[发明专利]民用直升机干运转传动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种民用直升机传动系统，特别是一种适用于干运转情况的民用直升机传动系统。

背景技术

直升机在飞行过程中由于传动系统受到攻击、泵失效不能供油或者漏油等意外原因，传动系统将在短时间内处于不能充分润滑或者无润滑油润滑的工作状态，从而传动系统就会迅速进入干运转状态。齿轮作为传动系统中最重要的核心零件，直接承载着直升机旋翼动力的输入与输出的作用，工况条件也是传动系统中最苛刻的，是传动系统中的易损部件，有必要针对其开展干运转相关研究。由于温度急剧升高，齿轮材料的综合性能就会不断的下降，可能使齿轮失去工作间隙，引起接触表面的塑性变形、胶合和过度磨损等不良的后果，从而减速器会在短时间被破坏而停止工作，完全失去传递动力的作用，造成灾难性的后果。美国NASA和四家直升机公司开展的ART计划将延长干运转时间作为重要计划。国外发达国家已经掌握了干运转大于30分钟的技术，并且应用到具体机型上了。但对于传动系统干运转问题，西方发达国家出于对国防方面和国家间利益关系等考虑，历来在对我国进行严格保密，所以传动系统干运转的相关研究只能靠我们自己来开展研究。我国目前还不具备干运转达到30分钟的技术要求的直升机系统，实现30分钟的干运转能力迫在眉睫。目前提高直升机传动系统干运转能力的有效措施主要包括采用应急贫油润滑技术、固体润滑膜的研究以及采用耐高温材料及耐高温设计这三种技术手段，当然三种技术手段互相结合或者两两结合到一起效果会更好，每一种解决措施都需要开展相关研究。虽然目前对这三种技术互相结合有了一定的实际试验，试验结果也有实现30分钟干运转能力的，但是对进一步的提升还没有更好的方法，没有从减少热源这个根本问题上进行优化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在现有技术的基础上进行改进，然后再加入其它方面进行优化设计，从减少摩擦热、改善散热和加强齿轮耐高温、耐磨损三方面进一步提高干运转的运行时间。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括锥齿轮换向传动系统、离合器、刹车制动装置系统、行星齿轮传动系统和润滑系统。将直升机发动机水平方向的输出运动转化为主旋翼轴垂直方向输出的锥齿轮换向传动系统采用弧形锥齿轮并经过齿面处理；离合器的作用是当一台或多台发动机发生故障或停车时，它可使主减速器与发动机自动脱开，而不影响其它发动机、主减速器及传动系统的正常工作；在地面空转或停车时，在规定的时间内刹车制动装置系统把主旋翼的转速从全速或某一转速减到静止，使直升机在干运转时能够尽快着陆；行星轮系统主要将发动机高转速小转矩输出转化为旋翼轴上的低速高转矩输出，采用耐高温耐磨材料，齿轮参数进行优化处理，齿廓用低滑动率曲线进行修形处理，减少摩擦热的产生，利用等离子喷涂技术将纳米耐磨材料注入齿面，使齿轮具有低发热量和高耐磨性能；优化行星轮系统的布局和结构，减小系统振动；润滑系统能够起到冷却、散热作用，干运转下主润滑失效时应急润滑系统可以维持主减速器基本润滑条件，选用合适的基础油和添加剂按一定比例进行配比，采用附属油箱来收集了一部分润滑油，等到检测到干运转时，这部分收集的润滑油可以传送到传动系统内部，使其继续保持润滑，增加减速器腔内压力，降低润滑油解吸速度，延长贫油润滑时间，延缓干运转状态的开始时间。

所述的行星齿轮传动模块，主要包括两级行星齿轮传动机构，是直升机主要减速模块，起到减速和增大转矩的作用，此部分受到的载荷较大，在乏油传动时，齿轮由于在干摩擦的情况下会产生很大的热量，而散热条件又变差，因此会很快发生胶合失效。根据这种情况，在满足行星齿轮传动的传动比条件、邻接条件、同心条件、装配条件以及轮齿强度和啮合质量条件的基础上，考虑到轮齿强度方面的要求而又不增大传动尺寸和重量时，若承载能力取决于齿面接触强度，则各轮齿数取较多齿数的组合方案；若承载能力取决于齿根弯曲强度，则各轮齿数取齿数较少的组合方案。高速重载的行星齿轮传动中，为减少运转过程中的振动和噪声，使传动有良好的工作平稳性，在各对啮合齿轮的齿数之间，应当没有公约数，即互为质数；中心轮的齿数也不宜为行星轮数目的整数倍。除此之外，采用变位齿轮传动，采用高度变位可以避免根切、减小机构的尺寸和重量；改善齿轮副的磨损情况，以及提高其承载能力。采用角度变位可以凑所需要的中心距，避免齿轮根切，减小齿轮机构尺寸，减小齿面磨损，提高承载能力，还有避免干涉等，根据修形的长度大小，修形段曲线较长时，为了防止修形对齿根应力的影响，可以采用角度变位齿轮。