Подтверждение цикла работы автоматики винтовки с клиновым запиранием под патрон 7,62, газоотводного типа
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи
сил равен передаточному отношению, если связи идеальны. Тогда при
. (7.1.9)
Для нашего механизма
при
(7.1.10)
Учитывая, что определяем коэффициент приведения масс:
7.2. ВЗВЕДЕНИЕ УДАРНИКА
При движении затворной
рамы 1 (рисунок 7.2) в крайнее заднее положение она воздействует на ударник 5
взводя его при этом в месте контакта возникают сила и сила
трения . При движении затворной рамы по внутренней
поверхности затвора возникают сила и сила трения , а при взведении ударника возникает сила и сила трения . Ударник
на затворную раму действует с силами, равными соответственно и , направленными в
противоположную сторону.
Приложим к основному
звену потерянную силу , и к ударнику - и запишем следующие зависимости, проектируя
силы на направление движения основного звена 1:
Для ударника:
(7.2.1)
(7.2.2)
Рисунок 7.2. Взведение
ударника.
Из уравнения (7.2.1)
определяем :
(7.2.3)
Для затворной рамы:
(7.2.4)
(7.2.5)
Из уравнения (7.2.4)
определяем :
(7.2.6)
Из уравнения (7.2.5)
определяем и подставляем в уравнение (7.2.6):
(7.2.7)
Поделив уравнения
(7.2.7) на (7.2.3) получим:
(7.2.8)
Так как
,
то
(7.2.9)
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи сил равен передаточному отношению, если связи идеальны.
Тогда при
. (7.2.10)
Для нашего механизма
при
(7.2.11)
Учитывая, что определяем коэффициент приведения масс:
(7.2.12)
7.3. ВЗВЕДЕНИЕ ЗАДЕРЖКИ
УДАРНИКА
При движении ударника 1
(рисунок 7.3) в крайнее заднее положение он воздействует на задержку ударника 8
взводя его при этом в месте контакта возникают сила и сила
трения . При движении ударника по внутренней
поверхности затвора возникают сила и сила трения .
Приложим к основному
звену потерянную силу , и к задержке ударника - и запишем следующие зависимости, проектируя
силы на оси и :
Рисунок 7.3. Взведение
задержки.
Для ударника:
(7.3.1)
(7.3.2)
Из уравнения (7.3.2)
определяем :
(7.3.3)
Подставляем полученное
выражение (7.3.3) в уравнение (7.3.1):
(7.3.4)
Для предохранителя ударника:
(7.3.5)
Определяем из уравнения
(7.3.5) :
(7.3.6)
Поделив уравнения
(7.3.6) на (7.3.3) получим:
(7.3.7)
Так как
, то
(7.3.8)
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи сил равен передаточному отношению, если связи идеальны.
Тогда при
. (7.3.9)
Для нашего механизма
при
(7.3.10)
Учитывая, что определяем коэффициент приведения масс:
(7.3.11
7.4. ПРОЦЕСС ЗАПИРАНИЯ
При движении затвора в
крайнее переднее положение он воздействует на клин с силой, перпендикулярной
наклонной поверхности затвора , в результате которой
возникает сила трения . Под действием этих сил клин
прижимается к правым направляющим в ствольной коробки. Со стороны этих
направляющих на клин действует сила (равнодействующая всех
сил по поверхности направляющих), в результате которой возникает сила трения . На затвор клин действует с силами, равными
соответственно и ,
направленными в противоположную сторону. Эти силы прижимают затвор к
направляющим, что вызывает реакцию направляющих. Направляющие действуют на
затвор с силами и .
Рисунок 7.4. Процесс
запирания.
Приложим к основному
звену потерянную силу , и к клину - и запишем следующие зависимости, проектируя
силы на направление движения основного звена 1:
Для затвора:
(7.4.1)
(7.4.2)
Для клина:
(7.4.3)
(7.4.4)
Определим из уравнения
(7.4.2) и подставим в уравнение (7.4.1):
(7.4.4)
(7.4.5)
Преобразуем это
выражение:
(7.4.6)
Аналогично из уравнения
(7.4.4) определим и подставим в уравнение (7.4.3).
Преобразуя, находим:
(7.4.7)
Поделив уравнения
(7.4.6) на (7.4.7) получим:
(7.4.8)
Так как
,
то
.
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи сил равен передаточному отношению, если связи идеальны.
Тогда при
. (7.4.9)
Для нашего механизма
при
. (7.4.10)
Определяем коэффициент
приведения масс:
(7.4.11)
7.5. ДВИЖЕНИЕ
ОТРАЖАТЕЛЯ
При движении затвора в
крайнее заднее положение он воздействует на отражатель с силой,
перпендикулярной наклонной поверхности отражателя , в
результате которой возникает сила трения . Под
действием этих сил отражатель поворачивается против часовой стрелки. Со стороны
направляющих на затвор действует сила (равнодействующая
всех сил по поверхности направляющих), в результате которой возникает сила
трения . На затвор отражатель действует с силами,
равными соответственно и ,
направленными в противоположную сторону.
Рисунок 7.5. Поворот
отражателя.
Для затвора:
(7.5.1)
(7.5.2)
Из уравнения (7.5.2)
определяем :
(7.5.3)
Подставляем полученное
выражение (7.5.3) в уравнение (7.5.1):
(7.5.4)
Для отражателя:
(7.5.5)
Определяем из уравнения
(7.5.5) :
(7.5.6)
Поделив уравнения
(7.5.6) на (7.5.3) получим:
(7.5.7)
Так как , то
(7.5.8)
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи сил равен передаточному отношению, если связи идеальны.
Тогда при
. (7.5.9)
Для нашего механизма
при
(7.5.10)
Учитывая, что определяем коэффициент приведения масс:
(7.5.11
7.6. ДВИЖЕНИЕ
АВТОСПУСКА В ОТКАТЕ
При движении затвора в
крайнее заднее положение он воздействует на автоспуск с силой, перпендикулярной
наклонной поверхности отражателя , в результате которой
возникает сила трения . Под действием этих сил автоспуск
поворачивается по часовой стрелки. Со стороны направляющих на затвор действует
сила (равнодействующая всех сил по поверхности
направляющих), в результате которой возникает сила трения . На затвор автоспуск действует с силами,
равными соответственно и ,
направленными в противоположную сторону.
Рисунок 7.6. Поворот
автоспуска.
Для затвора:
(7.6.1)
(7.6.2)
Из уравнения (7.6.2)
определяем :
(7.6.3)
Подставляем полученное
выражение (7.6.3) в уравнение (7.6.1):
(7.6.4)
Для автоспуска:
(7.6.5)
Определяем из уравнения
(7.6.5) :
(7.6.6)
Поделив уравнения
(7.6.6) на (7.6.3) получим:
(7.6.7)
Так как , то
(7.6.8)
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи сил равен передаточному отношению, если связи идеальны.
Тогда при
. (7.6.9)
Для нашего механизма
при
(7.6.10)
Учитывая, что определяем коэффициент приведения масс:
(7.6.11)
7.7. ДВИЖЕНИЕ УПОРА В
ОТКАТЕ
При движении затвора в
крайнее заднее положение он воздействует на упора с силой, перпендикулярной
наклонной поверхности отражателя , в результате которой
возникает сила трения . Под действием этих сил упор
поворачивается против часовой стрелки. Со стороны направляющих на затвор
действует сила (равнодействующая всех сил по
поверхности направляющих), в результате которой возникает сила трения . На затвор упор действует с силами, равными
соответственно и ,
направленными в противоположную сторону.
Рисунок 7.7. Поворот
упора.
Для затвора:
(7.7.1)
(7.7.2)
Из уравнения (7.7.2)
определяем :
(7.7.3)
Подставляем полученное
выражение (7.7.3) в уравнение (7.7.1):
(7.7.4)
Для упора:
(7.7.5)
Определяем из уравнения
(7.7.5) :
(7.7.6)
Поделив уравнения
(7.7.6) на (7.7.3) получим:
(7.7.7)
Так как , то
(7.7.8)
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи сил равен передаточному отношению, если связи идеальны.
Тогда при
. (7.7.9)
Для нашего механизма
при
(7.7.10)
Учитывая, что определяем коэффициент приведения масс:
(7.7.11)
7.8. ОТРАЖЕНИЕ ГИЛЬЗЫ
При движении затвора в
крайнее заднее положение отражатель воздействует на гильзу с силой,
перпендикулярной наклонной поверхности отражателя , в
результате которой возникает сила трения . Под
действием этих сил гильза поворачивается против часовой стрелки. На отражатель
гильза действует с силами, равными соответственно и , направленными в противоположную сторону.
Рисунок 7.8. Отражение
гильзы.
Приложим к основному
звену силу , и к гильзе - и запишем
следующие зависимости:
Для отражателя:
(7.8.1)
Для гильзы:
(7.8.2)
Из выражения (7.8.1)
определяем :
(7.8.3)
Из выражения (7.8.2)
определяем :
(7.8.4)
Поделив выражение
(7.8.3) на (7.8.4) получаем:
(7.8.5)
Так как , то
(7.8.6)
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи сил равен передаточному отношению, если связи идеальны.
Тогда при
. (7.8.7)
Для нашего механизма
при
(7.8.8)
Учитывая, что определяем коэффициент приведения масс:
(7.8.9)
7.9. ДОСЫЛАНИЕ ПАТРОНА
При движении подвижных
частей в накате происходит досылание патрона в патронник. Затвор нижней
поверхностью выдавливает патрон из зацепов магазина при этом в месте контакта
возникают силы и . При
движении затвора по направляющим возникают силы и . При досылании патрона возникает силы
реакции и . При движении патрона по
направляющим возникают силы и .
Рисунок 7.9. Досылание
патрона.
Приложим к основному
звену силу , и к патрону - и запишем
следующие зависимости:
Для затвора:
(7.9.1)
N2
= fN1
(7.9.2)
Для патрона:
(7.9.3)
(7.9.4
(7.9.5)
Так как , то
(7.9.6)
(7.9.7)
Зная выражение для
коэффициента передачи сил, легко найти значение передаточного отношения.
Коэффициент передачи сил равен передаточному отношению, если связи идеальны.
Тогда при
. (7.9.8)
Для нашего механизма
при
;
(7.9.9)
(7.9.10)
(7.9.11)
7.10. РЕЗУЛЬТАТЫ
РАСЧЕТОВ ПО ПОЛУЧЕННЫМ ФОРМУЛАМ
|
Процесс
|
Параметры
|
Расчет
|
|
|
Отпирание
|
|
|
|
|
Взведение
ударника
|
|
|
|
|
Взведение
задержки ударника
|
|
|
|
|
Процесс
запирания
|
|
|
|
|
Движение
отражателя
|
|
|
|
|
Движение
автоспуска
|
|
|
|
|
Движение
упора
|
|
|
|
|
Отражение
гильзы
|
|
|
|
Процесс
|
Параметры
|
Расчет
|
Досылание патрона
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОГО ИМПУЛЬСА, МАКСИМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ И ВРЕМЕНИ РАБОТЫ БОКОВОГО
ГАЗООТВОДНОГО УСТРОЙСТВА
Исходные данные
1. Площадь наименьшего сечения газопровода ………………...0,196310-4 м2
2. Площадь поршня ……………………………………………….0,636210-4м2
3. Площадь зазора между поршнем и стенками
газовой камеры ……………………………………………...0,0062510-4м2
4. Начальный объем газовой каморы ………………………….
0,2610-6м3
5. Масса поршня и движущихся совместно
с ним частей автоматики ……………………………………………..0,515
кг
6. Масса заряда ……………………………………………………0,0031
кг
7. Масса пули …………………………..…………………………….…0,0096
кг
8. Среднее давление пороховых газов
в канале ствола в начале отвода газов …………………..……..904105 Па
9. Среднее давление пороховых газов
в канале ствола в дульный момент ……………….…………….890105 Па
10. Время движения пули от начала отвода газов
до дульного момента ………………………………………….…..0,00019
с
11. Объем заснарядного пространства в дульный момент ...…26,08410-6
м3
12. Показатель политропы ………………………………………………….1,524
13. Отношение теплоемкости k………………………………………………….1,3
14. Путь пули до газоотводного отверстия ……………………...36,8
см
15. Полный путь пули в канале ствола ……………………………..…….57,2
см
16.
Площадь поперечного сечения канала ствола ……………...…0,46710-4 м2
17.
Объем зарядной каморы ………………………………………3,810-6 м3
8.1. Определяем
значения относительных параметров бокового газоотводного устройства по
зависимостям:
;
;
;
.
8.2. По таблицам
определяем значения поправочных коэффициентов:
;
;
;
.
8.3. Определяем
относительный удельный импульс газоотводного двигателя по зависимости:
8.4. Определяем
подведенный удельный импульс, для чего необходимо предварительно вычислить
следующие величины:
;
; ;
;
.
Значения относительных
давлений и ,
а также параметра выбираем из таблиц по следующему
выражению:
;
;
; .
Значения относительных
давлений , и параметра выбираем из таблицы при :
;
; .
Значение относительной
координаты определяем по зависимости:
Таким образом,
;
;
;
;
Подведенный удельный
импульс давления двигателя определяем по зависимости:
.
8.5. Определяем
удельный импульс давления газоотводного двигателя:
.
8.6. Определяем время
периода последействия:
.
8.7. Определяем время
работы газоотводного двигателя:
.
8.8. Определяем время,
соответствующее максимальному давлению в газовой каморе, по зависимости:
.
Значение выбираем по величине:
.
Для нашего случая . Тогда
.
8.9. Определяем
максимальное давление в газовой каморе по зависимости:
.
8.10. Определяем
максимальное усилие пороховых газов на поршень:
.
8.11. Определяем полный
импульс силы бокового газоотводного двигателя:
.
9. РАСЧЕТ
ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПРУЖИНЫ НА ПРОЧНОСТЬ
Расчет
ведется при следующих исходных данных:
1.
Наружный диаметр пружины ………………………………………. 9 мм
2.
Усилие предварительного поджатия …………………………… 54 Н
3.
Длина пружины при предварительном поджатии ………………….
229 мм
4.
Рабочий ход пружины ………………………………………………...90 мм
5.
Диаметр проволоки ……………………………………………………..2 мм
9.1. Определяем средний
диаметр пружины:
. (9.1)
9.2. Определяем длину
пружины при рабочем поджатии пружины:
.
(9.2)
9.3. Подбираем число
рабочих витков пружины n,
так чтобы , предварительно определив :
. (9.3)
Выбираем
Определяем общее число
витков:
. (9.4)
9.4. Определяем
линейную деформацию пружины при предварительном поджатии:
.
(9.5)
9.5. Определяем длину
пружины в свободном состоянии:
. (9.6)
9.6. Определяем шаг
пружины:
. (9.7)
9.7. Определяем осевую
нагрузку при рабочем поджатии пружины:
. (9.8)
9.8. Определяем осевую
нагрузку при поджатии до соприкосновения витков:
.
(9.9)
9.9. Определяем
напряжение пружины при поджатии до соприкосновения витков:
. (9.10)
Определяем коэффициент
концентрации напряжений :
(9.11)
где: - индекс пружины, выбирается в пределах от 4
до 12 по формуле:
(9.12)
9.10. Определяем
развернутую длину проволоки:
(9.13)
10. РАСЧЕТ ДВИЖЕНИЯ
АВТОМАТИКИ
Исходные
данные
1.
Масса затворной рамы , кг ………………………………………………0,190
2.
Масса затвора , кг ………………………………………………………..0,200
3.
Масса ударника , кг ………………………………………………………0,075
4.
Масса клина , кг ………………………………………………………….0,060
5.
Масса задержки ударника , кг …………………………………………...0,035
6.
Масса автоспуска , кг …………………….0,019
7.
Масса упора , кг …………………………………...0,015
8.
Масса отражателя , кг …………………………………………………....0,080
9.
Масса гильзы , кг ………………………………..………………………0,0023
10.
Масса патрона , кг ………………………………….0,0150
11.
Масса боевой пружины , кг ………………………..0,0120
12.
Масса возвратной пружины , кг ……………...……...0,0340
13.
Момент инерции задержки ударника , кгм2…………….…0,910-5
14.
Момент инерции автоспуска , кгм2………………….…..0,5610-6
15.
Момент инерции упора , кгм2………………………………..0,3210-6
16.
Момент инерции отражателя , кгм2……………..…………………0,210-5
17.
Момент инерции гильзы , кгм2………………………………....0,2210-5
18.
Жесткость возвратной пружины , H/м
……………………………90
19.
Жесткость боевой пружины , H/м
…………………………………2400
20.
Усилие возвратной пружины F1,
H …………………………………….54
21.
Усилие боевой пружины F2,
H …………………………………………..70
22.
Удельный импульс двигателя автоматики , Hc/м2
………....…0,7546105
23.
Площадь поршня , м2…………………………..……………..….0,636210-4
На первом участке
движение затворной рамы под действием сил давления пороховых газов на поршень и
силы сопротивления возвратной и боевой пружин описывается дифференциальным
уравнением:
где - ускорение основного звена; - перемещение основного звена.
Чтобы избежать решения
дифференциального уравнения движения на первом участке (от 0 до 0,017 м), будем
считать, что затворная рама получает импульс от двигателя автоматики мгновенно,
а затем движется только под действием возвратной и боевой пружины. Скорость
затворной рамы в начале первого участка будет равна:
Движение затворной рамы
будет описываться дифференциальным уравнением:
Решение данного
уравнения имеет вид:
На границе первого и
второго участка (0,017 до 0,020 м) происходит ударное присоединение затвора.
Коэффициент восстановления скорости после удара в этом случае равен нулю,
скорость затвора перед ударом также равна нулю. Поэтому скорость затворной рамы
и затвора после удара, т.е. скорость затвора и затворной рамы в начале второго
участка, будет равна:
На втором участке
(0,017 до 0,020 м) происходит сведение автоспуска и упора и движение затвора.
Уравнение движения запишется в следующем виде:
В этом уравнении
обозначим:
,
тогда его решение
аналогично решению уравнения движения на первом участке, но при этом основное
звено движется только под действием возвратной пружины:
На границы второго и
третьего участка заканчивается сведение автоспуска и упора. Скорость основного
звена после этого процесса будет определяться по зависимости:
На третьем участке (0,2
до 0,04 м) происходит дальнейшее движение затвора в откате. Уравнение движения
на этом участке запишется в виде:
В этом уравнении
обозначим:
тогда его решение
аналогично решению уравнения движения на втором участке:
На границы третьего и
четвертого участка начинается движение отражателя. Скорость основного звена
после этого процесса будет определяться по зависимости:
На четвертом участки
(0,04 до 0,13 м) происходит дальнейшее движение затвора в откате и поворот
отражателя. Уравнение движения на этом участке запишется в виде:
В этом уравнении
обозначим:
тогда его решение
аналогично решению уравнения движения на втором участке:
На пятом участке
происходит отражение гильзы. Для упрощения примем, что отражение гильзы
происходит мгновенно, а не на 2 мм. Таким образом, пятый участок из расчета
выпадает, тогда скорость в начале шестого участка будет:
На шестом участке
движение описывается дифференциальным уравнением вида:
В этом уравнении
обозначим:
тогда его решение
аналогично решению уравнения движения на втором участке:
Принимаем при ударе о
затыльник коэффициент восстановления скорости , получаем
скорость отскока основного звена:
Знак минус указывает на
изменение направления движения.
На седьмом участке
движение описывается уравнением:
В этом уравнении
обозначим:
тогда его решение
аналогично решению уравнения движения на втором участке:
На восьмом участке
(0,128 до 0,02 м) происходит досылание патрона.
Уравнение движения на
этом участке запишется в виде:
В этом уравнении
обозначим:
тогда его решение
аналогично решению уравнения движения на втором участке:
На девятом участке
(0,02 до 0,017 м) происходит досылание патрона и разведение автоспуска и упора.
Уравнение движения на
этом участке запишется в виде:
В этом уравнении
обозначим:
тогда его решение
аналогично решению уравнения движения на втором участке:
На десятом участке:
Определяем время
движения основного звена автоматики на каждом участке определим приближенно по
средней скорости:
На первом участке –
На втором участке –
На третьем участке –
На четвертом участке –
На пятом и шестом
участках –
На седьмом участке –
На восьмом участке –
На девятом участке –
На десятом участке –
Страницы: 1, 2
|