Проектирование уравновешивающих механизмов: Методическое пособие

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.. 5

ВВЕДЕНИЕ. 6

1       ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВА УРАВНОВЕШИВАЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ.. 10

1.1        ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. 10

1.2        МОМЕНТ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТИ КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТИ.. 11

1.3        СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ КОНСТРУКЦИИ.. 12

1.4  СХЕМЫ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА КОНСТРУКЦИИ.. 19

2       РАСЧЕТ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МЕХАНИЗМА ТОЛКАЮЩЕГО ТИПА.. 27

2.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПРИМЕРА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.. 27

2.2 ПРОГРАММИРОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ В СРЕДЕ Excel 27

2.3 ПРИМЕР РАСЧЕТА ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ.. 29

3       ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПРУЖИННОГО АККУМУЛЯТОРА.. 32

3.1 СИНТЕЗ ИСХОДНОГО ВАРИАНТА ПО СХЕМЕ «ДВУХ ТОЧЕК». 32

3.2 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПО СХЕМЕ «ДВУХ ТОЧЕК». 33

3.3 СИНТЕЗ ВАРИАНТА ПО СХЕМЕ «ВЗВЕШЕННЫХ НЕВЯЗОК». 35

3.3  ПРИМЕР РАСЧЕТА ПО СХЕМЕ «ВЗВЕШЕННЫХ НЕВЯЗОК». 36

4       ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО АККУМУЛЯТОРА ТОЛКАЮЩЕГО ТИПА.. 40

4.1 СИНТЕЗ ИСХОДНОГО ВАРИАНТА ПО СХЕМЕ «ДВУХ ТОЧЕК». 41

4.2 ПРИМЕР СИНТЕЗА ИСХОДНОГО ВАРИАНТА ПО СХЕМЕ «ДВУХ ТОЧЕК». 42

4.3 СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА.. 43

4.4 ПРИМЕР ОПТИМАЛЬНОГО СИНТЕЗА.. 47

5       РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА.. 50

5.1 ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ ЦИЛИНДРОВ.. 50

5.2 РАСЧЕТ ОПОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.. 52

5.3  РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ КОЛОНКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ЦИЛИНДРОВ.. 53

6       АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ.. 55

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.. 57

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 58

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 59

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 60

Варианты заданий на проектирование уравновешивающего механизма. 60

ПРИЛОЖЕНИЕ А1. 62

Форма задания на проектирование уравновешивающего механизма. 62

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. 63

ПРИЛОЖЕНИЕ В.. 63

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. 63

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

УМ - уравновешивающий механизм;

ТЗ - техническое задание;

ЦФ - функция цели;

ПП - переменные проектирования;

ОГ - ограничения;

С - центр тяжести качающейся части;

О - ось цапф; A -подвижный шарнир; B - неподвижный шарнир;

j-угол вертикальной наводки;

j_min£j£j_max  - диапазон углов вертикальной наводки;

Q_K -  вес качающейся части;

C_K - расстояние методу осью цапф и центром тяжести КЧ;

M_{K -} момент веса качающейся части;

M_Y - уравновешивающий момент;

DM- момент неуравновешенности;

l=l(j) – расстояние между шарнирами АВ;

h=h(j) – плечо силы уравновешивающего механизма относительно оси цапф;

A_r– рабочая площадь пневматического уравновешивающего механизма;

λ = l(j_max) - l(j) - ход механизма от  j_maxдо текущего j;

m – степень сжатия аккумулятора;

P -сила аккумулятора уравновешивающего механизма;

G - желаемое усилие аккумулятора уравновешивающего механизма.

ВВЕДЕНИЕ

Для обеспечения возможности ведения огня (заряжания и стрельбы) под большими углами возвышения (при принятой комбинации хоботовой опоры, высоты линии огня и диапазона углов возвышения) приходится смещать расположение оси цапф в сторону казенного среза ствола или даже за него. В результате увеличивается плечо веса качающейся части относительно оси цапф, что ведет к появлению большого момента веса качающейся части относительно этой оси. Это затрудняет вертикальную наводку орудия: существенно увеличивает нагрузку на приводы вертикальной наводки и приводит к невыполнению медико-биологических требований по усилиям на маховиках  подъемного  механизма.

Снижение нагрузки при  вертикальной наводке достигается за счёт применения статического грузового уравновешивания или специальных уравновешивающих механизмов (УМ), создающих момент, противоположный по знаку и примерно равный по величине моменту силы тяжести качающейся части.

Согласно общепринятому определению под уравновешивающим механизмом (УМ) понимают устройство лафета артиллерийского орудия для уравновешивания качающейся части орудия относительно оси цапф, облегчающее вертикальную наводку.

Имеется версия изобретения, что уравновешивающие устройства впервые применили в России на 152-мм полевой гаубице образца 1904 года Обуховского завода. Затем подобные устройства использовали инженеры французской фирмы Шнейдер, германского концерна Крупп и шведской компании Бофорс.

В настоящее время уравновешивающие механизмы применяются  в  лафетах  наземной  артиллерии (полевых, самоходных и зенитных) и пусковых установках,  что объясняется их надежностью, простотой и  удобством эксплуатации, технологичностью производства и сравнительно хорошими техническими характеристиками. Важным достоинством применения уравновешивающих механизмов является то, что они существенно не увеличивают массу орудия.

Качество   уравновешивания  качающейся  части орудия, характеризуется равномерным и минимальным усилием на маховике  подъемного  механизма  при всех допустимых углах возвышения. При  этом должны быть обеспечены следующие требования:

·  выполнение медико-биологических требований к усилиям на маховике  подъемного  механизма; 

·  нечувствительность   уравновешивающего момента  к колебаниям температуры внешней среды;