簡介
齒輪減速器是航空發動機驅動螺槳和旋翼必不可少的部件,它是渦槳發動機、渦軸發動機和直升機旋翼傳動系統的組成部分。它的一端與發動機的轉子或動力渦輪相聯,另一端與螺槳或旋翼相接。
儘管減速器的傳動方案是多樣的,但是它們不外乎為簡單式、遊星式、差動式三種基本形式,以及它們的不同組合。航空發動機減速器傳動方案取決於發動機的型式與傳動對象。渦槳發動機減速器通常設定在發動機的前面,渦軸發動機體減的部位主要取決於直升機與發動機的總體安排,有的在前,有的在後,有的甚至設定在發動機的中間 。
簡單式傳動方案
簡單傳動是由一對齒輪嚙合而成,可以是外嚙合的,也可以是內嚙合的,一般情況下,它們的輸入軸與輸出軸均呈平行的,有時稱為平行軸式,如果要使輸入軸與輸出軸呈同心式的,那么它們的轉軸數起碼有三根。可見,它是由兩級簡單傳動串聯而成,這種同心的簡單式傳動又稱為定軸傳動輪系,它由兩個中心輪與若干箇中間輪組成,有時稱為恆星型式。它能實現多路並聯的傳動,減少每對嚙合齒的受力。
同樣外廓尺寸時,內外嚙合傳動可以獲得較大的轉動比,但因採用了內齒輪,在加工和中間軸的支承方面都是比較複雜的。
渦軸發動機體減的傳動比不太大,但轉速卻很高,為使結構簡單和效率高,趨於採用外嚙合的簡單式傳動 。
遊星式傳動方案
在遊星式傳動方案中,各個齒輪間的相對位置與定軸輪系差不多,不過它的一個中心輪是不動的。而中間輪用軸裝在與輸出軸聯接在一起的遊星架上,繞中心旋轉,因此,中間輪改稱遊星輪,既作自轉,又作公轉。
遊星式傳動方案分為單遊星式傳動方案和重遊星式傳動方案。
這種遊星式傳動方案的輸入與輸出軸的轉向是相同的。它具有尺寸小、重量輕、傳動比大、效率高等優點,故常用於渦槳發動機上。但須注意的是,由於遊星架的轉,離心力所加給遊星齒輪軸承的載荷可達其總載荷的80%左右,並且過高的轉速還會引起遊星架的風阻和攪拌潤滑等損失,致使整個減速器效率急劇下降,故而遊星架的轉速不宜過大 。
差動式傳動方案
在差動式傳動方案中,各個齒輪間的相對位置與遊星輪系和定軸輪系的差不多,它在遊星輪系基礎上,去掉對固定齒輪的約束,使其成為可轉動的中心輪,從而與遊星架形成了差動旋轉,共同成為該傳動方案的輸出端。
差動式傳動方案分為單遊星差動式傳動方案和重遊星差動式傳動方案。
在徑向尺寸相同時,雙槳差動重遊星式方案的傳動比較單槳重遊星式方案的大得多。
雙槳傳動方案中,內軸軸承的安排是比較困難的。在結構設計時,對它的型式與位置確定必須予以仔細考慮。
如果將差動式雙槳傳動方案與單槳遊星式方案比較,當傳動比一定時,前者徑向尺寸小,重量輕、齒輪嚙合的相對速度小、磨損小、效率高;遊星齒輪的離心力小,軸承壽命容易保證,無扭矩傳給機匣。然而,由於要使雙槳的轉速確定,減速器的構造和操縱系統較複雜。當用兩個變距螺槳時,需要兩個轉速調節器。如果兩螺槳扭矩相差大,那么還需採用不同的螺槳(扭矩差不大時,採用不同的安裝角即可) 。
組合式傳動方案
組合式傳動方案是將簡單式、遊星式與差動式傳動方案按不同順序與方式組合而成,從而獲得各種各樣複雜的傳動方案。
常見的有簡單-遊星組合的雙極傳動方案、兩個單遊星組合的雙極傳動方案、封閉差動式傳動方案和封閉差動雙槳傳動方案 。
輪齒數目選擇條件
在選定傳動方案後,需要確定各齒輪的齒數與模數。齒數的確定除了不允許在加工時齒根出現過度切削以外,對於同心式減速器,還應滿足以下四個條件:
(1)保證實現給定的傳動比。
(2)保證與若干箇中間輪(或遊星輪)嚙合的兩個中心輪的軸線重合,即滿足同心條件。
(3)保證各中間輪(或遊星輪)能夠均勻地裝人兩中心輪之間,即滿足安裝條件。
(4)保證各中間輪(或遊星輪)不致互相碰撞,即滿足鄰接條件。
此外,為了改善輪齒的嚙合工作條件,對於相互嚙合的齒輪,它們的輪齒數目最好沒有公約數 。