Расчет уравновешивающего механизма толкающего типа с пружинным аккумулятором

Расчет уравновешивающего механизма толкающего типа с пружинным аккумулятором

Курсовая работа

на тему:

Расчет уравновешивающего механизма толкающего типа с

пружинным аккумулятором

Содержание

уравновешивающий механизм аккумулятор

1.       Краткое описание

.        Исходные данные

.        Определение момента качающейся части орудия

.        Определение плеч действия сил аккумулятора

.        Определение силовой характеристики аккумулятора

.        Определение момента неуравновешенности качающейся части

.        Определение момента сил сопротивления сил повороту качающейся части

.        Определение сил на рукоятке подъемного механизма

.        Графическое представление результатов

.       
Краткое описание

Уравновешивающий механизм толкающего типа состоит из двух колонок, симметрично расположенных по отношению к плоскости стрельбы.

Каждая колонка состоит из двух цилиндров - внутреннего и наружного. Внутренний цилиндр, при помощи шаровой пяты, соединен с верхним стаканом. Наружный цилиндр соединен с кронштейном люльки при помощи шарнира скольжения. Внутри цилиндров, опираясь в их донья, помещается винтовая пружина сжатия прямоугольного сечения. (рис. 1)

.        Исходные данные

Q_k = 3250кг. - вес качающейся части;

U = 800 мм. - расстояние от оси цапф до ц.т. по горизонтали при φ=0⁰;

V = - 78 мм. - расстояние от оси цапф до ц.т. по вертикали при φ=0⁰;

φ = 0⁰ - минимальный угол вертикального наведения;

φ = 65⁰ - максимальный угол вертикального наведения;

a = 922,7 мм. - расстояние от оси цапф до нижнего неподвижного шарнира А по горизонтали;

с = 527,2 мм. - расстояние от оси цапф до нижнего неподвижного шарнира В по вертикали;

g = 0 мм. - расстояние от оси цапф до верхнего неподвижного шарнира А по вертикали при φ=0⁰;

r = 555 мм. - радиус кронштейна;

K₁ = 2 - число колонок;

.        Определение момента качающейся части орудия

Начальный угол, характеризующий положение ц.т. Q_k относительно оси цапф при φ=0⁰

α = arctgV/U = - 5⁰35’

Радиус - вектор

ρ = √U² +V² =80,5

Прочие силы Q_k в зависимости от угла φ

U_φ = ρcos(φ+α) = 80,5cos(φ+α)

Момент веса качающейся части

M_k = Q_kU_φ = 3300U_φ

Результаты вычисления заносим в таблицу 1.

Таблица 1

Полученный момент необходимо уравновесить уравновешивающим механизмом на всех углах вертикального наведения. Для этого, в зависимости от конструкции и требуемой точности уравновешивания механизма.

Необходимое уравновешивание достигается посредствам подбора основных параметров уравновешивающего механизма.

Выбор типа аккумулятора зависит от момента веса качающейся части орудия, диапазона углов вертикального наведения и места его расположения.

С увеличением момента влияние неточности уравновешивающего механизма становиться настолько ощутимо, что выбор того или иного уравновешивающего механизма должен быть произведен с учетом потерь от трения во всех сочленениях звеньев механизма и аккумулятора. Величина этих должна быть не более 0,5 - 2% от общего момента качающейся части.

Необходимо принимать конструктивные решения, при которых потери на трение сводятся к минимуму.

Уравновешивающие механизмы толкающего типа могут обеспечивать удовлетворительное решение, только для легких артиллерийских систем, не предназначенных для зенитных целей, поэтому их можно рекомендовать для полевых систем калибром до 130 мм., с максимальным углом вертикального наведения φ = 60⁰.

При проектировании уравновешивающих механизмов вес выстрела и вес движущихся частей аккумулятора, ввиду их малого влияния на уравновешивание, как правило, учитывать не следует.

Теоретическим исследованием и экспериментами, проведенными при разработке динамического расчета полевых артиллерийских систем, выявлено, что характер колебаний качающейся части артиллерийской системы при выстреле является сложным.

При этом существенного влияния выбора зазоров в механизме вертикального наведения при начальном положении в ту или иную сторону на величину максимальной нагрузки U_max по вопросу принятия переноса качающейся части на казенную или дульную часть не дается.

.        Определение плеч действия сил аккумулятора

Согласно схеме качающейся части определяем сторону b из ∆BOD косоугольного ∆AOB и угол γ.

Угол между сторонами b и r, при различных углах наведения

ψ = (γ + φ) + φ = 29⁰45 + φ

Расстояние между неподвижным В и подвижным А шарнирами

a_φ = √b² + r² - 2∙b∙r∙cosψ

Плечо действия сил аккумулятора

h = rb/a_φ∙sinψ

Результаты вычисления в таблице 2.

Таблица 2

.        Определение силовой характеристики аккумулятора

УМ качающего типа обычно состоит из двух колонок, расположенных симметрично относительно ствола.

Необходимые силы аккумулятора (для одной колонки):

Р_н = М_k/Kh = M_k/2h, K = 2 - число колонок;

Ход пружины, соответствующий произвольному углу φ вертикального наведения, принимая, что работа его начинается с φ = 65⁰ :

x_φ = a_φ65 - a_φ;

Результаты вычислений вносим в таблицу и строим график Р_н. Согласно кривой необходимых сил, определяем силы пружины. Прямая сил пружины проходит близко к кривой необходимых сил. Из графика берем:

при φ = 0⁰:

P_φ0 = 2861;

при φ = 65⁰:

P_φ65 = 1406;

Жесткость пружины:

z = (P_φ0 - P_φ65)/x_φmax = 24,32 кг/см;

Сила пружины аккумулятора при различных углах наведения:

P_φ = P_φ65 + z x_φ = 1406 + 24,32 х_φ;

Эффективную силу определяем с учетом потерь на трение пружин о стенки аккумулятора.

Устойчивость пружины характеризуется отношением:

Н/D = 7,45;

H = 781 мм. - свободная высота пружины;

D = 105 мм. - средний диаметр пружины;

Т.к. полученное отношение попадает между 5 и 10, то потери на трение принимаем ±4%

Сила аккумулятора при опускании и поднятии ствола:

P_oφ = 1,04 Р_φ;

P_пφ = 0,96 Р_φ;

Результаты вычисления вносим в таблицу 3.

Таблица 3

.        Определение моментов неуравновешенности качающей части

Эффективный момент для двух колонок:

М_о = КР_оφh - при опускании установки;

М_п = КР_пφh - при поднятии установки;

К = 2 - число колонок;

Момент неуравновешенности качающейся части:

М_он = М_о - М_к - при опускании установки;

М_пн = М_п - М_к - при поднятии установки.

Результаты вычислений вносим в таблицу 4.

.        Определение момента сил сопротивления сил повороту качающейся части

Предаточное отношение от шарнира А к оси цапф:

i_A = (r∙b∙cosψ - b²)/a²_φ;

для шарнира В:

i_B = (r∙b∙cosψ - r²)/a²_φ;

Момент трения в опорах А:

M_oA = K∙f∙r_mA∙i_A∙P_oφ - при опускании установки;

М_пА = K∙f∙r_mА∙i_А∙ P_пφ - при поднятии установки;

Момент трения для опоры В:

M_oВ = K∙f∙r_mВ∙i_В∙P_oφ - при опускании установки;

М_пВ = K∙f∙r_mВ∙i_В∙ P_пφ - при поднятии установки;

f = 0,12 - коэффициент трения скольжения стали по броне;

r_mА = 1,5 см. - радиус трения или радиус оси в опоре А;

r_mВ = 2,5 см. - радиус трения или радиус оси в опоре В;

Суммарный момент трения в опорах уравновешивающего механизма, приведенный к оси цапф:

М_от = М_оА + М_оВ - при опускании установки;

М_пт = М_пА + М_пВ - при поднятии установки;

Угол наклона аккумулятора к горизонту:

θ = γ + arcsin(r/a_φsinψ);

Равнодействующая сила, действующая на цапфы:

R_o = √K²∙P_oφ² + Q_k² - 2∙K∙P_oφ∙Q_k∙sinθ - при опускании установки;

R_п = √K²∙P_пφ² + Q_k² - 2∙K∙P_пφ∙Q_k∙sinθ - при поднятии установки;

Момент трения на цапфах качающейся части:

М_оu = μ∙r_m∙R_o - при опускании установки;

М_пu = μ∙r_m∙R_п - при поднятии установки;

r_m= 0,5d = 4,5 см. - радиус трения;

d = 9 см. - диаметр цапф.

Приведенный коэффициент трения скольжения для опоры с игольчатым подшипником:

μ = 28Кd_o/dd_k = 0,0216;

К = 0,01 см. - коэффициент трения скольжения игольчатого подшипника; _o = 12,5 см. - диаметр игольчатого подшипника по центру игл; _k = 1,8 см. - диаметр иглы;

Момент сопротивления повороту качающейся части:

М_ос = М_он + М_от + М_оu - при опускании установки;

М_пс = - М_пн + М_пт + М_пu - при поднятии установки.

Результаты вычислений вносим в таблицу 4.

8.       Определение сил на рукоятке подъемного механизма

Силы на рукоятке подъемного механизма при установившемся движении:

P_ор = M_ос/ηr_рi - при опускании установки;_пр = M_пс/ηr_рi - при поднятии установки;

η = 0,233 - КПД привода механизма;

r_p = 175 мм. - радиус рукоятки;

i = 297 - передаточное число привода подъемного механизма от рукоятки к сектору.

Результаты вычислений вносим в таблицу 4.

Таблица 4

.       
Графическое представление результатов

Графики кривых Р_φ, Р_оφ, Р_пφ.

Графики кривых М_к, М_о, М_п