книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 3 Зубчатые передачи и муфты. Пусковые устройства. Трубопроводные и электрические коммуникации. Уплотне

-допускать длительную эксплуатацию при номинальном передаваемом крутящем моменте

иналичии осевого и радиального смещений валов в 1,25 раза больше расчетных;

-выдерживать без повреждений кратковре­ менные перегрузки на переходных режимах, рав­ ные 1,15 максимального крутящего момента;

-обеспечивать возможность демонтажа вту­ лок муфты и технического обслуживания приле­ гающих подшипников и уплотнений без наруше­ ния центровки оборудования;

-сохранять работоспособность при эксплуа­ тации в коррозионной среде;

-обеспечивать возможность съема и замены пакетов упругих элементов (для пластинчатых муфт с упругими элементами), не нарушая их за­ водской сборки.

Расцепляемые муфты должны обеспечивать

сцепление и расцепление валов как при нерабо­ тающей установке, так и во время работы (на хо­ ду). Обгонные муфты должны обеспечивать ав­ томатическое сцепление и расцепление соеди­ няемых валов в зависимости от соотношения их угловых скоростей. Предохранительные муфты должны, при необходимости, автоматически рассоединить валы, предохраняя оборудование от повреждения при нерасчетных нагрузках.

10.3.2. Конструкция муфт

Жесткие некомпенсирующие муфты пред­ назначены для соединения длинных валов и тре­ буют обеспечения их точной соосности. Они могут быть втулочными или фланцевыми.

Втулочные муфты [10.3] представляют со­ бой общую соединяющую валы втулку, закреп­ ленную на каждом валу коническим штифтом. Они просты по конструкции и имеют малые габариты. Монтаж и демонтаж муфты требует больших осевых перемещений валов или втулок. Такое соединение не может обеспечить высо­ кую изгибную жесткость.

Фланцевые муфты [10.4] обеспечивают высо­ кую жесткость соединения, так как фланцы посаже­ ны на валы с натягом и соединяются между собой с помощью призонных болтов. Они могут обеспе­ чил» сборку и разборку без осевого смещения вала.

Расчет жестких некомпенсирующих муфт заключается в проверке соединительных штиф­ тов, болтов на смятие и срез.

Жесткие компенсирующие муфты допус­ кают соединение валов в достаточно широком диапазоне взаимных смещений соединяемых валов. Все возможные виды смещений осей соединяемых валов показаны на рис. 10.41.

Рис. 10.50. МСХ редуктора ВР-8:

1 - звездочка; 2 - обойма; 3 - подшипник роли­ ковый; 4 - ролик; 5 - сепаратор; 6 - пружина

матическим включением и выключением муф­ ты. Например, в случае, если частота вращения звездочки (связанной со свободной турбиной ГТД) уменьшается и становится меньше часто­ ты вращения обоймы (связанной с ГР), звездоч­ ка совместно с сепаратором и роликами повора­ чивается относительно обоймы. Происходит расцепление муфты и прекращение связи вала турбины с редуктором.

Надежность включения МСХ обеспечивает­ ся одновременным контактом роликов с рабо­ чими поверхностями звездочки и обоймы в на­ чальный момент заклинивания роликов.

Это достигается правильным выбором типа прижимного устройства и назначением величи­ ны прижимного усилия. Надежность включения МСХ также зависит от параметров шероховато­ сти рабочих поверхностей звеньев муфты, сор­ та смазочного масла.

Правильный выбор величины угла заклинива­ ния, геометрических параметров и жесткости

10.3. Муфты приводов ГТД и ГТУ

обоймы и звездочки исключает пробуксовку муфты в случае деформации ее элементов.

Параметры МСХ некоторых ГР приведены в табл. 10.2.

В общем машиностроении углы заклинива­ ния МСХ выбирают в пределах 3°< а < 9°. Опыт эксплуатации вертолетных МСХ застав­ ляет ограничить интервал рекомендуемых углов заклинивания в пределах 3°< а < 5,5°.

Чтобы обеспечить передачу требуемого кру­ тящего момента при минимальных габаритах

имассе МСХ, необходимо разместить в ней как можно большее количество роликов и организо­ вать равномерное распределение нагрузки меж­ ду ними. Эту задачу решают применением об­ легченного стального сепаратора (в ранних кон­ струкциях применялись сепараторы из бронзы

иалюминиевых сплавов). Желательна также ба­ лансировка сепаратора.

Звездочка, обойма и сепаратор центрируются друг относительно друга с достаточно высокой точностью, так как от этого зависит одновре­ менность заклинивания роликов, равномерность распределения нагрузок между роликами и по их длине. С этой же целью полезно вводить бочкообразность роликов (бомбинирование).

Прижимное устройство и сепаратор должны обеспечивать постоянный контакт роликов с ра­ бочими поверхностями звездочки и обоймы,

чем достигается устранение «мертвого хода» в процессе заклинивания и готовность всех ро­ ликов к одновременному заклиниванию. Кроме

Рис. 10.51. МСХ редуктора Р-7:

I - сепаратор; 2 - звездочка; 3 - обойма; 4 - ролик;

5 - кольцо упорное; 6 - пружина

того, прижимное устройство способствует рав­ номерному распределению нагрузки между ро­ ликами и по их длине. Конструктивно прижим­ ные устройства могут быть индивидуальными (для каждого ролика в отдельности) и сепара­ торными. Сепараторные прижимные устройства допускают значительно большую скорость от­ носительного движения звеньев в период сво­ бодного хода и размещение в механизме боль­ шего количества роликов. Это предопределяет высокую нагрузочную способность поверхнос­ тей обоймы и звездочки в зонах контакта их с роликами.

Создаваемое прижимным устройством уси­ лие прижатия роликов зависит от сочетания раз­ личных параметров. Конструктор, проектирующий прижимное устройство, должен иметь в виду следующее:

-пружинное прижимное устройство обеспе­ чивает относительно постоянную величину уси­ лия прижима, но несколько затрудняет отвод ро­ ликов от поверхности обоймы во время холосто­ го хода, что способствует износу рабочих по­ верхностей звеньев;

-фрикционное прижимное устройство хоро­ шо отводит ролики при холостом ходе, но обес­ печивает менее надежное включение;

-комбинированные прижимные устройства, сочетающие преимущества пружинного и фрик­ ционного устройств, наиболее эффективны,

втом числе при запусках СУ при низких темпе­ ратурах.

Свойства применяемого масла напрямую от­ ражаются на надежности работы МСХ. В пе­ риод свободного хода смазка необходима для уменьшения трения, нагрева и износа рабочих поверхностей деталей. В период заклинивания масляная пленка препятствует непосредствен­ ному контакту роликов с обоймой и звездочкой. Чем выше вязкость масла, тем прочнее масля­

ная пленка и, следовательно, увеличивается по­ требное усилие прижимного устройства. Поэто­ му вязкие трансмиссионные масла неприемле­ мы для МСХ. Практика показала, что МСХ удовлетворительно работает при использовании масел, применяющихся в системах смазки ГТД.

При низких температурах вязкость масла резко возрастает и при запуске СУ вертолета включение МСХ может не произойти или прои­ зойти с запаздыванием, что неизбежно приво­ дит к ударному заклиниванию и повреждению муфты. Поэтому разработчику МСХ следует определить минимально допустимую темпера­ туру масла, при которой разрешен запуск.

Для предотвращения пробуксовки МСХ в процессе запуска при отрицательных темпера­ турах окружающей среды необходимо обеспе­ чить предварительный прогрев масляной си­ стемы и ГР.

Храповые МСХ передают за счет зацеп­ ления одной или нескольких собачек с зубьями храповика. По конструкции храповые МСХ ана­ логичны центробежным муфтам храпового типа (см. рис. 10.48). В отличие от центробежной муфты храповая МСХ всегда готова включить­ ся в работу по передаче Мкр (как только частота вращения ведомого звена становится ниже частоты вращения ведущего звена). Храповые МСХ, так же как и центробежные, могут быть с собачками и кулачкового типа.

Предохранительные муфты подразделя­ ются на муфты с разрушаемым и неразрушаемым элементами. Муфты с разрушаемым эле­ ментом применяют при редких перегрузках. Их недостатком является необходимость замены разрушаемого элемента. Муфты данного типа применяются в приводах агрегатов ГТД в ка­ честве «слабого звена» для защиты кинемати­ ческой цепи от действия нерасчетных М^. Примером такой муфты является вал-рессора б

/ лава 10. Привод агрегатов, редукторы, муфты ГТД

требуемое количество z поверхностей трения фрикционных дисков.

Часто муфты применяются в высокоскорост­ ных комплексах, поэтому при изготовлении необ­ ходимо выполнять их балансировку. В расчетах критических частот вращения валов ГТУ также необходимо учитывать массу и размеры муфт.

Как говорилось выше, фрикционные муфты допускают в процессе эксплуатации неоднок­ ратные срабатывания. Дальнейшая их работо­ способность без переборки и перенастройки обеспечивается точностью их изготовления, сборки и монтажа, а также тем, что перед мон­ тажом отдельные части муфты и муфта в сборе проходят обязательную балансировку. Точность изготовления и балансировки муфты должны быть таковы, чтобы ее срабатывание (проворачивание элементов муфты относитель­ но друг друга) не изменяло уровень вибраций агрегата, в составе которого она установлена.

10.4. Проектирование приводов агрегатов ГТД

Методики проектирования редукторов, при­ меняемых в машиностроении, широко известны, например [10.6, 10.7, 10.8]. Поэтому рассмот­ рим только особенности проектирования приво­ дов агрегатов ГТД.

При проектировании приводов агрегатов тре­ буется решить сразу несколько задач:

-создание редуктора отбора мощности от ро­ тора (роторов) двигателя;

-проектирование КПА, а при необходимости

инескольких, включая, по особому требованию, отдельную КПА самолетных агрегатов (отбор Мкт на привод КПА возможен одновременно от двух двигателей).

Проектирование приводов агрегатов ГТД вы­ полняется исходя:

-из назначения;

-условий работы;

-величины передаваемого крутящего момен­

та (Мкр) в зависимости от режима работы ГТД

иизменения мощности приводимых агрегатов;

-количества и относительного расположения входных и выходных валов;

-направлений и частот вращения валов, от ко­ торых производится отбор МК13;

-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 раз­ меров, частот и направлений вращения самих приводимых агрегатов. Обязательное требова­ ние - диапазон рабочих частот вращения агрегатов (от минимальных до максимальных) должен на любых режимах работы двигателя перекрывать диапазон частоты вращения рото­ ра двигателя (малый газ - максимальный ре­ жим), от которого отбирается Мкр.

После выбора приводных агрегатов прини­ мается решение по отбору Мкр от одного или нескольких роторов двигателя. Выбирается ки­ нематическая схема приводов агрегатов. Про­ изводится определение частоты вращения вход­ ного вала привода коробки (коробок) приводов агрегатов и передаточных отношений к самим агрегатам, т.е. прорабатывается несколько ва­ риантов кинематических схем ЦП и КПА. Кинематическая схема приводов агрегатов вы­ бирается с учетом компоновки на электронном макете двигателя расположения приводных агрегатов, которое должно учитывать многие факторы:

-компактность размещения приводных агре­ гатов на КПА;

-наличие взаимосвязей как между приводны­ ми агрегатами, так и между приводными и не­ приводными;

-габариты двигателя и мотогондолы;

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

После выбора частоты и направления вра­ щения выходного вала ЦП приступают к про­ ектированию КПА, самого ЦП и подбору пере­ даточных отношений в каждом зубчатом за­ цеплении кинематической цепи. Передаточные отношения должны быть выбраны как можно

схемы с «плавающим зубом». Это связано со стремлением обеспечить зацепление каж­ дого зуба шестерни (меньшего колеса в зубча­ том зацеплении) с максимально возможным числом зубьев зубчатого колеса (большего в зубчатом зацеплении) до повторения его кон­ такта с зубом колеса, с которым он уже был

взацеплении.

10.4.1.Проектирование центрального привода

При проектировании ЦП, который размеща­ ется внутри одного из узлов двигателя, основ­ ными исходными данными являются:

- величина необходимого для привода агрегатов