Проектирование качающейся части артиллерийского орудия

Балтийский Государственный Технический Университет «ВОЕНМЕХ»

им. Д.Ф. Устинова

 

 

Кафедра Е1

                                                                      

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине «Лафеты, станки и пусковые устройства»

 

Проектирование качающейся части артиллерийского орудия

 

 

 

 

Выполнил:

 

Студент группы ЕМ7

Ульданов Д.Ю.

 

Проверила/приняла:

 

Митряева О.В.,

ст.преп.

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

 

2011/2012 г.

 

Оглавление

Аннотация………………………………………………………………………………………………….

Введение……………………………………………………………………………………………………

1. Свободный откат…………………………………………………………………………….………...
2. Торможенный откат………………………………………………………………………….……….

Проектирование противооткатных  устройств…………………………………………………………

3. Желаемая схема торможения отката…………………………………………………………………
4. Желаемая схема торможения наката…………………………………………………………………
5. Решение обратной задачи проектирования
1. Проектирование накатника………………………………………………………………………
2. Проектирование тормоза откатных частей………………………………………………………
6. Комплектование качающейся части орудия…………………………………………………………
7. Решение прямой задачи проектирования
1. Решение прямой задачи отката………………………………………………………………….
2. Решение прямой задачи наката………………………………………………………………….

Заключение………………………………………………………………………………………………..

Список используемых источников………………………………………………………………………

Приложение……………………………………………………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

Первичной задачей данного курсового проекта является проектирование качающейся части танковой гладкоствольной пушки калибром 125 мм. Прототипом к проектированию и модернизации артиллерийской системы выбрана танковая гладкоствольная пушка- пусковая установка 2А46М. Исходными данными для расчета являются результаты курсового проектирования по Внутренней Баллистике и Теории Стволов и Направляющих Устройств.

Вторичной для этого курсового проекта ставится задача  проектирования противооткатных устройств, компоновки орудия, обеспечения технологичности и надёжности в процессе эксплуатации, а также последующего анализа работы всех составляющих качающейся части орудия в целом (в особенности ПОУ). В работе решаются  прямая и обратная задачи по откату и накату ствольно- затворной группы орудия.

Работа содержит ____ страниц, ____ рисунков, _____ графиков, приложения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Лафет – часть артиллерийского  орудия, служащая для поддержания  ствола при стрельбе и на походе.

Противооткатные устройства предназначены для упругой связи  ствола с лафетом для уменьшения действия выстрела на лафет. Они выполняют  торможение отката ствола, возвращение  ствола и удержание его в переднем положении при всех возможных углах возвышения, торможение наката ствола.

Выбранное для разработки артиллерийское орудие – ТП 2А46М - является стационарным, поскольку устанавливается непосредственно в неподвижной при выстреле базе – в башне. Характерной особенностью танковых орудий (пушек) является небольшая длина отката, массивный казённик, большой момент неуравновешенности (компенсируется навешиванием грузов на люльку), длинный ствол, высокое давление пороховых газов в канале ствола. Стеснённость пространства в танке, тип заряжания и установка механизмов и автоматов заряжания  накладывают ограничения на габариты орудия, а также вносят поправки в схему его компоновки.

Пушка оснащена двумя тормозами  отката-наката в блоке с компенсаторами, а также одним накатником. Установка противооткатных устройств осуществляется в казённике с креплением хвостовиков штоков в приливах на люльке.

Танковые пушки отличаются повышенной мощностью, поэтому при  проектировании качающейся части  необходимо введение запасов по прочности и  размерам  на отдельные узлы и  крепления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Свободный откат

 

    Определение  параметров свободного отката  в период движения снаряда  по каналу ствола и в периоде последействия.

Движение при свободном откате рассматривается абсолютным относительно земли. Скорость и путь свободного отката ствола зависят от соотношения масс замкнутой системы “снаряд-заряд-ствол”, а также параметров относительного движения снаряда, полученных  в расчётах внутренней баллистике.

Исходные данные:

Тип орудия – танковое (гладкоствольное) – система стационарная

Калибр d=125 мм

Начальная скорость снаряда  v₀=1800 м/с

Вес снаряда q=70,5 Н (ОБПС) (при массе m_сн=7,05 кг)

Вес заряда  ω=106 Н (при массе m_з=10,6 кг)

Масса откатных частей M₀=1334,25 кг, Q₀=13342,5 H.

Дульный тормоз: отсутствует (конструктивная характеристика αдт=1).

Расчетные зависимости:

       –скорость ствола в свободном откате; 

       – величина пути (перемещения) ствола в свободном откате;

       – импульс силы ;

Сила 

       ,где – коэффициент фиктивности;

 а  =1,045- коэффициент В.Е. Слухоцкого.

 

К представленным формулам прилагаются автоматизированные расчёты ,выполненные в математических пакетах (Microsoft Excel и Mathcad), представленные в Приложении.

 

Основные расчёты выполнены  автоматизировано с использованием программного пакета Mathcad 14, включая построение необходимых графиков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Торможенный откат.

 

Выбор расчетного случая в зависимости от типа системы  и выбор схемы торможения.

Для танкового орудия:

угол возвышения φр =0⁰; φmax = +15⁰

 Определение  параметров торможенного отката.

1) Из условия компоновки  орудия в боевом отделении  длина отката (по прототипу): λ  = 0.28 м;

2) Коэффициент Толочкова:  ν = (2/d) + 0.05 = 0.21;

3) Вес откатных частей: Q₀ = M_0*g = 13342,5 Н;

4) Коэффициент трения  в направляющих люльки: f = 0.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Желаемая схема  торможения отката

 

Для стационарного орудия выбор расчётного случая для решения обратной задачи проетирования противооткатных устройств, а также выбор закона сопротивления обусловлены конструктивными соображениями, связанными с гарантированным обеспечением прочности узла крепления орудия к основанию или прочности самого основания.

Поэтому сочетание условий  стрельбы выбирается таким образом, чтобы нагрузка, передаваемая на орудие, была наибольшей. Этому соответсвует максимальный угол возвышения, максимально  возможная температура заряда и  т.п.

При выборе желаемого закона сопротивления для зафиксированного расчётного случая исходят из удовлетворения конструктивных требований, опирающихся  на такие параметры, как максимальная величина силы сопротивления откату Rmax и длина отката λ. Ставится задача уменьшения длины отката и достижения наибольшей величины силы сопротивления откату.

Уменьшение длины отката, ведёщее к повышению уровня нагрузок, целесообразно увязывать с условиями компновки орудия в боевом отделении. Поэтому рационально зону, расположенную за казённым срезом ствола, используемую для заряжания орудия, целиком и без ущерба для компоновки боевого отделения использовать и для отката. Длина этой зоны определяется длиной боеприпаса, применяемого при заряжании (наибоьшего из компонентов рпи раздельном заряжании – поддона частично сгорающей гильзы).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Желаемая схема торможения наката

 

Накат откатных частей в  артиллерийском орудии необходим для  их возвращения в исходное до выстрела положение с целью экстракции гильзы выстрела (снаряд-заряд-гильза) или самого выстрела (при унитарном заряжании), а также для производства заряжания следующего боеприпаса.

Торможение наката необходимо для обеспечения безударного  возвращения ствольно- затворной  группы в накате в исходное положение. Оно обеспечивается как работой тормоза наката в составе тормоза отката (как и самого тормоза отката), так и включением в работу накатника.

Желаемая схема торможения наката сопровождается предварительными расчётами возникающих усилий со стороны тормозов отката и наката, избыточного усилия в накатнике. Результат расчётов отображается графически в виде графиков: скорости наката по пути наката, избыточного усилия накатника в накате, силы гидравлического сопротивления тормоза наката, а также равнодействующей сил в накате.

В настоящее время распространены двухпериодная и трёхпериодная  схемы торможения наката. Трёхпериодная схема торможения включает: период разгона (соответствующий ему путь разгона), период/время выбора вакуума (соответствующий ему путь выбора вакуума), период торможения наката.

В нашем орудии применима  трёхпериодная схема торможения наката, однако вследствие малого периода  выбора вакуума, для упрощения она  будет принята двухпериодной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование  противооткатных устройств

Противооткатные устройства предназначены для упругой связи  ствола с лафетом для уменьшения действия выстрела на лафет. Они выполняют торможение отката ствола. Возвращение и удержание его в переднем положении при всех возможных углах возвышения, торможение отката ствола. Противооткатные устройства обычно состоят из гидравлического тормоза отката, гидравлического тормоза наката и накатника.

В гидравлических тормозах отката и наката происходит превращение  кинетической энергии в тепловую и рассеяние этой энергии через  стенки тормоза в окружающую среду. В накатнике кинетическая энергия отката превращается в потенциальную энергию упруго сжатого газа или пружины. После происходит обратное превращение в кинетическую энергию наката, и далее в тепловую энергию в гидравлическом (гидропневматическом) тормозе. Часть кинетической энергии откатных частей превращается в тепловую при трении на направляющих люльки и в уплотнениях противооткатных устройств, и также рассеивается.

Процесс проектирования противооткатных  устройств – часть процесса проектирования всего орудия- производится с учётом работ по проектированию других агрегатов  и всего орудия. Проводящийся в зависимости от результатов баллистического проектирования ствола, анализа его прочности и компоновки процесс проектирования противооткатных устройств оказывает существенное влияние на решение последующих задач проектирования, решаемых при разработке люльки, станка, опорных устройств и механизмов орудия.

Стоит повторить, что противооткатные устройства (ПОУ) являются важнейшим конструктивным элементом артиллерийского орудия, предохраняющим орудие от разрушительного воздействия ударных динамических нагрузок, возникающих при выстреле. Методология проектирования противооткатных устройств включает в себя решения обратной и прямой задач проектирования.

Решение обратной задачи основано на учёте динамических ударных нагрузок от собственного выстрела, возникающих  при выбранном расчётном случае при жёстком задании закона сопротивления  откату, обеспечивающего нормальное функционирование орудия. Этому должен предшествовать выбор конструктивного  типа противооткатных устройств, осуществлённый на основе инженерного анализа существующих конструкций и изобретательства. Эта задача складывается из так называемых «прямой задачи отката» и «прямой задачи наката». Сущность решения этих задач заключается в установлении конструктивных параметров гидравлического тормоза и накатника, обеспечивающих выбранные, необходимые для нормального функционирования орудия режимы отката и наката при фиксированных условиях стрельбы.