Проект редуктора, выполненного по схеме разомкнутого дифференциального планетарного механизма, для высотного винтовентиляторного двигателя. Методика и особенности проведения проверочных расчетов валов, осей, болтовых и шлицевых соединений редуктора.
Аннотация к работе
ТВВД состоит из тех же основных элементов, что и ТРД, но, помимо того, снабжен воздушным винтовентилятором, вал которого соединен с валом свободной турбины через редуктор. Необходимость применения редуктора вызвана тем, что оптимальная частота вращения свободной турбины ТВВД значительно больше оптимальной частоты вращения воздушного винта. Это объясняется тем, что в ТВВД расширение газа в турбине происходит до давления, близкого к атмосферному, поэтому суммарная мощность турбины превышает потребную для привода компрессора газогенератора. Избыточная мощность свободной турбины передается на воздушный винт.Подбор чисел зубьев проведем по так называемым генеральным уравнениям, которые получаются совместным решением уравнений передаточного отношения (ПО), уравнений соосности, условий сборки с привлечением дополнительных зависимостей - параметров, характеризующих, как правило, конструктивные особенности и определяющих будущие свойства механизма. Для замкнутого планетарного механизма следует добавить уравнение соосности и необходимые параметры для цепи замыкания.Элемент передачи Размерность Шестерня Колесо (сателлит) Материал Сталь 20Х2Н4А Сталь 12Х2Н4А Термообработка Цементация с закалкой Цементация с закалкой2.1.2 Определение крутящего момента на шестерне при трех режимах нагружениядля колеса где: и количество контактов шестерни и сателлита;Для этого рассчитываются значения коэффициентов долговечности для шестерни и колеса. При выполнении проектировочного расчета следует принять где: коэффициент учитывающий шероховатость; коэффициент учитывающий окружную скорость; коэффициент учитывающий влияние смазки; Для нереверсивной передачи произведение близко к единице, где: коэффициент учитывающий шероховатость переходной поверхности;где: относительная ширина зубчатого венца; где: коэффициент который учитывает неравномерность распределения нагрузки между сателлитами;Определение угла эксплуатационного зацепления : Определение межосевого расстояния : Определение диаметров делительных окружностей : Определение диаметров начальных окружностей :В соответствии с рекомендациями ГОСТ 21354-87 для стальных колес, коэффициент учитывающий механические свойства материалов сопряженных колес Определение диаметров основных окружностей : Определение диаметров окружностей вершин : для внешнего зацепления: для внутреннего зацепления: Определение диаметров окружностей впадин : для внешнего зацепления: для внутреннего зацепления: Нахождение коэффициента учитывающего суммарную длину контактных линий Определение коэффициента перекрытия: Коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления. Для данной передачи принято 5-й степень точности, как видно передача работает с окружной скоростью , и поэтому коэффициент учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку определяется следующим образом. Для кромочного удара: - определение удельной передаваемой нагрузки где: коэффициент который учитывает динамические нагрузки, связанные с крутильными колебаниями системы;Коэффициент внутренней динамической нагрузки Для данной передачи принято 5-й степень точности, как видно передача работает с окружной скоростью , и поэтому коэффициент учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку определяется следующим образом. Для кромочного удара: - определение удельной передаваемой нагрузки Значение определяется следующим образом: где: для прямозубых колес; Так как , то при срединном ударе но так как при срединном ударе не может превышать , то принимаем что .Элемент передачи Размерность Сателлит Колесо (венец) Заготовка Поковка Поковка2.3.2 Определение крутящего момента на шестерне при трех режимах нагружениядля колеса где: количество контактов сателлита и колеса;Для этого рассчитываются значения коэффициентов долговечности для шестерни и колеса. При выполнении проектировочного расчета следует принять где: коэффициент учитывающий шероховатость; коэффициент учитывающий окружную скорость; коэффициент учитывающий влияние смазки; Для нереверсивной передачи произведение близко к единице, где: коэффициент учитывающий шероховатость переходной поверхности;В соответствии с рекомендациями ГОСТ 21354-87 для стальных колес, коэффициент учитывающий механические свойства материалов сопряженных колес Определение коэффициента перекрытия: Коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления. Для данной передачи принято 5-й степень точности, как видно передача работает с окружной скоростью , и поэтому коэффициент учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку определяется следующим образом. Для кромочного удара: - определение удельной передаваемой нагрузки где: коэффициент который учитывает динамические нагрузки, связанные с крутильными колебаниями системы; Так как , то при срединном ударе но так как при срединном ударе не может превышать , то принимаем что .Коэффициент внутренней динамической нагрузки Для данной передачи принято 5-й степень точности, как видно передача работает с окружной скоростью , и поэтому коэффициент учитывающий в
План
Оглавление
Введение
1. Подбор чисел зубьев
2. Расчет на прочность зубчатых передач
2.1 Проектировочный расчет I-ой ступени
2.1.1 Определение передаточного отношения
2.1.2 Определение крутящего момента на шестерне при трех режимах нагружения
2.1.3 Определение эквивалентных чисел циклов перемены напряжений
2.1.4 Определение допускаемых контактных напряжений
2.1.5 Определение начального (делительного) диаметра шестерни
2.1.6 Геометрический расчет зубчатой передачи
2.2 Проверочный расчет I-ой ступени
2.2.1 Проверка передачи на контактную выносливость
2.2.2 Проверка передачи на изгибную прочность
2.3 Проектировочный расчет II-ой ступени
2.3.1 Определение передаточного отношения
2.3.2 Определение крутящего момента на шестерне при трех режимах нагружения
2.3.3 Определение эквивалентных чисел циклов перемены напряжений
2.3.4 Определение допускаемых контактных напряжений
2.4 Проверочный расчет II-ой ступени
2.4.1 Проверка передачи на контактную выносливость
2.4.2 Проверка передачи на изгибную прочность
3. Силовой анализ рассматриваемого механизма
3.1 Расчет сил
3.2 Определение моментов на валах крутящий момент действующий на вал заднего винта
6.2 Проверочный расчет шлицевых соединений на прочность
7. Техническое описание редуктора
7.1 Описание редуктора
7.2 Принцип работы редуктора
Введение
На малых и средних скоростях полета (до 750-800 км/ч) турбореактивные двигатели вытесняются винтовентиляторнымим. Это объясняется тем, что для указанного диапазона ТРД значительно уступает ТВВД и по экономичности, и по взлетно-посадочным характеристикам.
ТВВД состоит из тех же основных элементов, что и ТРД, но, помимо того, снабжен воздушным винтовентилятором, вал которого соединен с валом свободной турбины через редуктор.
Необходимость применения редуктора вызвана тем, что оптимальная частота вращения свободной турбины ТВВД значительно больше оптимальной частоты вращения воздушного винта. Это объясняется тем, что в ТВВД расширение газа в турбине происходит до давления, близкого к атмосферному, поэтому суммарная мощность турбины превышает потребную для привода компрессора газогенератора. Избыточная мощность свободной турбины передается на воздушный винт.
Мощность турбины ТВВД при прочих равных условиях больше мощности ТРД.
Тяга ТВВД создается в основном воздушным винтом (85-90 %) и только частично реактивной струее.
Трехвальные ТВВД отличаются относительной простотой регулирования и согласования работы газогенераторов, однако применение редуктора несколько утяжеляет конструкцию и усложняет эксплуатацию силовой установки.
ТВВД предназначены для установки на транспортные, пассажирские и вспомогательные самолеты, для которых скорость полета не очень важна. ГТД со свободной турбиной (турбовальные двигатели) широко используются на силовых установках современных вертолетов.
В данном курсовом проекте был спроектирован редуктор, выполненный по схеме разомкнутого дифференциального планетарного механизма, для высотного винтовентиляторного двигателя.