Ciasteczka wykorzystywane przez serwis internetowy SKF

SKF używa na swoich stronach internetowych plików cookies, w celu możliwie jak najlepszego dostosowywania prezentowanych informacji do preferencji odwiedzających, dotyczących między innymi regionu i języka.

cookie_information_popup_text_2[150]

Przekładnia główna

Opis układu

Zadaniem przekładni głównej jest sprzęganie silników (zwykle dwóch) celem napędzania oraz podpierania wirnika głównego (nośnego). Na główny układ przeniesienia napędu składa się szereg modułów: zazwyczaj dwa moduły osprzętowe, dwa moduły wejściowe oraz moduł główny. W większości przypadków lewostronne moduły wejściowy i osprzętowy są identyczne z prawostronnymi, i na ogół można używać ich zamiennie. Istnieją wszakże pewne wyjątki – układy konstrukcyjnie niezamienne. Sprzęgło jednokierunkowe, zamontowane na wejściu każdego silnika do przekładni głównej, pozwala wirującej łopacie kręcić się samoczynnie bez oporu ze strony silnika. Ma to miejsce w razie awarii silnika (bądź silników) oraz w następstwie spadku obrotów silnika poniżej poziomu równoważonego obrotom wirnika. Ponadto sprzęgło jednokierunkowe umożliwia odłączenie głowicy wirujących łopat przy zachowaniu zasilania wymaganego do obsługi osprzętu.

Wreszcie, sprzęgło jednokierunkowe pozwala na odłączenie silnika bez samoczynnych obrotów. Moduł główny służy za mocowanie dwóm modułom wejściowym i osprzętowym. Jest wyposażony w czujniki monitorujące temperaturę oleju oraz ostrzegające o niskim ciśnieniu oleju i wysokiej temperaturze, a także w wykrywacze opiłków. Zamontowany na początku ogona hamulec wirnika umożliwia zatrzymywanie układu wirnika. Tarcza hamulca wirnika ma przy tym cechy oszczędne przestrzennie, na potrzeby transportu śmigłowców wojskowych. Moduł ten jest napędzany przez koło zębate zdawcze modułu wejściowego. Łączy je z zębnikiem stożkowym wałek rurowy. Główne koło zębate stożkowe, napędzane przez główne zębniki stożkowe, i koło słoneczne są częścią pojedynczego zespołu. Koło słoneczne napędza elementy planetarne (obiegowe), zazębione ze stałym pierścieniem zewnętrznym. Koła słoneczne są sprzęgnięte z jarzmem, które z kolei przenosi ruch do wału wirnika głównego. Innymi słowy, obrotom kół zębatych stożkowych towarzyszą obroty kół słonecznych, które wprawiają w ruch wirowy koła obiegowe (satelity) sprzęgnięte z wałem wirnika głównego. Ogólne przełożenie przekładni z silnika na wirnik główny wynosi w przybliżeniu 50:1 (w ujęciu rzędu wielkości).

Ogonowy zębnik zdawczy kręci się razem z głównym kołem zębatym stożkowym. Zębnik ten zapewnia napęd przekładni osprzętu, i sukcesywnie przekładniom pośredniej i ogonowej.

Wymóg pracy na sucho (stan braku oleju)

Zgodnie z najnowszymi wymaganiami w zakresie certyfikacji (poświadczenia), statek powietrzny musi umożliwić kontynuowanie lotu w bezpieczny sposób przez co najmniej trzydzieści (30) minut od momentu wykrycia przez załogę awarii systemu smarowania lub utraty nasmarowania. Wymóg ten określa się niekiedy jako „30 minut pracy na sucho” lub „stan braku oleju”.

O zdolności przekładni głównej do przedłużonej pracy po „utracie oleju” decyduje przede wszystkim pięć czynników. Budowa przekładni głównej musi je wszystkie skompensować dla osiągnięcia i utrzymania przez możliwie jak najdłuższy czas stanu równowagi cieplnej, w której to temperatury krytyczne, choć wysokie, są stałe bądź wzrastają w niewielkim, kontrolowanym tempie. Owe czynniki opisano poniżej.
  1. Niskie poziomy tarcia na powierzchniach styku kół zębatych i łożysk. Osiąga się to poprzez utrzymanie niskiego współczynnika tarcia dzięki szczątkowemu nasmarowaniu olejem oraz dzięki niskiej chropowatości powierzchni, zawdzięczanej dogładzaniu kół zębatych i specjalnym niskotarciowym powłokom. W roli środka obniżającego współczynnik tarcia znakomicie sprawdzają się także materiały ceramiczne; wadą ceramicznych elementów tocznych jest jednak ograniczona wykrywalność z punktu widzenia zainstalowanych w przekładniach wykrywaczy opiłków (cząstek metali).
  2. Niewielki poślizg na powierzchniach styku kół zębatych i łożysk. Na to wpływają decyzje konstrukcyjne. Koła zębate o rzadszej podziałce są wytrzymalsze, lecz cechują się większą prędkością poślizgu. W łożyskach tocznych, pomimo ich pozornie jednoznacznej nazwy, oprócz toczenia występuje też poślizg. Według wzrostu tarcia łożyska można byłoby uporządkować następująco: walcowe, kulkowe, baryłkowe, stożkowe. Zwłaszcza w łożyskach stożkowych występuje znaczny poślizg. Z tego powodu nie używa się ich przy dużych ani umiarkowanych prędkościach, lecz tylko przy bardzo niewielkich.
  3. Wysoka „twardość na gorąco” kół zębatych i łożysk, pozwalająca im zachowywać pierwotne wymiary, kształt i chropowatość w zakresie aż do najwyższych przewidywanych temperatur pracy.
  4. Założone wielkości luzu na wszystkich powierzchniach styku kół zębatych i łożysk muszą być utrzymywane w zakresie aż do najwyższych przewidywanych temperatur pracy. Utrata luzu uzębienia kół zębatych i luzu wewnętrznego łożysk przekłada się na niepożądane napięcie, powodujące niekontrolowany, wykładniczy wzrost sił oddziałujących na styku powierzchni.
  5. Odprowadzanie ciepła z miejsc gorących w drodze przewodnictwa i konwekcji, mające na celu rozpraszanie w możliwie jak najwyższym tempie ciepła wytwarzanego na skutek tarcia na powierzchniach styku ślizgowego. Ważne jest zapobieganie powstawaniu gradientów temperatury oraz umożliwianie równomiernego i stopniowego rozszerzania się cieplnego wszystkich części.

Produkty i typowe rozwiązania SKF

W niniejszej sekcji omówiono typowe pozycje w segmencie przekładni głównej, odwołując się do standardowego śmigłowca.

Zębnik wejściowy

Wał wejściowy bezpośrednio łączy się z silnikiem i jest podpierany przez dwa łożyska walcowe, przyjmujące obciążenie promieniowe i moment zginający, oraz przez łożysko kulkowe skośne o styku trzypunktowym, podpierające reakcje w obu kierunkach osiowych.

Typowymi materiałami na łożyska są stal AISI M50 VIM VAR w przypadku elementów tocznych i pierścieni oraz stal AISI 4340 w przypadku posrebrzanego koszyka. Otwory smarowe znajdują się zwykle w pierścieniu wewnętrznym. W przekładniach śmigłowców – zwłaszcza w przekładni głównej – pierścień wewnętrzny łożyska często scala się z wałem klienta. Kilka innych łożysk umożliwia też scalenie pierścieni zewnętrznych z oprawą klienta. Takie rozwiązania są dla klientów wygodne i oszczędne wagowo.

Łożysko satelity

Łożyskiem satelity jest zazwyczaj jedno- lub dwurzędowe łożysko baryłkowe.

W łożyskach baryłkowych środek sfery wyznaczanej przez bieżnię w pierścieniu zewnętrznym leży na osi łożyska. Dzięki temu łożyska tego typu są wahliwe i niewrażliwe na niewspółosiowość wału względem oprawy, wynikającą na przykład z ugięcia wału. Łożyska baryłkowe są przeznaczone do przenoszenia dużych obciążeń promieniowych, a także dużych obciążeń osiowych w obu
kierunkach.

Pierścienie zewnętrzne wytwarza się zwykle z wbudowanym zewnętrznym uzębieniem; w dalszej kolejności wykończa się bieżnię i składa całe łożysko. Wszystkie koła zębate są nawęglone; wybór materiałów obejmuje między innymi AISI 9310, Vasco X2 oraz Pyrowear 53.

Łożysko ramy


Zespół ramy podpiera się na ogół parą łożysk, które zasadniczo przyjmują obciążenie aerodynamiczne z wirnika, identyczne co do rzędu wielkości z ciężarem śmigłowca.

Łożyska kulkowe skośne o styku trzypunktowym (3PCBB) są poprzecznymi jednorzędowymi łożyskami kulkowymi skośnymi z bieżniami zaprojektowanymi pod kątem przenoszenia obciążeń osiowych oddziałujących w obu kierunkach, co czyni je idealnymi do tego zastosowania. Obciążenie robocze oddziałuje głównie w jednym kierunku, ze względu na ciąg wirnika; jego natura może jednakże wahać się między główną siłą ciągu (wymaganą do lotu) a stanem odwrotnym, któremu odpowiada ciężar ramy i układu wirnika.

Pierścień zewnętrzny łożyska projektuje się często z wbudowanym obrzeżem, pełniącym dwojaką funkcję: przeciwdziałania obrotom oraz przylegania do oprawy. Pierścienie wytwarza się typowo ze stali nawęglonej AISI M50 NIL VIM VAR, wałeczki ze stali AISI M50 VIM VAR, a koszyk z posrebrzanej stali AISI 4340.

Tych samych materiałów można używać w łożyskach walcowych zestawianych w zespoły z 3PCBB.

Elastomerowe zawieszenie przekładni głównej

W wielu śmigłowcach przekładnia główna jest odizolowana od struktury kadłuba statku powietrznego elastomerowym zawieszeniem. Odizolowanie drgań od kadłuba uzyskuje się przez stosowanie rozmaitych konfiguracji zawieszenia. Do powszechnych konfiguracji izolatorów należą układy kasetowe (nazywane też izolatorami walcowymi bądź promieniowymi), łożyska oczkowe oraz izolatory płaskie. W każdej konfiguracji izolująca drgania warstwa tworzywa elastomerowego oddziela od siebie dwa elementy metalowe, z których jeden przymocowany jest do przekładni, a drugi do kadłuba. Izolatory przekładni głównej mogą wykorzystywać, zależnie od wymagań ze strony klienta, pojedynczą warstwę elastomeru albo elastomer i zespół metalowych podkładek. Metalowe podkładki zapewniają większą sztywność w określonym kierunku oddziaływania obciążenia. SKF wytwarza elastomerowe zawieszenia przekładni w różnorodnych konfiguracjach.
SKF logo