RU94953U1 - EASY HELICOPTER TRANSMISSION - Google Patents

Abstract

Трансмиссия легкого вертолета, содержащая входной вал, главный редуктор с узлами крепления и тормозом несущих винтов, включающий коническую ступень, два соосных противоположного вращения вала верхнего и нижнего несущих винтов, блоки двухвенцовых зубчатых колес и ведущую шестерню блоков, находящуюся в зацеплении с одним из венцов зубчатых колес, поводка с ведомым венцом, сопряженным с вышеуказанным венцом зубчатых колес блоков, и соединенного с валом нижнего несущего винта, а другим венцом зубчатые колеса блоков соединены с валом верхнего несущего винта, оснащенного ответным венцом, отличающаяся тем, что трансмиссия снабжена муфтой свободного хода и в главный редуктор включена цилиндрическая ступень, ведомая шестерня которой установлена на одном валу с ведущей шестерней блоков, а ведущая шестерня цилиндрической ступени смонтирована на валу ведомого колеса конической ступени, при этом кинематическая связь входного вала с ведущим колесом конической ступени выполнена посредством муфты свободного хода, а тормоз несущих винтов размещен в главном редукторе на продолжении вала ведомого колеса конической ступени, который служит его приводом. A light helicopter transmission comprising an input shaft, a main gearbox with attachment points and a rotor brake, comprising a conical step, two opposite rotational axes of the upper and lower rotor shaft, two-gear gear blocks and a drive gear block meshed with one of the gear crowns wheels, a lead with a driven crown connected to the aforementioned ring of gears of the blocks, and connected to the shaft of the lower rotor, and with another crown gears of the blocks are connected to the shaft of the upper main rotor equipped with a reciprocal crown, characterized in that the transmission is equipped with a freewheel and the main gear includes a cylindrical stage, the driven gear of which is mounted on the same shaft with the drive gear of the blocks, and the drive gear of the cylindrical stage is mounted on the shaft of the driven wheel of the conical stage, in this case, the kinematic connection of the input shaft with the driving wheel of the conical step is made by means of a freewheel, and the rotor brake is placed in the main gearbox for and the shaft of the driven wheel of the conical stage, which serves as its drive.

Description

Полезная модель относится к авиационной технике, в частности вертолетостроению, направлена на создание трансмиссии (редуктора) привода соосных несущих винтов вертолета.The utility model relates to aeronautical engineering, in particular helicopter engineering, aimed at creating a transmission (gearbox) drive of the coaxial rotor of the helicopter.

Известна кинематическая схема трансмиссии (редуктора) привода соосных несущих винтов по патенту РФ № 2089454, содержащая входной вал, муфту свободного хода, два соосных противоположного вращения вала верхнего и нижнего несущих винтов, планетарно-замкнутый механизм с двумя разнесенными по вертикали блоками сателлитов и двумя соосными выходными звеньями, каждое из которых соединено с одним из валов несущих винтов, и суммирующее (ведомое) цилиндрическое зубчатое колесо, кинематически связанное с входной конической ступенью редуктора. Недостатком известной трансмиссии (редуктора) является сложность и кинематическая разветвленность планетарно-замкнутого механизма с большим числом зубчатых зацеплений, что не оптимально для трансмиссии легкого вертолета, в частности, однодвигательного, для которого предназначена настоящая полезная модель, и приводит к завышенным значениям массы трансмиссии и ее габаритов.Known kinematic diagram of the transmission (gearbox) of the drive of coaxial rotors according to the patent of Russian Federation No. 2089454, comprising an input shaft, a freewheel, two coaxial opposite rotation of the shaft of the upper and lower rotors, a planetary-closed mechanism with two vertically spaced satellite blocks and two coaxial output links, each of which is connected to one of the rotor shafts, and a summing (driven) cylindrical gear wheel kinematically connected to the input conical gear stage. A disadvantage of the known transmission (gearbox) is the complexity and kinematic branching of a planetary-closed mechanism with a large number of gears, which is not optimal for transmission of a light helicopter, in particular, single-engine, for which the present utility model is intended, and leads to overestimated values of the mass of the transmission and its dimensions.

Известна трансмиссия однодвигательного вертолета Ка-15, которая состоит из последовательно соединенных редуктора двигателя и редуктора соосного несущего винта в единую кинематическую схему (см. «Механические передачи вертолетов» под ред. В.Н.Кестельмана. М, Машиностроение, 1983 г.. стр.97-99, 102-рис.3.32).Known transmission of a single-engine helicopter Ka-15, which consists of a series-connected engine gearbox and a coaxial rotor gearbox into a single kinematic scheme (see. "Mechanical transmission of helicopters" under the editorship of VN Kestelman. M, Mechanical Engineering, 1983. P. .97-99, 102-fig. 3.32).

Редуктор соосного несущего винта (главный редуктор) содержит корпус с узлами крепления и тормоз несущих винтов, два соосных противоположного вращения вала верхнего и нижнего несущих винтов, блоки двухвенцовых зубчатых колес и ведущую шестерню блоков, находящуюся в зацеплении с одним из венцов зубчатых колес, поводок с ведомым венцом, сопряженным с вышеуказанным венцом зубчатых колес блоков, и соединенного с валом нижнего несущего винта, а другим венцом зубчатые колеса блоков соединены с валом верхнего несущего винта, оснащенного ответным венцом.The gearbox of the coaxial rotor (main gearbox) contains a housing with attachment points and a brake of the rotors, two coaxial opposite rotations of the shaft of the upper and lower rotors, blocks of two-gear gears and a drive gear of gears engaged with one of the rims of the gears, a leash with a driven crown connected to the aforementioned ring of gears of the blocks, and connected to the shaft of the lower rotor, and another crown gears of the blocks are connected to the shaft of the upper rotor equipped with a reciprocal m crown.

Редуктор двигателя, выполненный в одном агрегате с двигателем, содержит входной вал (коленчатый вал двигателя), коническую ступень, ведущая шестерня которой жестко соединена с входным валом, планетарную ступень с сателлитами, корпус которых через комбинированную муфту (фрикционную и кулачковую) соединен с выводным валом, который соединен с валом ведущей шестерни блоков главного редуктора.An engine gearbox, made in one unit with the engine, contains an input shaft (engine crankshaft), a conical stage, the drive gear of which is rigidly connected to the input shaft, a planetary stage with satellites, the casing of which is connected to the output shaft through a combined coupling (friction and cam) which is connected to the shaft of the drive gear of the blocks of the main gearbox.

Кинематическая схема известной трансмиссии вертолета Ка-15 как совпадающая по назначению и большинству отличительных признаков принята за прототип предлагаемой полезной модели.The kinematic scheme of the well-known transmission of the Ka-15 helicopter, which coincides in purpose and with most of the distinguishing features, is taken as a prototype of the proposed utility model.

Однако, не оптимальная разбивка передаточного отношения в известной трансмиссии, в частности, в ступенях главного редуктора стала причиной введения планетарной ступени в редуктор двигателя, а это увеличило количество зубчатых зацеплений, что как известно, ведет к повышению потерь передаваемой мощности в кинематической цепи трансмиссии. Кроме того, пространственная разветвленность и обособленность конструктивного решения узлов трансмиссии потребовало собственных корпусов для каждого узла, автономной системы их смазки, что приводит к увеличению габаритных размеров трансмиссии и как следствие - увеличению ее массы.However, not the optimal breakdown of the gear ratio in the known transmission, in particular in the steps of the main gearbox, led to the introduction of the planetary gearbox into the engine gearbox, and this increased the number of gears, which, as is known, leads to an increase in the transmitted power loss in the kinematic transmission chain. In addition, the spatial branching and isolation of the structural solution of the transmission nodes required their own housings for each node, an autonomous lubrication system, which leads to an increase in the overall dimensions of the transmission and, as a result, an increase in its mass.

Технической задачей полезной модели является минимизация потерь при передачи мощности от двигателя к валам несущих винтов за счет оптимального перераспределения передаточных отношений по ступеням трансмиссии, рационального выполнения и размещения таких агрегатов как тормоз несущих винтов и необходимых муфт сцепления, направленных на упрощение ее кинематической схемы, и как следствие - повышение надежности и уменьшение габаритов и массы трансмиссии.The technical task of the utility model is to minimize losses during the transfer of power from the engine to the rotor shafts due to the optimal redistribution of gear ratios along the transmission steps, rational execution and placement of such units as the rotor brake and the necessary clutches aimed at simplifying its kinematic scheme, and how the consequence is an increase in reliability and a decrease in the dimensions and mass of the transmission.

Сущность решения поставленной задачи заключается в том, что трансмиссия легкого вертолета, содержащая входной вал, главный редуктор с узлами крепления и тормозом несущих винтов, включающий коническую ступень, два соосных противоположного вращения вала верхнего и нижнего несущих винтов, блоки двухвенцовых зубчатых колес и ведущую шестерню блоков, находящуюся в зацеплении с одним из венцов зубчатых колес, поводка с ведомым венцом, сопряженным с вышеуказанным венцом зубчатых колес блоков, и соединенного с валом нижнего несущего винта, а другим венцом зубчатые колеса блоков соединены с валом верхнего несущего винта, оснащенного ответным венцом, при этом, трансмиссия дополнительно снабжена муфтой свободного хода и в главный редуктор включена цилиндрическая ступень, ведомая шестерня которой установлена на одном валу с ведущей шестерней блоков, а ведущая шестерня цилиндрической ступени смонтирована на валу ведомого колеса конической ступени, при этом, кинематическая связь входного вала с ведущим колесом конической ступени выполнена посредством муфты свободного хода, а тормоз несущих винтов размещен в главном редукторе на продолжении вала ведомого колеса конической ступени, который служит приводом тормоза.The essence of the solution of the problem lies in the fact that the transmission of a light helicopter containing an input shaft, a main gearbox with attachment points and a rotor brake, including a conical step, two opposite rotational axes of the upper and lower rotor shaft, blocks of two-gear gears and a drive gear of blocks meshed with one of the rims of the gears, a lead with a driven rim conjugated with the above rim of the gears of the blocks, and connected to the shaft of the lower rotor, and d with a crown, the gears of the blocks are connected to the shaft of the upper rotor equipped with a reciprocal crown, while the transmission is additionally equipped with a freewheel and a main gear is included in the main gearbox, the driven gear of which is mounted on one shaft with the drive gear of the blocks, and the drive gear of the cylindrical gear mounted on the shaft of the driven wheel of the conical stage, while the kinematic connection of the input shaft with the driving wheel of the conical stage is made by means of a freewheel, otherwise the rotor brake is located in the main gearbox on the extension of the shaft of the driven wheel of the conical stage, which serves as a brake drive.

На фиг.1 показано конструктивное решение трансмиссии;Figure 1 shows the design of the transmission;

на фиг.2 - кинематическая схема главного редуктора.figure 2 is a kinematic diagram of the main gearbox.

Трансмиссия легкого вертолета содержит главный редуктор 1 с узлами крепления 2, входной вал 3, передающий мощность от двигателя (условно не показан), на два соосных противоположного вращения вала 4 и 5, являющихся соответственно валами верхнего и нижнего несущих винтов, муфту свободного хода (МСХ) 6 и тормоз 7 несущих винтов.The light helicopter transmission contains a main gearbox 1 with attachment points 2, an input shaft 3 transmitting power from the engine (not shown conventionally) to two coaxial opposite rotation shafts 4 and 5, which are the shafts of the upper and lower rotors, respectively, a freewheel (MCX) ) 6 and brake 7 rotors.

Кинематическая схема главного редуктора 1 включает коническую ступень 8 (входную), ведущее колесо 9 которой кинематически связано с входным валом 3 посредством МСХ 6, цилиндрическую ступень 10, ведущая шестерня 11 которой смонтирована на валу 12 ведомого колеса 13 конической ступени 8, шесть блоков 14 двухвенцовых зубчатых колес с венцами 15 и 16 каждое, ведущую шестерню 17 блоков 14 и поводок 18 с ведомым венцом 19. Ведущая шестерня 17 конструктивно установлена на одном валу 20 с ведомой шестерней 21 цилиндрической ступени 10. Привод вала 5 нижнего несущего винта осуществляется поводком 18, который посредством шлицов (условно не показано) соединен с валом 5, а ведомым венцом 19 - с венцом 16 зубчатых колес блоков 14. Привод вала 4 верхнего несущего винта выполнен за счет зацепления венцов 15 зубчатых колес блоков 14 с ответным венцом 22, которым оснащен вал 4. Тормоз несущих винтов 7 размещен в главном редукторе 1 на продолжении вала 12, который служит его приводом посредством рессоры 23, установленной на оси вала 12.The kinematic diagram of the main gearbox 1 includes a conical stage 8 (input), the driving wheel 9 of which is kinematically connected with the input shaft 3 by means of the Ministry of Agriculture 6, a cylindrical stage 10, the driving gear 11 of which is mounted on the shaft 12 of the driven wheel 13 of the conical stage 8, six blocks 14 two-crowned gears with rims 15 and 16 each, a pinion gear 17 of blocks 14 and a leash 18 with a driven ring 19. A pinion gear 17 is structurally mounted on one shaft 20 with a pinion gear 21 of a cylindrical step 10. Shaft drive 5 of the lower bearing Inta is carried out by a leash 18, which is connected by means of splines (not shown conditionally) with the shaft 5, and the driven crown 19 with the crown 16 of the gears of the blocks 14. The drive of the shaft 4 of the upper rotor is made by engaging the crowns 15 of the gears of the blocks 14 with a reciprocal 22, which is equipped with a shaft 4. The brake of the rotors 7 is placed in the main gearbox 1 on the extension of the shaft 12, which serves as its drive through the spring 23 mounted on the axis of the shaft 12.

Трансмиссия легкого вертолета работает следующим образом.Transmission light helicopter operates as follows.

При запуске двигателя начинает вращаться входной вал 3. Вращение вала 3 через МСХ 6 передается последовательно на коническую ступень 8, цилиндрическую ступень 10, к ведущей шестерни 17 блоков 14 двухвенцовых зубчатых колес, где происходит разделение мощности на два потока противоположного вращения, но с одинаковой частотой за счет подбора чисел зубьев венцов 15, 16 зубчатых колес блоков 14. От ведущей шестерни 17 вращение передается через венец 16 с большим числом зубьев чем венец 15 зубчатых колес блоков 14 на венец 19 поводка 18 и от него к валу 5 нижнего несущего винта. Вращение валу 4 верхнего несущего винта передается от ведущей шестерни 17 через венец 15 зубчатых колес блоков 14. За счет разного типа зацепления венца 19 поводка 18 и венца 22 вала 4 с венцами 16 и 15 зубчатых колес блоков 14 (соответственно внутреннее и внешнее) обеспечивается противоположное вращение валов 5 и 4 несущих винтов.When the engine starts, the input shaft 3 starts to rotate. The rotation of the shaft 3 is transmitted sequentially to the bevel gear 8, the cylindrical gear 10, to the pinion gear 17 of the double-crown gear units 14, where the power is divided into two flows of opposite rotation, but with the same frequency by selecting the number of teeth of the crowns 15, 16 of the gears of the blocks 14. From the pinion gear 17, the rotation is transmitted through the crown 16 with a larger number of teeth than the crown 15 of the gears of the blocks 14 to the crown 19 of the leash 18 and from there to the lower shaft 5 about the rotor. The rotation of the upper rotor shaft 4 is transmitted from the pinion gear 17 through the ring 15 of the gears of the blocks 14. Due to the different type of engagement of the ring 19 of the leash 18 and the ring 22 of the shaft 4 with the rings 16 and 15 of the gears of the blocks 14 (the inner and the outer, respectively) rotation of the shafts 5 and 4 of the rotors.

Таким образом, кинематическая взаимосвязь цилиндрической ступени 10 с блоками 14 и поводком 18 образуют в совокупности многопоточный разделительный механизм, обеспечивающий передачу мощности с необходимым передаточным отношением на валы 4, 5 несущих винтов, вращающихся, как уже сказано, с одинаковой частотой вне зависимости от их загрузки.Thus, the kinematic relationship of the cylindrical stage 10 with the blocks 14 and the leash 18 together form a multi-threaded separation mechanism that provides power transmission with the necessary gear ratio to the shafts 4, 5 of the rotors, rotating, as already said, with the same frequency regardless of their load .

Размещение МСХ 6 на валу ведущего колеса 9 (входной) конической ступени 8 позволяет исключить пиковые (ударные) нагрузки на зубчатые колеса трансмиссии в случае останова двигателя (соответственно и вала 3), и в тоже время обеспечивает надежность сцепления трансмиссии с входным валом 3, за счет восприятия минимально-возможного крутящего момента (момента двигателя), и позволяет выполнить МСХ с минимальными массогабаритными параметрами.Placing MCX 6 on the shaft of the driving wheel 9 of the (input) conical stage 8 eliminates peak (shock) loads on the gears of the transmission in the event of a shutdown of the engine (respectively, of the shaft 3), and at the same time ensures reliable coupling of the transmission to the input shaft 3, for account of the perception of the minimum possible torque (engine torque), and allows you to perform the MOA with minimum weight and size parameters.

После останова двигателя на земле посредством соответствующего управления задействуется тормоз 7 несущих винтов для их скорейшего останова и фиксации. Размещение тормоза 7 на валу (входной быстроходной) конической ступени 8 обеспечивает минимизацию приведенного момента торможения, и следовательно, делает возможным выполнить тормоз меньших габаритов и массы.After the engine is stopped on the ground by means of appropriate control, the brake 7 of the main rotors is activated to stop and fix them as soon as possible. Placing the brake 7 on the shaft (input high-speed) of the conical stage 8 minimizes the reduced braking torque, and therefore makes it possible to perform a brake of smaller dimensions and mass.

Применение предлагаемого технического решения имеет ряд существенных преимуществ против известной:The application of the proposed technical solution has a number of significant advantages over the well-known:

1. выполнение трансмиссии легкого вертолета с необходимым передаточным отношением в виде многопоточного разделительного механизма в однокорпусном исполнении исключает применение промежуточных, обособленных, зубчатых узлов с их автономными маслосистемами, и как следствие, повышает коэффициент полезного действия трансмиссии и ее надежность ее работы;1. the transmission of a light helicopter with the necessary gear ratio in the form of a multi-threaded dividing mechanism in a single-case design eliminates the use of intermediate, separate, gear assemblies with their autonomous oil systems, and as a result, increases the efficiency of the transmission and its reliability;

2. предложенная трансмиссия обеспечивает меньшую массу и габариты не только за счет компактного размещения ступеней в едином корпусе, но и за счет оптимизации зубчатых передач каждой ступени по разбивке передаточного отношения и, в первую очередь, введения цилиндрической ступени с большим передаточным отношением, а также рационального расположения таких узлов как МСХ и тормоз несущих винтов.2. the proposed transmission provides less weight and dimensions not only due to the compact arrangement of the steps in a single housing, but also due to the optimization of the gears of each stage by the breakdown of the gear ratio and, first of all, the introduction of a cylindrical gear with a large gear ratio, as well as rational the location of nodes such as the Ministry of Agriculture and the rotor brake.

Возможность осуществления предложенной трансмиссии проверена при изготовлении и испытании ее отдельных узлов в трансмиссиях эксплуатирующихся вертолетов, таких например, как вертолет Ка-26.The possibility of implementing the proposed transmission was tested in the manufacture and testing of its individual components in the transmissions of operating helicopters, such as, for example, the Ka-26 helicopter.

Claims (1)

Трансмиссия легкого вертолета, содержащая входной вал, главный редуктор с узлами крепления и тормозом несущих винтов, включающий коническую ступень, два соосных противоположного вращения вала верхнего и нижнего несущих винтов, блоки двухвенцовых зубчатых колес и ведущую шестерню блоков, находящуюся в зацеплении с одним из венцов зубчатых колес, поводка с ведомым венцом, сопряженным с вышеуказанным венцом зубчатых колес блоков, и соединенного с валом нижнего несущего винта, а другим венцом зубчатые колеса блоков соединены с валом верхнего несущего винта, оснащенного ответным венцом, отличающаяся тем, что трансмиссия снабжена муфтой свободного хода и в главный редуктор включена цилиндрическая ступень, ведомая шестерня которой установлена на одном валу с ведущей шестерней блоков, а ведущая шестерня цилиндрической ступени смонтирована на валу ведомого колеса конической ступени, при этом кинематическая связь входного вала с ведущим колесом конической ступени выполнена посредством муфты свободного хода, а тормоз несущих винтов размещен в главном редукторе на продолжении вала ведомого колеса конической ступени, который служит его приводом.

A light helicopter transmission comprising an input shaft, a main gearbox with attachment points and a rotor brake, comprising a conical step, two opposite rotational axes of the upper and lower rotor shaft, two-gear gear blocks and a drive gear block meshed with one of the gear crowns wheels, a lead with a driven crown connected to the aforementioned ring of gears of the blocks, and connected to the shaft of the lower rotor, and with another crown gears of the blocks are connected to the shaft of the upper main rotor equipped with a reciprocal crown, characterized in that the transmission is equipped with a freewheel and the main gear includes a cylindrical stage, the driven gear of which is mounted on the same shaft with the drive gear of the blocks, and the drive gear of the cylindrical stage is mounted on the shaft of the driven wheel of the conical stage, the kinematic connection of the input shaft with the drive wheel of the conical stage is made by means of a freewheel, and the rotor brake is placed in the main gearbox for and the shaft of the driven wheel of the conical stage, which serves as its drive.