ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ГЛАВНОГО РЕДУКТОРА ПРИВОДА ВИНТА ВЕРТОЛЕТА

Mikhailov N.V., Lakhin A.M., Kuksina O.I.

Донецкий национальный технический университет

Введение

На территории Российской федерации воздушный транспорт, будучи универсальным, используется преимущественно для перевозки пассажиров на средние и дальние расстояния и отдельных видов грузов. Значимая роль воздушного транспорта для РФ связана с большими размерами территории нашей страны и недостаточной обеспеченностью отдельных регионов другими видами транспорта.

Облик современного вертолета во многом определяется обликом его главного редуктора, который зависит от множества факторов. Например, облик главного редуктора двухдвигательного вертолета типа Ми-6 или Ми-26 зависит от пространственного расположения параллельных горизонтальных осей вращения двух входных валов между собой и скрещивающейся практически под прямым углом с ними вертикальной осью одного или двух коаксиально расположенных между собой выходных валов, несущих один или два встречно-вращающихся воздушных винта.

В тоже время авиационные зубчатые передачи, привод и редуктор занимают особое место в силовой установке летательного аппарата. Их производство а существенно отличается от общемашиностроительного. При высоком уровне надежности, обеспечивающем безопасность полета, в авиационных изделиях значения удельной массы изделия на один-два порядка меньше, чем в общем машиностроении.

Целью данной работы является исследование конструкций приводов несущего и рулевого винтов. Исследовать условия эксплуатации зубчатых колес главного редуктора привода винта вертолета.

Трансмиссия (рис. 1) – одно из самых сложных устройств вертолета, которое обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к несущим, рулевым винтам и вспомогательным агрегатам [1].

В трансмиссию входят следующие основные элементы:

– главный редуктор;

– редукторы двигателей;

– промежуточные редукторы;

муфты включения сцепления и свободного хода;

– тормозы несущих винтов;

– валы;

– системы крепления редукторов.

Промежуточный редуктор предназначен для изменения направления привода. Такое изменение обеспечивается парой конических зубчатых колес, передаточное отношение которых обычно близко к единице.

Хвостовой редуктор предназначен для вращения хвостового винта с нужным числом оборотов. Вращение осуществляется парой конических зубчатых колес.

Тормоз несущего винта. В большинстве вертолетов в систему трансмиссии введен тормоз, с целью более быстрой остановки несущего винта и предотвращения раскрутки его на стоянке. Управление тормозом осуществляется из кабины летчика.

Трансмиссионные валы. Валы, соединяющие двигатель с редукторами несущего винта или редуктор несущего винта с хвостовым редуктором, имеют высокую частоту вращения (обычно 1000–3000 оборотов в минуту).

Главный редуктор (рис. 3) предназначен для подвода мощности двух газотурбинных двигателей, передачи ее на валы несущего и хвостового винтов с соответствующими частотами вращения и обеспечения привода вспомогательных агрегатов, расположенных на редукторе. Главные редукторы обычно имеют высокое передаточное число due to низкой частоты вращения несущего винта и высокой частоты вращения свободной турбины двигателя. Он состоит из: муфт свободного хода, входного редуктора, левого редуктора, правого редуктора, переднего и заднего конических редукторов, маслоагрегата, блока фильтров, стоек, шпилек крепления редуктора и центрального редуктора.

Авиационные зубчатые колеса работают в особых условиях – передают высокие нагрузки при малой массе редуктора. Современные редукторы рассчитываются на срок службы более 20 000 часов для гражданских двигателей и более 2 000 часов для военных. Передаваемая ими мощность составляет более 2 000 кВт, частота вращения – более 8 000 об/мин.

В этих условиях необходимо применение специальной геометрии и различных модификаций зубьев колес, обеспечивающих отсутствие краевых ударов, малые вибрации и повышенную жесткость зубьев. В современных условиях требуется повышать несущую способность зубчатых колес, снижать уровень виброактивности, улучшать качество определения формы модификации зубчатых колес и повышать достоверность прочностных расчетов, учитывающих модификацию профиля зуба. Ошибки в определении формы линии модификации профиля также могут привести к повышенной вибрации из-за нарушения совмещения зубчатых колес под нагрузкой.

Возможные варианты модификации боковой поверхности зубьев зубчатых колес включают [2]:

по профилю (позволяет обеспечить плавность входа и выхода из зацепления зубьев);

по длине (позволяет перераспределить контактные нагрузки);

комбинированную по профилю и длине (обеспечивает плавность входа и выхода из зацепления зубьев, перераспределяет контактные нагрузки по профилю и длине зуба);

топологическую (обеспечивает специальные требования к работе зубчатых колес).

Таким образом, в работе показаны конструктивные особенности трансмиссии привода несущего винта вертолета и назначение ее основных элементов. Исследованы условия работы зубчатых колес главного редуктора привода несущего винта вертолета. Предложены способы повышения надежности и долговечности зубчатых колес.

Литература

1. Дудник В.В. Конструкция вертолетов / В.В. Дудник // Ростов н/Д: Издательский дом ИУИ АП, 2005. – 158 с.
2. Дорофеев В.Л. Голованов В.В., Гукасян С.Г. Модификация авиационных зубчатых передач с целью уменьшения износа контактной поверхности / В.Л. Дорофеев, В.В. Голованов, С.Г. Гукасян // Современное машиностроение. Наука и образование. – №4. - 2014.
3. Авиационные зубчатые передачи и редукторы: Справочник / под ред. Э.Б. Вулгакова. // – М.: Машиностроение, 1981. – 373 с.
4. Богуслаев В.А., Качан А.Я., Долматов А.И., Мозговой В.Ф., Кореневский Е.Я. Технология производства авиационных двигателей. Ч. 1. Основы технологии. – Запорожье: ОАО «Мотор Сич», 2007. – 518 с. ISBN 966-87-2.