torque split gearbox for rotary wing aircraft
RU2600414C2 (ru) Планетарный механизм и соответствующий способ производства
US9605742B2 (en) Large-ratio strain wave gearing speed changing apparatus
US7896287B2 (en) Split torque geared power transmissions with composite output shafts
EP2955412B1 (en) Rotorcraft and planetary gear systems
WO2009111724A1 (en) Torque balancing gearbox
EP2337970B1 (en) Epicyclic reduction gear device with balanced planet wheels
US8979697B2 (en) Large-ratio speed changing apparatus
RU2629620C2 (ru) Одноступенчатый понижающий редуктор с большим передаточным отношением для авиационного двигателя
JPWO2012029756A1 (ja) 多段減速機
US10047827B2 (en) Low-profile, rotating-shaft transmission device, and associated method
CN110925364A (zh) 用于共轴反桨直升机的行星减速器
WO2020034373A1 (zh) 一种端面齿摆线针轮副和章动减速装置
RU2635753C2 (ru) Ветровая турбина с коробкой передач одноступенчатого мультипликатора скорости с большим передаточным отношением
EP2988024A2 (en) Large-ratio strain wave gearing speed changing apparatus
CN203979290U (zh) 一种同轴单输入同侧双输出摆线减速器
US20110195815A1 (en) Planetary reduction gearbox
EP2975296A2 (en) Planetary gearbox
RU2630864C2 (ru) Устройство изменения скорости напряженной волновой зубчатой передачи с большим передаточным отношением
JP2008304048A (ja) 大減速比の歯車機構
RU78469U1 (ru) Кинематическая схема редуктора вертолета
CN103542060A (zh) 基于平面连杆机构的轴间距连续可变齿轮传动机构
CN115596812A (zh) 内摆线齿轮传动及减速机
KR101756445B1 (ko) 감속기능을 갖는 동축반전기
CN108953563A (zh) 四方向复合式驱动装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190507