Механизмы наведения 2 страница

— сила тяжести вращающейся части;

— реакции нижнего станка на верхний в подпятнике и на катках;

— момент инерции вращающейся части при

— реакции подшипников нижнего станка;

— коэффициент трения в подшипниках боевого штыря;

— угловое ускорение вращающейся части. Остальные обозначения ясны из рисунка.

Для определения зависимости усилия от сил, действующих на верхний станок, необходимо составить уравнения равновесия. При этом для простоты выкладок будем полагать, что сила тогда получим следующие уравнения равновесия:.

Решая систему уравнений (14.47) относительно , определим

Где —постоянные для данной

схемы верхнего" станка.

Максимальное значение усилия будет при

Максимальное значение углового ускорения определяется по формуле

где n — число оборотов маховика;

— время разгона ( с).

Усилие, прикладываемое к рукоятке маховика в период раз­гона, можно определить по формуле

где —средний радиус нарезки винта;

— радиус маховика;

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

— приведенный угол трения в нарезке винта.

Для трапецеидальной нарезки, применяемой в винтовом пово­ротном механизме, будем иметь

*

где —коэффициент трения между винтом и маткой;

— половина угла профиля трапецеидальной нарезки (рис. 14.12,6).

Для обеспечения самоторможения винтовой пары необходимо иметь

Величина усилия _ определенная по формуле (14.50), не дол­жна превышать установленных норм.

Расчет деталей механизма на прочность производится на уси­лия, которые возникают при внезапном прекращении наводки, так как они значительно превосходят усилия, действующие во время наводки.

В случае резкой остановки вращающейся части принимается, что вся кинетическая энергия вращающихся масс переходит в по­тенциальную энергию упругой деформации деталей механизма. Для упрощения расчета предполагается, что деформации подвер­гаются винт на длине и матка на длине (рис. 14.15), а осталь­ные детали остаются недеформированными (абсолютно жест­кими).

Сила, которая вызывает деформацию винта и матки, определяется по формуле

где — площади поперечного сечения винта и матки; — модули упругости первого рода для винта и матки. Зная величину силы Р, можно рассчитать вызываемое ею на­пряжение в винте и матке. Рис. 14.15. Ходовой винт с маткой

Механизм вертикальной наводки, имеющий основную кинема­тическую пару, состоящую из шестерни и зубчатого сектора, на­зывается секторным подъемным механизмом.

Секторный подъемный меха­низм (рис. 14.16) состоит из зуб­чатого сектора 2, прикрепленного к цапфенной обойме люльки 1, коренного вала 6 с шестерней 3, находящейся в зацеплении с сек­тором. Вал установлен в подшип­никах верхнего станка, и на од­ном конце его закреплено червяч­ное колесо 7, приводимое в дви­жение червяком 8. Валик послед­него посредством конической па­ры 4 соединен с валиком махо­вика 5 подъемного механизма.

При вращении маховика при­ходит во вращение червяк, кото­рый заставляет вращаться червячное колесо и связанный с ним коренной вал с шестерней. Последняя, находясь в зацеплении с зубчатым сектором, вынуждает качающуюся часть поворачиваться ^в плоскости, перпендикулярной оси цапф, благодаря чему и осу­ществляется вертикальная наводка ствола.

Звеном, обеспечивающим самоторможение механизма служит червячная пара (червяк с червячным колесом), которая восприни­мает усилие, возникающее при выстреле в подъемном механизме;

другие детали, расположенные за червяком, находятся только под действием сил, возникающих при наведении.

Иногда червяк закрепляется так, что имеет возможность несколько перемещаться в осевом направлении, сжимая тарельчатые Такое упругое закрепление червяка применяется для

того, чтобы усилия, воспринимаемые червячной парой при вы­стреле и при резком прекращении наводки, по характеру своего действия приближались к статическим и поэтому не могли бы вы­звать высоких напряжений в зубьях червячного колеса.

Передаточное число секторного подъемного механизма должно удовлетворять условию

где п — число оборотов маховика (при ручном приводе п =

>

— требуемая скорость наводки, устанавливается тактико- техническими требованиями, град/с. Исходя из кинематической схемы механизма (рис. 14.16)

где — передаточные числа конической, червячной и ци­линдрической передач.

Так как

то

где — число зубьев ведомых шестерен;

■—число зубьев ведущих шестерен;

■— число зубьев червячного колеса;

— число заходов червяка. Как правило, передаточное число конических пар .

Прежде чем установить величину определяют число зубьев и Из курса деталей машин известно, что для тихоходных пе­редач минимальное количество зубьев должно быть не менее 12. Исходя из этого принимают число зубьев для коренной шестерни после чего определяют модуль зацепления по формуле

где — относительная ширина коренной шестерни;

—коэффициент формы зуба;

-—допустимое напряжение на изгиб; — коэффициент динамической нагрузки; — коэффициент концентрации нагрузки;

— момент, действующий на зуб шестерни. Округлив полученное значение модуля до ближайшего по ГОСТ

находят шаг зацепления

Число зубьев полной окружности сектора

где —радиус начальной окружности сектора, где d — ка­либр; радиус округляют до получения целого числа I число зубьев сектора определяют по формуле

где —сектор вертикального наведения от до Два зуба принимаются как запасные.

Таким образом, передаточное число определено.

Из условия самоторможения червячной пары число заходов червяка берется равным единице, т. е. . Тогда откуда число зубьев червячного колеса

Число зубьев червячного колеса должно быть не менее 28 для некоррегированных передач.

На червяк при выстреле действует окружное усилие

где —реакция коренной шестерни на сектор люльки;

— угол зацепления в эвольвентном профиле; согласно ГОСТ ;

— радиус червячной шестерни;

— радиус коренной шестерни.

Реакция коренной шестерни на сектор люльки определяется на основании [6] по формуле

где —сила сопротивления откату;

— расстояние по перпендикуляру от линии перемещения центра тяжести откатных частей до оси цапф;

— момент неуравновешенности;

— текущие значения длины отката;

— масса откатных частей;

— угол зацепления;

коэффициент учета упругих свойств качающейся части:

По величине окружного усилия определяют параметры (шаг t, модуль т, число зубьев Z) червяка и червячного колеса.

Механизм горизонтального наведения, имеющий основную ки­нематическую пару, состоящую из шестерни и зубчатого сектора, называется секторным поворотным механизмом.

Схема устройства такого механизма показана на рис. 14.17. Основное отличие секторного поворотного механизма от подобного подъемного механизма состоит в том, что сектор 2 является непо­движным, а маховик 8 вместе с червячной парой, заключенной в коробке 5, шестерней 3 и верхним станком 7 вращается относи­тельно оси (штыря) с угловой скоростью СО.

Действие такого механизма заключается в следующем. При вращении маховика движение передается червяку, который за­ставляет вращаться червячное колесо и связанный с ним вал ше­стерни. Последняя, находясь в зацеплении с зубчатым сектором лобовой коробки, заставляет вращающуюся часть орудия повора­чиваться вокруг оси нижнего станка.

Звеном, обеспечивающим самоторможение механизма, является червячная пара (червяк и червячное колесо). Поэтому усилия, возникающие при выстреле и резком прекращении наводки со сто­роны вращающейся части, передаются в поворотном механизме на детали до червячного зацепления.

В большинстве конструкций для исключения поломки зубьев червячного колеса она закрепляется на вале зубчатой шестерни так, что может несколько поворачиваться относительно оси вращения. Такая подвижность соединения осуществляется посредством фрик­ционного устройства (рис. 14.18), основой которого являются три пары дисков. Каждая пара состоит из стального и бронзового дис­ков. Стальные диски 2 с помощью шлицев жестко связаны с ва­лом 5 зубчатой шестерни, а бронзовые 6 жестко связаны с червяч­ным колесом 1 с помощью выступов. Поверх всех дисков устанав­ливаются стальной верхний диск и тарельчатые пружины, которые поджимаются гайкой 3, навинчиваемой на хвостовик вала. Таким образом, червячное колесо соединяется с валом посредством тре­ния между стальными и бронзовыми дисками.

При работе механизма вращение червячного колеса благодаря трению между дисками передается на вал зубчатой шестерни, ко­торая, обкатываясь по сектору, поворачивает вращающуюся часть. При резком прекращении вращения маховика поворотного меха­низма вращающаяся часть, двигаясь по инерции, передает враще­ние на зубчатую шестерню с валом и червячное колесо. Червячное колесо с червяком тормозят движение вращающейся части. Если сила инерции вращающейся части большая, то зубчатая шестерня с валом будет проворачиваться относительно червячного колеса в тем самым исключит поломку зубьев червячного колеса.

Передаточное число секторного поворотного механизма

где —передаточное число основной пары;

n —число пар зубчатых передач механизма, за исключением основной пары.

Таким образом, при неподвижном секторе передаточное число механизма будет выше из-за того, что передаточное число основ­ной пары увеличивается на единицу.

Расчет зубьев червячного колеса на прочность производят по наибольшему усилию , которое будет действовать в червячной передаче при внезапном прекращении наводки.

Величину определяют по формуле

где —момент трения во фрикционе;

— радиус начальной окружности червячного колеса.

Величина момента трения во фрикционе определяется по формуле

где —коэффициент трения между дисками фрикциона;

— сила, сжимающая диски (сила тарельчатых пружин);

— наружный и внутренний радиусы рабочих поверхно­стей дисков фрикциона;

Z — число рабочих поверхностей во фрикционе:

>

n — число дисков. Для вращения поворотной части ведущим звеном (маховиком) необходимо выполнять условие

J

где —момент зубчатой шестерни в период разгона, равный моменту на червячном колесе. Из зависимости (14.35), подставляя вместо момента инерции качающейся части момент инерции вращающейся части, опреде­ляется величина момента

Угол поворота Еращающейся части цосле быстрого прекра­щения работы поворотного механизма находят по формуле

^где —скорость горизонтального наведения при прекращении работы на поворотном механизме; — передаточное число основной кинематической пары (сектора и шестерни). Величина угла должна быть в пределах 2'—5'. Большая ве­личина угла говорит о недостаточности момента трения в фрик­ционе

§ 14.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ

Электрические приводы предназначаются для приведения в Действие механизмов наведения орудия. Их применение позволяет автоматизировать процесс и увеличить скорость наведения, а также облегчить работу расчета.

Как правило, электрические приводы состоят из следующих блоков (рис. 14.19): управляющего, усилительного, исполнительного и стабилизирующего блоков, источника энергии, предо­хранительного узла.

Управляющий блок вырабатывает управляющий сигнал различной величины и полярности. Он обычно состоит из потен-

Рис. 14.19. Блок-схема электропривода

циометра и делителя напряжения, а размещается, как правило, в пульте управления привода.

Рис. 14.20. Принципиальная схема управляющего блока Принципиальная схема управляющего блока представлена на рис. 14.20.

Управляющий сигнал снимается с точки О делителя напряже­ния и подвижного контакта потенциометра К■ При положении по­движного контакта К в точке получают сигнал напряжения , а при положении подвижного контакта в точке —сигнал т. е. в зависимости от положения подвижного контакта К,

который перемещается наводчиком, получают сигнал требуемой величины и полярности, а следовательно, производят наводку с необходимой скоростью и в требуемом направлении.

Усилительный блок предназначен для усиления управ­ляющего сигнала до мощности, достаточной для приведения в дей­ствие исполнительного двигателя. Как правило, усилительный блок состоит из вибрационного усилителя и электромашинного усили­теля (ЭМУ).

Вибрационный усилитель выполняет роль как предваритель­ного усилителя управляющего сигнала, так и переключателя об­моток ЭМУ, а электромашинный усилитель — окончательного.

ЭМУ — это устройство, позволяющее сигнал малой мощности усиливать до мощности, необходимой для приведения во вращение исполнительного двигателя. ЭМУ является агрегатом, состоящим из генератора и приводного двигателя, сидящих на одном валу.

дна из возможных электрических и конструктивных схем такого Усилителя представлена на рис. 14.21. На коллекторе генератора

расположены две пары щеток: 1—1 и 2—2. Щетки 1—/, выпол­няющие в генераторе роль основных щеток, замкнуты накоротко. К щеткам 2—2 присоединена внешняя цепь с нагрузкой

При протекании относительно небольшого управляющего тока в обмотке управления которая является входом усилителя,

в генераторе возникает магнитный поток . Этот поток индукти­рует э. д. с. в обмотке вращающегося якоря. Под действием этих э. д. с. в обмотке якоря, замкнутой накоротко, через щетки 1—1 те­чет ток совпадающий по направлению с э. д. с. Этот ток оказы­вается достаточно большим, так как сопротивление замкнутой якорной обмотки мало.

Ток вызывает появление потока реакции якоря , неподвиж­ного в пространстве и перпендикулярного потоку . Поток значительно больше потока , поскольку вызвавший его ток достаточно велик, а магнитное сопротивление пути замыкания по­тока относительно мало. Проводники обмотки якоря пересе­кают магнитные линии потока , и в них возникает э. д. е., кото­рая на выходе усилителя (зажимы 3—3) вызывает появление на­пряжения используемого для питания обмотки исполнитель­ного двигателя.

Данная схема ЭМУ позволяет получить коэффициент усиления мощности управления:

где _—мощность, отдаваемая генератором исполнительного двигателя; — мощность управляющего сигнала.

Следует отметить, что ток , протекающий по сопротивлению нагрузки и в обмотках якоря, вызывает появление потока реакции якоря, который устраняется компенсационной обмоткой КО, раз­мещенной на внутренней поверхности статора и соединенной по­следовательно с обмоткой якоря (степень компенсации можно ре­гулировать изменением сопротивления ). Для улучшения условий коммутации усилитель снабжен дополнительными полюсами с об­моткой ДО.

Исполнительный блок преобразует электрическую энер­гию в механическую, т. е. непосредственно приводит в действие механизмы наведения. Основным звеном этого блока служит элек­трический двигатель с независимым возбуждением. Направление вращения и мощность, вырабатываемая этим двигателем, зависят от величины и полярности сигнала, подаваемого на якорную об­мотку с ЭМУ.

Стабилизирующий блок обеспечивает устойчивую ра­боту электропривода при малых (доводочных) скоростях наведе­ния, а также уменьшает время разгона и торможения привода (форсирование переходных процессов). Стабилизация работы при- } вода осуществляется с помощью электрического сигнала отрида- -

тельной обратной связи, пропорционального скорости вращения исполнительного двигателя.

Источник энергии предназначен для выработки элек­трической энергии, которая -идет на приведение в действие блоков электрического привода.

Предохранительный узел обеспечивает автоматиче­ское выключение электрического привода при походном положе­нии орудия, при подходе вращающейся или качающейся части орудия к предельным углам наведения и при нарушении нормаль­ной работы привода. Основными элементами предохранительного узла являются ограничители углов наведения, концевые выклю­чатели и другие специальные устройства, которые разрывают электрическую цепь привода в случаях, указанных выше.

Управление работой привода осуществляется с пульта управ­ления, а включение — с панели управления. Принцип действия электрического привода следующий: при включении электриче­ского привода источник энергии начинает вырабатывать электри­ческий ток определенного напряжения, который подается на пульт управления, на приводные двигатели ЭМУ и на обмотку возбу­ждения исполнительного двигателя. При подаче сигнала с пульта управления последний усиливается в усилительном блоке и по­дается на якорную обмотку исполнительного двигателя, приводя его якорь во вращение, который приводит в действие исполнитель­ное звено механизма наведения.