Расчет уравновешивающего механизма толкающего типа с пружинным аккумулятором

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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 = 3250кг. - 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

ц0	(ц + б)	cos(ц + б)	Uц, см	Мк, кг см
00	- 5035	0,9952	80,11	260357
5035	00	1,0	80,50	261625
100	4025	0,9956	80,15	260487
200	14025	0,9685	77,96	253370
300	24025	0,9106	73,30	238225
400	34025	0,8250	66,41	215835
500	44025	0,7143	57,50	186875
600	54025	0,5820	46,85	152262
650	59025	0,5087	40,95	133087

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

ц0	ш0	соsш	sinш	aц, см	h, см
00	29045	0,8682	0,4963	64,27	45,5
5035	35020	0,8158	0,5784	68,92	49,6
100	39045	0,7688	0,6395	72,87	51,8
200	49045	0,6461	0,7633	82,16	54,8
300	59045	0,5087	0,8638	91,82	55,5
400	69045	0,3461	0,9382	101,45	54,5
500	79045	0,1779	0,9841	110,55	52,5
600	89045	0,0043	1,0	119,85	49,2
650	94045	0,0828	0,9965	124,10	47,3

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

цо	0о	5о35	10о	20о	30о	40о	50о	60о	65о
х, см	59,83	55,18	51,23	41,94	32,28	22,65	14,1	4,25	0
Pн, кг	2861	2637	2514	2311	2146	1980	1779	1547	1406
Pц,кг	2861	2747	2651	2425	2191	1956	1748	1509	1406
Poц,кг	2975	2856	2757	2522	2278	2034	1817	1569	1462
Pпц, кг	2746	2637	2544	2328	2103	1877	1678	1448	1349

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

цо	00	5035	100	200	300	400	500	600	650
Мк, кгсм	260357	261625	260487	253370	238225	215835	186875	152262	133087
iA	1,495	1,365	1,275	1,11	0,987	0,9	0,835	0,785	0,765
iB	0,493	0,365	0,274	0,108	0,0132	0,101	0,166	0,213	0,232
и0	55007	57031	58054	60047	61013	60038	59022	5702	56013
sinи	0,8203	0,8436	0,8563	0,8729	0,8764	0,8715	0,8604	0,8418	0,8312
Mo, кгсм	270725	283315	285625	276411	252858	221706	190785	154385	138305
Мон, кгсм	10368	21690	25138	23041	14633	6871	3910	2127	5218
МоА, кгсм	1601	1403	1265	1007	809	659	546	443	402
МоВ, кгсм	880	625	454	163	18	123	180	200	103
Мот, кгсм	2481	2028	1719	1170	827	782	726	643	505
Ro,кг	3773	3445	3205	2717	2316	2016	1856	1832	1820
Моu, кгсм	366	340	334	264	225	195	180	178	176
Мос, кгсм	13215	24058	27191	24475	15685	7848	4816	2948	5899
Рор, кг	10,91	19.86	22,45	20,21	12,95	6,64	3,97	2,43	4,87
Мп, кгсм	249977	261590	263558	255148	233433	204593	176190	142483	127615
Мпн, кгсм	-10380	-35	-3071	-1826	-4792	-11242	-10685	-9779	-5472
МпА, кгсм	1477	1295	1167	930	747	608	504	409	371
МпВ, кгсм	812	577	418	150	16	113	167	188	187
Мпт, кгсм	2289	1872	1585	1080	763	721	671	597	558
Rп, кг	3382	3075	2851	2413	2171	1841	1748	1761	1806
Мпu, кгсм	328	298	277	234	211	179	169	171	175
Мпс, кгсм	12998	2205	4933	3140	5766	12142	11525	10547	6205
Рпр, кг	10,7	1,85	4	2,53	4,76	10	9,51	8,7	5,12

9. Графическое представление результатов

Графики кривых Р_ц, Р_оц, Р_пц.

Графики кривых М_к, М_о, М_п

Размещено на Allbest