9.1Расчет усилия отката

Усилие отката при выстреле осколочно-фугасным снарядом:

Исходные данные:

Расчёт:

Скорость откатной части

Энергия отката

Усилие отката

Усилие отката при выстреле бронебойным снарядом:

Исходные данные:

Расчёт:

Скорость откатной части

Энергия отката

Усилие отката

За усилие отката принимаем наибольшее из значений .

9.2 Расчет шариковой опоры башни

На сегодняшний день наиболее целесообразным является использование шариковых опор с тороидальной формой беговых дорожек подвижного и неподвижного погона. Основными деталями такой опоры являются погоны и шарики. Основными силами, действующими на опору башни, являются: и – сила сопротивления откату при выстреле. Работоспособность и долговечность погонов в основном определяются контактными напряжениями смятия погонов, вызванными этими силами.

Рис.6 Расчётная схема шариковой опоры

N₀ – суммарная вертикальная реакция;

N_г – суммарная горизонтальная реакция;

D – диаметр погона;

h – высота крепления орудия;

b – расстояние от оси вращения башни до оси крепления орудия;

φ – угол положения орудия;

ρ – плечо силы веса башни относительно оси вращения башни;

ρ₀ – плечо суммарной вертикальной реакции;

Исходные данные:

Для расчёта работоспособности шариковой опоры необходимо ввести несколько допущений:

1) ось канала ствола, центр тяжести башни и ось её вращения лежат в одной общей вертикальной плоскости;

2) танк размещён на горизонтальном участке;

3) распределение дополнительной вертикальной нагрузки шариков подчиняется синусоидальному закону;

4) горизонтальные силы распределяются по шарикам аналогично нагрузке в радиальных подшипниках качения.

Суммарная вертикальная реакция N₀ представляет равнодействующую вертикальных составляющих реактивных сил, с которыми шарики действуют на подвижный погон башни. Она определяется из уравнения равновесия сил, приложенных к башне в проекциях на вертикальную ось oz:

Координату (ρ₀) приложения этой реакции находят из уравнения равновесия моментов относительно оси oy:

Суммарной горизонтальной реакцией N_г называется равнодействующая горизонтальных составляющих реактивных сил шариков на подвижный погон:

В опорах с охватывающим подвижным погоном N_г оказывается равнодействующей горизонтальных реакций шариков передней полуокружности погона, а самым нагруженным оказывается передний шарик. В опорах с охватываемым подвижным погоном N_г представляет равнодействующую горизонтальных реакций шариков кормовой полуокружности погона, а самым нагруженным является кормовой шарик.

Вертикальная нагрузка шариков. В частном случае при ρ₀ = 0 все шарики равномерно нагружены и вертикальная нагрузка на один шарик равна:

где z=180 – общее количество шариков в погоне.

В общем случае нагружения ρ₀ 0 и вертикальная нагрузка определяется на основании уравнения моментов действующих на шарики (см. рис 6)

где q_i– вертикальная нагрузка i-ого шарика;

_i – угловая координата i-ого шарика.

Рис. 7 Эпюра распределения вертикальных сил действующих на шарики

Вертикальную нагрузку i-ого шарика можно представить как сумму средней нагрузки q =N₀/z и дополнительной нагрузки q_i , распределяемой согласно 3-му допущению по закону синуса, q_i = q_т·sin_i, тогда

, так как

. Суммы в крайних слагаемых для большого числа расположенных по окружности шариков стремятся к нулю. Таким образом:

, откуда

Как видно из рис.5 нагрузка на передний шарик (q_п) и кормовой шарик (q_к) будут определяться по формулам:

Очевидно, что большим углам возвышения орудия соответствует большая нагрузка на кормовой шарик, и меньшая – на передний шарик. Аналогично при склонении – меньшая нагрузка на кормовой, и большая – на передний.

Наибольшая нагрузка на кормовой шарик будет при максимальном угле возвышения орудия, равном для данной машины 12⁰. При этом ρ₀ будет равно:

Нагрузка на кормовой шарик будет равна:

Горизонтальная нагрузка шариков. Наибольшая горизонтальная сила (p) (см. рис.9) в опорах с охватывающим подвижным погоном действует на передний шарик, а в опорах с охватываемым подвижным погоном на кормовой. В соответствии с теорией радиальных подшипников качения максимальная горизонтальная сила действующая на наиболее нагруженный шарик в пять раз больше средней нагрузки, т.е.:

Рис.8 Эпюра горизонтальных сил действующих на шарики

Результирующая нагрузка шарика будет равна:

Работоспособность и долговечность погонов для режима систематических нагружений опоры оценивается по контактным напряжениям смятия погонов наиболее нагруженным шариком

где r_к – радиус канавки тороидальной беговой дорожки погона;

r_ш – радиус шарика.

Эта формула применима для опор со стальными погонами и шариками. При отношении в опорах с погонами выполненными из легированной стали и твёрдостью HRC 50 , контактные напряжения не должны превышать [σ_к]  2500 МПа.

Получившееся контактное напряжение меньше допустимого, значит, устанавливаются шарики диаметром 30 мм.