反方向旋转的同轴双旋翼直升机主减速器.pdf

一种能在同一轴上产生运转方向相互相反的双旋翼直升飞机主减速器，它是在太阳轮轴带动行星齿轮轴，在固定内齿圈内作行星运转，有自转，也有公转。当外旋翼内齿圈的齿数大于固定齿圈齿数时，它将以齿数差的形式作减速运转。其运转方向顺向，同理，当内旋翼内齿圈的齿数小于固定齿圈齿数时，在作齿数差形式的减速运转时，其运转方向逆向。其中心立柱的上、下两端装有吊环，在垂直面上，能使多架飞机串连作业，能在战争的关键时刻去吊运各种坦克、装甲车等军事设备，穿越高山峻岭，大河湖海，去取得战争的胜利。

1、  能均匀地把动力分成两路，并使上、下主动锥齿轮，均衡受力的天平摇臂机构，其特征是：当动力使销轴盘上的销轴旋转时，就带动灵活的天平摇臂旋转，天平摇臂的一端是法兰盘，上主动锥齿轮，另一端是主动斜齿轮，从动斜齿轮及下主动锥齿轮。

2、  由双面从动锥齿轮，中心立柱，太阳轮齿轮轴，行星轮齿轮轴，固定内齿圈，内、外旋翼内齿圈，内、外旋翼轴与上、下滚动环组成的自由行星减速级，其特征是：动力使双面从动锥齿轮旋转时，带动太阳轮齿轮轴旋转，又带动行星轮齿轮轴在固定内齿圈内作行星运动，使内、外旋翼内齿圈以固定内齿圈为基准，以齿数差的形式作减速运动，以互为相反的方向旋转。

3、  行星轮齿轮轴由五个齿轮组成的整体式结构，其特征是：上、下斜齿轮是一个拉开一定距离的人字齿轮结构，与太阳轮齿轮轴的上、下斜齿轮啮合，约束其轴向运动；中间的基准齿轮，与固定内齿圈啮合，固定各行星轮齿轮轴相互间的角度不变；顺向齿轮，其齿数大于基准齿轮齿数，与外旋翼内齿轮圈啮合；逆向齿轮，其齿数小于基准齿轮齿数，与内旋翼内齿圈啮合。

4、  形状简单，但有多种作用的中心立柱，其特征是：外周面的轴承位置是承担并支承太阳轮齿轮轴，内旋翼轴的运转并由此而产生的各种作用力；内部的空间是缓冲，储存滑油泵输出的滑油；上、下两端用螺丝与吊钩座相连，用以一架飞机吊一架飞机，进行多架飞机联合作业。

5、  承担换向，并车及约束太阳轮齿轮轴的轴向运动的双面从动锥齿轮，其特征是：把两个单面锥齿轮组合成一个双面锥齿轮的整体结构，在中间与多组具有上下主动锥齿轮啮合。

反方向旋转的同轴双旋翼直升机主减速器
所属技术领域
本发明涉及一种新的直升机主减速器，尤其是高机动性能的军用直升机与重型、超重型直升机的主减速器。
背景技术
目前，公知的直升机主减速器，一般是行星减速器与复合行星减速器，单级速比不大，而且是单旋翼。随着飞机发动机技术的发展，高性能、高转速、大功率的飞机发动机不断出现，与之适应的减速器就要增加级数。这样，既增加了飞机本身的重量，制造成本，而且还降低了机械传动效率。再者，因为是单旋翼旋转，机身就会产生与旋翼转向相反的力矩。那么，要使飞机能正常飞行，就必须用总功率的百分之十二左右的功率给尾桨，在瞬时情况下，尾桨的功率可达总功率的25％，用来产生一种力矩来抵消，平衡旋翼产生的力矩。因为这是一种动态平衡，在飞机的一些工作时(如导弹发射)，就会产生一些不稳定的状态，加大了工作的失误(如导弹射击不到目标的概率增加)。
发明内容
为了克服单旋翼直升机在一些工作中的不稳定状态，减少减速器的构件、重量，提高机械传动效率与速比，本发明提供一种齿差式自由行星反向旋转的同轴双旋翼直升飞机主减速器。与之相配的尾桨是一个在以机身轴线为中心线，在水平面上以夹角为30°—60°，在垂直面向下15°—30°的活动双尾桨，其目的是加大飞机的稳定性、灵活性和速度。特别是在垂直线上，一架飞机吊一架飞机，进行多架飞机的联合作业，用以吊运重型、超重型物体，如在战场上吊运各种坦克和装甲车。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：本发明由三个部分构成。其一、能均匀地把动力分成两面路，并使上、下主动锥齿轮均衡受力的天平摇臂机构，该机构由动力输入轴，销轴盘，销轴，天平摇臂，法兰盘，主、从斜齿轮与上、下锥齿轮组成。其中动力输入轴，销轴盘，销轴是一个整体构件。天平摇臂与柴油机气门结构相似，只不过两端等长。主动斜齿轮是套在动力输入轴上的，与轴的配合是高精度的动配合。其工作方式是：当动力经输入轴，销轴盘，使销轴旋转，从而也带动天平摇臂旋转。天平摇臂的一端是上主动锥齿轮与法兰盘，天平摇臂的另一端是主动斜齿轮，从动斜齿轮与主动斜齿轮啮合，又通过轴与下主动锥齿轮刚性相连。而上、下主动锥齿轮同时驱动一个双面从动锥齿轮。一旦因制造误差或其它原因，使上、下主动锥齿轮在双面锥齿轮上受力不均时，非常灵活的天平摇臂就会变化一个角度，使上、下主动锥齿轮在双面从动锥齿轮受力处在一个均衡的状态。另外，双面从动锥齿轮是处在上、下两个主动锥齿轮的中间，也就是说，双面锥齿轮的轴向运动受到约束。那么，与双面从动锥齿轮刚性连结的太阳轮齿轮轴，行星轮齿轮轴的轴向运动同样也受到了约束，这样，减轻了PV值相当大的太阳轮齿轮轴的轴承负荷。本机构虽然增加了一些零件，结构复杂一些，但能使构件受力均衡，减速器整体布局合理，重量减轻。
其二、自由行星减速级，该级由一个双面从动锥齿轮，太阳轮齿轮轴，行星轮齿轮轴，固定内齿圈，内、外旋翼内齿圈，上、下滚动环，内、外旋翼轴等组成。为提高可靠性，减轻重量，减少加工成本，主要受力部件都设计成整体成的结构。本发明中的行星齿轮轴，就是一具由五个齿轮组成的整体结构，两边的斜齿轮就是一拉开一定距离的人字齿结构，与太阳轮齿轮轴的上、下斜齿轮啮合，来约束行星轮齿轮轴的轴向运动，中间有基准齿轮，与固定内齿圈啮合，用以固定各行星轮齿轮轴的相互间的角度不变；顺向齿轮，与外旋翼的内齿圈啮合，其齿数大于基准齿轮；逆向齿轮，与内旋翼内齿圈啮合，其齿数小于基准齿轮。在斜齿轮的外两边，有滚动环槽，用以安放滚动环，来约束行星轮齿轮轴的径向运动。
其传动方式是：当动力使双面动锥齿轮高速旋转时，带动太阳轮齿轮轴同样的高速旋转，通过上、下斜齿轮，使行星轮齿轮轴在固定内齿圈内作行星运转，正如地球绕太阳一样，有公转，也有自转。当外旋翼内齿圈的齿数(也就是顺向齿轮)大于固定内齿圈齿数时，也就是基准齿轮，外旋翼的转速，以齿数差的形式减速运转，方向与行星轮齿轮轴的公转方向相同；同理内旋翼的内齿圈的齿数(也就是逆向行星齿轮)小于固定内齿圈齿数时，内旋翼的转速同样也以齿数差的形式作减速运动，运转方向与行星轮齿轮轴的公转方向相反。经过大减速比后的低速大扭矩的动力，在内、外旋翼轴上端的花键法兰(约束经向力矩)螺丝法兰(约束轴向力矩)联合作用下，传给内、外旋翼，作低速旋转，产生升力，使飞机上升，飞行。
其三、中心立柱，本发明前的任何形式的减速器都没有中心立柱的术语和概念，只有本发明才有这个术语和结构，这种中心立柱的外周面有轴承位置，以支承太阳轮齿轮轴，与内旋翼轴的运转，而内旋翼产生的升力也由轴承直接作用于立柱上，而外旋翼产生升力也大部分由机壳传给立柱总之直升飞机上的各种作用力(包括多架飞机联合作业时的外加作用力)都集中在中心立柱上，所以机身受力不大自重轻，设计简单；其次，中心立柱的中间是空的，这个空间不但减轻了立柱本身的重量，使结构合理，还是滑油泵输出滑油存储，缓冲的理想地方，在这里一般的子弹打不穿，而且空间大，储油多，在战场上，当主辅油泵有故障的情况，能使飞机安全反航。再者，最显著的特点是：中心立柱的上、下两端用螺纹与吊钩座相连，除了进行平常的单架作业外，如有重型或超重型的货物，就可以进行多架联合作业，上面飞机的吊绳钩，钩在下面的飞机的上吊钩座内，这样，上面飞机的吊下面的飞机，又吊下面的飞机……这样，一架吊一架，就能吊运重型或超重型的货物。特别在战争的关键时刻，去战场上吊运军用坦克，装甲车，让他们越过高山峻岭，大河湖海，去取得战争的胜利。
附图说明。
由于本发明结构简单齿轮以都是标准件，只用一个剖面图便能解释清楚，说明书附图1是一个剖面图，图中：1、上吊钩座；2、内旋翼轴螺丝法兰；3、内旋翼轴花键法兰；4、外旋翼轴花键法兰；5、外旋翼轴螺丝法兰；6、内旋翼轴；7、外旋翼轴；8、上滚动环；9、太阳轮齿轮轴；(901、太阳轮上斜齿轮；902、太阳轮下斜齿轮；)10、上壳体；11、内旋翼内齿圈，其齿数小于固定内齿圈齿数；12、外旋翼内齿圈，其齿数大于固定内齿圈齿数；13、固定内齿圈；14、下滚动环；15、下壳体；16、双面从动锥齿轮；17、进油管螺丝；18、进油孔；19、下吊钩座；20、下主动锥齿轮；21、天平摇臂机构壳体；22、上主动锥齿轮；23、法兰盘，用花键与上主动锥齿轮轴相连；24、从动斜齿轮，用花键与下主动锥齿轮轴相连；25、销轴盘；(251、动力输入轴；252、销轴；)26、主动斜齿轮，是套在动力输入轴上的，与轴的配合像柴油机中的高压油泵中的柱塞偶件一样，是精密的动配合；27、天平摇臂，其形状与柴油机中的气门摇臂相似，与销轴的配合也是精密的动配合；28、滚动环槽挡圈；29、轴用弹性挡圈；30、行星轮齿轮轴；(301、下斜齿轮，与太阳轮齿轮轴的下斜齿轮啮合；302、基准齿轮，与固定内齿圈啮合；303、顺向齿轮其齿数大于准齿轮齿数与外旋翼内齿圈啮合；304、逆向齿轮其齿数小于基准齿数，与内旋翼内齿圈啮合；305、上斜齿轮，与下斜齿轮构成人字齿结构，与太阳轮齿轮轴的上斜齿轮啮合；)31所有的虚线都是滑油输出小孔；32、外旋翼密封件；33、内旋翼密封件。
本发明的装配顺序是：首先是把5个行星齿轮轴用细绳捆在太阳轮齿轮轴上，然后就把外旋翼内齿圈，内旋翼内齿圈，固定内齿圈，装在各自的位置上，(注要，在装第一个外旋翼内齿圈时，要注意5个行星齿轮轴的相互间的角度)一个完整的行星轮系统就装配完成了。再就是把内旋翼轴装配在中心立柱上，把行星轮系统装配在中心立柱上，把内旋翼轴与内旋翼内齿圈用螺栓固定，用扭力扳手按标准的预紧力扭紧，并用钢丝或环氧树脂锁紧。再就是下壳体的安装(在下壳安装方面有润滑系统，附件传动系统及机油冷却风扇等，在没有完成第二实施方案前，都是外加系统，在本发明中不作任何说明。)把固定内齿圈放在下壳体上，并用螺栓固定好。把双面从动锥齿轮放在下壳体内，把多组天平摇臂机构从外往依次插入，同时应使双面从动锥齿轮要放在两主动锥齿轮之间，并与之啮合。用螺栓把天平摇臂机构一个个固定好，并和手转动动力输入轴使双面从动锥齿轮动转，然后，通过工艺孔，用螺栓把双面从动锥齿轮与太阳轮齿轮轴紧紧固定，(本工艺孔不在剖面线上，故图中没有画出来)。再就是把外旋翼轴用螺栓紧固在外旋翼的内齿圈上，其紧固方法与内旋翼相同。就是把上壳体，固定内齿圈与下壳体用螺栓固定，最后，就是把外旋翼密封件，内旋翼密封件放在各自的位置，按顺序装上内、外旋翼轴的螺丝法兰、花键法兰，把止推轴承盖压紧。这样一台减速器就基本装好，然后，用手转动力输入轴，使内、外旋翼轴运转一、二转，看是否灵活自如。在这里需要说明一下的是：1、所用的轴承，只有在第二实施方案后再定。现在用的轴承，不能作为工作时用的轴承故此不作介绍。2、旋翼轴是不能转动的。只能由输入轴转动才能转动。
第二实施方案，1、把装好的减速器放在试车台架上，用液压马达带动，在各种转速下磨合若干小时，在这段时间里，去测量润滑油的流量，压力与温度，记录无负载时的最佳润滑参数。2、磨合好的减速器，放在野外一个离地面50米的铁塔架上，固定好，并把旋翼，发动机也安上，发动发动机，使旋翼工作在4分之一，2分之一，4分之三和全负荷的状态下，运转若干小时，用以检查齿轮轮齿的接触印痕与裂纹。3、在转动的地方贴上示温片。机壳外面则用测温电视或红外线摄像机等设备，去记录机壳的温度变化温度分布及机壳的热流路线。4、把应力集中的地方贴上压力应变片，在正常及非正常的情况下，去运转若干小时，用以测量各种运动件的应力分布。5、将减速器及滑油油路用玻璃棉绝热，测量散热器的进、出水水温，流量、计算出被试减速器的磨擦损耗功率，从而确定风扇的功率，机油散热器的换热面积，减速器的效率等。
本减速器经过上面几百个小时的试验，并把滑油系统，各种轴承确定安装好就去装上机身、尾桨，在空中进行至少50小时的系留实验后试飞。