6.2. Пружинные уравновешивающие механизмы тянущего типа

Такие механизмы позволяют добиваться теоретически полного уравновешивания во всем диапазоне углов возвышения. Расчетная схема представлена на рис. 6.2.

При условии полного уравновешивания для любого значения угла возвышения  должно соблюдаться равенство моментов веса качающейся части и уравновешивающего механизма, т.е.

или

Для этого необходимо, чтобы и момент уравновешивающего механизма так же изменялся по закону косинуса при изменении углов возвышения.

Как известно, сила уравновешивающего механизма:

где: - жесткость пружины;

- стрела поджатия.

Из треугольника ОВА,

.

Из того же треугольника по теореме синусов:

,

тогда:

, (6.1)

где: - соответственно расстояние от оси цапф до подвижного А и неподвижного В шарниров;

- угол между при угле возвышения =0;

- по теореме косинусов.

С учетом изложенного момент уравновешивающего механизма:

,

т.е.

.

Из последнего равенства моментов видно, что теоретически полное уравновешивание может быть достигнуто при выполнении следующих двух условий:

1. При расположении оси цапф и центра тяжести качающейся части в одной горизонтальной плоскости ( при = 0) угол , образованный линиями ОА_о и ОВ, соединяющими центр оси цапф О с осью подвижного шарнира А₀ и с осью В неподвижного шарнира, должен быть равен 90⁰.

2. Расстояние ВА между подвижным и неподвижным шарнирами при всех значениях угла должно быть равно стреле сжатия пружины.

При этих условиях момент уравновешивающего механизма будет изменяться по тому же закону, что и момент веса качающейся части.

Из равенства этих моментов определяется жесткость пружины, необходимая для уравновешивания,

, (6.2)

а также усилие механизма при =0

, (6.3)

где: - расстояние между подвижным и неподвижным шарнирами при =0.

По теореме косинусов при =90⁰ стрела поджатия пружины:

. (6.4)

Наибольшее значение стрелы поджатия пружины:

. (6.5)

Зная , можно определить наибольшую силу пружины:

. (6.6)

Следует отметить, что теоретически возможное полное уравновешивание на практике неосуществимо вследствие производственных трудностей изготовления пружины с заданными характеристиками неизбежной с течением времени осадки пружины, наличия трения в шарнирах механизма и опорах качающейся части, а также влияния на уравновешивание собственного веса механизма.

6.3. Пружинные уравновешивающие механизмы толкающего типа

Расчетная схема пружинного уравновешивающего механизма толкающего типа представлена на рис.6.3.

В случае применения этого типа механизма получить полное уравновешивание на всем диапазоне углов вертикальной наводки невозможно, т.к. в этом случае не выполняется условие . Действительно, как видно из схемы, при увеличении l стрела поджатия f уменьшается и наоборот. Расчеты показывают, что в данном случае, возможно, получить полное уравновешивание в двух или трех точках (рис.6.4). Во всех остальных точках будет существовать момент неуравновешенности , максимальная величина которого является критерием применимости данной схемы механизма данного пулемета или орудия.

Рис.6.3. Расчетная схема пружинного уравновешиваю­щего механизма толкающего типа.

Оценка допустимой величины производится путем расчета получаемого при этом усилия на маховике механизма вертикальной наводки по формуле

где η - кпд механизма вертикальной наводки;

i - передаточное отношение механизма вертикальной наводки;

R - радиус маховика механизма вертикальной наводки.

Рис. 6.4. графики моментов М_у и М_к.

Следовательно целью расчета в данном случае является отыскание таких линейных и угловых конструктивных величин, а также характеристик пружины, при которых обеспечивается возможно более полное уравновешивание.

При расчете уравновешивания в двух точках за них обычно принимают углы вертикальной наводки и .

Тогда условия полного уравновешивания в этих точках принимаются в виде:

(6.7)

где п - число колонок уравновешивающего механизма;

, - усилие уравновешивающего механизма при и соответственно.

Текущее значение усилия уравновешивающего механизма

(6.8)

где с - жесткость пружины;

- изменение стрелы поджатия пружины.

Для нахождения начальной силы пружины и её жесткости, удовлетворяющих условиям (6.7), найдем текущее значение момента неуравновешенности качающейся части при условии перевеса на казенную часть

. (6.9)

Подставим текущее значение силы П согласно зависимости (6.8):

(6.10)

Согласно расчетной схеме

(6.11)

. (6.12)

С учетом (6.11) формула (6.10) запишется

. (6.13)

Учитывая принятые условия (6.7) ( при при ) и решая уравнение (6.13) для случая , найдем начальную силу пружины

(6.14)

Из этого же уравнения (6.13) при условии найдем жесткость пружины

. (6.15)

так как если , то , .