Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

входных и выходных валов;

-направлений и частот вращения валов, от которых производится отбор ÌÊÐ;

-направления, частот вращения и габаритных размеров приводных агрегатов;

-графика полета самолета (полетного цикла);

-ограничений по габаритам и массе. Проектирование приводов агрегатов начина-

ется с согласования габаритных размеров мест, выделенных под них, а также габаритных размеров, частот и направлений вращения самих приводимых агрегатов. Обязательное требование - диапазон рабочих частот вращения агрегатов (от минимальных до максимальных) должен на любых режимах работы двигателя перекрывать диапазон частоты вращения ротора двигателя (малый газ – максимальный режим), от которого отбира-

åòñÿ ÌÊÐ.

После выбора приводных агрегатов принимается решение по отбору ÌÊÐ от одного или нескольких роторов двигателя. Выбирается кинематическая схема приводов агрегатов. Производится определение частоты вращения входного вала привода коробки (коробок) приводов агрегатов и передаточных отношений к самим агрегатам. То есть прорабатывается несколько вариантов кинемати- ческих схем ЦП и КПА. Кинематическая схема приводов агрегатов выбирается с учетом компоновки на электронном макете двигателя расположения приводных агрегатов, которое должно учитывать многие факторы:

-компактность размещения приводных агрегатов на КПА;

-наличие взаимосвязей как между приводными агрегатами, так и между приводными и неприводными;

-габариты двигателя и мотогондолы;

-обеспечение удобного доступа к агрегатам для их монтажа (демонтажа) и обслуживания.

После выбора частоты и направления вращения выходного вала ЦП приступают к проектированию КПА, самого ЦП и подбору передаточных отношений в каждом зубчатом зацеплении кинематической цепи. Передаточные отношения должны быть выбраны как можно точнее (ближе к заданным). В то же время в сопряженных зубчатых колесах одним из основных является требование по обеспечению схемы с «плавающим зубом». Это связано со стремлением обеспечить зацепление каждого зуба шестерни (меньшего колеса в зубча- том зацеплении) с максимально возможным числом зубьев зубчатого колеса (большего в зубчатом зацеплении) до повторения его контакта с зубом колеса, с которым он уже был в зацеплении.

10.4.1 - Проектирование центрального привода

При проектировании ЦП, который размещается внутри одного из узлов двигателя, основными исходными данными являются:

- величина необходимого для привода агрега-

òîâ ÌÊÐ; - величина ÌÊÐ, передаваемого от пускового

устройства к ротору газогенератора ГТД; - максимально допустимая масса;

- количество КПА и их расположение на двигателе;

- частота и направление вращения ротора (роторов) двигателя, от которого отбирается ÌÊÐ;

- частота и направление вращения входного вала от коробки (коробок) приводов агрегатов;

- габариты выделенного под размещение места; - температура окружающей среды.

На основании анализа исходных данных выбирается кинематическая схема ЦП, которая может быть с отбором ÌÊÐ от одного ротора или двух роторов (для двух и трехвальных ГТД).

В зависимости от типа применяемых в ЦП зуб- чатых передач отбор ÌÊÐ от ротора ГТД проектируется одноили двухступенчатым, а также одноили многопоточным. Одноступенчатая схема – отбор мощности одной конической зубчатой передачей, двухступенчатая – отбор мощности осуществляется двумя зубчатыми передачами (цилиндрической и конической). Однопоточная схема предполагает отбор ÌÊÐ на привод одной КПА (см. Рис. 10.1.1_1), при многопоточной схеме ÌÊÐ в ЦП разделяется на несколько потоков. Пример - отбор ÌÊÐ для привода верхней и нижней КПА двигателя ТВ3-117 (см. Рис. 10_1).

После выбора кинематической схемы ЦП определяется общее передаточное отношение и передаточные отношения входящих в нее зубчатых передач.

Выполняется компоновка ЦП, которая согласовывается с разработчиками узлов двигателя. Выполняются геометрический расчет зубчатых зацеплений и выбор их параметров, расчет на прочность деталей и узлов, определение долговечности применяемых подшипников, критических частот вращения валов. Одновременно вносятся необходимые коррективы в компоновку ЦП.

10.4.1.1 - Конструкция центрального привода

Большинство ГТД имеют ЦП с одноступен- чатой конической зубчатой передачей. Например,

632

Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

Рисунок 10.4.1.1_1 - ЦП двигателя Rolls-Royce Gem 60 (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc)

1 - вал ротора двигателя;

2 - КПА; 3 - колесо зубчатое коническое ведущее; 4 - колесо зубчатое коническое ведомое

ЦП двигателя Rolls-Royce Turbomeca RTM 332 Turboshaft (см. Рис. 10.4.1.1_1) выполнен по одноступенчатой схеме с верхним расположением КПА.

Отбор мощности от вала 1 ротора двигателя на привод КПА 2 выполняется ведущим и ведомым коническими зубчатыми колесами 3 и 4, соответственно, причем ведущее зубчатое колесо расположено непосредственно на валу ротора. Коническая передача – неортогональная, что позволило сдвинуть КПА назад по полету. Основными достоинствами такого ЦП являются малая масса и относительная простота конструкции. Однако такой ЦП обладает существенным недостатком: осевые перемещения вала ротора двигателя приводят к изменению зазоров в зубчатом зацеплении конической передачи.

Для исключения этого недостатка ведущее коническое зубчатое колесо устанавливают на собственных подшипниках, как это выполнено на двигателе ROLLS - ROYCE Turbomeca Adour 102 (см. Рис. 10.4.1.1_2). ЦП выполнен по одноступенчатой схеме, с нижним расположением КПА.

Мощность от вала ротора двигателя на привод КПА отбирается коническим зубчатым колесом 1, которое промежуточным валом 2 соединено

ñвалом 3 ротора КВД. Коническая зубчатая передача ортогональная. Так как промежуточный вал 2

ñротором КВД соединяется подвижным шлицевым соединением, то коническая передача тем самым

защищена от перемещений вала ротора КВД и установленного на нем ведущего конического зубча- того колеса вдоль оси. Однако данная конструкция ЦП имеет несколько большую массу из-за нали- чия промежуточного вала и дополнительных подшипников.

Примером двухступенчатой кинематической схемы является ЦП двигателя ПС-90А (см. Рис. 10.4.1.1_3), ЦП которого расположен между КНД и КВД и конструктивно охватывает вал 1 КНД. МÊÐ для привода агрегатов отбирается от вала 2 КВД с помощью установленного на нем цилиндрического зубчатого колеса 3. Далее ведомое цилиндрическое зубчатое колесо 4, собранное совместно с ведущим коническим зубчатым колесом 5, через ведомое зубчатое колесо 6 и вал 7 передает МÊÐ на привод КПА.

Ведущее 5 и ведомое 6 конические зубчатые колеса вместе с ведомым цилиндрическим зубча- тым колесом 4 размещаются в литом магниевом корпусе 8, который также является опорой 9 роликоподшипника ротора КНД.

Передняя опора КВД двигателя ПС-90А - уп- руго-демпферная с роликовым подшипником, в которой возможны осевые и радиальные перемещения передней части вала ротора за счет зазоров в ней. Использование в первой ступени ЦП цилиндрического зубчатого зацепления позволило уменьшить влияние осевых и радиальных перемещений передней части вала ротора КВД на работоспособность зубчатых передач ЦП. ЦП выполняется по двухступенчатой кинематической схеме. Цилиндрическая зубчатая передача допускает, без снижения работоспособности, относительное смещение ведущего и ведомого зубчатых колес вдоль зубьев. А незначительное (вместе с валом) радиальное смещение ведущего зубчатого колеса (до 0,3 мм) приводит лишь к некоторому уменьшению бокового зазора в зубчатом зацеплении.

Кинематические схемы ЦП можно разделить на группы с нижним (см. Рис. 10.4.1.1_2), верхним (см. Рис. 10.4.1.1_1) и с двухсторонним расположением КПА Схемы с двухсторонним расположением КПА применяются при необходимости разделить отбираемый МÊÐ на два потока, пример - ЦП двигателя ТВ3-117(см. Рис. 10_1).

Примером ЦП с отбором ÌÊÐ от разных роторов является двигатель Д-27 (см. Рис. 10_2). Кроме отбора ÌÊÐ на привод двух КПА от КНД он имеет еще и третью КПА с приводом от вала ротора КВД. Дополнительный привод от еще одного вала ротора ГТД в двух и трехвальных двигателях применяется в тех случаях, когда необходимо обеспечить привод части агрегатов (датчики и регуля-

633

Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

Рисунок 10.4.1.1_2 - ЦП двигателя Rolls-Royce Turbomeca Adour 102 (Печатается с разрешения Rolls-Royce pl.)

1 - колесо зубчатое коническое ведущее; 2 - вал промежуточный; 3 - ротор КВД

торы частоты вращения, маслонасосы и другие) от	выполнен по двухступенчатой схеме парой 7 ци-
второго ротора ГТД.	линдрических и парой 8 конических зубчатых ко-
Примером является ЦП двигателя RB211 раз-	лес, причем ведущее цилиндрическое зубчатое ко-
работки фирмы Rolls-Royce (см. Рис. 10.4.1.1_5).ЦП	лесо расположено непосредственно на валу КНД.
двигателя RB211 выполнен с отбором ÌÊÐ îò äâóõ	Цилиндрическая зубчатая передача выполнена ко-
роторов двигателя для привода нижней и боковой	созубой. Обе конические передачи ортогональ-
КПА. Отбор мощности от фланца 1 ротора КВД	ные. Зубчатые колеса с подшипниками размеще-
на привод нижней КПА 2 выполняется одной па-	ны в корпусе 9.
рой конических зубчатых колес 3 и 4, причем ве-	При большой длине вала привода КПА и для
дущее колесо 3 расположено на собственных опо-	исключения попадания критической частоты его
рах, а с валом КВД соединено посредством шлиц.	вращения в рабочий диапазон, а также в случаях
Отбор мощности от вала 5 КНД на боковую КПА 6	необходимости излома оси валика, он делается со-

634

Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

Рисунок 10.4.1.1_3 - ЦП двигателя ПС-90А 1 – вал КНД; 2 – вал КВД; 3 – колесо зубчатое цилиндрическое ведущее; 4 - колесо зубча-

тое цилиндрическое ведомое; 5 – колесо зубчатое коническое ведущее; 6 - колесо зубча- тое коническое ведомое; 7 – вал привода КПА; 8 - корпус ЦП; 9 - опора роликоподшипника КНД

ставным из двух частей с промежуточной опорой	Преимущество модульной конструкции состо-
(см. Рис. 10.4.1.1_6) или с промежуточным редук-	ит в возможности поузловой доводки привода на
тором (см. Рис. 10.4.1.1_7).	специальном стенде вне двигателя, а также в удоб-
Особенностью конструкции двигателя RB211-	стве его замены в связи с ремонтом и при выходе
22B является наличие соединяющего верхний	из строя.
и нижний валы привода КПА промежуточного ре-	Большинство современных двигателей имеют
дуктора 1 с неортогональной конической зубчатой	ЦП модульной конструкции. Корпуса ЦП представ-
передачей, что позволяет сдвинуть КПА вперед по	ляют собой сложную, собираемую из отдельных
полету относительно ЦП.	литых или сварных частей конструкцию.
Конструкции ЦП можно разделить на модуль-	При проектировании зубчатых передач ЦП
ные и немодульные. Модульная конструкция (см.	необходимо стремиться к тому, чтобы зубчатый
Рис. 10.4.1.1_3 и Рис. 10.4.1.1_5) предполагает нали-	венец располагался между опорами, т.к. при этом
чие корпуса привода с размещенными в нем на под-	влияние перекоса зубьев из-за наличия внутренних
шипниках зубчатыми колесами, элементами подвода	зазоров в подшипниках и деформаций корпусов
масла и другими деталями и сборочными единицами.	и валов будет наименьшим. При консольном рас-

635

Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

Рисунок 10.4.1.1_5 - ЦП двигателя RB211 (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc)

1 - фланец ротора КВД; 2 - привод нижней КПА; 3 - колесо зубчатое коническое ведущее; 4 - колесо зубчатое коническое ведомое; 5 - вал ротора КНД; 6 - привод боковой КПА; 7 - передача зубчатая цилиндрическая косозубая; 8 - передача зуб- чатая коническая привода боковой КПА; 9 - корпус ЦП

положении зубчатого венца следует увеличивать жесткость вала этого колеса и корпуса, уменьшать радиальные зазоры в подшипниковых узлах.

Пример конструкции подшипниковой опоры консольного конического зубчатого колеса показан на Рис. 10.4.1.1_8.

Вал зубчатого колеса 1, установленного в корпусе 2, является одновременно внутренними беговыми дорожками роликоподшипников 3, наружная обойма одного из которых имеет фланцевое крепление, а наружной обоймой меньшего роликоподшипника служит корпус. От осевых перемещений зубча- тое колесо 1 удерживает шариковый подшипник 4.

При проектировании опор зубчатых колес учитывается порядок сборки и разборки ЦП. Подшипниковые опоры ЦП проектируются так, чтобы при регулировке зазоров в зубчатых зацеплениях по возможности не производилась какая-либо

Рисунок 10.4.1.1_6 - Двигатель ТРДД CFM56 разработки General Electric

1 – ЦП; 2 - опора промежуточ- ная вала привода КПА; 3 - КПА с вынесенной конической передачей

Рисунок 10.4.1.1_7 - Двигатель RB211-22B (Печата-

ется с разрешения Rolls-Royce plc)

1 - редуктор промежуточный

разборка подшипниковых узлов. Чтобы снизить до минимума влияние зазоров в подшипниках на параметры зубчатых зацеплений целесообразно применять подшипники с минимальными внутренними зазорами.

Большинство применяемых стандартных роликоподшипников имеют направляющие борта на на-

636