6.3. Выбор рациональной схемы установки коренных шестерен механизма поворота
Поворотные механизмы боевых машин должны обеспечивать высокую точность поворота башни (пушки, установки) относи тельно корпуса машины на заданный угол. Это возможно только при наличии зазоровыбирающего устройства, использовании безза зорного коренного зацепления, которое может быть выполнено ли
бо по одновальной, либо по двухвальной схеме. |
|
|||
|
При одновальной схеме (рис. 6.7) |
|||
|
коренные (выходные) |
шестерни 7 |
||
|
расположены соосно и связаны меж |
|||
|
ду собой через закрученный торси- |
|||
|
он, создающий момент Мт, чем обе |
|||
|
спечивается |
их беззазорное зацеп |
||
|
ление с |
венцом |
поворотного |
|
|
устройства 2. Однако при соосном |
|||
|
рас-положении коренных шестерен |
|||
|
они должны быть уже венца не ме |
|||
Рис. 6.7. Одновальная схема |
нее чем в два раза, вследствие чего |
|||
при работе |
повышаются контакт |
|||
привода: |
ные на-пряжения в |
зубчатом за |
||
1 - коренные шестерни; 2 - венец по |
||||
цеплении. |
|
|
||
воротного устройства |
|
|
|
|
Этот недостаток можно устра нить, применяя двухвальную схему зацепления. На рис. 6.8 показан механизм поворота с зазоровыбирающим устройством [12], обес печивающим беззазорное зацепление выходных шестерен 7 и 2 с неподвижным зубчатым венцом 3 нижнего погона, обкатываясь по которому выходные шестерни поворачивают башню. Шестерня 7 поворачивает башню в одном направлении, а шестерня 2 поворачи вает башню в другом направлении.
Зазоровыбирающее устройство состоит из верхней шестерни 4, нижней шестерни 5, торсиона 6 и втулки 7. Торсион одним концом соединяется с нижней шестерней, другим концом соединяется с втулкой.
Взведение торсиона производится следующим образом. До начала монтажа механизма на штатное место втулку 7 поднимают вверх и выводят из зацепления с пазами шестерни 4. В этом случае кинематическая связь между выходными шестернями 7 и 2 разрыва ется, шестерни вращаются независимо друг от друга. После установ ки механизма поворота на штатное место и его закрепления
метр делительной окружности коренной шестерни (обе шестерни одинаковы); Р - сила, действующая на зуб венца перпендикулярно его поверхности; а - угол зацепления; P-f - сила трения в зацепле нии (f - коэффициент трения скольжения); А/т - момент от закру ченного торсиона.
С учетом возможного трения скольжения в коренном зацепле нии результирующая сила, действующая на венец при первом ва рианте закрутки торсиона, равна:
- Грсд1 =2 Р |
sin |
' |
PI |
- / |
• cos |
а + — |
= 2PF, |
(6.31) |
|
0С + — |
|||||||
|
|
|
2 / |
|
|
|
|
|
а при втором |
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а-0 |
|
|
||
Руг=-Ра2=2Р sin |
а-6 - / |
• cos |
= 2PF2, |
(6.32) |
||||
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
где Pyi - суммарная проекция сил Р и Pf на ось Y (/ = 1,2).
Эти силы численно равны сдвигающим силам, действующим на поворотную часть со стороны погона.
Обозначенные величины F\ и F2 являются функциями углов а и р. Графики зависимостей F\ =/i(P) и F2 = f2(fi) при углах зацепле ния а = 20,75° с учетом коэффициента трения / = 0,1 и без учета трения (f= 0) представлены на рис. 6.10.
Следует проанализировать полученные результаты.
В диапазоне углов (3 = 0...500 величина F b а следовательно, и IPcail возрастает с увеличением р, a F> - убывает, становясь при не котором Р равным нулю. Таким образом, вторй вариант закрутки торсиона позволяет уменьшить сдвигающую силу, действующую на поворотную часть, а при некоторых углах р сделать ее равной нулю. Уменьшение IFcal приводит к снижению нагрузки на ролики погона, то есть улучшает условия их работы, уменьшает момент сопротивления повороту.
Условие р = 0 практически реализуется при использовании одновальной схемы привода (см. рис. 6.7). В этом случае направление закрутки торсиона не имеет значения, поскольку Fi = F2.
Как следует из формул (6.31) и (6.32), величина F\ будет равна нулю при Р, = 2 ( ji - a + arctg/) = 2 ( я - а + р ), a F2 будет равна ну
лю при Р2 = 2 (a - a rc tg /) = 2 ( a - p ) , где р - угол трения.
Например, для a = 20,75° и /= 0,1 pi » 330° и р2 ~ 30°. Очевидно, что pi = 2я-р2, то есть Fx = 0, когда первый вариант
закрутки торсиона сводится ко второму варианту.
Если делительные и начальные окружности в зацеплении сов падают или межосевое расстояние ОО\ (0 0 2) в результате коррек
ции не изменяется, то |
|
0,0, = a = (D0- d 0)-sin^ = ^ z „ - O s i n ^ , |
(6.33) |
где т - модуль зацепления;
zBи zm- числа зубьев венца и шестерни.
Например, для поворотного механизма с а = 200 мм, т = 5 мм,
zB= 470, zm = 18 получается: |
|
|
|
Р |
а |
= arcsin |
200 |
— = arcsin |
т (z.“0 |
= 5,08° |
|
2 |
|
5(470-18) |
|
В этих условиях (при р = 10,16°) результаты расчета дают: при/ = 0 Fi = 0,436; F2= 0,270;
при /= 0,1 Fi =0,346; F2= 0,174.
Как видно, при изменении направления закрутки торсиона с первого на второй вариант уменьшается сдвигающая погон сила: для/= 0 в 0,436/0,270 = 1,61 раза; для/= 0,1 в 0,346/0,174 = 1,99 раза.
Аналогично уменьшается момент сопротивления повороту.
1.Буров, С. С. Конструирование и расчет танков / С. С. Буров. - М.: Изд. Академии БТВ, 1973. - 334 с.
2.Васильев, Д 5. Системы автоматического управления / Д. В. Васильев,
В.Г. Чуич. - М.: Высшая школа, 1967. - 315 с.
3.Вершигора, £. £. Основы управления / Е. Е. Вершигора. - М.: Машино строение, 2001. - 348 с.
4.Волков, Н. И. Электромашинные устройства автоматики / Н. И. Волков,
B.П. Миловзоров. - М.: Высшая школа, 1986. - 335 с.
5.Выгода, Ю. А. Основы расчета систем автоматического управления / Ю. А. Выгода. - Пенза: ПВАИУ, 1970. - 494 с.
6. Гавриленко, Б. А. Гидравлический привод / Б. А. Гавриленко, В. А. Минин,
C.Н. Рождественский. - М.: Машиностроение, 1968. - 502 с.
7.ГаньшиНу Н. С. Гидравлический привод систем управления / Н. С. Ганьшин. - М.: Машиностроение, 1972. - 376 с.
8.Динамизм управления / под ред. А. 3. Селезнева. - М.: Машиностроение, 2 0 0 1 .-3 9 2 с.
9.Кошеваров, Ю. Б. Гироскопическое ориентирование / Ю. Б. Кошеваров. - М.: Воениздат, 1964. - 326 с.
10. Крассов, И. М. Гидравлические элементы в системах управления /
И.М. Крассов. - М.: Машиностроение, 1967. - 256 с.
11.Маринюк, В. А. Основы устройства и расчета стабилизаторов артиллерий ского вооружения танков / В. А. Маринюк. - Пенза: ПВАИУ, 1969. - 244 с.
12.Петров, В. А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин / В. А. Пет ров. - М.: Машиностроение, 1988. - 245 с.
13.Попов, Д . Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем / Д. Н. По пов. - М.: Машиностроение, 1977. - 124 с.
14.Правила стрельбы и управления огнем наземной артиллерии. - М.: Воен издат, 1974. - 240 с.
15.Проектирование спецмашин. Ч. 3. Проектирование самоходных артилле рийских установок: учебник для вузов / под ред. А. А. Королева и В. Г. Кучерова / ВолгГТУ. - Волгоград, 2007. - 350 с.
16.Садовников, В. И. Выбор рациональной схемы установки коренных шесте рен механизма поворота / В. И. Садовников, В. Г. Кучеров, В. Ф. Зубков, В. В. Ханакин // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2002. - № 5. - С. 13-15.
17.Самусенко, М. Ф. Основы проектирования артиллерийского вооружения танков и самоходно-артиллерийских установок / М. Ф. Самусенко, М. И. Емелин.-
М: Изд-во артакадемии им. Ф. Э. Дзержинского, 1958. - 682 с.
18.Снытков, В. В. Основы теории автоматического регулирования / В. В. Снытков. - Пенза: ПВАИУ, 1980. - 226 с.
19.Талу, К. А. Конструкция и расчет танков / К. А. Талу. - М.: Изд-во акаде мии БТВ, 1962. - 400 с.
20.Физические основы устройства и функционирования стрелково-пушечно го, артиллерийского и ракетного оружия. Ч. 1. Физические основы устройства и функционирования стрелково-пушечного и артиллерийского оружия: учебник для вузов / под ред. А. А. Королева и В. Г. Кучерова / ВолгГТУ. - Волгоград, 2002. - 560 с.
21.Физические основы устройства и функционирования стрелково-пушечно го, артиллерийского и ракетного оружия. Ч. 2. Физические основы устройства и функционирования ракетного оружия: учебник для вузов / под ред. В. В. Ветрова
иВ. П. Строгалева. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. - 784 с.
22.Фитилев, Б. Н. Основы теории автоматического регулирования: учебное пособие / Б. Н. Фитилев / ВолгГТУ. - Волгоград, 1994. - 110 с.
23.Фитилев, Б. Н. Основы устройства и расчета систем наведения и стабили
зации установок: учебное пособие / Б. Н. Фитилев / ВолгГТУ. - Волгоград, 1997. -
102с.
24.Ягодкин, В. В. Гироприборы баллистических ракет / В. В. Ягодкин. - М.: МО СССР, 1967 .-215 с.
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Предисловие.......................................................................................................................... |
3 |
Г л а в а 1. ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ......... |
4 |
1.1. Основные понятия и определения.................................................... |
4 |
1.2. Математические основы теории линейных систем |
|
автоматического регулирования........................................................ |
12 |
1.2.1. Уравнения САР и их элементов. |
|
Свойства линейных САР......................................................... |
12 |
1.2.2. Преобразования Лапласа и их свойства.............................. |
15 |
1.3. Передаточные функции. |
|
Основные элементарные звенья САР............................................. |
18 |
1.4. Структурный анализ линейных САР................................................ |
31 |
1.4.1. Структурная схема САР.......................................................... |
31 |
1.4.2. Типовые соединения звеньев и их передаточные |
|
функции........................................................................................ |
33 |
1.4.3. Преобразование структурных схем...................................... |
35 |
1.4.4. Передаточные функции САР и их определение |
|
по структурной схеме.............................................................. |
38 |
1.4.5. Обратные связи в САР............................................................. |
40 |
1.5. Временные и частотные характеристики САР............................. |
43 |
1.5.1. Типовые воздействия............................................................... |
43 |
1.5.2. Временные характеристики.................................................... |
44 |
1.5.3. Частотные характеристики..................................................... |
46 |
1.5.4. Временные и частотные характеристики |
|
типовых звеньев..................................................................... |
52 |
1.6. Устойчивость САР. Критерии устойчивости................................ |
69 |
1.6.1. Условие устойчивости.............................................................. |
69 |
1.6.2. Критерий Гурвица...................................................................... |
71 |
1.6.3. Критерий Рауса........................................................................... |
73 |
1.6.4. Критерий Михайлова............................................................... |
83 |
1.6.5. Критерий Найквиста.................................................................. |
85 |
1.6.6. Определение устойчивости САР и запасов устойчивости... |
86 |
1.7. Оценка качества переходного процесса........................................ |
91 |
1.7.1. Основные показатели качества............................................... |
91 |
1.7.2. Оценка показателей качества переходного процесса |
|
по частотным характеристикам системы............................ |
92 |
1.7.3. Расчет установившихся ошибок САР.................................. |
95 |
1.8. Коррекция динамических свойств САР........................................... |
100 |
1.8.1. Метод последовательной коррекции.................................... |
100 |
1.8.2. Метод параллельной коррекции............................................ |
103 |
Г л а в а 2. КИНЕМАТИКА СИСТЕМ НАВЕДЕНИЯ............................................. |
106 |
2.1. Эффективность стрельбы боевых машин....................................... |
106 |
2.1.1. Особенности стрельбы с ходу................................................ |
106 |
2.1.2. Анализ колебаний корпуса САО............................................ |
108 |
2.1.3. Анализ колебаний корпуса морских кораблей.................. |
110 |
2.1.4. Способы повышения эффективности стрельбы................. |
112 |
2.2. Анализ кинематических зависимостей при наведении |
|
и стабилизации........................................................................................ |
113 |
2.2.1. Кинематические системы наведения и стабилизации |
|
установок..................................................................................... |
ИЗ |
2.2.2. Слежение за неподвижной целью при двухосной |
|
схеме наведения с учетом качки корабля........................... |
116 |
2.2.3. Слежение за неподвижной целью при трехосной |
|
схеме со стабилизацией осей цапф установки.................. |
121 |
2.2.4. Слежение за неподвижной целью при трехосной |
|
схеме со стабилизацией поперечной оси снаряда............ |
124 |
2.2.5. Слежение за подвижной целью.............................................. |
127 |
2.2.6. Понятие «мертвой» зоны силовых приводов наведения..... |
130 |
2.2.7. Влияние схемы заряжания установки |
|
на мощность силового привода наведения......................... |
133 |
2.2.8. Влияние наклона оси цапф орудия на точность наводки.... |
137 |
2.3. Расчет и анализ процесса амортизации оружия |
|
при стрельбе очередью......................................................................... |
139 |
2.3.1. Определение режима колебаний амортизированного |
|
оружия при типовом решении............................................... |
139 |
2.3.2. Решение уравнения движения короба при П0 = 0............ |
140 |
2.3.3. Решение уравнения движения короба при П0 ф 0 ............ |
154 |
2.3.4. Решение уравнения движения короба |
|
при переменном темпе стрельбы........................................... |
156 |
2.3.5. Расчет движения системы «оружие - установка» |
|
при стрельбе очередью............................................................. |
158 |
2.3.6. Анализ процесса амортизации оружия |
|
при стрельбе очередью............................................................. |
160 |
Г л а в а 3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА И ДЕЙСТВИЯ |
|
СИСТЕМ НАВЕДЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ УСТАНОВОК........ |
169 |
3.1. Классификация систем наведения и стабилизации установок.... |
169 |
3.2. Система наведения артиллерийской установки............................ |
170 |
3.3. Система дистанционного наведения установки |
|
с обратным контролем наведения..................................................... |
172 |
3.4. Принцип радиолокационной системы командного |
|
наведения зенитных комплексов....................................................... |
178 |
3.5. Система наведения и стабилизации установок |
|
с использованием гироскопов............................................................. |
180 |
Г л а в а 4. ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.......................................................... |
188 |
4.1. Свойства гироскопа............................................................................... |
190 |
4.2. Учет сил трения в гироскопе.............................................................. |
194 |
4.3. Уравнения движения и передаточные функции |
|
трехстепенного гироскопа.................................................................. |
197 |
4.4. Двухстепенной гироскоп. |
|
Уравнение движения и передаточная функция............................ |
202 |
4.5. Механизмы наведения в трехстепенных гироскопах.................. |
206 |
4.6. Скоростная характеристика наведения установки....................... |
210 |
4.7. Расчет задающих устройств систем наведения............................. |
212 |
Г л а в а 5. СИЛОВЫЕ ПРИВОДЫ НАВЕДЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ......... |
215 |
5.1. Основные требования к приводам, |
|
классификация приводов.................................................................... |
220 |
5.1.1. Основные требования к приводам........................................ |
220 |
5.1.2. Классификация силовых приводов....................................... |
221 |
5.1.3. Принципиальные схемы некоторых приводов.................. |
224 |
5.2. Расчет электромашинного привода наведения.............................. |
238 |
5.2.1. Способы регулирования скорости электродвигателей |
|
постоянного тока....................................................................... |
238 |
5.2.2. Пуск электродвигателей постоянного тока........................ |
242 |
5.2.3. Торможение электромашинного привода........................... |
244 |
5.2.4. Выбор электродвигателя для неавтоматизированных |
|
приводов....................................................................................... |
248 |
5.2.5. Уравнение динамики электропривода................................. |
254 |
5.2.6. Расчет мощности электродвигателя |
|
для автоматизированных приводов...................................... |
262 |
5.2.7. Усилительные устройства........................................................ |
273 |
5.3. Расчет следящего гидропривода с механическим |
|
управлением........................................................................................... |
291 |
5.3.1. Уравнения гидропривода с дроссельным |
|
регулированием......................................................................... |
292 |
5.3.2. Структурная схема гидропривода......................................... |
297 |
5.3.3. Устойчивость гидропривода................................................... |
300 |
5.3.4. Способы повышения устойчивости гидропривода.......... |
302 |
5.4. Расчет следящего гидропривода с электрическим управлением.... |
306 |
5.4.1. Электромеханические преобразователи.............................. |
307 |
5.4.2. Гидроусилители......................................................................... |
311 |
5.4.3. Структурная схема электрогидроусилителя...................... |
317 |
5.4.4. Структурная схема электрогидропривода |
|
с дроссельным регулированием............................................ |
319 |
5.4.5. Порядок расчета электрогидропривода |
|
с дроссельным регулированием............................................ |
322 |
Г л а в а 6. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ ВЕРТИКАЛЬНОГО |
|
И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО НАВЕДЕНИЯ................................................ |
332 |
6.1. Расчет механизмов вертикального наведения................................ |
333 |
6.2. Расчет механизмов горизонтального наведения........................... |
342 |
6.3. Выбор рациональной схемы установки коренных шестерен |
|
механизма поворота............................................................................... |
352 |
Библио1рафический список.............................................................................................. |
357 |
Проектирование спецмашин. Ч. 4. Стабилизация спецмашин: учебник для вузов / под ред. чл.-корр. РАРАН А.. А. Королева и чл.-корр. МАНПО В. Г. Кучерова. - Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2011 . - 364 с.
ISBN 978 -5 -9948-0717-0
В учебнике изложены особенности проектирования механизмов стабилизации САУ на походе и при стрельбе. Особое внимание уделено системам автоматическо го регулирования и проектированию механизмов вертикального и горизонтального наведения. Теоретические положения подкреплены решениями примеров, необхо димыми иллюстрациями и справочными сведениями.
Книга будет полезна также инженерно-техническим работникам, занимаю щимся вопросами проектирования самоходных машин.
Табл. 17. Ил. 202. Библиограф.: 24 назв.
А в т о р с к и й к о л л е к т и в : Олег Григорьевич Агошков
Владимир Ананьевич Андреев Валерий Степанович Васильев Виталий Андреевич Девяткин
Виталий Иванович Карлов
Алексей Александрович Королев Юрий Иванович Крыхтин Виктор Григорьевич Кучеров
Александр Сергеевич Романовский Владимир Иванович Садовников Борис Николаевич Фитилев
П РО ЕКТИ РО ВАН И Е С П Е Ц М А Ш И Н
Ч а с т ь 4
СТАБИЛИЗАЦИЯ МАШИН
Редактор Е. В. Кравцова
Компьютерная верстка Е. В. Макаровой
Темплан 2011 г. (учебники и учебные пособия). Поз. № 1у. Подписано в печать 29.03.2011. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Уел. печ. л. 21,16. Уч.-изд. л. 24,64.
Тираж 200 экз. Заказ № 1392/2011
Волгоградский государственный технический университет. 400131, Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 1. Отпечатано в типографии центра «Издательство Пермского государственного технического университета» 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113, (342)219-80-33