Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Constructional design of turborop engine planetary gear with propeller pitch adjustment system

Mateusz Eugeniusz Sienicki

Abstract

The subject of this Engineering Thesis was the construction of a planetary gear reducing the rotational speed of the turbine-driven low pressure turbine shaft to the rotational speed appropriate for the propeller shaft. It was assumed that the mechanism should be differentiated from others by small dimensions in relation to the gear ratio. In addition, a propeller pitch adjustment system is included that uses the pusher of own design. At the beginning, a review of the solutions currently used in the aviation market was prepared both in the context of the gearing and the change in the angle of the propeller pitch. On the basis of the assumptions, appropriate ratio was selected and formula was derived. Next, considering the assembly and material conditions, number of gear teeth and characteristic parameters such as gear dimensions, pressure angle, helix angle or module were calculated. The dynamic analysis of the planet gear was also considered to determine applied loads in the system. Strength calculations were preceded by determination of reactions on low pressure turbine shaft bearings and both yokes based on equations of forces and equations of torques around main axes. The method of thought intersections made it possible to select the material and minimum diameters necessary to transfer loads from bending and turning moments. All used bearings had to have greater hourly calculational durability than the required assumed one. The shaft-hub joints were also analyzed for compliance with load capacity standards. Then, calculations to check the toughness of the gears were carried out and the simplifications used earlier were verified. The next step was to create a 3D model in the CAD system. On its basis, detailed drawings of four details and two assembly drawings were made. In addition, a motion animation was created to illustrate the operation of the designed mechanism. Finally, a list of constructional solutions used in the project was prepared for both the gear and the pitch adjustment mechanism. At the same time, the reasonability of their use was shown. The methodology of selecting parametres of holes which reduce the mass of gears was also presented.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Mateusz Eugeniusz Sienicki (FPAE) Mateusz Eugeniusz Sienicki,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Projekt konstrukcyjny reduktora planetarnego silnika turbośmigłowego wraz z układem regulacji skoku łopat śmigła
Supervisor
Szczepan Glita (FPAE/IAAM) Szczepan Glita,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
Lotnictwo i Kosmonautyka (Aerospace Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
26-06-2019
Issue date (year)
2019
Pages
69 + rysunki
Internal identifier
MEL; PD-5193
Reviewers
Szczepan Glita (FPAE/IAAM) Szczepan Glita,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Marek Matyjewski (FPAE/IAAM) Marek Matyjewski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
przekładnia, silnik turbośmigłowy, śmigło przestawialne
Keywords in English
gear, turboprop engine, adjustable pitch propeller
Abstract in Polish
Tematem pracy była konstrukcja przekładni planetarnej redukującej prędkość obrotową wału turbiny niskiego ciśnienia silnika turbośmigłowego do prędkości obrotowej odpowiedniej dla wału śmigła. Założono, aby mechanizm wyróżniał się spośród innych małymi gabarytami w stosunku do wykonywanego przełożenia. Dodatkowo dołączono układ regulacji skoku łopat śmigła wykorzystujący popychacz własnego projektu. Na początku wykonano przegląd rozwiązań stosowanych obecnie na rynku lotniczym, zarówno w kontekście przekładni, jak i zmiany kąta nastawu śmigieł. Na podstawie założeń dobrano odpowiednie przełożenie i wyprowadzono na nie wzór. Następnie, uwzględniając warunki montażowe i materiałowe, obliczono ilość zębów kół oraz parametry charakterystyczne, takie jak wymiary kół, kąt pochylenia linii zęba, kąt przyporu czy moduł. Rozpatrzono również analizę dynamiczną koła obiegowego w celu określenia działających obciążeń w układzie. Obliczenia wytrzymałościowe poprzedziło określenie reakcji na łożyskach wału turbiny niskiego ciśnienia oraz obu jarzm na podstawie równań równowagi sił oraz momentów wokół osi głównych. Metoda przecięć myślowych umożliwiła dobranie materiału oraz minimalnych średnic niezbędnych do przeniesienia obciążeń od momentów gnących i skręcającego. Wszystkie wykorzystane łożyska musiały cechować się większą trwałością godzinową obliczeniową od wymaganej założonej. Przeanalizowano również połączenia wał – piasta pod kątem spełnienia norm nośności. Następnie przeprowadzono obliczenia sprawdzające wytrzymałość kół zębatych i zweryfikowano zastosowane wcześniej uproszczenia. Kolejnym etapem było wykonanie modelu 3D w systemie CAD. Na jego podstawie sporządzono rysunki wykonawcze czterech detali oraz dwa rysunki złożeniowe. Dodatkowo stworzono animację ruchową obrazującą działanie opracowanego mechanizmu. Na koniec przygotowano zestawienie rozwiązań konstrukcyjnych wykorzystanych w projekcie, zarówno wobec przekładni, jak i systemu nastawu łopat. Pokazano przy tym zasadność ich użycia. Przedstawiono również metodologię doboru otworów zmniejszających masę kół zębatych.
File
    Request a WCAG compliant version
    Local fields
    Identyfikator pracy APD: 34640

    Uniform Resource Identifier
    https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT603fdeb5993c4a7dadfd1f34601a7c58/
    URN
    urn:pw-repo:WUT603fdeb5993c4a7dadfd1f34601a7c58

    Confirmation
    Are you sure?
    Report incorrect data on this page
    clipboard