7.5. Секторный поворотный механизм

Кинематическая схема механизма представлена на рис. 7.5.

Одним ша звеньев коренной пары чаще является цилиндрическая зубчатая шестерня, а другим звеном - зубчатый сектор или зубчатый венец.

Как видно из схемы, секторный поворотный механизм представляет собой простейший пример редуктора, состоящего из червячной передачи и планетарной зубчатой передачи.

Сопоставляя кинематические схемы секторного поворотного механизма и секторного подъемного механизма, видим, что они не являются вполне тождественными. Однако, порядок расчета будет во многом общим для обоих механизмов.

Общее передаточное число такого механизма

, (7.26)

где - заданная тактико-техническими требованиями скорость наводки в о/с.

Иначе

, (7.27)

При разбивке передаточного числа и определении числа зубьев в отдельных передачах можно руководствоваться указаниями, изложенными при рассмотрении секторного подъемного механизма.

При определении необходимого числа зубьев сектора исходят из диапазона углов горизонтальной наводки.

, (7.28)

где - число зубьев сектора на полной окружности;

- наибольший угол поворота вращающейся части, считая от среднего положения (от оси симмет­рии установки).

Для приближенного определения величины усилия на маховике в период разгона можно пользоваться следующей формулой:

, (7.29)

где - момент инерции вращающейся части;

- момент трения в подшипниках штыря.

7.6. Винтовой подъемный механизм

Механизм вертикальной наводки, имеющий в числе звеньев винтовую пару, называется винтовым подъемным механизмом. Схема такого механизма представлена на рис.7.6. Такие механизмы отличаются простотой конструкции и малой чувствительностью к условиям работы, однако обеспечивают небольшой сектор вертикальной наводки, поэтому они находят применение в пулеметных станках, а также в противотанковых гранатометах и безоткатных орудиях, где достаточен малый сектор вертикального обстрела.

Нарезка винта обычно прямоугольного или трапециидального сечения. Для обеспечения самоторможения передачи угол подъема винтовой линии принимается в пределах 4...6°. Расчетная схема винтового подъемного механизма приведена на рис.7.7.

Pиc. 7.6. Винтовой подъемный механизм:

1 - люлька; 2 - основание люльки; 3 - маточная гайка; 4 - винт.

Pиc. 7.7. Расчетная схема бинтового подъемного механизма.

На этой схеме обозначено:

- центр цапф;

- центр шарнира маточной гайки;

- центр шарнира, связывающего подъемный винт с качающейся частью;

- расстояние между точками и ;

- расстояние между точками и (а и b величины постоянные);

l - рабочая длина винта в данный момент (величина перемен­ная);

U - реакция винта при выстреле;

h - плечо реакции U относительно оси цапф;

и - соответственно угол между отрезками а и b при данном угле возвышения φ и при φ = 0.

Pиc. 7.8. К определению усилия на маховике винтового механизма.

Формула для расчета реакции U, действующей на качающуюся часть при выстреле будет иметь вид

, (7.30)

Найдем зависимость для передаточного числа такого механизма

(7.31)

где - угловая скорость вращения маховика;

- угловая скорость вертикальной наводки.

Рабочая длина винта

. (7.32)

Пусть за время от качающаяся часть повернется на угол , а рабочая длина винта изменится на , тогда дифференцируя (7.32) по переменной , получим

. (7.33)

С другой стороны, из кинематических соображений

, (7.34)

где S - шаг нарезки винта;

п - число оборотов маховика в минуту.

Приравнивая (7.33) и (7.34) и решая полученное равенство относительно , получим

. (7.35)

Тогда передаточное число механизма

. (7.36)

Как видно, передаточное число винтового механизма про­порционально углу θ, т.е. величина переменная, следователь­но, применительно к данному механизму угловая скорость верти­кальной наводки и усилие на маховике Р_м также будут пе­ременными. В этом заключается один из недостатков такого ти­па механизмов.

Непосредственно из рис. 7.7 следует, что

, (7.37)

тогда

. (7.38)

Последняя формула используется при графоаналитическом определении передаточного числа.

Максимальное значение передаточного числа

, (7.39)

что непосредственно следует из выражения (7.36).

Усилие F_maх развиваемое в винтовом подъемном механизме при наводке, может быть определено по следующей приближенной зависимости

, (7.40)

где J_к - момент инерции качающейся части относительно цапф;

ω_к - угловая скорость вращения качающейся части;

Q_K - вес качающейся части;

h_min - плечо силы R_max относительно оси цапф;

f - коэффициент трения в цапфах;

r - радиус цапф.

Максимальное угловое ускорение может быть опре­делено по следующей приближенной зависимости

где - угловое ускорение на маховике механизма;

- время разгона;

п - число оборотов маховика в минуту в конце периода разгона.

Усилие на маховике винтового подъемного механизма для заполнения наводки определяется из следующих соображений. Представим развертку винтовой линии (рис. 7.8.), и пусть груз весом F_max поднимается на высоту S', Тогда за один оборот маховика будет произведена работа

,

откуда усилие на маховике винтового механизма

, (7.41)

где r_cp - средний радиус нарезки винта;

R - радиус рукоятки маховика;

- угол подъема винтовой линии (по среднему диаметру нарезки винта);

ρ’ - приведенный угол трения в нарезке винта (для трапециидальной нарезки)

где f - коэффициент трения между винтом и маточной гайкой;

β - половина угла профиля трапециидальной нарезки.

Для обеспечения самоторможения необходимо иметь

α < ρ’

при этом КПД .