РЕДУКТОР ДВИГАТЕЛЯ АИ24

Редуктор уменьшает частоту вращения воздушного винта, по сравнению с частотой вращения турбины обеспечивая получение максимального КПД винта при передаче избы­точной мощности от турбины на вал винта.

Редуктор двигателя выполнен по замкнутой дифференциально-планетарной схеме (рис. 6.1).

Рис.6.1. Кинематическая схема редуктора:/ — корпус перебора; 2 — вал вин­та; 3—корпус сателлитов; 4--рес­сора; z₁ — ведущая шестерня редук­тора; z₂ — сателлит; z₃ — шестерни внутреннего зацепления; z₄ — ведущая шестерня перебора; z₅ — промежуточная шестерня; z₆ — шестер­ня внутреннего зацепления; 5-ступица; 6 – ИКМ; 7- ступица шестерни перебора

Основными узлами редуктора являются планетарная ступень, ступень перебора, вал винта, измеритель крутящего момента, дат­чик автоматического флюгирования воздушного винта по отрица­тельной тяге, проверочное устройство датчика, картер редуктора.

Планетарная ступень, ступень перебора и вал винта образуют ходовую часть редуктора. Конструкция редуктора приведена на Рис.6.2

Рис.6.2. Редуктор двигателя АИ 24: 1-вал винта; 2-уплотнение манжетное; 3,7-роликовый и шариковый подшипники вала винта; 4-картер редуктора; 5-втулка маслораспределительная; 6- кольца разрезные; 8-ступица; 9-корпус шестерен промежуточных; 10-шестерня промежуточная; 11-жиклер масляный; 12-ось шестерен промежуточных; 13,25-шестерни внутреннего зацепления; 14-сателлит; 15-ролик; 16-ось сателлита; 17-задняя цапфа корпуса сателлитов; 18-корпус сателлитов; 19-шестерня ведущая; 20-вал-рессора; 21-подшипник шариковый корпуса сателлитов; 22-форсунка масляная; 23-ступица планетарного механизма; 24-венец механизма ИКМ; 26-шестерня перебора ведущая; 27-форсунка масляная; 28- кольцо маслоотражательное

Планетарная ступень и ступень перебора

Планетарная сту­пень рис.6.1, рис.6.2. (позиции на рис.6.2 в скобках) состоит из вала-рессоры 4 (20) с ведущей шестерней Z₁ (19), трех сател­литов Z₂ (14), корпуса сателлитов 3 (17), шестерни внутреннего зацепления Z₃ (13) со ступицей 5 (13).

Ступень перебора состоит из ведущей шес­терни Z₄ (26), пяти промежуточных шестерен Z₅ (10), корпуса перебора (18) с венцом механизма ИКМ 1 (24) и шестер­ни внутреннего зацепления Z₆ (25)со ступицей 7 (8).

Ходовая часть редуктора работает следующим образом: вал-рессора полу­чает вращение от турбины двигателя через ротор компрессора против часо­вой стрелки (если смотреть со стороны реактивного сопла), а следовательно, и ведущая шестерня, которая передает крутящий момент на сателлиты, вра­щается против часовой стрелки.

Сателлиты, вращаясь по часовой стрелке на осях (16) корпуса сателлитов (18), опираются зубьями на зубья шестерни внутреннего зацепления (13), обкатывают­ся по ней и приводят во вращение про­тив часовой стрелки корпус сателлитов (18) и соединенный с ними внутренними шлицами вал винта 2 (1). Сама шестерня внутреннего зацепления планетарной ступени вращается по часовой стрелки и вращает в том же направлении веду­щую шестерню ступени перебора Z₄ (26) . Ведущая шестерня ступени переборов передает крутящий момент на пять промежуточных шестерен Z₅ (10), кото­рые получают вращение на осях (12) кор­пуса перебора (9) против часовой стрелки. Промежуточные шестерни Z₅ (10)вращают шестерню внутреннего зацепления ступени перебора Z₆ (25)против часовой стрелки, которая передает крутящий момент на внеш­ние шлицы вала винта (1).

Следовательно, крутящий момент от ротора двигателя на вал винта передается параллельно по двум ветвям: через корпус са­теллитов планетарной ступени (около 30%) и через ступень пере­бора (остальная часть).

Такая конструкция редуктора обеспечивает: равномерную на­грузку между шестернями, небольшие лобовые размеры, замер эффективной мощности двигателя и передаточное число редуктора, равное 12,1.

Корпус перебора редуктора (9) через венец механизма ИКМ (24) соединен с картером редуктора посредством системы измерителя крутящего момента 7. Конструктивное исполнение ступени переборов в увеличенном масштабе приведено на рис.4.20, а на рис.6.3. приведено конструктивное исполнение крепления сателлитов. Установка на осях сателлитов и шестерен переборов конструктивно идентичны.

Рассмотрим конструкцию крепления сателлитов на валу водила рис.6.3.

Ведущая шестерня редуктора 1 свободно установлена по внутренним радиальным шлицам на рессоре 2 и зафиксирована от смещения в осевом направлении разрезными кольцами 3.

Рис.6.3. Крепление сателлитов: 1-шестерня ведущая; 2-рессора; 3,18,19,20,27- кольца стопорные разрезные; 4,5-шарикоподшипники; 6-ступица планетарного механизма; 7- корпус сателлитов; 8- ось сателлитов; 9,10 - ролики; 11,12,16,17-втулка упорная; 13- втулка промежуточная; 14- сепаратор; 15-сателлит; 21- втулка маслораспределительная; 22- канал маслораспределительной втулки; 23- радиальный канал корпуса сателлитов; 24,25 –заглушки технологические; 26- шестерня внутреннего зацепления планетарной передачи; 28 – форсунка масляная

Корпус сателлитов 7 (водило) выполнен цельным коробчатой конструкции с двухсторонним креплением осей сателлитов. В цилиндрической конструкции водила, равномерно по окружности выполнены окна, в которых смонтированы сателлиты. Со стороны вала винта корпус водила переходит в пустотелый вал, соединенный эвольвентными шлицами с валом винта. Корпус сателлитов, установлен на двух шарикоподшипниках 4,5. Подшипник 4 установлен в корпусе подшипников картера, а подшипник 5 в ступице шестерни планетарного механизма 6. На среднией части вала корпуса сателлитов центрируется подшипниками скольжения корпус переборов. Для повышения износостойкости центрирующий поясок хромирован.

Сателлиты планетарной передачи 15 термообработаны, цементированы по профилю зубьев и установлены на валу сателлитов 8 на роликовых опорах 9,10 (по двенадцати роликов в одном ряду), в которых беговая дорожка внешняя обоймы выполнена на внутренней цилиндрической поверхности сателлитом, а внутренняя беговая дорожка на внешней поверхности оси сателлитов. Беговые дорожки цементированы.

Такое конструктивное исполнение опор существенно снижает радиальные габариты редуктора и его массу.

Перед установкой в корпус водила производится сборка узла сателлита с опорами на технологической втулке (укороченный имитатор оси сателлитов). При этом последовательно набирается на втулке упорная втулка 11, ролики 9, промежуточные втулки вала 13 и сепаратор 14, ролики 10, упорная втулка 12.

Собранный пакет устанавливается по внутренней цилиндрической поверхности сателлитов 15. С торцевых поверхностей роликов 9, 10 в сателлитах устанавливаются упорные втулки 16,17 и разрезные кольца 18, 19, которые ограничивают осевые перемещения сателлитов.

Торцевые поверхности распорных втулок упорных колец, обращенные к роликам, для повышения износостойкости цианированы.

Собранный узел сателлитов с опорами помещается напротив отверстий под вал в корпусе водила. Осью сателлитов выдавливается технологическая втулка. Ось сателлитов фиксируется от осевых перемещений в корпусе сателлитов при помощи разрезных колец 20. На упорном буртике оси выполнен срез, совпадающий при монтаже с лыской втулки подшипника и предохраняющий ось от проворота.

Внутри оси сателлитов размещена маслораспределительная втулка 21. Маслораспределительная втулка выполнена цилиндрической с концентричным центральным отверстием. На наружной поверхности втулки выполнено пять кольцевых пазов являющихся коллекторами для подвода масла на смазку и охлаждение роликов, зубчатого зацепления, подвода масла к осевому каналу втулки 22 и на смазку и охлаждение шарикового подшипника водила 5. Подвод масла к осевому каналу втулки осуществляется по радиальному отверстию 23 в корпусе водила 7 из внутренней полости вала винта. Со стороны двигателя канал втулки 21 закрыт заглушкой 24.

На радиальном отверстии подвода масла в корпусе водила также устанавливается технологическая заглушка 25.

Корпус водила с сателлитами устанавливается на шариковом подшипнике 4 и соединяется с валом винта по шлицам. Сателлиты обкатываются по зубьям шестерни внутреннего зацепления 26. Шестерня внутреннего зацепления соединяется со ступицей планетарного механизма 6 эвольвентными шлицами и стопорятся от осевого перемещения разрезными кольцами 27. Смазка зубчатого зацепления ведущей шестерни и сателлитов осуществляется специальных форсунок 28 установленных в корпусе сателлитов 7.

Вал винта. Вал винта 1 (рис.6.2) служит для передачи крутящего момента на воздуш­ный винт. Кроме того, вал воспринимает тягу винта, изгибающий момент от мас­сы винта и гироскопический момент.

Вал 1 пустотелый, установлен в картере редуктора 4 на двух подшипниках ка­чения: передний подшипник 3 — роликовый, задний подшипник 7— шариковый радиально-упорный, воспринимающий тягу винта и передающий ее на картер через стальную обойму.

На вал винта устанавливаются детали воздушно-кольцевого уплотнения, обойма роликового подшипника, маслораспределительная втулка 5 с набором брон­зовых уплотнительных колец 7 и разъемная (состоит из двух колец) внутренняя обойма шарикового подшипника 6, ступица шестерни внутреннего зацепления сту­пени перебора 8 и гайка.

Внутри вала винта установле­на маслоперепускная пробка, через которую подается масло на управ­ление воздушным винтом и на смазку деталей редуктора. Пробка зафиксирована от проворота штифтом. В передней части вала винта имеется фланец с тор­цевыми шлицами и отверстиями для соединения с воздушным вин­том.

На заднем конце вала имеют­ся внешние и внутренние шлицы. Через внешние шлицы передается крутящий момент от ступени пере­бора 8, а через внутренние шлицы — от планетарной ступени 18.

Уплотнение носка винта вы­полняется воздушно - кольцевым или манжетным. Воздушно – кольцевое уплотнение состоит из крышки картера, втул­ки и двух стальных уплотнительных колец. В межкольцевое пространство подводится воздух из-за IV ступени компрессора через трубопроводы, канал в лобовом картере и отверстие в картере редуктора.

Манжетное уплотнение (рис.6.2.) состоит из маслоотражательного кольца 28 и манжетного уплотнения 2.

Измеритель крутящего момента (ИКМ) (рис.5.2) служит для определения винтовой мощности, развиваемой двигателем при его работе на земле и в полете.

ИКМ состоит из маслонасоса, коллектора подвода масла, ци­линдров с поршнями, осей цилиндров и поршней, венца, деталей крепежа и уплотнения.

Работа ИКМ основана на принципе равновесия окружного усилия от крутящего момента на корпусе перебора и силы дав­ления масла в рабочих полостях цилиндров ИКМ (рис.5.1).

Маслонасос ИКМ имеет постоянную подачу 14...15 л/мин и создает давление масла до 100 кгс/см². Масло от насоса через пустотелую ось поршня подается в маслоколлектор, откуда через сверления в осях и штоках поршней поступает в полости между поршнями и цилиндрами. Из этих полостей масло через маслосбрасывающие отверстия в штоках цилиндров сливается в картер. В цилиндрах и маслоколлекторе устанавливается определенное давление масла, которое уравновешивает крутящий момент, пере­даваемый на корпус перебора. При увеличении мощности возрастает крутящий момент и кор­пус перебора, незначительно закручиваясь по часовой стрелке, перемещает цилиндры навстречу поршням; маслосбрасывающие отверстия уменьшаются, а давление масла в ИКМ возрастает до тех пор, пока не уравновесит воз­растающий крутящий мо­мент.

Таким образом, каж­дой мощности соответст­вует строго определенное давление масла в ИКМ.

Это давление замеря­ется манометром и опре­деляет винтовую (эффек­тивную) мощность двига­теля.

Зная давление в ИКМ, можно подсчитать винто­вую мощность двигателя, умножив его на постоян­ный коэффициент 25,89.

На двигателе АИ-24 винт автоматически флюгируется по кру­тящему моменту при отказе двигателя на режимах 35,5° по УПРТ и выше при условии, что давление масла в ИКМ падает до 10 кгс/см² и ниже.

Флюгирование обеспечивается датчиком автоматическо­го флюгирования винта. Датчик автоматического флюгирования винта по отрицательной тяге слу­жит для подачи сигнала на автоматическое флюгирование винта при по­явлении отрицательной тяги 720...850 кгс в случае - отказа двигателя на режимах 26° по УПРТ и выше.

Датчик (рис.6.4) установлен за шариковым радиально-упорным подшипником вала винта 10 и состоит из поршня 8 с тремя уплотнительными кольцами, цилиндра с четырнадцатью стаканами и втулкой, 14^ти пружин 12, золотника с пружиной 7.

Рис.6.3. Схема работы датчика флюгирования по отрицательной тяге: / — поршень проверочного устройства; 2 — масля­ная полость проверочного устройства; 3 — корпус шарикового подшипника; 4 — электромагнитный клапан; 5 — канал подвода масла из полости фик­сатора шага; б — командный канал; 7 —золот­ник; 8 — поршень; 9 — канал подвода масла от маслоагрегата двигателя; 10 - шариковый под­шипник; // — вал винта; 12-пружины

Цилиндр прикреплен к картеру редуктора. Он имеет два канала: через один канал 9 к датчику подводится масло от маслоагрегата под давлением 4...4,5 кгс/см², которое поступает в полость между поршнем и цилиндром; через другой канал 6 масло от командного канала регулятора частоты вращения подходит к втулке, где установлен золотник.

Давление масла из маслоагрегата и давление 14^ти пружин соз­дают усилие настройки датчика 720...850 кгс, которое через пор­шень давит на подшипник, а последний сдвигает вал винта вперед и удерживает его с усилием 720...850 кгс в таком положении.

При появлении в полете отрицательной тяги, превосходящей 720 кгс, вал винта сдвигается на 1,5 мм назад, сдвигая поршень и золотник. Золотник своей кольцевой канавкой сообщает командный канал со сливом в картер. Когда давление масла в команд­ном канале регулятора частоты вращения падает ниже 2,5 кгс/см², загорается красная лампочка в кнопке флюгирования КФЛ-37. Если это происходит на режимах 26° по УПРТ и выше, то винт автоматически флюгируется.

Для проверки исправности системы автоматического флюгирования винта в конструкции редуктора предусмотрено специальное устройство, позволяющее создавать осевую силу, способную перемещать вал винта в крайнее правое положение на работающем двигателе.

Проверочное устройство служит для проверки исправности системы автоматического флюгирования винта по отрицательной тяге при опробовании двигателя на земле.

Оно состоит из поршня 1 с двумя уплотнительными кольцами, расположенного в корпусе 3 шарикового подшипника 10; 12 пружин, установленных спереди поршня; электромагнитного клапана 4, уста­новленного на картере редуктора; переключателя проверки по отрицательной тяге.

Поршень устанавливается перед радиально-упорным шарико­вым подшипником вала винта.

Для проверки системы автоматического флюгирования винта по отрицательной тяге необходимо:

1. На работающем двигателе установить РУД в положение 0 по УПРТ.

2. Выключатель упора винтов поставить в положение «Винт на упоре».

3. Нажать переключатель проверки.

При этом масло из канала фиксатора шага винта 5 под давле­нием 38...40 кгс/см² через систему каналов и электромагнитный клапан, подается к поршню. Под действием давления масла на поршень создается усилие больше, чем усилие настройки датчика, поэтому вал винта сме­щается на 1,5 мм назад. Это вызывает срабатывание датчика и загорание лампочки в кнопке КФЛ-37, после чего переключатель проверки нужно отпустить. Исправность системы определяется по загоранию лампочки в кнопке КФЛ-37.

Картер редуктора. Картер редуктора отлит из магниевого сплава в виде усе­ченного конуса. Картер редуктора крепится с помощью заднего фланца к лобовому картеру.

На передней части картера имеется фланец с двумя рядами шпилек: внут­ренний ряд шпилек служит для крепления крышки носка редуктора и токосъем­ника; наружный ряд шпилек служит для крепления капота.

В передней части картера запрессована магниевая маслоперепускная втулка с запрессованной в нее стальной втулкой.

В диафрагме картера крепятся цилиндр датчика автоматического флюгирова­ния винта по отрицательной тяге. На внешней поверхности картера установлены масляный насос ИКМ и электромагнитный клапан проверочного устройства.