Проектирование уравновешивающих механизмов: Методическое пособие, страница 13

Таблица 5.1  Проектные формулы и условия их применения

Проектная методика	Вид формулы	Применимость
ЦКТИ
толстостенной трубы по Ляме

Расчет толщины крышки (дна) цилиндра

Минимальная толщина крышки цилиндра определяется по формуле для расчета круглых пластин, нагруженных равномерно распределенным давлением p (рисунок 5.2):

где d_к – внутренний диаметр крышки, р – внутреннее расчетное давление;  - расчетное допускаемое  напряжение.

5.2 РАСЧЕТ ОПОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Расчет шаровой пятки

В качестве опорных элементов уравновешивающего механизма часто используется шаровая пятка (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 Конструкция нижней шаровой опоры уравновешивающего механизма толкающего типа (122-мм пушка М-46 и 152-мм гаубица М-47, самоходная гаубица 2С3М)

Усилие Р, действующее через шаровую пятку на опорный элемент, создает в опоре контактные давления q, связь между которыми имеет вид:

, где A_k – площадь контактной поверхности.

Момент трения в опоре определяется зависимостью:       , где  - радиус трения в опоре.

Различают два случая контакта: новая (рисунок 5.4а) и приработанная пары (рисунок 5.4б). Обозначив контактное давление в направлении действующей нагрузки через q₀, для произвольной точки контактной поверхности принимают, что текущее значение давления меняется для приработанной пары по закону (рис. ) ;

для новой пары (рис. ) .

Формулы для расчета основных параметров шаровой пятки представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Расчетные параметры шаровой опоры

 

5.3  РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ КОЛОНКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ЦИЛИНДРОВ

Исходными данными для расчета цилиндров пневматического уравновешивающего механизма являются:

·  Приведенная начальная высота столба газа (при j=j_max)……H₀;

·  Полный ход поршня ………………….λmax= λ_k = l_k-l_n;

·  Рабочий диаметр внутреннего цилиндра (поршня) ....d.

Схема конструкции колонки механизма представлена на рис. 5.5.

По конструктивным соображениям необходимо установить (рис. 65) следующие размеры:

·  Зазор между стенками поршня и внешнего цилиндра для размещения уплотнений – D.

·  Безударный зазор между верхним срезом поршня и дном цилиндра при j=j_min –  a0.

·  Толщину стенок поршня и внешнего цилиндра - dи d₁.

·  Расстояние от верхнего среза поршня до уплотнения при j=j_max –  a1.

Рисунок 5.5 Схема конструкции колонки механизма

При этих данных определяются:

·  диаметр полости цилиндра D =d+2D;

·  диаметр полости поршня d₁= d-2d.

Для схемы, представленной на рис 5.5, уравнение баланса свободного внутреннего объема при j=j_max  имеет вид:

, где A_r=Bd²/4 – рабочая площадь поршня.

Откуда, .

Искомая глубина полости поршня .

6  АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ

Анализ по своей сути представляет моделирование работы проектируемого на  данном  этапе  объекта  с  целью  определения  характеристик его работы при известных конструктивных схеме и параметрах. 

На рисунке 6.1 представлена схема нагрузок, сопровождающих работу УМ толкающего типа. Из схемы видно, что на момент неуравновешенности влияют силы трения в шарнирах и оси цапф. Для учета этого влияния целесообразно рассмотреть элементарные работы моментов, действующих при уравновешивании и определяющих момент на механизме вертикальной наводки :

ΔМ dφ = My dφ – Mк dφ ± (To dφ + TA dθ + TΒ dξ),              (6.1)

где ΔМ – момент уравновешивания; My – момент, создаваемый УМ; Мк – момент веса качающейся части; To – момент трения в шарнире О (оси цапф); TА - момент трения в шарнире А; TΒ - момент трения в шарнире В; φ – угол возвышения ствола; θ – угол  между УМ и плечом  r; ξ – угол между УМ и плечом  а. Знаки при моментах означают: "+" – наводка вниз; "–" – наводка вверх.