- •Тульский государственный университет
- •Кафедра Расчёт и проектирование автоматических машин лекции
- •Тула – 2009
- •Лекция 1 введение
- •1.1. Предмет, цели и задачи курса.
- •1.2. Краткие исторические сведения о развитии станков и установок автоматических машин
- •1.3. Классификация станков и установок (по в.А.Малиновскому)
- •Лекция 2 общие сведения о станках и установках автоматических машин
- •2.1. Основные определения
- •2.2. Конструкции станков и установок автоматического оружия
- •2.2.1. Вертлюги
- •2.2.2. Остовы
- •2.2.3. Механизмы горизонтального наведения (поворотные механизмы)
- •2.2.4. Механизмы вертикального наведения (подъемные механизмы)
- •Углы вертикального наведения
- •2.2.5. Ограничители рассеивания
- •2.2.6. Выравнивающие механизмы и устройства
- •2.2.7. Регулировочные механизмы и устройства
- •2.2.8. Уравновешивающие механизмы
- •2.2.8.1. Уравновешивание момента силы тяжести качающейся части
- •2.2.8.2. Уравновешивание силы тяжести подъемной части (рисунок 2.10)
- •2.2.9. Амортизаторы
- •2.2.10. Элементы, связанные с питанием оружия коробкодержатели
- •Лекция 3 требования, предъявляемые к станкам и установкам
- •3.1. Мощность стрельбы
- •3.2. Маневренность системы
- •3.3. Надежность работы
- •3.4. Удобство обслуживания и простота содержания
- •3.5. Производственно-экономические требования
- •4.2. Требования, предъявляемые к амортизаторам станков и установок автоматических машин
- •4.3. Типы амортизаторов
- •4.4. Схемы работы амортизаторов. Импульсно-силовые диаграммы
- •4.5. Расчет пружины амортизатора при отсутствии демпфера
- •4.6. Расчет пружины амортизатора при использовании демпферов сухого трения
- •Лекция 5 расчет и проектирование гидравлических тормозов отката и наката
- •5.1. Назначение гидравлических тормозов отката - наката и требования, предъявляемые к ним. Сущность работы гидравлических тормозов
- •5.2. Конструктивные схемы гидравлических тормозов.
- •5.3. Определение усилия гидравлического сопротивления канавочного тормоза отката
- •5.4. Проектирование гидравлического тормоза отката
- •5.5. Определение усилия гидравлического сопротивления канавочно-игольчатого тормоза в накате
- •5.6. Определение скорости движения откатных частей при свободном откате
- •5.7. Определение скорости движения откатных частей при торможенном откате
- •Лекция 6 расчет уравновешивающих механизмов
- •6.1. Анализ существующих схем уравновешивания
- •6.2. Пружинные уравновешивающие механизмы тянущего типа
- •6.3. Пружинные уравновешивающие механизмы толкающего типа
- •6.4. Уравновешивающий механизм со спиральной пружиной
- •Лекция № 7 расчет механизмов наведения
- •7.1. Общие замечания
- •7.2. Реакции, действующие на качающуюся часть станка
- •7.3. Реакции, действующие на вращающуюся часть станка
- •7.4. Секторный подъемный механизм
- •7.5. Секторный поворотный механизм
- •7.6. Винтовой подъемный механизм
- •Лекция № 8 обеспечение устойчивости полевых станков при стрельбе
- •8.1. Вводная часть
- •8.2. Продольная устойчивость при откате
- •8.2.1. Предварительные замечания
- •8.2.2. Условие продольной устойчивости
- •8.2.3. Исследование условия продольной устойчивости и меры ее обеспечения
- •8.2.4. Определение наименьшей длины отката с сохранением устойчивости
- •8.2.5. Опорные реакции при продольных направлениях стрельбы
- •8.3. Поперечная устойчивость при откате
- •8.3.1. Предварительные замечания
- •8.3.2. Об устойчивости зенитных систем
- •8.3.3. О поперечной устойчивости станков для стрельбы по наземным целям
- •Станок с одной опорной точкой сзади
- •Станок с двумя опорными точками сзади
- •Список литературы
6.4. Уравновешивающий механизм со спиральной пружиной
Подобный уравновешивающий механизм имеет две спиральные пружины, симметрично расположенные по обе стороны качающейся части (рис. 6.5). Спиральные пружины создают компенсирующий момент Му, обратный по знаку моменту веса качающейся части.
Такие уравновешивающие механизмы не дают полного уравновешивания, но весьма просты по своей конструкции и поэтому довольно широко применяются в малокалиберной артиллерии и в пулеметных системах.
Момент веса качающейся части относительно оси качания, как и в предыдущих случаях, выражается зависимостью
где применительно к рисунку 6.5 ; при положении центра тяжести выше оси канала ствола .
Уравновешивающий момент определяется по зависимостям
; (6.16)
, (6.17)
где - момент сопротивления прямоугольного сечения пружины;
- возникающие в пружине напряжения;
b, h и L - ширина, толщина и рабочая длина ленты пружин:
E - модуль упругости первого рода;
- угол закручивания пружины;
- момент инерции.
Из (6.17) следует, что Му является линейной функцией от угла закручивания . Отсюда при сравнении законов изменения Мк и My следует, что полное уравновешивание невозможно.
На рис. 6.6 схематично показаны три возможных варианта взаимного положения законов изменения Мк в функции угла γ и My функции угла закручивания ω. Варианты отличаются лишь различным поджатием пружины уравновешивавшего механизма.
В первом случае полное уравновешивание имеет место в точке b1, при γ = γ2. При других значениях угла γ уравновешивающий момент больше момента веса.
В третьем случае полное уравновешивание имеет место в точках а3 и d3 на границах угла качания. Во всех промежуточных положениях качающейся части My меньше Мк.
Рис. 6.5. Уравновешивающий механизм со спиральной пружиной
Рис. 6.6. Схема работы уравновешивающего механизма со спиральной пружиной.
Второй же вариант является промежуточным. При нем точки b2 и c2 полного уравновешивания лежат между границами угла качания, наибольшие моменте неуравновешенности меньше, чем в предыдущих вариантах, но зато момент неуравновешенности меняет в точках b2 и c2 свой знак, что может отрицательно влиять на меткость стрельбы.
На практике в каждом конкретном случае наивыгоднейший вариант выбора закона My (γ) определяется рядом соображений учитывающих:
а) пределы качания качающейся части, свойственные данной системе, и закон My (γ) в этих пределах;
б) наиболее "ходовой" участок углов возвышения в этих пределах;
в) практически допустимую неуравновешенность по величине, по знаку и допустимость знакопеременности.
Выбор закона My (ω) удобнее делать графически, предварительно построив в масштабе закон My (γ). В результате выбора закона My (ω) с графика снимаются Mymax, ωmax, Mymin, ωmin (рис.6.7). Последние две величины необходимы для конструктивного учета крепления концов пружин, для сборки и предварительного поджатия пружин при γmax.
По величинам Mymax и ωmax делается расчет самой пружины. Если уравновешивающее устройство состоит из двух одинаковых пружин, то в уравнениях (6.16) и (6.17) следует брать Mymax/2.
Тогда, задаваясь отношением к = b/h ленты пружины (обычно к>2) и допустимым напряжением [σ], из уравнения (6.16) получим толщину ленты
. (6.18)
После определения h ширина ленты
b = кh,
а рабочая длина ленты пружины из (6.17)
. (6.19)
Рассмотренные схемы уравновешивания качавшейся части уравновешивающими механизмами различных типов удовлетворяют предъявляемым требованиям, если их параметры близки к расчетным. Однако в процессе эксплуатации происходит осадка пружин. Поэтому для приведения параметров механизмов к требуемым значениям необходимо предусматривать регулировочные устройства, позволяющие быстро отрегулировать уравновешивающий механизм.
Рис. 6.7. К расчету спиральной пружины уравновешивающего механизма.