Привід стартера-генератора газотурбінного двигуна

Привід стартера-генератора газотурбінного двигуна, що містить жорстко з'єднану з вхідним валом приводу (валом стартера-генератора) ведучу шестірню і установлену співвісно вихідному валу (валу коробки приводів двигуна) ведену шестірню, які мають різне число зубів, проміжну передачу, генераторну та стартерну обгінні муфти, кожна з яких має зовнішню та внутрішню обойми та робочі елементи і взаємодіє з однією з привідних шестерень, який відрізняється тим, що привід виконаний у вигляді двох співвісно установлених 3 тривалої роботи приводу в режимі вільного ходу, тому що від дії на ролики веденої частини, що обертається в цьому режимі, відбувається швидкий знос роликів та внутрішньої поверхні зовнішньої обойми. Стартерної - внаслідок малої навантажувальної здатності, тому що внутрішні зуби храпового колеса виготовлюються довбленням, піддаються лише азотації через неможливість їхнього шліфування після цементації. Збільшені габарити приводу обумовлені розташуванням обгінних муфт. Технічна задача корисної моделі полягає в удосконаленні приводу стартера-генератора газотурбінного двигуна, що містить жорстко з'єднану з вхідним валом приводу (валом стартерагенератора) ведучу шестірню і установлену співвісно вихідному валу (валу коробки приводів двигуна) ведену шестірню, які мають різне число зубів, проміжну передачу, генераторну та стартерну обгінні муфти, кожна з яких має зовнішню та внутрішню обойми та робочі елементи і взаємодіє з однією в привідних шестерень, шляхом виконання цього приводу у вигляді двох співвісно установлених відцентрово-храпових муфт, внутрішні обойми яких закріплені на вихідному валу, а зовнішні обойми генераторної і стартерної відцентровохрапових муфт виконані у внутрішніх розточках відповідно ведучої і веденої шестерень, упорні поверхні робочих елементів і зовнішніх обойм обох муфт виконані циліндричними і однакового радіусу, робочі елементи генераторної муфти виконані непідпружиненими зі зміщеним центром ваги відносно осі повороту в сторону упорної поверхні. Співвісна установка генераторної і стартерної муфт жорстким закріпленням їхніх внутрішніх обойм на вихідному валу приводу, а також виконання зовнішніх обойм для генераторної муфти у внутрішній розточці ведучої, а для стартерної веденої шестернях, забезпечують зменшення радіальних габаритів. Розміщення обох муфт всередині порожнини, утвореної маточинами ведучої і веденої шестерень, з виконанням в маточині веденої шестірні кільцевої проточки, в яку співвісно вбудований кільцевий виступ ободу ведучої шестірні, сприяє зменшенню осьового габариту. Виконання генераторної муфти відцентровохраповою забезпечило передачу крутного моменту в генераторному режимі за рахунок зачеплення робочих елементів (храпових защіпок) з упорними поверхнями зовнішньої обойми - замість заклинювання. Жорстке кріплення внутрішньої обойми з защіпками на вихідному валу приводу, а також зміщення в защіпках центру ваги відносно осі повороту в сторону упорних поверхонь дозволяють: - одразу ж з початком обертання вихідного валу защіпкам під дією відцентрової сили зайняти положення, яке забезпечує увімкнення муфти; перехідний процес від діяння пружних коливань в ланцюгу приводу при короткочасному знятті навантаження проходить без відкидання защіпок і характеризується всього лише появою між упорними поверхнями защіпок і зовнішньої обойми зазору, відповідного розходженню обойм; наступне замикання цього зазору здійснюється практично безу 56842 4 дарно, тому привід нечутливий до крутильних коливань і виключає можливість ударних заклинювань; - виконати защіпки генераторної муфти непідпружиненими, що сприяє підвищенню експлуатаційної надійності приводу за рахунок видалення з конструкції муфти найменш надійного елемента пружини - та збільшення несучої здатності защіпок, оскільки вони виготовлені монолітними, без небезпечних перерізів, що утворюються внутрішньою порожниною для розміщення пружин. Крім того, виконання генераторної муфти відцентрово-храповою забезпечило: - збільшення навантажувальної здатності приводу за рахунок переходу від лінійного контакту за кута заклинювання 4-10 градусів (у роликової муфти) до поверхневого контакту за кута зачеплення 40-50 градусів (для відцентрово-храпової муфти); - усунення обмежень щодо тривалості роботи приводу в режимі вільного ходу генераторної обгінної муфти, що має особливе значення для суднових газотурбінних двигунів, час запуску яких значно більше, ніж авіаційних; - значне спрощення виготовлення і монтажу приводу, оскільки у відцентрово-храповій муфті кути зачеплення в декілька разів перевищують можливі відхилення у випадку неспіввісності порівняно з роликовою муфтою; крім того, виконання упорних поверхонь зовнішніх обойм обох муфт приводу циліндричними забезпечує змогу їхньої обробки на більш точних верстатах (фрезерний, розточувальний, шліфувальний замість довбального) і цементацію робочих поверхонь з наступною їх шліфовкою. В запропонованому приводі рівномірність розподілення навантаження між защіпками стартерної і генераторної муфт забезпечується умовами виготовлення (шліфування з однією установки робочих поверхонь всіх защіпок комплекту в найпростішій оправці) і складання (в разі необхідності можливість підшліфування упорних поверхонь зовнішньої обойми) і контролюється плямою контакту по фарбі. Як наслідок повністю виключена можливість передавання моменту в генераторному режимі з окремими незачепленими робочими тілами. А закладена під час складання рівномірність розподілу навантаження зберігається в процесі експлуатації незмінно (в протилежність інтенсивному зносу вікон сепаратора під дією тангенціального навантаження). Упорні поверхні защіпок та зовнішніх обойм обох муфт виконані циліндричними й однакового радіусу. Така форма виконання забезпечує більшу порівняно з плоскими упорними поверхнями площину прилягання і, що особливо важливо, її збереження в разі деформації елементів муфт під навантаженням. Таким чином, за рахунок забезпечення рівномірності розподілення навантаження між защіпками, за рахунок збільшення контактної площини збільшена навантажувальна здатність приводу, що сприяє збільшенню довговічності його елементів. Привід стартера-генератора газотурбінного двигуна містить жорстко з'єднану з вхідним валом 5 приводу (валом стартера-генератора) ведучу шестірню і установлену співвісно вихідному валу (валу коробки приводів двигуна) ведену шестірню, які мають різне число зубів, проміжну передачу, генераторну та стартерну обгінні муфти, кожна з яких має зовнішню та внутрішню обойми та робочі елементи і взаємодіє з однією з привідних шестерень. Привід стартера генератора газотурбінного двигуна характеризується тим, що він виконаний у вигляді двох співвісно установлених відцентровохрапових муфт, внутрішні обойми яких жорстко закріплені на вихідному валу (валу коробки приводів двигуна), а зовнішні обойми генераторної і стартерної обгінних муфт виконані у внутрішніх розточках відповідно ведучої і веденої шестерень. Робочі елементи обгінних муфт виконані у вигляді храпових защіпок з циліндричними упорами, які взаємодіють з циліндричними вибірками однакового з ними радіусу, виконаними у зовнішніх обоймах обгінних муфт, причому храпові защіпки стартерної обгінної муфти підпружинені і їхні осі повороту зміщені відносно їхніх центрів ваги у сторону упорних поверхонь, храпові защіпки генераторної обгінної муфти непідпружинені і їхні осі повороту зміщені відносно їхніх центрів ваги в сторону, протилежну упорам. На Фіг.1 представлена кінематична схема приводу стартера-генератора; на Фіг.2 представлений поздовжній розріз загального виду приводу; на Фіг.3 представлений переріз А-А на Фіг.2 по генераторній обгінній муфті; на Фіг.4 представлений переріз Б-Б на Фіг.2 по стартерній обгінній муфті. Привід стартера-генератора містить розташовані в окремому корпусі привідні шестерні: ведучу 1, проміжні 2 і 3 і ведену 4. Шестерні виконані: ведуча 1 - за одне ціле з вхідним валом 5 (валом стартера-генератора), проміжні 2 і 3 - блоком шестерень сумісно з проміжним валом 6, а ведена 4 установлена співвісно вхідному валу 5 (валу стартера-генератора) і вихідному валу 7 (валу коробки приводів двигуна). Ведуча 1 і ведена 4 шестерні мають різне число зубів. У внутрішніх розточках шестерень 4 і 1 виконані зовнішні обойми відповідно стартерної 8 і генераторної 9 обгінних муфт. Всередині вхідного вала 5 (вала стартерагенератора) виконані шліци 10 для з'єднання з ротором генератора. Вихідний вал 7 (вал коробки приводів двигуна) через коробку приводів зв'язаний з ротором двигуна. На хвостовику вихідного вала 7 (вала коробки приводів двигуна) жорстко закріплені внутрішні обойми 11 і 12 стартерної 8 і генераторної 9 обгінних муфт навпроти відповідних зовнішніх обойм, утворених розточками з перехідними затиловочними поверхнями 13 і 14 і циліндричними вибірками 15 і 16 в шестернях 4 і 1. Храпові защіпки 17 і 18 стартерної 8 і генераторної 9 обгінних муфт можуть обертатися круг осі пальців 19 і 20 між двома обмежувачами, якими є штифти 21 і 22 і циліндричні поверхні 23 і 24 внутрішніх обойм 11 і 12 муфт. Одне крайнє положення защіпок 17 і 18, в якому їхні упорні поверхні знаходяться в контакті з вибірками 15 і 16 зовніш 56842 6 ніх обойм, є робочим, а інше, коли цього контакту немає, є вимкненим. Упорні поверхні вибірок 15 і 16 зовнішніх обойм і защіпок 17 і 18 обох муфт виконані циліндричними і однакового радіусу. В робоче положення защіпки 17 стартерної муфти 8 віджимаються пружинами 25 і утримуються в ньому коловими зусиллями, що діють під час передачі крутного моменту. У вимкнене положення вони переводяться моментами відцентрових сил власних мас після досягнення ротором двигуна установленої частоти обертання. Момент відцентрових сил діє в сторону вимикання внаслідок зміщення центру ваги в защіпках 17 відносно осі повороту у протилежну від упорних поверхонь сторону (тобто зміщення осі повороту відносно центру ваги у сторону упорних поверхонь). Центр ваги защіпок 18 генераторної муфти 9 зміщений відносно осі повороту в сторону опорних поверхонь, і тому вони одразу ж з початком обертання вихідного вала 7 (вала коробки передач двигуна) прагнуть зайняти робоче положення (тобто зміщення осі повороту відносно центру ваги в сторону, протилежну упорам). Для зменшення габаритів приводу в маточині шестірні 4 виконано кільцеву проточку 26, в яку входить виступ 27 ободу шестірні 1. В стартерному режимі обертання від генератора через зубчасті вінці шестерень 1, 2 і 3 передається зубчастому вінцю шестірні 4, яка є зовнішньою обоймою стартерної обгінної муфти 8. Через защіпки 17, що знаходяться в зачепленні з вибірками 15 зовнішньої обойми, і пальці 19 обертання передається внутрішній обоймі 11 і вихідному валу 7 (валу коробки приводів двигуна). Таким чином, забезпечується розганяння двигуна по стартерному кінематичному ланцюгу з передаточним числом Z Z іст  4  2  ікп , де ікп - передаточне відноZ3 Z1 шення коробки приводів. На цьому режимі защіпки 18 генераторної муфти 9 прагнуть зайняти робоче положення, однак оскільки за однакового напрямку частота обертання зовнішньої обойми вище частоти обертання внутрішньої, відбувається проклацування защіпок 18. В генераторному режимі, після зняття електроживлення з генератора, частота обертання шестірні 4 знижується, а вихідного вала 7, зв'язаного з ротором двигуна, росте. Внутрішня обойма 11 стартерної муфти 8 починає обганяти зовнішню обойму, відбувається розчіпляння защіпок 17, і моментами відцентрових сил власних мас вони переводяться у вимкнене положення до упору у штифти 21. Одночасно в генераторній муфті 9 відбувається зниження частоти обертання зовнішньої обойми, жорстко зв'язаної з ротором стартерагенератора (оскільки її виконано у внутрішній розточці ведучої шестірні 1), і ріст частоти обертання внутрішньої обойми 12. За рівності частот обертання обойм за рахунок моментів відцентрових сил власних мас защіпки 18 займуть робоче поло 7 ження і таким чином буде забезпечений привід генератора від двигуна по генераторному кінематичному ланцюгу з передаточним числом іген = ікп. В генераторному режимі шестерні 1-4 обертаються вільно, без навантаження. В процесі вибігу двигуна, до повної його зупинки, защіпки 18 генераторної муфти 9 будуть знаходитися в робочому положенні. Одночасно защіпки 17 стартерної муфти 8 під час зниження частоти обертання ротора двигуна на вибігу нижче установленої будуть прагнути зайняти робоче положення. Проте оскільки відносна частота обертання зовнішньої обойми нижче частоти обертання внутрішньої обойми 11, то защіпки 17 будуть проклацувати до повної зупинки двигуна. 56842 8 За частоти обертання внутрішньої обойми 11 стартерної муфти 8 нижче установленої привід стартера-генератора дозволяє виконати повторний запуск. Пропонований привід стартера-генератора газотурбінного двигуна має таки переваги: - зменшені габарити, що сприяє можливості модернізації приводів в експлуатаційних умовах без втручання в конструкцію взаємопов'язаних вузлів двигуна; - збільшені навантажувальна здатність (до 3 разів) і ресурс (до 20 разів) приводу, що забезпечує високу надійність і виключає необхідність частої заміни коробок приводів під час експлуатації; - значно спрощені виготовлення і монтаж приводу. 9 56842 10 11 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 56842 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601