Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Контрольная работа - Расчёт и проектирование ствола. Калибр 152,6 мм - файл 1.docx


Контрольная работа - Расчёт и проектирование ствола. Калибр 152,6 мм
скачать (688 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx689kb.16.11.2011 18:01скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
8. Расчёт и проектирование ствола


8.1. Проектирование канала ствола

8.1.1. Проектирование каморы


Рисунок 8.1 – Схема канала ствола

Исходные данные:

Калибр d=152 мм; раздельно-гильзовое заряжание; необходимый свободный объём каморы W0=9,4 дм2 ; lд=21 дм; lкм=4,7 дм; q=40 кг; V0=510 м/с; l0=5 дм; нарезка 1,0 %; t=1,52 мм.

Расчёт:

Действительный объём каморы:

Wк = W0 + W r + W сн ,

где

W r= (0,03…0,05)*W0 = 0,05* W0= 0,05*9,4= 0,47 дм2

W сн = 0,562*d3=0,562*(1,25)3=1,9736 дм3

W к=9,4+0,47+1,97=11,844 дм3

Размеры конуса врезания: К4 =0,1

l4=3t/k4=3*1,52/0,1=45,6 мм

d4=k4*l4+d=0,1*46+152=156,56 мм

Принимаем длину цилиндрической части:

L2= (0,4…0,7)*d= 0,7*d = 106,4 мм,

d2=k2*l2+d4;

k2=0,1;

d2=0,1*106+157=167,2 мм



Объём переходного конуса:

W2=π*10, 6/ 12 ((1,68)2 + 1,68 * 1,57 + (1,57)2 ) = 2,191 дм3

W4=π*l4 /12(d42+d4*d+d2 )=3,14*0,46 /12((1,57)2+1,57*1,52+(1,52)2)= 0,86 дм3

Необходимый объём основного конуса:

W1=Wk – W2 – W4=11,84 – 2,191 – 0,86=9,653 дм3

Задаваясь dk=(1,6…1,3)*d=1,2*d=182,4 мм

Находим длину основного конуса:

l1=12*W1/π(dk2+dk*d2+d22)=12*9,653/π((1,82)2+1,82*1,68+(1,68)2)=406,990 мм

Окончательно принимаем:

l1=406,990 мм

l2=106,4 мм

l4=45,6 мм

dk=182,4мм

d4=156,56 мм

d2=167,2 мм

Размер, определяющий начало нарезов:

l4=2t/k4=2*1,52 / 0,1=30,4 мм

Расстояние от казённого среза ствола до начала нарезов( фактическая длина каморы)

lкам=l1 + l2 + l4 – l4=528,590 мм

Коэффициент уширения каморы:

χ= dk / d=1,2


8.1.2. Проектирование нарезной части канала

Задачей расчёта является определение крутизны нарезов, их числа и профиля.

Длина хода нарезов в калибрах:

η=ζ*π/2 √λ*Cq /((C/A)*(h/d)*KH0),

где ζ=0,95 – коэффициент устойчивости;



λ=0,64 – коэффициент, характеризующий распределение масс в снаряде;

Cq=q/d3=40/(1,52)3=11,39 – коэффициент массы снаряда;

С/А=9;

h/d – условное плечо аэродинамического момента:

h/d=h1/d+0,57*hr/d – 0,16

h1=(0,3…0,5)d=0,3d

hr/d=2,05

h/d= 0,3+0,57*2,05 – 0,16=1,309

kм(4,5) =0,98*103– коэффициент, вычисленный для снаряда длинной 4,5 калибра;

kм0=kм(4,5)√L / 4,5d=0,001053 » η=0,95π/2 √(0,64*11,39)/(9*1,309*0,001053)=37

Угол наклона нарезов:α=arctg(π/η)=4,850

Число нарезов: n=3d=48

Нормальная сила давления ведущего пояска на все нарезы при постоянной крутизне нарезов:

N=λ * Pсн max* Sкн* tg α ,

Где Рсн max=2661 кг/см2

Sкн=0,8d2=0,0189 м2

N=0,64*2661*0,0189*tg4,85=274611,84 H

Нормальная сила давления ведущего пояска на боковую грань одного нареза:

N1=1/n * (Pсн max*Sкн*tg α =(1/n)* N= 5721,08 H

Pсн max – максимальное давление газов на дно снаряда при температуре заряда +500 С

Определяем ширину полей а и в и ширину пояска l.



Рисунок 8.2 – Элементы нарезной части канала


Задаваясь отношением а/в =1,2, определяем:

а+в = πd / n=9,95 мм

а= 5,43

в= 4,52

Средняя ширина ведущего пояска l=18,24 мм

Проверка на срез выступа ведущего пояска: допустимое напряжение для медно – никелевого сплава: [τ]=350 МПа= 35000 Н/см2

σиз= (3N1t)/(l2)=6994,54 Н/см2

Напряжения среза в выступе пояска;

τ =N1/ lв= 5721,08/(18,24*4,52)=5780,196 Н/см2

Напряжения в поле нареза;

τ =N1/ la=6936,236 H/см2

σпр= 0,5√ σиз2+4 τ2=7768,028 ≤ σр

σр – предел упругости материала ствола

Проверяем ведущий поясок на истирание. Удельная работа истирания :

af=(fη1N1lд) / (1,1*l*t)=3545,512 Н/см2 ˂ 18000

где f=0,15 – коэффициент трения

η1=0,6 – степень бризантности пороха

lд – длина нарезной части канала

Величина истирания пояска в момент вылета снаряда:





Рисунок 8.3 – Ведущий поясок канала ствола


a = вf(sin4,85/(n*l*t))*qV02=14*10-4 *0,15(sin4,85/(48*18,24*1,52))*40*5102= =0,139 мм

Определим величину реактивного момента от вращения снаряда:

Мр=N*((d+t)/2)=274611,84*((152+1,52)/2)=21079,214 Hм

^ 8.2. Расчёт поперечной прочности ствола – моноблока

8.2.1. Определение длины отката для ствола – моноблока

Исходные данные:

d=152 мм; Lст=2,8 м;

q=40 кг; ω=5,0 кг;

Примем: c=2; Д0=3,5м; H=1,3 м; V04y=10м/с; φпр=0

Масса откатывающихся частей:

Q0=((q+β*ω)/V04y)*V0=2690 кг

где β=2,55 – коэффициент полного действия пороховых газов

Коэффициент использования металла:

ηе=(q*V02)/(2*c*Q0)=966,9145 Н*м/кг

Так как полученное значение величины ηе не укладывается в рекомендуемые пределы (1200…1800), то необходимо применить дульный тормоз:

V04 д.т.= V04y /(0,1√100 – ∆Е)=12,9 м/с

∆Е – эффективность дульного тормоза в %, принимается в пределах 20…50%



Избыточное давление в местах орудийного расчёта:

α= ((q+ βω)*0,1√(100 -∆Е ) – q)/ βω= - 0,067

поскольку вычисленное значение α ≈ 0, то принимаем его за исходное.

Приближённо доля газов в полости дульного тормоза после прохода отводящих окон:

σn= (α – cos ψ)/ (1 – cos ψ)=0,26 ≥ 0,2

ψ – угол отвода пороховых газов через окна дульного тормоза от направления выстрела; ψ=1050

Избыточное давление на местах орудийного расчёта:

∆P=2,6(fω)/Lст3n+((1 - σn)/2)*cos2((P – ψ)/2)]=39381,4 Па

где f=950000 Дж/кг – сила давления

ψ – угол, отсчитываемый от направления выстрела до точки, в которой определяется избыточное давление; ψ=1800

Lст – длина ствола

Поскольку эта величина допускается при условии использования шлемофонов, то окончательно принимаем ∆Е=40% и V04 д.т.= 12,9 м/с.

Масса откатывающихся частей:

Q0=((q+ βω)/ (V04 д.т))* V0=((40+2,55*5)/12,9)*510=2085,5 кг.

Длина отката:

λ=(с*Д0)/2 – √((с2Д02)/4 – ((Н*V04y2)/2g)=1,127 м

Сила сопротивления откату:

R=(Q0(cД0 – λ)g)/H=92426,4 H

Тянущее усилие дульного тормоза. Полная реакция газового потока:

Rд=(1/φ)*(1+0,5*ω/q)SPд+(ω V02)/lкн=1246435,4 Н

φ=k+ω/3q=1,05+5/3*40=1,139

∆Rт=(1+0,67)*1246435,4=1329946,6 Н

8.2.2. Расчёт поперечной прочности ствола – моноблока

Исходные данные:q=40 кг; d=152 мм; ω=5 кг; W0=9,4 дм3; lд=21 дм; l0=5 дм; φ=1,139; t=0,0152 дм; нарезка 1%; λ=1,127 м; lств=28,88 дм; ширина бурта ствола 1,52 дм; высота бурта 0,228 дм; lл=5,776 дм.



Изменение давлений в МПа на дно снаряда при температуре снаряда +50 0С, +15 0С, - 50 0С задано таблицей 8.1


Таблица 8.1 – Изменение давлений на дно снаряда


t=+15 0C

t=+50 0C

t=-50 0C

λ

P

λ

P

λ

P

0

300

0

300

0

300

0,1

1362

0,1

1494

0,1

1098

0,2

1813

0,2

2031

0,2

1406

0,3

2078

0,3

2348

0,3

1574

0,4

2223

0,4

2527

0,4

1663

0,5

2304

0,5

2619

0,5

1705

0,6

2329

0,6

2658

0,6

1712

0,617

2329

0,659

2661

0,608

1713

0,7

2324

0,7

2658

0,7

1707

0,8

2301

0,8

2636

0,8

1683

0,9

2266

0,9

2598

0,9

1650

1,0

2227

1,0

2549

1,0

1619

1,5

1991

1,5

2262

1,5

1438

2,0

1738

1,5075

2083

2,0

1276



2,31

1530

2,0

1718

2,5

1141

2,5

1404

2,5

1371

3,0

1024

3,0

1158

3,0

1133

3,5

921

3,5

983

3,5

961

4,0

850

4,0

851

4,0

832

4,5

780

4,5

748

4,5

731

4,73

740

4,73

710

4,73

687







Таблица 8.2 – Расчёт прочности ствола – моноблока


Обозн

Разм

0

4

8

12

16

20

24

28

Xi

дм

0

5,134

6,786

8,581

9,286

12,79

17,79

27,79

nзад




1

1

1,2

1,2

1,2

1,28

1,486

1,9

Pогиб

Кг/ см2

2859

2758

2726

2691

2667

2292

1434

804

Р1жел

Кг/ см2

2859

2758

3271

3229

3200

2933

2131

1527

a21жел




1,538

1,509

1,673

1,658

1,658

1,658

1,380

1,230

d1

мм

182,4

156,6

155,1

155,1

155,1

155,1

155,1

155,1

d21жел

мм

280,5

236,2

259,4

257

257

257

214

190,7

d2

мм

420

400

400

400

400

340

295

205

а21




2,303

2,555

2,580

2,580

2,580

2,193

1,903

1,322

Р1

Кг/ см2

4449

4719

4742

4742

4742

4305

3816

1997

n1




1,556

1,711

1,740

1,762

1,778

1,878

2,661

2,484

P1(3)

Кг/ см2

3246

3387

3399

3399

3399

3168

2895

1712

n3




1,135

1,228

1,247

1,264

1,275

1,382

2,019

2,130

P1(5)

Кг/ см2

3726

3896

3910

3910

3910

3632

3301

1877

n5




1,303

1,412

1,434

1,453

1,466

1,585

2,303

2,335


Наибольшая толщина стенки:

max=(420 –182,4)/2=118,8 мм

Толщина стенки под термообработку:

заг=∆max+2σ=118,8+2*8=134,8 мм

Расчёт напряжений:

r1=182,4/2=91,2 мм;

r2=420/2=210 мм;

P1=2859 кг/см2.

Расчётные формулы:

σ t=((P1r12)/(r22 – r12))*((r22/r12)+1) – тангенциальные напряжения

σ r= - ((P1r12)/(r22 – r12))*((r22/r12) –1) – радиальные напряжения



Еεt=((2P1r12)/3(r22 – r12))*((2 r22/r12)+1) – приведенные тангенциальные напряжения

Еεr=((2P1r12)/3(r22 – r12))*((2 r22/r12) –1) – приведенные радиальные напряжения

Результаты вычислений сведены в таблицу 8.3.


Таблица 8.3 – Результаты вычислений

r

91,2

120,9

150,6

180,3

210

σ t

4188

2670

1957

1566

1329

σ r

-2859

-1340

-628

-237

0

Еεt

5141

3116

2166

1645

1329

Еεr

-4255

-2230

-1280

-759

-443


Наибольшими напряжениями являются приведенные тангенциальные напряжения.

Неравномерность распределения напряжений по сечению характеризуется следующими величинами:

Еεr1/ Еεr2=5141/1329=3,868

Еεr1 – Еεr2=5141 – 1329=4/3P1

8.2.3.Определение нагрузок, действующих на казённик и затвор

Сила, действующая на скат каморы:

Рсккн max(Sкам – Sкн)=2859*(0,02613 – 0,01895)=2054136 Н

где Sкам=0,02613 м2 – площадь сечения дна каморы;

Sкн =0,01895 м2– площадь сечения канала ствола;

Ркн max=2859 кг/см2.

Сила инерции частей ствола с казёнником:

J=Q*Ẍmax=4237861 H

где Q =2152кг– масса справа расположенных частей

max= (Ркн max – R)/Q0 – максимальное ускорение отката

где Q0 – масса откатных частей



R – сила сопротивления откату в момент Р max

Pкн max=pкн max*Sкн=2859*0,01895=541614 Н

Сила ,отрывающая казённик от ствола:

Рств= Рск+ J=6291997 Н

Сила, действующая на клин или поршень затвора:

Ркл= Pкн max* Sкн – Jк=6291997 H

Jк –сила инерции затвора и части казённика, расположенных сзади.


8.2.4. Расчёт массы и положения центра тяжести ствола

Результаты расчётов сведены в таблицу 8.4.

∑ Vн=255,759 дм3

∑ Vвн=56,954 дм3

Qств =(255,759 – 56,954)*7,8 =1550,685 кг

Sст н=2750,147 дм4

Sст вн=657,864 дм4

у=(2750,147 – 657,864)/(255,759 – 56,954)=10,524 дм


Таблица 8.4 – Расчёт массы и положение центра тяжести ствола

Обозн

Разм-ть

Наружная поверхность

Внутренняя поверхность

1

2

3

4

5

6

7

8

D1

дм

4,2

4,0

3,4

2,05

1,82

1,67

1,56

1,55

D2

дм

4,2

4,0

2,65

2,05

1,67

1,56

1,55

1,55

h

дм

1,52

11,3

14,96

1,09

4,07

1,06

0,15

23,5

y

дм

0

1,52

12,82

27,8

0

4,07

5,13

5,28

V

дм3

21,1

142

89,05

3,61

9,77

2,19

0,29

44,7

h1

дм

0,76

5,65

5,292

0,55

1,51

0,39

0,05

8,84

h1+y

дм

0,76

7,17

18,12

28,3

1,51

4,46

5,19

14,1

V(h1+y)

дм4

16,0

1018

1613

10,2

14,8

9,78

1,50

631





8.2.5 Расчёт нагрева ствола при стрельбе

Исходные данные:

Масса заряда ω=5кг;

Масса снаряда q=40 кг;

Сила пороха f= 950000 Дж/кг;

Длина ствола Lств=28,88 дм;

Начальная скорость V0=510 м/с;

Температура пороховых газов T=2950 К.

Количество тепла от одиночного выстрела, ушедшее на нагревание ствола:

Q1=((4υσ)/R)*(Lств/d)*[φ/3+(β – 5)*(ω/q]*qV0=1142716 Дж

где υ=0,891 – постоянная коэффициента теплопередачи

φ=1,140 – коэффициент фиктивности

β= коэффициент последействия пороховых газов

R=f/T – газовая постоянная

Температура нагрева дульной части ствола от одного выстрела:

Т=k*(Q1/(CQств))

С=48,2 Дж/кг 0С – удельная теплоёмкость стали

k=1,4 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева стали по длине

Т=1,4(1142716/(48,2*1550,685)=2,14500С

Т=1,4(1142716/(48,2*1662,500)=3,1200С

Допустимое число выстрелов в серии

n= Тдоп/ Т

n=350/2,145=163,18

n=350/3,120=112,16

8.2.6. Расчёт живучести ствола

Ожидаемая живучесть ствола по критерию падения начальной скорости

N=7*1024/(Cq3V04,5d2,5)=7*1024/(11,393*5104,5*1522,5)=10885 выстрелов



или

N=6d2/lω[(σ р/2250) – 4((Pmax/2250) – 1)];

σ р=8000 кг/см2

N=6*1522/(18,24*5)*[(8000/2250) – 4((2859/2250) – 1)]=3759 выстрелов


Скачать файл (688 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации