Пороховой аккумулятор давления

Приводы, работающие на горячем газе от ПАД, используют, в основном, твердое топливо (ТТ). В качестве ТТ для рассчитываемого ПАДа используется медленногорящее баллиститное топливо.

Масса горячего газа, необходимая для работы всех РМ в течение заданного времени при использовании в качестве источника питания ПАД, рассчитывается следующим образом.

Секундно – массовый расход газа:

где: n – число Р.М.

- частота выброса газа Р.М.

- масса газа одного полного объёма Р.М., определяется из уравнения состояния идеального газа:

Где:

- газовая постоянная,

- температура газа,

- давление в Р.М.

- объём Р.М.

Определим секундно – массовый расход топлива:

Где: - коэффициент потерь, учитывающий неполноту сгорания топлива .

Масса топлива:

где: t – время работы РМ.

Длина топливной шашки:

где: u – скорость горения ТТ (в нашем случае выбираем ).

Площадь поперечного сечения цилиндрической шашки ТТ:

где: плотность топлива.

Диаметр шашки ТТ:

Диаметр камеры сгорания:

где: толщина бронировки заряда.

Диаметр ПАД:

Толщину стенки цилиндрической обечайки КС можно определить по зависимости:

где: - толщина стенки обечайки;

- коэффициент безопасности; f = 1,45;

- максимальное давление в КС;

- диаметр КС;

-предел прочности материала обечайки: алюминиевый сплав Д16 (дюралюминий):

Толщину обечайки примем равной 0,001 м.

Масса обечайки ПАД:

где: соответственно, плотности материалов обечайки, ТЗП, бронировки.

где: Δ – расстояние для воспламенителя и электровоспламенителя.

Масса днища:

При определении толщины стенки эллиптического дна камеры сгорания пользовались соотношением:

Масса ПАД определяется:

Подбор подшипников для вращающихся деталей

Для того чтобы снизить потери на трение, а также зафиксировать вал в осевом направлении, на него ставят подшипники. Это обусловлено тем, что они могут воспринимать как радиальные, так и умеренные осевые нагрузки, предъявляются менее высокие требования к соосности опор и жесткости валов, допускают перекосы за счет внутренних зазоров.

Рис. 5. Схема нагрузки подшипника

Первоначально необходимо определить эквивалентную нагрузку Р_э:

,

где: R_r и R_о = 0 – радиальная (Y = 0; X =1) и осевая нагрузки;

X и Y –коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

V=1,2 – коэффициент вращения (вращается наружное кольцо);

K_σ = 1,3 – коэффициент безопасности;

K_Т – температурный коэффициент (принимаем K_Т =1 для стали ШХ1 при температуре до 100˚С)

,

где - сила сопротивления газов;

- управляющая сила;

Так как устанавливается два подшипника, то нагрузка между ними будет делиться поровну:

Выбор подшипников качения производят по рассчитанной нагрузке и расчетному ресурсу L в млн. оборотов по формуле:

где: р=3 для шарикоподшипников;

р=3.33 для роликоподшипников.

Выбираем шарикоподшипники:

Используя полученное расчетное значение динамической грузоподъемности, по справочнику или каталогу выбираем подшипник, при этом должно быть удовлетворено ус­ловие (С - динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу).

Подбираем подшипник по статической грузоподъемности :

;

106<280;

Следовательно, выбираем подшипник 300 по ГОСТу 8338 -75 (подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии диаметров 3).

Его параметры:

d=4- внутренний диаметр подшипника;

D=9мм- наружный диаметр подшипника;

h=11мм - высота подшипника;

m=0,054кг - масса подшипника.

Расчет оси на прочность

Проверочный расчет оси на прочность будем производить, исходя из условия геометрических размеров подобранного подшипника. Проверка оси на прочность осуществляется по эквивалентным напряжениям среза и изгиба.

Модель оси представляет балку консольного типа, схема которой представлена на схеме. Из схемы видно, что в опасном сечении балки возникают касательные напряжения (напряжения среза).

Принимаем, что ось изготовлена из легированной стали 40Х. Легированные стали применяются, если к детали предъявляются требования повышенной прочности, износостойкости и т.п. Как правило, эти стали подвергаются термической обработки. Легирующие элементы увеличивают механические свойства, прокатываемость и прокаливаемость сталей.

Сила, под действием которой возникают напряжения среза равна результирующей газодинамической силы и силы рулевых машинок.

Схема нагружения оси.

Результирующая газодинамической силы вычисляются по формуле:

Результирующая сила вычисляются по формуле:

Так как поворотное сопло держится на 2 осях, то нагрузка на них будет делиться поровну .

Нахождение диаметра оси:

Где:

Примем диаметр оси равный

В формулу для вычисления эквивалентных напряжений подставим выражения для напряжения среза и напряжения изгиба, тогда получим:

По результатам расчета видно, что ось с данным диаметром подходит по условиям прочности.

9