Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

Рисунок 10.1.2_2 - Двигатель Д-30 1-верхняя КПА; 2-боковая КПА; 3-нижняя КПА

На одном ГТД размещаются, как правило, одна – две КПА. Иногда из условий компоновки применяется три КПА. Примером двигателя с тремя КПА является разработанный ОАО «Авиадвигатель» г. Пермь ГТД Д-30 (см. Рис. 10.1.2_2), у которого кроме верхней и нижней КПА 1 и 2 имеется еще и боковая КПА 3.

10.2 - Редукторы ГТД

Редукторы ГТД непосредственно не относятся к конструкции двигателя, но в то же время они входят в единую СУ. Поскольку проектирование и конструкция редукторов и ГТД тесно взаимосвя-

Рисунок 10.2.1_1 - ТВД СТ7 c выносным редуктором

заны, то иногда их созданием занимаются разработчики двигателей.

В отдельных случаях фирмы, занимающиеся разработкой ГТД и имеющие опыт работы по созданию авиационных редукторов, самостоятельно проектируют и производят редукторы и для газотурбинных энергетических установок.

10.2.1 - Редукторы ТВД

В качестве движителей ЛА с ГТД широко применяются воздушные винты. Из-за существенной разницы оптимальных частот вращения газовых турбин и воздушных винтов возникает необходимость в использовании для привода последних редукторов, передаточные отношения которых составляют 7…16.

Редукторы ТВД – сравнительно малогабаритные и легкие механизмы, передающие мощности до нескольких тысяч киловатт, имеющие высокий коэффициент полезного действия. Во многих слу- чаях они представляют собой дифференциальные и планетарные передачи.

Редуктор ТВД конструктивно входит в состав двигателя (см. Рис. 10_2) или выполняется в виде самостоятельной конструкции (выносные редукторы). На Рис. 10.2.1_1 изображен ТВД СТ7 фирмы General Electric c выносным редуктором.

10.2.1.1 - Общие требования, кинематические схемы

Редукторы ТВД должны удовлетворять следующим требованиям:

605

Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

Рисунок 10.2.1.1_1 - Схема редуктора и общий вид ТВД АИ-20 1 – вал силовой турбины;

2 – вал винта; 3 – измеритель крутящего момента

-обеспечение заданных разработчиком ЛА направления и частоты вращения воздушного винта;

-обеспечение необходимых уровней надежности и долговечности;

-обеспечение контролепригодности;

-уровни и спектр издаваемых редуктором шумов должны укладываться в установленные пределы;

-уровень вибраций, возбуждаемых редуктором, не должен превышать установленных норм,

àих спектр не должен содержать резонансных ча- стот;

-исключение возможности крутильных колебаний в валопроводе от силовой турбины до воздушного винта.

Редукторы ТВД можно классифицировать по таким параметрам, как: число ведущих и ведомых валов, взаимное расположение входного и выходного валов, тип передач и число ступеней редукции.

Наиболее распространены редукторы с одним ведущим и одним ведомым валами как это выполнено, например, на двигателе АИ-20 разработки ГП «ЗМКБ «Прогресс» им.А.Г.Ивченко» (см. Рис. 10.2.1.1_1).

Схема редуктора с одним входным валом и приводом двух винтов, вращающихся в противоположные стороны, показана на Рис. 10.2.1.1_2 (двигатель НК-12МВ разработки СНТК им. Н.Д.Кузнецова,

Рисунок 10.2.1.1_2 - Схема редуктора НК-12 1 – вал силовой турбины;

2 – вал заднего винта; 3 – вал переднего винта; z1 - ведущее зубчатое колесо (сдвоенное); z2 - промежуточное зубчатое колесо (сдвоенное); z3 - промежуточное зубчатое колесо;

z4 - центральное зубчатое колесо внутреннего зацепления

Рисунок 10.2.1.1_3 - Конструктивная схема ТВД TPF351-20 с толкающим винтом 1 – вал привода винта; 2 – ре-

дуктор

606

Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

г.Самара). По аналогичной схеме выполнен также редуктор турбовентиляторного двигателя Д-27 (см. Рис. 10_2).

Редукторы ТВД могут быть одно- и многоступенчатыми. По двухступенчатой схеме с простыми зубчатыми передачами выполнен редуктор двигателя TPF351-20 разработки Garret Engine Division с толкающим винтом (см. Рис. 10.2.1.1_3).

Одноступенчатые редукторы применяются в случаях, когда требуется реализовать относительно низкие значения передаточных отношений (I = 3…9). По одноступенчатой схеме с планетарной дифференциальной передачей выполнен ре-

дуктор двигателя НК-93, конструкция которого приведена в следующем разделе. У большинства ТВД редукторы выполнены по многоступенчатой схеме.

10.2.1.2 - Конструкция редукторов ТВД

Зубчатые передачи редукторов бывают простыми, планетарными, дифференциальными.

Рассмотрим конструкцию двухступенчатого редуктора ТВД с различными типами зубчатых передач на примере двигателя АИ-20А разработки

Рисунок 10.2.1.2_1 - Редуктор двигателя АИ-20А 1 - зубчатое колесо привода от ротора двигателя; 2 - водило; 3 - сателлит; 4 - колесо

зубчатое внутреннего зацепления 1-й ступени; 5 - колесо зубчатое ведущее 2-й ступени; 6 - колесо зубчатое промежуточное; 7 - колесо зубчатое внутреннего зацепления 2-й ступени; 8 -вал винта; 9 – ЦП; 10 - КПА

607

Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

ГП «ЗМКБ «Прогресс» им. А.Г.Ивченко», г.Запо-	от ротора компрессора на привод верхней и ниж-
рожье, Украина (см. Рис. 10.2.1.2_1).	íåé ÊÏÀ 10.
Редуктор выполнен по двухступенчатой зам-	Конструкция одноступенчатого планетарно-
кнутой схеме. Первая ступень – планетарная зуб-	го дифференциального редуктора авиационного
чатая передача, состоящая из приводимого от ро-	газотурбинного двигателя НК-93 разработки
тора двигателя центрального зубчатого колеса 1,	«СНТК им. Н.Д.Кузнецова» г.Самара показана на
водила 2 с шестью сателлитами 3 и зубчатого ко-	Ðèñ. 10.2.1.2_2.
леса 4 внутреннего зацепления. Вторая ступень –	Центральное зубчатое колесо 1 планетарной
простая многопоточная зубчатая передача. Зубча-	ступени редуктора установлено на шлицах вала 2
тое колесо первой ступени соединено с ведущим	силовой турбины. Водило 3 соединено с передним
зубчатым колесом 5 второй ступени, которое зацеп-	винтом, а задний винт приводится от зубчатого
ляется с шестью промежуточными зубчатыми ко-	колеса 4 внутреннего зацепления.
лесами 6. Промежуточные зубчатые колеса пере-	Передний и задний винты имеют противопо-
дают вращение зубчатому колесу 7 внутреннего	ложное направление вращения.
зацепления, соединенному шлицами с валом 8 вин-	Многоступенчатый редуктор привода винта,
та. Передаточное отношение редуктора i = 11,45,	объединенный с КПА, показан на Рис. 10.2.1.2_3.
частота вращения входного вала 12500 об/мин, вы-	ÌÊÐ от вала 1 турбины двумя последователь-
ходного вала - 1100 об/мин. В конструкции редук-	ными ступенями 2 с простыми зубчатыми переда-
тора предусмотрен измеритель крутящего момен-	чами и планетарной ступенью 3 передается на вал
та (не показан). Центральный привод 9 двигателя	4 воздушного винта. Двигатель TF331-14GR/HR
выполнен по двухпоточной схеме с отбором ÌÊÐ	разработки Garret Engine Division один из немно-

Рисунок 10.2.1.2_2 - Редуктор двигателя НК-93 1 – колесо зубчатое ведущее; 2 - вал турбины; 3 – водило; 4 – колесо зубчатое внутреннего зацепления

608

Глава 10 - Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

Рисунок 10.2.1.2_3 - Редуктор двигателя TF33114GR/HR

1 - вал свободной турбины; 2 - передача простая; 3 – передача планетарная; 4 – вал винта

Рисунок 10.2.1.2_4 - Редуктор двигателя Walter M601-E

1 – шестерня ведущая 1-й ступени; 2 – колесо зубчатое ведомое 1-й ступени; 3 – шестерня ведущая 2-й ступени; 4 – колесо зубчатое внутреннего зацепления 2-й ступени; 5 – вал винта.

609