1、第六章 附件传动装置和减速器,6.1 附件在发动机上的安装和传动6.2 恒速传动装置6.3 二恒速传动装置,6.1 附件在发动机上的安装和传动,在燃气涡轮发动机上，有许多附件需要由发动机的燃气涡轮带动。 附件传动装置的功用就是将涡轮的轴功率传递给各个附件，并满足各附件对转速、转向和功率的要求。附件传动装置由附件传动机匣和附件传动机构组成。 发动机和飞机附件一般都装在附件传动机匣上专门的安装座上，此附件机匣直接安装在发动机上。附件传动机构在附件机匣内，它包括圆柱齿轮系以及各种形式的离合器。附件传动机构的组成与发动机的类型和工作需要有关。 在现代燃气涡轮发动机上，传动发动机附件的功率约占涡轮功率的
2、0.2-0.5，传动助力附件的功率约为涡轮功率的0.3-0. 6。附件及其传动部分的重量约占发动机重量的15-20。,6.1 附件在发动机上的安装和传动,附件系统工作的可靠性，无论是对于发动机还是飞机都是极端重要的。因此，附件传动装置的结构，必须保证在飞行包线范围内可靠工作，并保证所有附件的转速、转向和需用功率，以及具有小的外廓尺寸和重量，更换和维护容易等要求。 在设计附件传动装置时，须注意以下几点原则： (1)满足各种附件对转速、转向、传动功率、安装位置及密封等要求。 (2)便于接近。进行维护、调整和更换。希望附件集中在一个或几个传动机匣上构造简化，装拆容易，其润滑系统也希望是发动机滑油系统
3、的一部分。 (3)外廓尺寸尽且小。力求不增加或少增加发动机的迎风面积。因此，常将附件装在发动机直径最小的地方，或者装在发动机头部整流罩内或后部整流锥内。 (4)附件应尽量靠近服务对象，以缩短管路，工作灵敏，重量减轻。如涡桨发动机的变距系统和测扭系统应装在减速器机匣上。 (5)附件位置应远离高温区。在高速飞机上，为了防止气动加热，采用隔热罩。,6.1 附件在发动机上的安装和传动,在单转子轴流式压气机的燃气祸轮发动机上，附件的安装位置采取集中与分散相结合的原则。大多数附件集中安装在压气机进气机匣上的附件传动机匣上，少数附件如滑油泵、起动机等，根据情况安装在头部整流罩内、轴承机匣内和后部整流锥内。
4、在双转子燃气涡轮发动机上，附件安置也采用集中与分散相结合的原则。大多数附件集中安装在专门附件机匣上，由高压转子带动。,6.1 附件在发动机上的安装和传动,6.1 附件在发动机上的安装和传动,WS9双转子涡扇发动机的附件安置在3个附件传动机匣上，即高速齿轮箱、低速齿轮箱和辅助齿轮箱。高速齿轮箱位于压气机中介机匣的右下方，传动铀经一对锥形齿轮从低压压气机转子后端引出。辅助齿轮箱位于进气机匣下方。由高速齿轮箱的伸出轴带动。,6.1 附件在发动机上的安装和传动,-31发动机设置了两个附件机匣，即发动机附件机匣和飞机附件机匣(外置机匣)。飞机附件机匣位于发动机附件机匣的前部，通过一根柔性铀与发动机附件机
5、匣相连。,6.1 附件在发动机上的安装和传动,中央锥形传动机构将高压转子的扭矩传递给发动机附件机匣和飞机附件机匣。它由壳体、主动锥型齿轮、被动锥型齿轮、传动轴等组成。发动机工作时，扭矩的传动关系是，高压转子轴主动锥型齿轮被动锥型齿轮发动机附件机匣飞机附件机匣。发动机起动初期，扭矩的传动关系刚好相反。,6.2 恒速传动装置,在现代军机和大、中型客机上，机上电源均采用400 Hz的交流电，机载电子设备对电源的电压和频率有严格的要求，因此，交流发电机是以恒定的6000 r/min或8000 r/min的转速工作。而交流发电机是由发动机的高压转子通过附件传动装置驱动的，发动机从慢车状态到最大状态的转速
6、变化范围很大。因此，需要在附件传动机构与交流发电机之间增设一套保持交流发电机转速恒定的装置，即恒速传动装置。恒速传动装置的输入与发动机附件传动装置相连，转速是变化的，输出轴与交流发电机相连，转速是恒定的。由于输入转速不仅变化范围大。而且是无级变速、要保持输出转速恒定需要采用较为复杂的液压机械系统来达到，即恒速传动装置应该是一个带控制器的液压机械式恒速器。,6.2 恒速传动装置,现代民用航空使用的大涵道比涡扇发动机已将恒速传动装置和交流发电机结合为一体成为整体驱动发电机。 由于发动机从慢车状态到最大状态，其转速是从低于6000 r/min(或8000 r/min)的转速到高于这个转速的范围变化着
7、，所以恒速传动装置的工作情形有三种工作状态。 (1)增速传动状态。 (2)直接传动状态。 (3)减速传动状态。,6.2 恒速传动装置,恒理传动原理 该装置的恒速传动部分主要由差动机构、可变液压组件和固定掖压组件组成。,6.2 恒速传动装置,差动机构 差动机构由一个齿轮托架，两个行星齿轮，输入环形齿轮和输出环形齿轮组成，两个行星齿轮一个主动，一个从动。其传动关系是由输入齿轮带动齿轮托架旋转齿轮托架一路经两个相互啮合的行星齿轮传动输出环形齿轮，另一路传动可变液压组件的转子；主动行星齿轮与输入环形齿轮啮合输入环形齿轮与固定液压组件相联。 输入环形齿轮和输出环形齿轮与行星齿轮的齿数比均为2：1。当输入
8、环形齿轮被制动时，输出环形齿轮的转速为齿轮托架转速的2倍，即rI2。若输入环形齿轮作与齿轮托架转速同力向的差动，则输出环形齿轮的转速小于齿轮托架转速的2倍，即i I2 ，若输入环形齿轮作与齿轮托架转速反方向的差动则输出环形齿轮的转速大子齿轮托架转速的两倍，即i I2 。所以，差动机构是个变速传动机构，其传动比与输入环形轮的转向和转速有关。以rI2作为直接传动的传动比当输入环形齿轮被制动，或进行与齿轮托架转向相同或相反方向的差动差动机构就可以对输入转速进行增减，实现输出转速保持不变。 输入环形齿轮的制动、反向差动和同向差动，由可变液压组件和固定液压组件的联合工作保证。,6.2 恒速传动装置,2可
9、变液压组件 可变液压组件由柱塞转子、柱塞组、一个可变角度斜盘和一个控制缸及伺服活塞组成，前三者实际上就是柱塞泵。柱塞转子由输入齿轮经齿轮托架直接传动，其转速始终与输入转速成正比，且转向不变。 当恒速传动装置在增速状态下工作时，由调速器(输出齿轮驱动)操纵伺服活塞处于伸出位置。柱塞转子、柱塞组作为液压油泵工作向固定液压组件供给高压油。 随着输入转速增加，调速器操纵伺服活塞逐渐缩回，使斜盘角度逐渐变小，输出的高压油且下降。当输入转速增加到要求的直接传动转速时，伺服活塞使斜盘角度恰好为零，斜盘与柱塞转子的旋转铀垂直，可变液压组件液压组件处于既不打油也不吸油的自由旋转状态。此时，固定液压组件处于液锁状
10、态，输入环形齿轮被制动。 当输入转速继续增加时，调速器操纵伺服活塞继续偏回，则使斜盘角度变为负值，柱塞转子、柱塞组开始沿相反方向输出高压油，从而使固定液压组件反向转动，输入环形齿轮随之反向差动，恒速传动装置在减速状态下工作。随输入转速增加，使斜盘角度继续变小v反向输出的高压油且增大固定液压组件转速加快。,6.2 恒速传动装置,3固定液压组件 固定液压组件由柱塞转子、柱塞组、一个固定角度斜盘组成，其功能就是一个液压马达。柱塞转子的输出齿轮与输入环形齿轮经齿轮啮合，其转速和转向决定了输入环形齿轮的转速和转向。 固定液压组件作为液压马达工作，其转速和转向由可变液压组件打来的高压油量和供油方向决定。当
11、恒速传动装置在增速状态下工作时，可变液压组件打来的高压油迫使固定液压组件的栓塞沿斜盘平面滑动，推动固定液压组件的柱塞转子顺时针方向转动，带动输入环形齿轮反时针转动。当可变液压组件的斜盘角度为零，可变液压组件液压组件既不打油也不吸油时，固定液压组件不动。当输入转速增加到大于输出转速时可变液压组件的斜盘角度变为负值，向固定液压组件反向供油，固定液压组件开始反向转动。当输入转速继续增加，可变液压组件的的反向供油量增大则固定液压组件的反向转速也增大。,6.2 恒速传动装置,4恒速传动装置的工作原理 当输入转速小于直接传动转速时，恒速传动装置在增速状态下工作。可变液压组件打来的高压油推动固定液压组件的栓
12、塞转子顺时针方向转动，带动输入环形齿轮逆时针转动。此时输入环形齿轮的差动向与齿轮托架的转向相反，给输入转速以增补，保持输出转速恒定。当输入转速继续增大时，需要增补的转速减少。由可变液压组件来的供油量亦减少，使固定液压组件柱塞转子的转速减小，使输入环形齿轮的差动转速减小，继续保持输出转速不变。 当输入转速增加到要求的直接传动转速时，伺服活塞使斜盘角度恰好为零，斜盘与栓塞转于的旋转抽垂直。此时可变液压组件处于既不打油也不吸油的自由旋转状态，使固定液压组件处于液锁状态，输入环形齿轮被制动。 当输入转速继续增加到输入转速大于直接传动转速时，调速器操纵伺服活塞继续缩回，则使斜盘角度变为负值柱塞转子、柱塞
13、绍开始沿相反方向秸出高压油，从而位固定液压组件反向转动，带动输入环形齿轮顾时针转动，即进行反向差动，恒违传动装置在减速状态下工作。随输入转速增加位斜盘角度继续变小反向输出的高压油量增大，固定液压组件转速加快，使轴人环形齿轮的反向差动转速加快输出转速继续保持恒定。,6.3 二速传动装置,在采用电动机起动方式的中小型军用航空发动机上，起动电机在发动机正常工作时，还要作为直流发电机使用。为了满足起动发电机在起动和发电时不同传动比的需要，在安装起动发电机的传动机匣上都有二速传动装置。它由棘轮离合器、滚棒离合器和摩擦离合器组成装在一个共同的壳体内。 棘轮离台铭是用来保证在发动机起动过程中，起动机与发动机
14、之间的传动。当转速达到发动机自持转速、起动机电路断电后，棘轮离合器脱离工作，使起动发电机自动退出起动状态。它由棘轮、离合子和离合子座等组成。 棘轮的外面有直齿，里面有锯形齿。3个离台子分别用销钉固定在离合子座上，离合子在弹簧力作用下使前端外张，卡在棘轮内表面的锯齿上。离合子的重心靠近后端，所以工作时离心力使离合子前端内收。当起动时，作用在离合子上的弹簧力大于离心力，离合子前端外张，使得棘轮与安装座卡合。 当转速超过自持转速、且起动发电机断电后，棘轮转速大于安装座转速，离合子脱离啮合状态。在离心力作用下，离合子前端内收。为了防止离合子在离心力作用下后端与棘轮相碰，在安装座上安装有限动销。,6.3
15、 二速传动装置,6.3 二速传动装置,6.3 二速传动装置,棍棒离合器是用来保证在转速达到自持转速后，发动机转子与起动发电机之间的转动，使起动发电机由发动机带动进入发电状态。它由外环、星形轮、棍棒、护圈、卡圈和前、后盖板等组成。护圈套在星形轮的外围，棍棒装在护圈周围的孔内。前、后盖板和护圈用铆钉联成一体。卡圈一端插在星形轮的小孔内，另一端嵌入护圈的径向槽内，卡圈的弹力保持护圈的相对位置，护圈使棍棒总是处于与外环进入接触的状态。 棍棒离合器的工作原理如下图。箭头表示星形轮和外环的转向。当星形轮转速大于外环转速时，星形轮的凸起接触棍棒，迫使棍棒卡在外环河星形轮之间，星形轮就能带动外环起转动。当外环
16、转速大于星形轮转速时，外环带动接棒趋向于进入星形轮的直边中间，护团的作用使滚棒不能到达星形直边的另一端，迫使滚棒处在外环和星形轮之间，此时，接棒处于图中虚线所示位置，滚棒与星形轮之间有间隙，外环因此不能带动星形轮一起转动。所以这种离合器又叫超越离合器。,6.3 二速传动装置,6.3 二速传动装置,6.3 二速传动装置,摩擦离合器起保险作用。它由一组铜片、钢片、弹簧和内、外齿轮组成。铜片上有外套齿，与外齿轮上的内套齿啮合。钢片上有内套齿，与内齿轮上的外套齿啮合。铜片与钢片相间地安装在内、外齿轮之间，用一组弹簧压紧。摩擦片之间填有石墨油膏，起润滑作用。 工作时当内、外齿轮的扭矩小于摩擦片之间的摩擦
17、力矩时，内、外齿轮一起转动。当扭矩过大，超过铜片与钢片之间的摩擦力矩时，就发生滑动。,6.3 二速传动装置,摩擦离合器、棘轮离台器和滚棒离台器三者之间的联系 发动机起动时，起动发电机通过摩擦离台器一方面带动滚棒离合器外环转动，另一方面经棘轮离合器两次减速后，带动滚棒离台器的星形轮。由于外环转速大于星形轮转速，所以滚棒离合器不工作。因而在起动开始阶段起动发电机是借摩擦离合器和棘轮离合器带动发动机转子转动。当发动机转速超过自持转速、起动发电机断电后，该棒离合器星形轮转速大于外环转速，滚棒离合器进入工作，星形轮带动外环转动。这时滚棒离合器的外环减速带动棘轮离合器的棘轮转动，而棘离合器得星形轮增速带动
18、棘轮离合器的离合子座转动，所以离合子座的转速大于棘轮的转速。此时，离合子的离心力已经大于弹簧力，离合子前端内收、棘轮离合器自动退出工作。这时发动机借助于滚棒离合器和摩擦离合器带动起动发电机进入发电状态。 可见，二速传动装置是借助于棘轮离合器和滚棒离合器两个离合器，通过两条不同酌传动路线，获得在起动和发电两种工作状态下所需酌两种传动比；并且保证在双发飞机上，起动一台发动机时防止另一台反转。,6.3 二速传动装置,思考题,1简述传动系统的功用。2传动机构有哪些部分组成及各自的功用是什么?3当传动比i1时，是增速传动还是减速传动? WP7发动机哪一个附件的传动比i14简述二速传动机构的功用。5简述二速传动机构的组成及工作原理。6简述恒速传动机构的功用、组成及工作原理。,
