3.5 Расчёт элементов башни

3.5.1 Расчёт 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 Gб –

вес башни и R – сила сопротивления откату при выстреле. Работоспособность и долговечность погонов в основном определяются контактными напряжениями смятия погонов, вызванными этими силами.

Рис.3.4 Расчётная схема шариковой опоры

где N0 – суммарная вертикальная реакция;

Nг – суммарная горизонтальная реакция;

D – диаметр погона;

h – высота крепления орудия;

1

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;

Для расчёта работоспособности шариковой опоры необходимо ввести несколько допущений.

Допущения: 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 :

N0 = Gб + R · sin φ

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

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

Nг = R · cos φ

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

1

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

q = N0 / z

где z – общее количество шариков в погоне.

В общем случае нагружения ρ0 0 и вертикальная нагрузка определяется на основании уравнения моментов действующих на шарики

(см. Рис 3.5)

i – угловая координата i-ого шарика.

2

Рис. 3.5 Эпюра распределения вертикальных сил действующих на

шарики

Вертикальную нагрузку i-ого шарика можно представить как сумму средней нагрузки q = N0 / z и дополнительной нагрузки qi , распределяемой согласно 3-му допущению по закону синуса, qi = qт·sini , тогда

расположенных по окружности шариков стремятся к нулю. Таким образом

0 0 = 4 , откуда = 4 0 0

как видно из рисунка 3.5 нагрузка на передний шарик (qп) и кормовой шарик (qк) будут определяться по формулам:

Из формулы видно, что при увеличении смещения ρ0 , что соответствует большим углам возвышения орудия, увеличивается нагрузка на передний шарик. На малых углах, при 0 = − 4 , qп обращается в нуль. Нагрузка на кормовой шарик максимальна при полном склонении орудия и уменьшается с ростом углов его возвышения.

Горизонтальная нагрузка шариков. Наибольшая горизонтальная сила (p)

(см. Рис.3.6) 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.

p = 5 · Nг / z

2