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

2. Исходные данные

3. Определение момента качающейся части орудия

4. Определение плеч действия сил аккумулятора

5. Определение силовой характеристики аккумулятора

6. Определение момента неуравновешенности качающейся части

7. Определение момента сил сопротивления сил повороту качающейся части

8. Определение сил на рукоятке подъемного механизма

9. Графическое представление результатов

1. 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)

2. Исходные данные

Q_k = 3250 кг. — вес качающейся части;

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

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

ц = 0⁰ — минимальный угол вертикального наведения;

ц = 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 ц=0⁰;

r = 555 мм. — радиус кронштейна;

K₁ = 2 — число колонок;

3. Определение момента качающейся части орудия Начальный угол, характеризующий положение ц.т. Q_k относительно оси цапф при ц=0⁰

б = arctgV/U = - 5⁰35'

Радиус — вектор

с = ?U² +V² =80,5

Прочие силы Q_k в зависимости от угла ц

U_ц = сcos (ц+б) = 80,5cos (ц+б) Момент веса качающейся части

M_k = Q_kU_ц = 3300U_ц

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 ц = 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.

4. Определение плеч действия сил аккумулятора Согласно схеме качающейся части определяем сторону b из? BOD косоугольного? AOB и угол г.

Угол между сторонами b и r, при различных углах наведения ш = (г + ц) + ц = 29⁰45 + ц Расстояние между неподвижным В и подвижным, А шарнирами

a_ц = vb² + r² — 2•b•r•cosш Плечо действия сил аккумулятора

h = rb/a_ц•sinш Результаты вычисления в таблице 2.

Таблица 2

5. 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 ц вертикального наведения, принимая, что работа его начинается с ц = 65⁰ :

x_ц = a_ц65 — a_ц;

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 ц = 0⁰:

P_ц0 = 2861;

при ц = 65⁰:

P_ц65 = 1406;

Жесткость пружины:

z = (P_ц0 — P_ц65)/x_цmax = 24,32 кг/см;

Сила пружины аккумулятора при различных углах наведения:

P_ц = P_ц65 + z x_ц = 1406 + 24,32 х_ц;

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_oц = 1,04 Р_ц;

P_пц = 0,96 Р_ц;

Результаты вычисления вносим в таблицу 3.

Таблица 3

6. Определение моментов неуравновешенности качающей части Эффективный момент для двух колонок:

М_о = КР_оцh — при опускании установки;

М_п = КР_пцh — 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.

7. Определение момента сил сопротивления сил повороту качающейся части Предаточное отношение от шарнира, А к оси цапф:

i_A = (r?b?cosш — b²)/a²_ц;

для шарнира В:

i_B = (r?b?cosш — r²)/a²_ц;

Момент трения в опорах А:

M_oA = K•f•r_mA•i_A•P_oц — при опускании установки;

М_пА = K•f•r_mА•i_А• P_пц — при поднятии установки;

Момент трения для опоры В:

M_oВ = K•f•r_mВ•i_В•P_oц — при опускании установки;

М_пВ = K•f•r_mВ•i_В• P_пц — 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:

и = г + arcsin (r/a_цsinш);

Равнодействующая сила, действующая на цапфы:

R_o = vK²•P_oц² + Q_k² — 2•K•P_oц•Q_k•sinи — при опускании установки;

R_п = vK²•P_пц² + Q_k² — 2•K•P_пц•Q_k•sinи — при поднятии установки;

Момент трения на цапфах качающейся части:

М_оu = м? r_m•R_o — при опускании установки;

М_пu = м? 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:

м = 28Кd_o/dd_k = 0,0216;

К = 0,01 см. — коэффициент трения скольжения игольчатого подшипника;

d_o = 12,5 см. — диаметр игольчатого подшипника по центру игл;

d_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/зr_рi — при опускании установки;

P_пр = M_пс/зr_рi — при поднятии установки;

з = 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

9. Графическое представление результатов Графики кривых Р_ц, Р_оц, Р_пц.

Графики кривых М_к, М_о, М_п