文档介绍：火炮设计理论
南京理工大学火炮教研室
§ 复进机设计理论与方法
当火炮的内弹道条件和后坐部分质量确定以后,后坐部分的运动规律只取决于后坐阻力的变化规律。
控制火炮在发射时的受力和运动,主要靠控制后坐阻力的变化规律。
理想的后坐阻力规律是靠反后坐装置的设计来保证的。
反后坐装置的正面设计主要任务之一是要满足拟定的后坐制动图。
后坐阻力
在反后坐装置正面设计时,一般取
复进机力的规律取决于弹性介质和几个主要参数,调整余地十分有限;
而制退机力的规律则可以通过流液孔面积的变化来调整,调整余地较大。
理想的后坐阻力变化规律最终是靠控制制退机液压阻力来实现的。
反后坐装置设计,必须先设计复进机,再设计制退机,以保证后坐阻力的理想变化规律。
反后坐装置密封装置的相当摩擦系数,~
摇架导轨相当摩擦系数,~
复进机的任务:
(1)在整个射角范围内保证后坐部分处于待发位置;
(2)在后坐时储存足够的后坐能量,在后坐结束后释放,使后坐部分以一定的速度复进到位,并且无冲击,在规定的时间内完成后坐和复进循环,以满足发射速度的要求;
(3)在后坐复进过程中给其他机构、半自动机或自动机等提供足够的能量。
复进机的要求:
为了完成上述任务,设计时要求:
(1)复进机具有足够的初力;
(2)在后坐过程中储存足够的能量;
(3)复进机对外界影响的敏感性小;
(4)维护使用方便、工艺好等。
§ 复进机设计理论与方法
1 弹簧式复进机设计
弹簧式复进机具有结构简单、工作可靠、性能不受环境变化的影响等优点,其缺点是重量大、不便于调整复进速度、容易疲劳。弹簧式复进机适合于中小口径高炮和航炮使用。
复进机力的变化规律
复进机力随后坐长度的变化规律可写成
当后坐终了时,复进机末力为
定义复进机压缩比Cm:
复进机弹簧的刚度系数可写为
设计弹簧式复进机主要是合理地选定结构参量Ff0和Cm。确定了Ff0和Cm以后,再给定后坐长度λ,就可求出弹簧的刚度系数C,进而设计弹簧的结构尺寸,计算复进机力。
§ 复进机设计理论与方法
复进机初力
弹簧刚度
确定Ff0和Cm的原则
复进机的主要任务之一就是在整个射角范围内均能保持后坐部分处于待发位置,并且即使后坐部分有微小位移时,仍能克服各种摩擦力,将后坐部分推回到原位。因此复进机的初力由下式确定
如果火炮的总体有某些特殊要求,复进时给其他机构(如自动机、半自动机等)提供较多的能量,则复进机的初力应该选得更大些。
总之,复进机初力应综合考虑上述两方面的因素,并参考现有火炮的有关数据合理确定。
§ 复进机设计理论与方法
可以取f=,ν=,则α为
确定弹簧式复进机压缩比应以弹簧重量最小为原则。弹簧的重量取决于弹簧全部压缩功的大小。在确定复进机初力和后坐长度的条件下,弹簧的压缩功越小,重量就越轻。弹簧的压缩功为
由Ffλ=CmFf0,有
此式说明,当初力和后坐长度一定时,弹簧压缩功E只是压缩比Cm的函数。求出弹簧压缩功E的极小值点,则有Cm=2。
在确定弹簧式复进机压缩比时,通常取值在2左右。
例如:65-37G,Cm=;59-57G, Cm=。
§ 复进机设计理论与方法
弹簧的预压量
弹簧结构尺寸的确定
复进机弹簧应布置在总体所确定的允许空间内。弹簧的具体设计是确定弹簧材料、弹簧钢丝的断面形状尺寸、弹簧圈数及中径等基本参数,以保证已选定的初力FF0和压缩比Cm (或刚度系数C),并满足强度要求。
火炮的复进簧均采用合金弹簧钢制造,常用的材料有60Si2MnWA,65MnWA,60Si2A等热轧或冷拉弹簧钢。
由于对复进簧的质量和尺寸要求苛刻,它的工作条件也很恶劣,因此要求的许用剪应力远比一般机械弹簧要高。
弹簧设计的经验表明,当弹簧的材料、圈数、中径和压缩功相同时,圆形截面的圆柱螺旋弹簧比矩形截面圆柱螺旋簧质量小。当弹簧的材料和压缩功相同时,矩形截面轴向长度比圆形截面弹簧的短。为了减小纵向尺寸使结构紧凑,复进簧通常用矩形截面的圆柱螺旋弹簧,弹簧截面的长边与弹簧轴线相互垂直。
弹簧设计有较多规范和方法。
§ 复进机设计理论与方法
对于正方截面(边长为a)、矩形截面(长边为a,短边为b)和圆截面(直径为d)的圆柱螺旋弹簧,其强度计算的应力和变形公式:
§ 复进机设计理论与方法
2 液体气压式复进机设计
液体气压式复进机以气体为储能介质,液体则起传力和密封气体的作用。液体气压式复进机可以通过控制通道调整复进速度,应用于大中口径火炮上比弹簧式复进机结构紧凑、质量轻,是目前在野炮上广泛使用的一种复进机。它的缺点是气体的工作性能随环境温度的