Глава 3. Основы динамического анализа работы

основных механизмов автоматики

авиационного артиллерийского оружия

3.1. Основные положения динамического анализа работы

механизмов авиационного артиллерийского оружия

Анализ движения механизмов автоматики оружия прежде всего позволяет определить темп стрельбы оружия, а также оценить силы, действующие при стрельбе на детали механизмов автоматики оружия, на корпус оружия и на узлы крепления оружия к авиационной артиллерийской установке.

Исследование динамики механизмов оружия позволяет оценить возможности различных схем оружия по повышению темпа стрельбы.

В основе динамического исследования автоматического оружия лежат общие методы исследования механизмов и машин. В тоже время, применяя эти общие методы, необходимо учитывать ряд особенностей механизмов оружия, главные из которых следующие:

• механизмы оружия работают в резко неустановившемся режиме;

• в процессе цикла стрельбы изменяется сама структура механизмов, отключаются одни звенья и подключаются другие;

• подключение звеньев происходит, как правило, с ударом, а передаточные числа между звеньями являются переменными;

• многие механизмы находятся в подвижном корпусе, который перемещается на амортизаторах силы отдачи или вместе с ведущим звеном автоматики оружия.

Перечисленные особенности значительно усложняют исследование механизмов оружия. Поэтому при создании инженерных методов расчета движения механизмов оружия принимают ряд допущений и прибегают к решению задачи последовательными приближениями. Например, сначала исследуют движение механизмов при неподвижном корпусе, а затем определяются поправки, учитывающие движение корпуса. При этом не учитывают силу трения, возникающую в направляющих корпуса вследствие движения остальных звеньев механизмов, а также силы трения, возникающие в связях деталей механизмов в результате движения корпуса. Принимают и другие упрощения. Там, где это возможно, усредняют передаточные числа и действующие силы или заменяют кратковременные силы импульсами этих сил и т.п. Исследования движения проводят по участкам. Границами участков являются точки, где подключаются или отключаются звенья, а также вступают в действие новые силы.

Общий путь динамического исследования состоит в составлении дифференциальных уравнений движения механизмов оружия и их решения. Дифференциальные уравнения отдельных механизмов составляются относительно основного звена, которое, в общем случае, может быть выбрано произвольно. Удобней всего в качестве основного звена назначить такое, которое участвует в движении в течение всего времени цикла, и на которое действуют основные силы. Основное звено – звено определяющее работу автоматики оружия в течение всего цикла работы. Так, например, в качестве основного звена в системах с газоотводным двигателем удобно принимать ползун жестко связанный с поршнем газового двигателя, а в системах с газооткатным двигателем – ствол. В многоствольных системах в качестве основного звена обычно принимают вращающийся блок стволов.

Элементы движения (перемещение, скорость, ускорение) звеньев механизмов оружия связаны между собой кинематическими зависимостями, которые подробно рассматриваются в теоретической механике и в теории механизмов и машин. Здесь приводятся основные соотношения, необходимые для дальнейшего изложения материала.

Для механизмов оружия, обладающих одной степенью свободы, перемещение любого из звеньев функционально определяется перемещением какого-либо другого из звеньев

, (3.1)

где и – перемещение звеньев, которым присвоены номера и соответственно, а вид функции зависит от конструкции механизмов.

Связь между скоростями двух звеньев определяется зависимостью

, (3.2)

где – скорости соответственно -того и -того звеньев;

– передаточное число от -того звена к -тому.

Из сопоставления (3.1) и (3.2) очевидно, что

(3.3)

Передаточное число является в общем случае функцией от положения механизмов, т.е. от координаты основного звена.

Взяв производную от выражения (3.2), найдем связь между ускорениями двух звеньев

,

где – представляет собой производную от передаточного числа по перемещению -того звена.

При нумерации звеньев принято основному звену присваивать номер ноль и при написании этот номер опускать. Так, например, означает передаточное число от основного звена к -тому. В таких обозначениях скорость и ускорение -того звена запишутся в виде

, (3.4)

. (3.5)