книги / Проектирование лафетов и противооткатных устройств артиллерийских орудий

Рис. 5.7. Схема пол­ ного скругления кромок отверстия

Коэффициент скорости истечения есть отношение дейст­ вительной скорости истечения к теоретической. Из уравнения Бернулли для реальной жидкости при

Zx = H \Px* P 2*Z 2*0

можно получить

F = cpV2^tf,

где (р - коэффициент скорости истечения, равный

V 1

ФЧ = л/Г^ -

Коэффициент сжатия струи есть отношение сечения струи после истечения через малое отверстие в тонкой стенке (диафрагма) к сечению отверстия

где 1S1, *So —сечение струи и сечение отверстия. Коэффициент сжатия струи зависит от степени скругления входных кромок отверстия. В зависимости от степени скругления кромок коэф­ фициент сжатия струи изменяется в диапазоне 1> е > 0,5,

при этом:

8 = 1 - для отверстия с полностью скругленными кромками;

е = 0,5 - для отверстия с острыми кромками.

Радиус полного скругления кромок определяется из соотношения г, =

= (V 2 -l) г0, где г0 - радиус отверстия.

Следовательно, для полного скругле­ ния кромок отверстия толщина стенки должна быть не менее г\. Схема полного скругления кромок показана на рис. 5.7.

Коэффициент расхода есть отношение действительного расхода к теоретическому. Учитывая, что

1 s

из формулы объемного расхода получаем о = VS = рот,

£

где 6Т= VrS0; ц = .---- - коэффициент расхода.

V1+^

Коэффициент силы гидравлического сопротивления

есть отношение действительной силы гидравлического сопро­ тивления к теоретической. Определим силу гидравлического со­ противления по выражению

Ф =PiSu

где S\, Р\ - площадь поршня и давление под поршнем. Исполь­ зуя уравнение Бернулли для реальной жидкости при условиях

Z\ « Z.2я * ~0) S]» S2

и полученные ранее зависимости

	V2 =<pV2T;	F2S2 =		^ ;	^ = 8 S0,
где V2T - теоретическая скорость истечения жидкости, приведем
исходное соотношение к виду
		Y	^
			^±-VL
		2	g	n2 Y\
				S{
где Кф «	“ коэффициент силы гидравлического сопротив-
	8
ления. Последнее уравнение отличается от формулы Канэ толь­
ко наличием коэффициента Кф				^
	Вопросы для самоподготовки
1.	Гидравлические	тормозные			устройства. Назначени
и типовые схемы.

2.Тормозные жидкости. Основные характеристики и тре­ бования.

3.Основные законы состояния идеальной жидкости. Закон неразрывности.

4.Основные законы состояния идеальной жидкости. Закон сохранения механической энергии (уравнение Бернулли).

5.Гидравлическое сопротивление: типовые варианты местных гидравлических сопротивлений.

6.Гидравлические потери: формула Вейсбаха.

7.Уравнение Бернулли для реальной жидкости.

8.Коэффициент сжатия струи.

9.Коэффициент скорости истечения жидкости.

10.Коэффициент расхода жидкости.

11.Сила гидравлического сопротивления ГТО простейшего

типа (формула Канэ, вывод).

12. Коэффициент силы гидравлического сопротивления.

Сила гидравлического сопротивления в ГТОН данного типа на периоде отката образуется за счет перемещения поршня тор­ моза отката, в результате чего жидкость из рабочей полости 1 через отверстия постоянного сечения fii перетекает в полость 4, а из неё через сечение ах в запоршневую полость 2 и через сече­ ние Q2+ az в запоршневую полость 3. Сечения ах, i02, az вы­ браны таким образом, что при любых условиях эксплуатации выполняется следующее:

а) жидкость из полости 1 перетекает в полость 4 почти без сопротивления и потерь энергии (следовательно, полости 1 и 4 можно считать единой полостью);

б) жидкость из полости 4 (из полости 1) в первую очередь должна перетекать в полость 3 (следовательно, полость 3 при всех условиях эксплуатации заполняется полностью).

Для того чтобы эти два условия выполнялись, необходимо

при проектировании ГТОН выполнить условия
О, » 0 . 2 + ах + az, 0 .2 + az> ах.	(6.1)

Тормоз отката-наката этого типа может работать в двух ва­ риантах:

а) в откат идет шток; б) в откат идет цилиндр.

Далее рассмотрим только первый случай. Схема работы ГТОН в этом случае показана на рис. 6.2, где: V\, Vi2, Vl3- ско­ рость столба жидкости в полости 1(4), скорость истечения стру­ ек жидкости из полости 1 в полость 2 и скорость истечения струек жидкости из полости 1 в полость 3; I, II, III - характер­ ные сечения гидравлического тракта; W, Ф - скорость отката и сила гидравлического сопротивления тормоза отката.

При откате ствола и выходе из полости ГТОН некоторой части штока 5 в полости 2 образуется вакуум (Р2~ 0).

6.1.3.Сила гидравлического сопротивления ГТОН

врежиме отката

Сила гидравлического сопротивления ГТОН веретено­ модераторного типа в режиме отката для случая, когда в откат идет шток, находится из функциональной зависимости

Ф —P\'S\ + P44S4 —P2-S2 —PyS-},

(6.2)

где P\, P2, P3, Pi - давления в полостях 1, 2, 3, 4; S\, S2, S3, Si -

рабочие площади поршней. В соответствии с рис. 6.1 и 6.2, ра­ бочие площади поршней находятся из равенств

В соответствии с условиями а), б) и условиями (6.1) имеют ме­ сто равенства

Л « Л , ^ 2* 0.

(6.3)

Используя принятые равенства (6.3), приводим функциональ­ ную зависимость (6.2) к виду

Ф = Л • (S, - Sb) + (Pi - Рз) • S3,

(6.4)

где SQ——d0.

Для определения давлений Pi и Р3 используем второй закон состояния движущейся жидкости (уравнение Бернулли для ре­ альной жидкости) при условии

Zx» Z2 * 0.

Жидкость, вытесняемая из полости 1, расходуется в запоршневую полость 2 и замодераторное пространство 3. Урав­ нения Бернулли для этих направлений (1-2 и 1-3) имеют вид

РV 2

A +lil = A

	у 2q	у	2q	У	2q у
где	£,z - коэффициенты сил гидравлического сопротивления
в сечениях 1-2 и 1-3.
	Скорость	V\	столба жидкости		в полости 1(4), входящая

в уравнения (6.5), равна нулю, поскольку этот столб опирается на поверхность неподвижного поршня тормоза наката. Учиты­

вая, кроме того, второе условие (6.3), принимаем далее до­ пущения

К , * 0 ;	Р г ” 0 .
Следовательно, из (6.5) получаем
р,= -* -уА Ь + Ъ );	А - Л = т - ^ ( 1 + 4 г ) -	(«•«)
2Я	2д

Для определения в уравнениях (6.6) неизвестных скоростей истечения струек жидкости используем соотношения, выте­

кающие из закона неразрывности
			^ \= S } W			u2 = ax zx Vn ,
	о,	= о2 + и3, v3 =S3W =(Cl2 +az )ezVn ,						(6.7)
где	и,,и2 ,о3	-	объемные		расходы в		полостях	1 , 2, 3
(см. рис. 6.2); ех , ez -				коэффициенты сжатия струй в сечениях
1—2 и 1-3; W —скорость отката ствола.
Решая соотношения (6.7) совместно, находим
			S, - S,				S',	(6.8)
	V\2 = ^ ~ ---- vn ~ W					--------------3 ------.
			а Х г Х			( f l j r + Q 2 ) 8 Z
Используя соотношения (6.8), приводим выражения (6.6)
к виду
рх=	У-(§Г1§3	\ 2	\1^2LW2		р _ р - _1_		У 1 ± 1 г^ 2
2ЯI			2	W ’	Г1	Г3 “ 0
		У	8Л'			V ^ 2 + а Х J
Подставляя эти выражения в равенство (6.4), окончательно
находим
			Ф = кфк1^-Щ- W2,					(6.9)
					2Я	а \
где К	Y.

К'ф = 1 ~ ^	\3	Го V	1± ^ \
	1 - ^
J	V *^i)	\ s \ j VQ2 + az J V e z У V1+^* >

В проектировочных расчетах можно принять ЛГф = 1.

6.1.4. Построение необходимого закона изменения площади регулируемого сечения тормоза отката

Основной конструктивной характеристикой ГТОН верете­ но-модераторного типа, как и ГТОН любого другого типа, явля­ ется закон изменения величины площади регулируемого сече­ ния тормоза отката по длине отката. Для его построения исполь­ зуются полученные на предыдущих этапах проектирования следующие данные:

1. Желательный закон изменения суммарной силы сопр тивления откату - R(X).

2.Закон изменения избыточной силы накатника - П(20-

3.Закон изменения скорости торможенного отката ствола - W(X), полученный при использовании желательного закона из­ менения СССО.

4.Выражение для определения силы гидравлического со­ противления ГТОН в режиме отката - (см. (6.9)).

Используя выражение (6.9), при К'ф = 1 и известных зако­ нах изменения R(X), П(А) и W(X), получаем формулу для опре­ деления необходимой величины суммарной площади регули­ руемого сечения тормоза отката в зависимости от пути отката

( б л о )

где Ф (* ) = Д (Х )-П *(Х );

г = Кфf- S ,3;	КФ=Щ *--, y =pg',
2 q	ел-

1У(Х), R(X), П*(Х) - текущие значения скорости торможенного отката, необходимой силы сопротивления откату и избыточной

силы накатника; гх -коэффициент местного гидравлического сопротивления и коэффициент сжатия струи в тормозе отката; S\ — рабочая площадь тормоза отката; р - плотность рабочей

жидкости. В формуле (6.10) принято К'ф »1.

Для определения неизвестной величины рабочей площади тормоза отката в проектировочных расчетах целесообразно ис­ пользовать формулу

		о _ < W	(6.11)
где Ф (Х) -	максимальное значение силы гидравлического со­
противления	тормоза	отката; Рх - максимальное допустимое
давление жидкости в рабочей полости тормоза отката.
В проектировочных расчетах можно принять:
0,0075 < &< 0,125;		0,875 £ e*< 0,975; 2,5 < Р, < 3,5	106н/м2
Результаты расчета по определению ЩХ), R(X),			П*(Х),

Ф(Я), ах целесообразно занести в таблицу, входом в которую яв­ ляется путь отката (X). Кроме того, полученный закон измене­

		ния	площади		ах	регулируемого
/ г\	V	сечения		тормоза		отката		жела­
		тельно		представить			графически,
/		как это показано на рис. 6.3.
'А
			Начальное		сту		и конечное
Рис. 6.3. Закон изменения		ах	значения		площади			регули­
		руемого		сечения тормоза				отката
площади регулируемого		следует		определить			особо, по
	сечения
		приближенным зависимостям
	1		1
	ах * 2 71	; вх - 2 п А].
где do -	диаметр калибровочного отверстия в поршне; Д0, Ai -

зазор на сторону в начальный и конечный момент отката. Для проектировочных расчетов можно принять

До = 2-^3 мм, Д| = 0,25 мм.