книги / Проектирование лафетов и противооткатных устройств артиллерийских орудий
..pdfКонструктивные характеристики накатника D„, |
d\ и L„ |
|||
рассчитываются по следующим зависимостям: |
|
|||
1 До |
D B = 2. Kw W0 |
= |
I J k |
K = K L-h |
к Р0 |
п LH . 4 |
Г Ы |
|
|
|
|
|
|
где Ро - начальное (минимальное) давление воздуха в накатни ке; [ар] - допустимое напряжение растяжения в материале штока; WQ - необходимый объем воздуха в накатнике при на чальном давлении; Пх - максимальное предельное усилие на катника. Значения величин WQ, Пх и Wh—определяются выра жениями
w0 = Я 0Л = |
Пх = 1,1 П'0 т- |
WH= KwW0, |
||
где WH- объем полости накатника. В проектировочных расчетах |
||||
для полевой артиллерии можно принять |
|
|||
2,25 < Kw <2,5, |
|
|
1,15 < KL <1,25, |
|
3,5<[ар] <4,5-104 н/см2, |
350 <Р0 <550 н/см2 |
|||
Толщина стенок рабочего и внешнего цилиндров определя |
||||
ется по зависимостям |
|
|
|
|
|
3[О с] |
+4fy |
} |
|
z > 1 Р [ 13Ш |
+4^ - i l |
|||
n" 2 |
"W 3lG« ] - 2^ |
J |
||
1 |
f Гг--- 1------ |
> |
||
3G M( |
+2PX |
- 1 , |
||
ZB> - D B |
^ } |
- 4Д |
||
2 |
{ U |
J |
||
|
№ |
« ] |
4 Рх |
|
где Px - максимально возможное давление воздуха в накатнике; [<тсж], [ар] - допускаемые напряжения сжатия и растяжения в материале стенок цилиндров.
Впроектировочных расчетах рекомендуется принять:
«1,25/Qт, 4,5<[асж]и[стр]<6,5-104 н/см2
Врезультате проектирования накатника будут получены номинальные текущие значения его усилий в режиме отката
инаката, которые представляються в виде таблицы:
X |
и х |
Z |
0 |
По |
X |
Х\ |
п, |
|
Хг |
п 2 |
|
X |
Пл |
0 |
1.4.Торможенный откат ствола АО
1.4.1.Суммарная сила сопротивления откату
Торможенный откат происходит под воздействием силы давления пороховых газов на дно канала ствола и силы сопро тивления откату, являющейся суммой многих сил. Суммарная сила сопротивления откату (СССО) определяется из выражения
Я(х) = П*(*)+Фт,(* ,^ ) ,
где Фто(х,)Т) - усилие гидравлического тормоза отката;
П*(х) - избыточное усилие накатника в режиме отката, опреде
ляемое выражением
П*(х)= П(х) + R f - gM0sin (p,
где П(х) - усилие накатника в режиме отката; Rf - суммарная сила трения, не зависящая от веса подвижных деталей и давле ния рабочей среды в противооткатных устройствах.
Rf = gM0( f cosy+ vnПф),
В качестве закона изменения СССО может быть принят любой целесообразный, в т.ч. и так называемый желательный.
1.4.2. Желательный закон изменения СССО
Желательный закон изменения суммарной силы сопротив ления откату —это закон, при котором максимально использу ются возможности лафета по торможению отката ствола. Этот закон четырехпериодный; значения СССО в угловых точках оп
ределяются из выражений |
|
|
X |
при |
х = 0, |
я. |
при |
х = х1? |
R(x) = |
при |
II |
|
||
- R2~ К (х3 - х2) |
при |
х = х3, |
Л |
при |
х = X, |
|
|
1ия СССО в начале и конце отката; R\, R2, R; X], х2, *з - значения СССО в угловых точках и координаты угло вых точек закона изменения СССО; X - длина отката; К - ко эффициент угла наклона верхней границы допустимых значений
СССО, определяемый соотношением
Л _ ём о
я,+дя, ’
где # ь A#i - высота линии огня (линии цапф) и заглубление центра давления сошника. Схема желательного закона измене ния СССО представлена на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Схема желательного закона из
менения СССО (R - граница допусти мых значений СССО)
К параметрам желательного закона изменения СССО отно сятся величины: RQ, R\, Rm, хь х2, х3, при этом входящие в них величины П*(х) определяются из условия стрельбы прямой на водкой, как наиболее сложного варианта с точки зрения устой чивости АО при выстреле. В этом случае избыточное усилие на катника определяется при условии (р = 0 из равенства
П*0) = ПО) + Rf .
Координаты угловых точек закона изменения СССО опре деляются из условий максимального использования возможно стей лафета, плавности работы противооткатных устройств и технологичности изготовления деталей, формирующих закон изменения гидравлической силы сопротивления откату. В каче стве координат угловых точек закона целесообразно принять
*i = 1Д; x2=L„; х3=0,95А,,
где 1Д, 1П - путь свободного отката ствола к моменту вылета снаряда из канала ствола и к концу периода последействия. На чальные и конечные значения СССО определяются равенствами
Яо=П„, |
Rk = Пх, |
а промежуточные значения СССО - равенствами
=R2 =Rm; R = Rm- К ( х - х 2), при х2 < х < х 3,
где Rm - требуемое максимальное значение СССО.
Максимальное значение суммарной силы сопротивления откату для четырехпериодного закона определяется из условия равенства энергии свободного отката ствола необходимой рабо те СССО (Ео =Ац) и находится из равенства
|
2£ 0+ #(x3- x 2) ( l - x 2)-.R0x ,-j?x(A,-x3) |
" |
Х+х2 - х х |
где Ео - энергия свободного отката ствола (см. раздел 1.2.3).
Скорость торможенного отката ствола зависит от принято го закона изменения СССО. Для четырехпериодного закона (см. раздел 1.4.2) скорости торможенного отката ствола в угло вых точках определяются из выражений
(W0 =O
|
w2 = w « - ^ r { A + A2) |
|
W = { |
V |
Mo |
w3=V |
M 0 |
, K 2 |
- ^ ( A + A 2 + A 3) |
wx = |
= 0 |
|
о v=i / |
при * = 0,
при Х = Х{,
при х = х2,
при х = х3,
при х = Х,
где Aj - работа СССО на z-м периоде отката. Для определения Aj использованы выражения
А \ — “ f a + R m )*i j ^2 = R-m ( Х 2 ~~ Х\) ’
+ к з ) { х з - хг); А = ^ ( Л + Я з ) ( ^ - хз)'
Текущая скорость отката с момента х > Ьп может быть найдена из условия
W2(x) = Wl - - j - А, (х), при Ln <x< X,
М 0
где А}(х)= \R.{x)dx при х,_, <х<хг
■ 4 = 1
Для удобства использования полученные результаты зано сятся в специальную таблицу:
0 |
П \ х ) |
т |
A(x) |
W(x) |
По |
Ro |
— |
0 |
|
Х\ |
|
Rm |
A , |
wx |
X2 |
|
Rm |
A I +A2 |
- w2 |
Хъ |
|
Ri |
Л1+Л2+Л3 |
w3 |
X |
К |
Rx |
A\+A2+A$+A4 |
0 |
В таблице через П* обозначено избыточное усилие накат ника при стрельбе прямой наводкой (ср0 = 0).
1.5.Накат ствола АО при выстреле
1.5.1.Равнодействующая сила наката
Накат - это возвращение ствола в первоначальное положе ние. Он происходит под воздействием равнодействующей силы наката (РСН), переменной по величине и знаку, которая опреде ляется из выражения
P (z )= n * (z )-0 TH(z,©),
где П* (z) - избыточное усилие накатника в режиме наката,
П * (z) = Yl{z)-Rj - gMQsirup; |
n(z) - усилие накатника в ре |
|
жиме наката; Rj- |
- суммарная сила трения; |
|
Фтн (z, со) - |
суммарная сила сопротивления гидравлическо |
|
го тормоза отката-наката: |
Фтн(г,<в) = Фнн(г,<о)+ Фо н (z,co) ; |
Фн н(г,со), Фо н(г,со) - усилие тормоза наката и тормоза отката при накате.
При стрельбе прямой наводкой (ср = 0) избыточное усилие накатника в режиме наката, находится по выражению
П’(г) = П(г)-Л/ .
1.5.2. Законы изменения равнодействующей силы наката
Равнодействующая сила наката (РСН) может изменяться в процессе наката по различным законам в зависимости от ха рактера закона изменения Ф(г) и взаимного расположения этого закона относительно закона Ф,П П*(х). Один из вариантов соче тания этих законов представлен на рис. 1.8.
Здесь усилие П*(г) разго няющее, а усилие Ф(г) тормо зящее. Наиболее целесообраз ным является случай, когда при сложении этих законов получа ется наиболее рациональный закон изменения равнодейст вующей силы Л » .
Для полевых артиллерий ских орудий (АО) наиболее ра циональным и целесообразным
является трехпериодный (классический) закон изменения РСН. Он в наибольшей степени использует возможности лафета, со ответствует естественному изменению составляющих сил и не создает технологических трудностей при изготовлении деталей, формирующих этот закон. Кроме того, трехпериодный закон наиболее прост при использовании в теоретических расчетах. При сложении усилий, представленных на рис. 1.8, получается именно трехпериодный закон. Схема трехпериодного (классиче ского) закона изменения РСН, получаемого при сложении этих усилий, представлена на рис. 1.9.
Значение РСН в угловых точках для этого закона определя
ется соотношением |
|
|
|
|
P0- K 0z |
при |
0 < z < z t, |
Н?)= |
О |
при |
z1 < z < z 2> |
|
- Рх |
при |
z2 < z < X , |
где Р0, Р] - начальное и конечное значение РСН; z, zb z2 - путь наката (х = X - z) и координаты угловых точек закона измене ния РСН. Коэффициент угла наклона определяется из условия
*1
Рис. 1.9. Схема трехпериодного (классического) закона изменения РСН
Вторая угловая точка классического закона изменения РСН определяется физическими свойствами гидравлического тормо за отката-наката, а именно: соответствует моменту выбора ва куума в тормозе отката при накате.
1.5.3.Проектировочные зависимости
Впроектных разработках АО по процессу наката ствола необходимо определить следующие характеристики:
Р0, Р] - начальное и конечное значения равнодействующей силы наката;
z\, z2 - координаты угловых точек закона изменения РСН. Начальное значение равнодействующей силы наката нахо
дится из условия
Р0 <П*(г = 0),
где П* (z = 0) - избыточная сила накатника в начальный момент наката. Конечное значение равнодействующей силы наката Р\
зависит от многих факторов, в частности, от типа АО и требуе мой максимальной скорости наката. В АО классического типа (без дополнительной опорной плиты перед лобовой коробкой лафета) величина силы Р\ определяется из условия статистиче ской устойчивости АО при накате ствола с использованием со отношения
P ^ g M , к
где Н\, LT- высота линии цапф и расстояние от линии опоры ко лес до линии центра масс орудия в боевой положении; А/6, г|(р- масса АО в боевом положении и коэффициент запаса по стати ческой устойчивости АО при накате (0,75 < т|ф< 1,25).
Вторая угловая точка закона изменения равнодействующей силы наката соответствует моменту выбора вакуума в гидравли ческом тормозе отката-наката и определяется выражением
|
|
|
|
Z2 = £,2 ' |
|
|
где |
|
d 2 _ d 2 |
|
диаметр |
поршня и штока П О |
|
^2 = —2---- 2"> du ^2, d?, - |
||||||
|
|
d\ |
- d b |
|
|
|
и диаметр |
поршня П Н , если |
таковой |
предусмотрен схемой |
|||
НОН. |
|
|
|
|
|
|
|
В проектировочных расчетах рекомендуется принимать |
|||||
|
|
|
\_ _ |
для ГТО веретено-модераторного типа, |
||
|
|
|
3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
^2 |
~ |
Г А V |
- для ГТО шпоночного и канавочного типа. |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
\ |
d \ ) |
|
|
|
Первая угловая точка классического закона изменения РСН должна удовлетворять условию
Z, =2 ( X- z 2)-±-<z2,
при выполнении которого закон изменения РСН будет трехпе риодным (классическим). При z\ > z2 необходимо принять z\ = z2. В этом случае закон изменения РСН будет двухпериодным. Вид его представлен на рис. 1.10. В этом случае значение РСН во второй точке определяется из условия
Л =2 Л ' А - , ' - f t .
\2г J
1.5.4.Параметры наката ствола
Параметры наката зависят от закона изменения РСН. Для трехпериодного (классического) закона скорости наката в угло вых точках и на заключительном периоде наката определяются из выражений
co(z = о)= 0 |
|
при |
z = 0, |
и . |
2 z,1У |
при |
О < z < z1, |
при |
|
||
со2 = с о0 |
|
zx< z < z2, |
|
со = < |
|
|
|
|
м , -p\{z - z i ) |
при |
z2 < z < |
|
|
|
( z = x) = ^ |
-Pl( X - z 2) =0 при z -X. |