Редуктор с эпициклоидной передачей для газотурбинного двигателя

Объектом изобретения является редуктор с эпициклоидной передачей для газотурбинного двигателя, в частности авиационного газотурбинного двигателя, содержащий планетарный вал, коронную шестерню, расположенную вокруг упомянутого планетарного вала, сателлиты и держатель сателлитов, который содержит, органы крепления подшипников сателлитов. Данные органы крепления выполнены в виде единой детали со средствами питания смазочным маслом подшипников. В результате чего снижается масса и габариты устройства. 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области редукторов с эпициклоидной передачей и, в частности, но не исключительно, к редукторам для газотурбинного двигателя с дублетом толкающих винтов противоположного вращения. В частности, изобретение относится к выполнению средств смазки в редукторе с эпициклоидной зубчатой передачей.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Архитектура газотурбинных двигателей с дублетом винтов противоположного вращения, называемых английским выражением ʺopen rotorʺ, отличается от архитектуры обычных турбореактивных двигателей тем, что вентилятор является не внутренним, и наружным и состоит из двух коаксиальных винтов противоположного вращения, которые могут находиться на входе или на выходе газогенератора. Такая архитектура обеспечивает меньший расход топлива по сравнению с многоконтурными газотурбинными двигателями, используемыми на коммерческих летательных аппаратах.

Как схематично показано на фиг. 1, газотурбинный двигатель 1 с дублетом входного 2 и выходного 3 винтов противоположного вращения в основном содержит вдоль центральной продольной оси А две разные части: газогенераторную G и тяговую часть Р. В этом примере газотурбинного двигателя часть Р продолжает газогенераторную часть G и гондолу 4.

Обычно газогенераторная часть G газотурбинного двигателя 1 содержит, от входа к выходу в направлении прохождения относительно оси А газового потока F, заходящего в гондолу 4 газотурбинного двигателя, один или несколько компрессоров 7 в зависимости от архитектуры однокорпусного или двухкорпусного газогенератора, кольцевую камеру 8 сгорания, одну или несколько турбин 9, связанных с разными корпусами согласно упомянутой архитектуре. Тяговая часть содержит силовую турбину, вал 10 которой вращает, через устройство понижения скоростей или редуктор 11 с эпициклоидной зубчатой передачей (обозначаемый английским сокращением PGB от Power Gear Box), в противоположных направлениях концентричные и коаксиальные валы 12 и 13 двух винтов, входного 2 и выходного 3, расположенных в линию друг за другом вдоль оси А газотурбинного двигателя. Такая архитектура описана, например, в патенте FR-A1-2 955 085 и в патентных заявках FR-A1-2 962 109 и FR-A1-2 940 247.

Вкратце можно упомянуть, что во время работы воздушный поток F, заходящий в газотурбинный двигатель 1, сжимается, затем смешивается с топливом и сгорает в камере 8 сгорания. Затем производимые газообразные продукты сгорания проходят в турбинную часть 9, вращая в противоположных направлениях через эпициклоидный редуктор 11 винты 2, 3, которые обеспечивают основную часть тяги. Газообразные продукты сгорания удаляются через сопло 14, увеличивая таким образом тягу газотурбинного двигателя 1.

Редуктор (PGB) 11 двигателя open rotor предназначен для преобразования так называемой высокой скорости вращения силовой турбины 9, показанный на фиг. 2 силовой вал 10 которой взаимодействует с планетарной шестерней 15 редуктора 11, в две так называемые низкие скорости вращения двух винтов 3, 4 противоположного вращения. Для этого, как показано на фиг. 2, дифференциальный редуктор 11 с эпициклоидной зубчатой передачей содержит относительно продольной оси А:

- планетарную шестерню 15 в виде зубчатого колеса, установленного при помощи шлицевого соединения на турбинном валу 10, вращающемся в одном направлении вращения, приводя во вращение редуктор 11,

- сателлиты 18, в данном случае в количестве трех, расположенные друг от друга на 120° (на фигуре показан только один из них), которые представляют собой зубчатые колеса 18а, 18b, зацепляющиеся вокруг планетарной шестерни 15 и соединенные с водилом 18, вращающимся в том же направлении вращения, что и входной вал, и

- наружную коронную шестерню 19, которая зацепляется с сателлитами 18 и вращается в направлении вращения, противоположном направлению вращения планетарной шестерни, то есть противоположном направлению вращения водила 16.

В примере на фиг. 2 представлен инверсный редуктор 11, при котором вал 12 входного винта 2 заканчивается в представленном примере кольцевым утолщением для неподвижного соединения во вращении с водилом 16, и вал 13 выходного винта 3 неподвижно соединен во вращении с наружной коронной шестерней 19.

Показанный на фиг. 2 и 3 известный редуктор с эпициклоидной передачей содержит держатель 17 сателлитов с тремя индивидуальными органами 21 крепления (на фиг. 2 показан только один из них), соединенными между собой кольцевой деталью 20. В данном случае каждый орган 21 крепления по существу имеет форму цилиндрической трубки. Эти цилиндрические трубки 21 в количестве трех (три сателлита) являются параллельными и служат, каждая, для вращения зубчатых колес 18а, 18b сателлита 18 вокруг оси В, связанной с индивидуальным креплением 20.

Наружная поверхность каждой цилиндрической трубки 21 имеет в своем центре утолщение, делящее трубку на две части. Эти части в данном случае поддерживают два внутренних кольца идентичных подшипников 23а, 23b качения. Эти подшипники 23а, 23b обеспечивают вращение зубчатых колес 18а, 18b сателлита 18 вокруг оси В.

Кроме того, цилиндрические трубки являются моноблочными и соединены кольцевой деталью 20 по существу в их середине вдоль оси В. Эта кольцевая деталь 20, не показанная на фиг. 2, закреплена болтами на пальцах 47 водила 16 для его приведения во вращение вокруг оси А.

Особенностью редуктора 11 является отсутствие какого-либо статического компонента, и он считается дифференциальным редуктором с эпициклоидной зубчатой передачей, имеющим на своем входе первоначальную скорость вращения (скорость турбины) и на своем выходе две отдельные скорости вращения противоположного направления (скорости двух ступеней вентилятора).

Чтобы обеспечивать оптимальную и надежную работу редуктора 11, необходимо подавать масло для смазки и охлаждения образующих его вращающихся компонентов с учетом того, что этот редуктор подвергается значительным механическим и термическим внешним воздействиям со стороны газотурбинного двигателя.

Для этого в двух вышеупомянутых частях цилиндрической трубки 21 выполнены радиальные отверстия, расположенные на их окружности напротив каждого подшипника 23а, 23b, для обеспечения циркуляции масла, обозначенной стрелками Т, в сторону этих подшипников.

Внутри каждого органа 21 крепления сателлитная ось 24, осесимметричная и усеченная конусная относительно оси В, начинается на входе цилиндрической частью, имеющей радиус, намного меньший радиуса цилиндрической трубки 21, и соединяется с наружной периферией органа 21 крепления на выходе. Эта деталь 24 заканчивается на выходе фланцем, который выступает радиально от цилиндра 21 и позволяет блокировать подшипник 23b в осевом направлении в сторону выхода.

На входе пространство между цилиндрической трубкой 21 и сателлитной осью 24 закрыто пластиной 25, имеющей по существу форму диска. Выступая радиально от цилиндра 21, она позволяет блокировать подшипник 23а в осевом направлении в сторону входа. Кроме того, пластина 25 содержит отверстие, выполненное в ее части, наиболее радиально внутренней относительно оси А редуктора 11, чтобы масло могло проходить к подшипникам 23а и 23b (стрелка Т).

Пластина 25 и сателлитная ось 24 образуют вместе с цилиндром 21 полость 26, гидравлически соединяющую отверстие пластины 25 с отверстиями цилиндра 21. Во время работы редуктора смазочное масло, путь которого показан стрелками Т, проходит через отверстие входной пластины 25 и выходит из полости 26 через отверстия цилиндрической трубки 21, смазывая подшипники, после чего распределяется в зубчатые передачи и удаляется затем за счет центробежного эффекта. Особая форма внутренней детали 24 позволяет маслу проходить до самых удаленных отверстий от отверстия входа в полость 26.

Три пластины (по одной пластине 24 на сателлит 18), связанные с цилиндрической деталью 30, образуют нижнюю крышку устройства 28 перекачки масла, предусмотренного для подачи масла, поступающего из источника 27 питания маслом, находящегося в неподвижной гондоле 4, во вращающуюся систему координат держателя 17 сателлитов.

Это устройство 28 перекачки масла опирается непосредственно на наружную поверхность цилиндрической детали 31, называемой верхней крышкой устройства 28. Эта верхняя крышка 31 закреплена непосредственно на нижней крышке, образованной тремя пластинами 25 и цилиндром 30. Верхняя и нижняя крышки образуют, таким образом, полость 29, в которой циркулирует масло, поступающее из устройства 28. Все эти детали 30, 31, 21, 25 и 24 обеспечивают подачу масла от устройства 28 к подшипникам 23а и 23b, как показано стрелками Т.

Присутствие нескольких деталей, в том числе внутренней усеченной конусной детали 24 в каждом индивидуальном креплении 20, утяжеляет редуктор 11, что идет в разрез с задачей уменьшения массы, в частности, для двигателей open rotor. Объем трубок, в частности, объем полости 26 обуславливает также присутствие избыточной массы масла, увлекаемой при вращении держателя 17 сателлитов.

Кроме того, при этой конструкции детали, предназначенные для подачи масла, участвуют в передаче усилий и, следовательно, должны иметь увеличенные размерные параметры по отношению к их функции перемещения масла.

Наконец, сборка держателя 17 сателлитов и соединение сателлитов с держателем являются сложными по причине большого количества деталей. Как показано на фиг. 7, в рассматриваемом примере эту сборку осуществляют в шесть этапов с большим количеством деталей. На первом этапе а) в осевом направлении через вход и через выход устанавливают внутренние кольца подшипников 23а, 23b на каждой цилиндрической части 21 держателя 17 сателлитов. На втором этапе b) нижнюю крышку (моноблочная деталь, состоящая из частей 30 и 25) соединяют с держателем 17 сателлитов, блокируя таким образом в осевом направлении нижние кольца подшипника 23а на всех сателлитах. На третьем этапе с) усеченные конусные детали 24 устанавливают через выход с осевым упором во внутренние кольца подшипника 23b. На четвертом этапе d) усеченные конусные детали 24 крепят болтами на круглой части 25 нижней крышки 31 для каждого сателлита. На пятом е) и шестом f) этапах устанавливают наружную крышку 31 полости 29 циркуляции масла, затем крепят ее болтами на узле, полученном на этапе d).

Настоящее изобретение призвано предложить решение для преодоления вышеупомянутых недостатков, в частности, за счет упрощения конструкции всего узла. Оно предназначено, в частности, для применении в редукторе с эпициклоидной зубчатой передачей для газотурбинного двигателя, но его можно применять для других типов редукторов с эпициклоидной зубчатой передачей, используемых, например, для вращения вентилятора двухконтурного газотурбинного двигателя, причем независимо от числа сателлитов редуктора.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с этим объектом изобретения является редуктор с эпициклоидной передачей для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя, содержащий планетарный вал с осью А вращения, коронную шестерню с осью А, расположенную вокруг упомянутого планетарного вала, сателлиты, распределенные вокруг упомянутой оси А, которые зацепляются с упомянутой коронной шестерней и с планетарным валом, и держатель сателлитов, содержащий, с одной стороны, органы крепления подшипников сателлитов с осями вращения В, которые равномерно распределены вокруг оси А, и, с другой стороны, детали, поддерживающие каждый орган крепления во существу в его середине вдоль его оси В, отличающийся тем, что упомянутые органы крепления выполнены в виде единой детали со средствами питания смазочным маслом упомянутых подшипников.

Выполнение в виде единой детали органов крепления подшипников со средствами их питания маслом позволяет упростить сборку. Кроме того, исключение детали, которая в известном решении образует радиально внутреннюю стенку камеры питания, позволяет получить выигрыш в массе и в габарите внутри каждого органа.

Согласно отличительному признаку изобретения, средства питания маслом упомянутых подшипников выполнены в стенке органа крепления.

Согласно другому отличительному признаку изобретения, деталь имеет ограниченную осевую протяженность, предусмотренную ее размещения между подшипниками.

Предпочтительно упомянутые органы крепления имеют, каждый, полую трубчатую форму, предпочтительно с по существу круглым поперечным сечением на ее наружной периферии. Следовательно, средства питания маслом подшипников в органах включены в толщу трубки и освобождают внутреннее пространство трубки.

Предпочтительно упомянутые средства питания смазочным маслом упомянутых подшипников содержат по меньшей мере один наружный канал циркуляции смазочного масла вокруг оси В, сообщающийся с наружной периферией упомянутых органов крепления.

Наружный канал позволяет питать смазочным маслом подшипники сателлитов по всей их окружности, подавая при этом масло на дорожку только на части этой окружности через проходные отверстия. Таким образом, больше нет необходимости предусматривать внутреннюю камеру, предназначенную для подачи смазочного масла на всю окружность и занимающую большую часть внутреннего пространства цилиндрической трубки органа крепления. Это дает выигрыш в массе и упрощает сборку по сравнению с известным решением.

Предпочтительно наружные каналы находятся по существу в плоскости, перпендикулярной к оси В, и имеют круглое сечение. На окружности этих каналов равномерно распределены отверстия, ориентированные в направлении дорожек подшипников таким образом, чтобы можно было нагнетать смазочное масло.

Предпочтительно упомянутые органы содержат, каждый, по меньшей мере один интегрированный канал, выполненный с возможностью обеспечения сообщения упомянутого по меньшей мере одного наружного канала с элементом распределения смазочного масла на органы крепления.

Предпочтительно упомянутые органы крепления выполнены в виде единой детали друг с другом и с трубчатым элементом распределения смазочного масла, который расположен вокруг упомянутой оси А и который содержит кольцевую магистраль распределения масла на органы крепления.

Предпочтительно упомянутый трубчатый элемент распределения смазочного масла содержит интерфейс для устройства перекачки масла между источником масла, неподвижным относительно газотурбинного двигателя, и держателем сателлитов, вращающимся вокруг оси А.

Предпочтительно упомянутый интерфейс расположен таким образом, чтобы пропускать масло в радиальном направлении во внутреннюю магистраль упомянутого трубчатого элемента распределения смазочного масла.

Предпочтительно упомянутая магистраль сообщается с упомянутой интегрированной камерой каждого из упомянутых органов.

Предпочтительно упомянутый трубчатый элемент соединен одним из своих продольных концов с одним из продольных концов каждого из упомянутых органов крепления.

Это позволяет, в частности, расположить вход внутренней магистрали упомянутого трубчатого элемента распределения смазочного масла на уровне части каждого органа, ближайшей к оси А.

Предпочтительно каждый орган крепления поддерживает два подшипника, соответственно связанные с двумя сателлитными колесами.

Предпочтительно каждый орган крепления содержит две дорожки, каждая из которых выполнена с возможностью поддерживать по меньшей мере один сателлитный подшипник и которые имеют разный диаметр. Это позволяет устанавливать в осевом направлении два подшипника на органе через один продольный конец упомянутого органа, в частности, чтобы установить два отстоящих друг от друга зубчатых колеса, образующих сателлит, соответствующий упомянутому органу.

Предпочтительно поддерживающая деталь является деталью, отличной от органов крепления.

Предпочтительно эта поддерживающая деталь содержит для каждого органа крепления венец, окружающий его между двумя дорожками.

Присоединяемый венец каждого органа крепления позволяет соединить вместе упомянутые органы держателя сателлитов таким образом, чтобы передавать крутящий момент на выходной вал, в частности, винта или вентилятора. Кроме того, выполнение венца в виде присоединяемой детали обеспечивает простой монтаж сателлита за счет последовательной установки в осевом направлении входного подшипника, венца, затем выходного подшипника.

Объектом изобретения является также газотурбинный двигатель, содержащий описанный выше редуктор.

Объектом изобретения является также способ выполнения описанного выше редуктора, отличающийся тем, что подшипники и поддерживающую деталь устанавливают на органах крепления поступательным движениями одинакового направления вдоль осей В.

Благодаря отличительным признакам упомянутого редуктора, можно упростить монтаж и доступ для обслуживания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Другие особенности, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания не ограничительного примеры, представленного со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематичный вид в продольном разрезе газотурбинного двигателя с дублетом винтов противоположного вращения, такого как ʺopen rotorʺ.

Фиг. 2 - детальный вид в продольном разрезе части I, показанной на фиг. 1, иллюстрирующий пример выполнения известного редуктора с эпициклоидной зубчатой передачей.

Фиг. 3 - схематичный вид в перспективе известного держателя сателлитов, используемого в редукторе с эпициклоидной зубчатой передачей, показанном на фиг. 2.

Фиг. 4 - детальный вид в продольном разрезе части I, показанной на фиг. 1, иллюстрирующий пример выполнения заявленного редуктора с эпициклоидной зубчатой передачей.

Фиг. 5 - частичный вид в перспективе основных элементов заявленного редуктора с эпициклоидной зубчатой передачей.

Фиг. 6 - схематичный вид в перспективе держателя сателлитов, используемого в редукторе с эпициклоидной зубчатой передачей, показанном на фиг. 4.

Фиг. 7 - схематичный вид, иллюстрирующий этапы сборки держателя сателлитов для известного редуктора с эпициклоидной зубчатой передачей.

Фиг. 8 - схематичный вид, иллюстрирующий этапы сборки держателя сателлитов для заявленного редуктора с эпициклоидной зубчатой передачей.

Следует отметить, что элементы, выполняющие идентичные функции, обозначены на разных фигурах одинаковыми позициями.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ

Изобретение относится, в частности, к редуктору с эпициклоидной передачей в газотурбинном двигателе с дублетом винтов противоположного вращения типа ʺopen rotorʺ, представленном выше со ссылками на фиг. 1.

Вместе с тем, необходимо отметить, что этот пример не является ограничительным, и специалист в данной области может легко адаптировать нижеследующее описание изобретения, например, для случая редуктора с эпициклоидной передачей, предназначенного для приведения во вращение вентилятора в двухконтурном газотурбинном двигателе.

В данном случае общая архитектура редуктора подобна описанной выше архитектуре. Как показано на фиг. 4, относительно продольной оси А газотурбинного двигателя дифференциальный редуктор 11 с эпициклоидной зубчатой передачей содержит:

- входной планетарный вал 15 с осью А вращения в виде зубчатого колеса, которое установлено при помощи шлицевого соединения на турбинному валу 10, вращающемся в одном направлении вращения, приводя во вращение редуктор 11,

- сателлиты 18, в данном случае в количестве трех, расположенные друг от друга на 120° (на фигуре 5 показаны два сателлита), которые образованы, каждый, двумя зубчатыми колесами 18а, 18b, зацепляющимися вокруг входного вала 15 и установленными в держателе 17 сателлитов, вращающемся в том же направлении вращения, что и входной вал 15, и

- наружную коронную шестерню 19, которая зацепляется с зубчатыми колесами 18а, 18b сателлитов 18 и вращается в направлении вращения, противоположном направлению вращения входного вала 15, то есть противоположном направлению вращения водила 16.

Выходная сторона редуктора 11 обращена к винтам 2, 3, и вал 12 входного винта 2 заканчивается кольцевым утолщением для неподвижного соединения во вращении водила 16, связанного с держателем 17 сателлитов, тогда как вал 13 выходного винта 3 неподвижно соединен во вращении с наружной коронной шестерней 19.

Как показано на фиг. 5 и 6, держатель 17 сателлитов содержит три органа 21 крепления сателлитов 18, определяющие оси В вращения упомянутых сателлитов 18, параллельные оси А и равномерно распределенные на 120° друг от друга вокруг упомянутой оси А. В частности, органы крепления имеют, каждый, осевую протяженность вдоль оси В. Редуктор содержит также деталь 20, 38, поддерживающую каждой орган 21 крепления по существу в середине его осевой протяженности. Эти органы 21 крепления в данном случае выполнены в виде по существу цилиндрических полых трубок 21 вокруг каждой оси А, неподвижно соединенных между собой кольцевым фланцем 20. Предпочтительно орган 21 крепления выполнен с применением способа аддитивного изготовления.

Кольцевой фланец 20 содержит соединительный венец 38, связанный с каждой цилиндрической трубкой 21 и выполненный таким образом, чтобы поддерживать каждую цилиндрическую трубку 21 по существу в середине ее протяженности. Иначе говоря, каждый венец 38 поддерживает цилиндрическую трубку 21 по существу в середине ее длины. Соединительный венец 38 окружает наружную поверхность каждой цилиндрической трубки 21 и расположен между входным 18а и выходным 18b зубчатыми колесами сателлита. Как показано на фиг.6, кольцевой фланец 20 и соединительный венец 38 имеют ограниченную или уменьшенную осевую протяженность. Ограниченная осевая протяженность соединительного венца 38 и кольцевого фланца 20 адаптирована таким образом, чтобы его можно было расположить между описанными ниже подшипниками 23а и 23b. Иначе говоря, кольцевой фланец 20 и венец 38 имеют почти плоскую форму (небольшую толщину). Эта простая форма облегчает изготовление при помощи обычных процессов, таких как ковка. С другой стороны, их протяженность и объем уменьшены, чтобы ограничить их массу. Эта конфигурация требует также лишь незначительной механической обработки. Толщина тоже является ограниченной или незначительной по сравнению с другими деталями, образующими редуктор 11, и, в частности, относительно осевой протяженности цилиндрической трубки 21. Кроме того, кольцевой фланец 20 и соединительный венец 38 выполнены из материала, характеристики которого позволяют передавать усилия сателлитов.

В варианте выполнения, представленном на фиг. 5, пальцы 47 соединяют водило 16 с кольцевым фланцем 20 держателя 17 сателлитов между цилиндрическими трубками 21. Предпочтительно пальцы 47 закреплены на кольцевом фланце 20 при помощи шаровых опор 48, образуя изостатический монтаж.

В не показанном варианте выполнения пальцы 47 могут проходить внутрь цилиндрических трубок и могут быть закреплены предпочтительно тоже при помощи шаровых опор по существу в середине цилиндрических трубок 21 на уровне соединительных венцов 38. Действительно, как будет видно из дальнейшего описания, внутреннее пространство цилиндрических трубок 21 оставлено свободным и образует проход для пальцев 47 в заявленном редукторе 11. Кроме того, радиально внутренняя поверхность каждой цилиндрической трубки 21 может иметь по существу в своей середине вдоль оси В нервюру 44, которая способствует ее механической прочности и может служить креплением для пальцев 47.

Каждый трубчатый орган 21 крепления служит держателем для подшипников 18а, 18b соответствующих сателлитов 18. В данном случае входной подшипник 23а и выходной подшипник 23b обеспечивают соответственно вращение входного зубчатого колеса 18а и выходного зубчатого колеса 18b каждого сателлита 18 вокруг оси В.

В представленном примере речь идет о подшипниках 23а, 23b, каждый из которых содержит внутреннее кольцо, центрованное по цилиндрической трубке 21, наружное кольцо, центрованное по зубчатому колесу 18а, 18b, обеспечивая вращение зубчатых колес вокруг цилиндрической трубки 21.

В данном случае радиально наружная поверхность каждой цилиндрической трубки 21 содержит входную цилиндрическую дорожку 22а, имеющую первый диаметр D1, и выходную цилиндрическую дорожку 22b, имеющую второй диаметр D2, слегка меньший диаметра D1. Входная цилиндрическая дорожка 22а поддерживает внутреннее кольцо входного подшипника 23а, тогда как выходная цилиндрическая дорожка 22b поддерживает внутреннее кольцо выходного подшипника 23b.

Подшипники 23а, 23b являются подшипниками с элементами качения, такими как шарики, ролики или иглы. Предпочтительно, но не ограничительно элементы являются бочкообразными роликами (в отличие от прямых роликов).

В этой связи необходимо отметить, что соединительный венец 38 имеет внутренний диаметр, соответствующий внутреннему диаметру D1 выходной дорожки 22а. В собранном виде держателя 17 сателлитов соединительный венец 38 расположен в положении упора на границе между входной 22а и выходной 22b дорожками между двумя подшипниками 223а и 23b. Таким образом, фланец 20 может проходить между входным 23а и выходным 23b подшипниками, а также между входным 18а и выходным 18b зубчатыми колесами для соединения соединительных венцов 38.

Держатель 17 сателлитов в соответствии с изобретением, показанный на фиг. 4 и 5, позволяет подавать смазочное масло на вращающиеся элементы 23а, 23b, 18a, 18b на периферии цилиндрических трубок 21. Путь масла символично показан стрелками Т.

Как и в описанном выше известном решении, устройство 28 перекачки масла в данном случае выполнено с возможностью перемещения масла из источника 27 питания маслом во вращающуюся систему координат держателя 17 сателлитов. Устройство 28 находится в кольцевом внутреннем пространстве газотурбинного двигателя 1, расположенном вокруг турбинного вала 10 и ограниченном между неподвижным картером 32 и входной стороной редуктора 11 с эпициклоидной передачей.

Как показано на фиг. 4, устройство 28 перекачки в основном содержит два концентричных кольца, наружное 33 и внутреннее 34, отстоящих друг от друга в радиальном направлении, при этом наружное кольцо 33 закреплено на статическом картере 32 газотурбинного двигателя, и внутреннее кольцо 34 закреплено на держателе 17 сателлитов редуктора 11.

Для передачи вращения между наружным неподвижным кольцом 33, связанным со статическим картером 32 (неподвижная система координат), и внутренним вращающимся кольцом 34, связанным с держателем 17 сателлитов (вращающаяся система координат), между кольцами расположены подшипники скольжения или качения. Предпочтительно используют подшипники с элементами качения. Как правило, выбирают сферические ролики, взаимодействующие с прямыми зубьями, или цилиндрические ролики, взаимодействующие с зубьями в виде шеврона или с геликоидальными зубьями для удержания в осевом положении сателлитов относительно планетарной шестерни и коронной шестерни, но не делающие систему гиперстатической.

Наружное кольцо 33 соединено с каналом питания, выходящим из источника 27 масла, и содержит отверстие, обеспечивающее радиальное прохождение масла.

Средства, не являющиеся частью изобретения, соединяют между собой наружное 33 и внутреннее 34 кольца и выполнены с возможностью пропускания масла в направлении внутреннего кольца 34.

Во внутреннем кольце 34 тоже выполнены радиальные отверстия для прохождения масла.

Промежуточная трубчатая деталь 37 вокруг оси А редуктора 11 или коробка распределения масла, неподвижно соединенная с вращающимся держателем 17 сателлитов, предназначена для перемещения масла, выходящего из внутреннего кольца 34 устройства 28 перекачки, в направлении каждой цилиндрической трубки 21.

Коробка 37 распределения масла содержит входную часть 35 по существу цилиндрической формы вокруг оси А, которая поддерживает внутреннее кольцо 34 на своей наружной периферии. Выходная часть 36 образует соединение с каждой цилиндрической трубкой 21.

В толще коробки 37 распределения масла выполнена полость 29, образующая магистраль, проводящую масло от выхода к входу. Эта магистраль 29 является кольцевой по меньшей мере во входной части 35 коробки 37. Магистраль 29 выходит на наружную периферию входной части 34 устройства 28 перекачки масла. Магистраль 29 выходит также на свободные концы выходной части 36 внутрь каждой цилиндрической трубки 21.

Предпочтительно вся коробка 37 распределения масла остается радиально вблизи входного вала 15. Следовательно, на выходе магистраль 29 выходит на уровне части цилиндрических трубок 21, ближайшей к оси А редуктора 11.

Каждая цилиндрическая трубка 21 имеет по существу постоянную толщину на своей окружности, кроме своей части, ближайшей к оси А редуктора 11. На уровне этой части в толще цилиндрической трубки 21 выполнен внутренний канал 45, который сообщается на своем входном конце с соответствующим выходным отверстием внутренней магистрали 29 распределительной коробки 37. Внутренний канал 45 находится в ограниченном угловом секторе цилиндрической трубки с двух сторон от плоскости, проходящей через ось В цилиндрической трубки 21 и через ось А редуктора 11. В варианте этот внутренний канал 45 может включать в себя множество каналов для более равномерного распределения масла на угловом секторе.

Канал 45 проходит в осевом направлении по существу по всей длине цилиндрической трубки 21, в частности, расположен перед двумя подшипниками 23а, 23b. Он закрыт сбоку и на выходе.

Часть канала 45, радиально внутренняя относительно оси В, имеет по существу такую же толщину, что и цилиндрическая трубка 21 за пределами канала 45, и участвует в механическом удержании цилиндрической трубки, а также в соединении с распределительной коробкой 37.

В данном случае радиальная протяженность внутреннего канала 45 имеет значение, по существу равное значению толщины цилиндрической трубки 21. За счет этого цилиндрическая трубка 21 образует трубчатую деталь, внутреннее пространство которой является по существу свободным.

Стенка внутреннего канала 45, радиально наружная относительно оси В, находится в непрерывном продолжении наружной поверхности цилиндрической трубки 21. Ее толщина предусмотрена для поддержания подшипников 23а, 23b.

Через радиально наружную стенку внутреннего канала 45 проходят по существу радиальные отверстия 46, обеспечивающие сообщение внутреннего канала 45 с наружной поверхностью цилиндрической трубки 21 на уровне входной 22а и выходной 22b дорожек подшипников 23а, 23b качения.

За счет этого масло, поступающее из распределительной коробки 37, путь которого символически показан в виде стрелок Т, заходит через вход в канал 45 и выходит на наружную поверхность цилиндрической трубки 21 через отверстия 46. В соответствии со своим опытом специалист в данной области может определять форму канала 45 и/или отверстий 46 для распределения потока масла, поступающего на поверхность цилиндрической трубки, по существу равномерно напротив подшипников 23а, 23b.

Входная 22а и выходная 22b части цилиндрической трубки 21 содержат несколько окружных каналов 41, отстоящих друг от друга в осевом направлении и расположенных таким образом, чтобы перед каждым подшипником 23а, 23b находилось несколько таких каналов, например, по меньшей мере три. Иначе говоря, каналы 41 выполнены в стенке цилиндрической трубки 21 и, в частности, в ее толще.

В данном случае эти каналы 41 находятся в плоскостях, по существу перпендикулярных к оси А. Кроме того, они расположены таким образом, чтобы сообщаться с отверстиями 46 выхода масла внутреннего канала 45. В представленном примере отверстия 46 могут быть выполнены в виде радиальных щелей, к которым проходят каналы 41. В варианте каналы 41 могут делать полный оборот вокруг цилиндра 21, и отверстия 46 выходят на дно каналов 41, которые имеют, например, секущую форму относительно канала 45.

Таким образом, масло, выходящее из каждого отверстия 46, частично проходит напрямую в часть подшипника 23а, 23b, находящуюся напротив отверстия 46, и частично протекает в канал 41, который сообщается с упомянутым отверстием 46.

Каналы 41 имеют, например, точечно открытое поперечное сечение О или поперечное сечение в виде U, непрерывно открытое на наружную поверхность цилиндрической трубки 21. Это сечение выполнено таким образом, чтобы способствовать круговой циркуляции масла вокруг цилиндрической трубки в канале 41, позволяя при этом маслу равномерно выходить по существу на окружность в сторону подшипников 23а, 23b через отверстие канала на наружной поверхности. Этому явлению способствуют совместные центробежные эффекты в результате вращения держателя 17 сателлитов и вращения подшипников качения вокруг цилиндрической трубки 21.

В соответствии с известными процессами и при наличии известных средств, не являющихся частью изобретения, масло, достигающее подшипников 23а, 23b, проходит через них и смазывает зацепления между каждым сателлитом 18 и зубчатым колесом 19, затем удаляется из редуктора 11.

Кроме того, следует отметить, что в представленном примере цилиндрическая трубка 21 содержит в виде неотъемлемой части входной фланец 39 на конце входной части наружной поверхности и что на выходе выходной части наружной поверхности закреплена гайка 40. Этот входной фланец 39 и эта выходная гайка 40 образуют осевые упоры, которые удерживают в положении подшипники 23а, 23b и соединительный венец 38.

Предпочтительно распределительная коробка 29 и цилиндрические трубки 21 могут быть выполнены моноблочно, например, посредством ковки. Во всех случаях узел образует деталь, облегчающую сборку держателя 17 сателлитов. Как показано на фиг. 8, эту сборку производят в четыре этапа, которые соответствуют монтажу деталей на цилиндрических трубках 21 при помощи поступательных движений вдоль оси В от выхода к входу, предпочтительно используя интегрированный узел, образованный коробкой 37 распределения масла и в данном случае тремя цилиндрическими трубками 21 крепления сателлитов.

На первом этапе а) устанавливают входные подшипники 23а на входную дорожку 22а каждой цилиндрической трубки 21, вводя их через выходную сторону цилиндрических трубок 21, которая остается свободной, тогда как входная сторона заблокирована из-за присутствия распределительной коробки 37.

На втором этапе b) устанавливают фланец 20, вводя соединительные венцы 38 через выходную сторону цилиндрических трубок 21, затем перемещая их скольжением, чтобы расположить их на границе соединения между входной дорожкой 22а и выходной дорожкой 22b каждой цилиндрической трубки 21.

На третьем этапе с) на выходной дорожке 22b каждой цилиндрической трубки 21 устанавливают выходные подшипники 23b, пропуская их тоже через выходной конец.

На четвертом этапе d) на выходном конце каждой цилиндрической трубки 21 затягивают гайку 40, которая служит осевым упором для подшипников 23а, 23b и соединительного венца 21.

Таким образом, благодаря дорожкам подшипников, которые имеют неодинаковый диаметр, и благодаря свободному пространству в цилиндрических трубках 21, можно собирать держатель сателлитов редуктора с меньшим количеством деталей и только с одной стороны. Это позволяет меньше манипулировать деталями и уменьшить число этапов, необходимых для монтажа, по сравнению с известными системами. Удерживающий фланец 20 и его венцы 38 являются легко доступными. Отсутствие необходимости иметь доступ с двух сторон облегчает обслуживание редуктора, так как в этом случае можно оставить часть держателя сателлитов и самих сателлитов установленными на остальной части модуля, чтобы заменить только некоторые детали.

1. Редуктор (11) с эпициклоидной передачей для газотурбинного двигателя (1), в частности авиационного газотурбинного двигателя, содержащий:

- планетарный вал (15) с осью А вращения,

- коронную шестерню (19) с осью А, расположенную вокруг упомянутого планетарного вала (15),

- сателлиты (18а,18b), распределенные вокруг упомянутой оси А, которые зацепляются с упомянутой коронной шестерней (19) и с планетарным валом (15), и

- держатель (17) сателлитов, содержащий, с одной стороны, органы (21) крепления подшипников (23а,23b) сателлитов (18а,18b), при этом органы крепления имеют осевую протяженность вдоль оси вращения В и равномерно распределены вокруг оси А, и, с другой стороны, деталь (20-38), поддерживающую каждый орган (21) крепления,

отличающийся тем, что деталь (20-38), поддерживающая каждый орган (21) крепления во существу в его середине вдоль его оси В, и упомянутые органы (21) крепления выполнены в виде единой детали со средствами (45,46,41) питания смазочным маслом упомянутых подшипников (23а,23b).

2. Редуктор (11) по п. 1, в котором средства (45,46,41) питания маслом упомянутых подшипников (23а,23b) выполнены в стенке органа (21) крепления.

3. Редуктор (11) по п. 1 или 2, в котором деталь (20-38) имеет ограниченную осевую протяженность, предусмотренную для ее размещения между подшипниками (23а,23b).

4. Редуктор (11) по п. 1 или 2, в котором упомянутые органы (21) крепления имеют, каждый, полую трубчатую форму, предпочтительно с по существу круглым поперечным сечением на ее наружной периферии.

5. Редуктор (11) по п.1 или 2, в котором упомянутые средства (45,46,41) питания смазочным маслом упомянутых подшипников (23а,23b) содержат по меньшей мере один наружный канал (41) циркуляции смазочного масла вокруг оси В, сообщающийся с наружной поверхностью упомянутых органов (21) крепления.

6. Редуктор (11) по одному из пп.1 или 2, в котором упомянутые органы (21) крепления выполнены в виде единой детали друг с другом и с трубчатым элементом (29) распределения смазочного масла, который расположен вокруг упомянутой оси А и который содержит кольцевую магистраль (37) распределения масла на органы (21) крепления.

7. Редуктор (11) по предыдущему пункту, в котором упомянутый трубчатый элемент (29) соединен одним из своих продольных концов с одним из продольных концов каждого из упомянутых органов (21) крепления.

8. Редуктор (11) по одному из пп.1 или 2, в котором каждый орган (21) крепления содержит две дорожки (22а,22b), каждая из которых выполнена с возможностью поддерживать по меньшей мере один подшипник (23а,23b) сателлита и которые имеют разные диаметры (D2,D1).

9. Редуктор (11) по одному из пп.1 или 2, в котором поддерживающая деталь (20,38) является деталью, отличной от органов (21) крепления.

10. Редуктор (11) по п.8, в котором поддерживающая деталь (20,38) содержит для каждого органа (21) крепления венец (38), окружающий его между двумя дорожками (22а,22b).

11. Газотурбинный двигатель (1), отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один редуктор (11) по одному из предыдущих пунктов.

12. Способ выполнения редуктора (11) по п. 10, отличающийся тем, что подшипники (23а,23b) и поддерживающую деталь (20,38) устанавливают на органах (21) крепления поступательными движениями одинакового направления вдоль осей В.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приводным установкам и способу управления такими установками. Приводная установка (1) для приведения в действие нагрузки (21) содержит газотурбинный двигатель (3), выполненный с возможностью приведения в действие нагрузки (21), электрический двигатель / генератор (23), соединенный с сетью (G) распределения электроэнергии, первую нагрузочную муфту (19), соединяющую турбину (3) с нагрузкой (21), и вторую нагрузочную муфту (22), соединяющую нагрузку (21) с электродвигателем / генератором (23).

Газотурбинная установка содержит модульный узел, вал вентилятора и подшипники вала вентилятора. Модульный узел содержит кольцевую опору подшипников, включающую средства соединения, по меньшей мере, с первым подшипником качения, установленным вокруг вала вентилятора.

Коробка приводов агрегатов для турбомашины содержит центробежный насос и шестерни, зацепляющиеся друг с другом. Одна из указанных шестерней выполнена как единое целое с хвостовиком, который является соосным с указанной шестерней.

Газотурбинный двигатель содержит газогенератор, свободную турбину, стартер-генератор, неподвижно соединенный с промежуточным валом, и устройство спонтанного механического соединения газогенератора и свободной турбины.

Передняя часть авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя содержит вентилятор, окруженный картером вентилятора, редуктор, вращающий вентилятор, коробку приводов агрегатов, а также коробку отбора механической мощности.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) авиационного применения, а именно к конструкции узла соединения роторов компрессора и турбины. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является: повышение безопасности двухмоторного летательного аппарата при возникновении нештатной ситуации в работе двигателя, связанной с обрывом вала турбины низкого давления, либо при еще каких-нибудь повреждениях, требующих принудительного механического останова ротора, а также расширение области применения данного устройства.

Изобретение относится к трансмиссии. Трансмиссия содержит трансмиссионный узел и систему распределения масла.

Газотурбинный двигатель содержит, среди прочего, вентиляторную секцию, содержащую вентилятор, выполненный с возможностью вращения вокруг оси, и редуктор, взаимодействующий с указанным вентилятором.

Приводная система для приведения в действие по меньшей мере одного компрессора. Система содержит газотурбинный двигатель (101), выполненный и установленный с возможностью приведения в действие компрессора (103).

Изобретение относится к планетарному передаточному механизму для приведения во вращение первого лопастного узла газотурбинного двигателя, содержащему: зубчатое колесо, соединенное с ротором двигателя для того, чтобы быть приведенным во вращение; по меньшей мере один сателлит, находящийся в зубчатом зацеплении с зубчатым колесом; водило сателлитов и коронную шестерню, находящуюся в зубчатом зацеплении с сателлитом; при этом основное зубчатое колесо выполнено с возможностью соединения с ротором через шарнирное передаточное соединение постоянной угловой скорости.

Объектом изобретения является редуктор с эпициклоидной передачей для газотурбинного двигателя, в частности авиационного газотурбинного двигателя, содержащий планетарный вал, коронную шестерню, расположенную вокруг упомянутого планетарного вала, сателлиты и держатель сателлитов, который содержит, органы крепления подшипников сателлитов. Данные органы крепления выполнены в виде единой детали со средствами питания смазочным маслом подшипников. В результате чего снижается масса и габариты устройства. 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх