Диссертация (1143923), страница 9
Текст из файла (страница 9)
3.12. Схема нагружения сборки быстродействующего клапанаДля соединения отдельных деталей сборки применены следующиепараметры:соединение оси и винта Touching Faces («соприкасающиеся грани»)). Зазоротсутствует. Полностью соответствует реальной конструкции, так как в данномсоединении применена мелкая метрическая резьба.соединениеосиинаправляющейпредставленосвойством«нетпроникновения». В реальной конструкции зазор между двумя деталямиотсутствует.пара трения колпак – направляющая задана функцией Free («свободно»).Напряжения на заданных поверхностях при таком ограничении ничем не будутотличаться от напряжений просто свободных поверхностей [2].Рисунок.
3.13. Сетка конечных элементов сборки быстродействующего клапанаВсе параметры соединений деталей исследуемой модели сборки в точностиописывают реальную конструкцию быстродействующего клапана линемёта.65баРисунок. 3.14. Поле эквивалентных напряжений клапана по критерию Мизеса:а – сечение сборки в точке максимального значения напряжений;б – поле напряжений сборки быстродействующего клапанаПроверочныйрасчетбыстродействующегоклапанапоказал,чтомаксимальные напряжения возникают в колпаке.
Однако, стоит заметить, что вотличие от проектировочного расчета, максимальные напряжения возникли не вместе перехода конической и цилиндрической частей, а на внутреннейповерхности на диаметре седла. Величина максимальных напряжений составила58,607 МПа, что несколько меньше предела текучести.Выводы по главе 31. Получено аналитическое решение задачи о распространении продольных волнпри ударе колпака о направляющую, моделируемых соответственно упругимслоем и полупространством. Волновое уравнение решено операционным методомс помощью преобразования Лапласа, вычислена сила и время удара.2.Выполнендинамическийрасчетколпакакакконическойоболочки.Математическая модель построена на основе тензорных уравнений лагранжевоймеханики тонких оболочек, для решения которых применен вариационный методЛагранжа-Ритца-Канторовича.Определенымеридиональныеиокружныенапряжения на наружной и внутренней поверхностях конической оболочки.3.
Для наиболее ответственных узлов и деталей линемёта, в частности,тонкостенного стакана и пневматического клапана, проведен конечно-элементный66анализ напряженно-деформированного состояния. Максимальные напряжения непревышают допустимые. Работоспособность деталей обеспечена.67Глава 4. Экспериментальное исследование процессов, возникающихпри выстреле в пневматическом линемётеНеобходимость верификации данных, полученных расчетным путем,подтолкнула к созданию экспериментального стенда, с помощью которого можнобыло бы изучать газодинамические процессы, определять скорость снаряда насрезе ствола, исследовать временные процессы пневмоавтоматики [31, 33]. Вперспективе этот стенд можно использовать для изучения промышленныхпневмопушек, пневматических пусковых устройств (ППУ), пневмоклапанов.В результате изучения технических проблем линемёта «ИСТА-240», а такжев силу быстротечности всех процессов (не более чем 50 мс), была предложенамодель стенда с аналого-цифровым управлением, рабочими элементами которогоявлялись быстродействующие пьезоэлектрические датчики давления [43].Экспериментальный стенд позволяет:изучатьвременныехарактеристикисрабатыванияразличныхпневмоэлектроклапанов (ПЭК);исследовать зависимости времени открытия быстродействующего клапанаот диаметра сбросового отверстия;изучать влияние геометрии седла на фронт клапана;определять остаточное давление пневмопушки в зависимости от сеченияклапана;изучать временные характеристики пускового пневматического клапанавысокого давления;исследовать динамические параметры внутренней баллистики линемётов, атакже ППУ;определять скорости метаемого тела на срезе ствола;определять время нахождения метаемого тела в стволе;изучать временные характеристики срабатывания основного клапаналинмёта;68изучатьвлияниеобъемауправляющейполостинафронтбыстродействующего клапана.Конструирование стенда осуществлялось в течении 2-х месяцев наплощадке научно-промышленного предприятия «ИСТА» [58, 59].4.1.
Создание испытательного стенда. Методика проведения измеренийОсновная трудность при создании стенда была связана с высокой скоростьюпроцессов, протекающих при выстреле [70, 104]. Первой важной задачей сталасинхронизация начала выстрела с сигналами датчиков давления. Было решеноперейти от механического запуска прибора к электропневматическому. В этомслучае подаваемый электрический сигнал служит точкой синхронизации всехпроцессов.
Этот подходпозволил сконструировать новыйзапускающийпневмоклапан управления, работающий на высоком давлении.Схема испытательного стенда представлена на рис. 4.1.Рисунок. 4.1. Схема испытательного стендаЗдесь: 1 – пусковое устройство; 2 – баллон со сжатым газом; 3 – редуктор; 4– запорный элемент; 5 – ствол; 6 – измеритель скорости пролетного типа; 7 –уловитель снарядов; I – цифровой датчик давления; II, III, IV, V – места установкипьезоэлектрических датчиков давления.Согласносхемысконструированэкспериментальныйстенд,представленный на рис. 4.2 [58, 59].Прибор на стенде крепится к раме, выполненной из стальных швеллеров. Вкачестве упора используется фланец, установленный на гайку-балласт.
Сисследуемого прибора снята подвижная часть – гильза с корзиной для баллона,отвечающая за гашение отдачи. В торец подвижного штока подведен шланг69высокого давления, соединенный с цифровым манометром Turck. На стволезакреплены два кольца – места установки датчиков для изучения протечекказенного давления, а также определения времени нахождения снаряда в стволе вмомент выстрела.абвРисунок. 4.2.
а – Общая фотография стенда; б – фотография линемёта «ИСТА240» на стенде; в – фотография пускового клапана и ПЭК.70Баллон со сжатым газом соединяется через гибкий шланг с пусковымклапаном, тем самым обеспечивая подведение газа в управляющую и рабочуюполостиПУ.ИзмерительскоростипролетноготипаProchronoDigitalустанавливается на расстоянии 600-800 мм от среза ствола на деревянном упоре.Уловитель ствола представляет собой толстостенную трубу длиной 1200 мм,наполненную внутри демпфирующим материалом.
В качестве метаемого телаприменяется снаряд-имитатор, внутри которого установлены шайбы утяжелители.Вместо рукоятки со спусковым крючком встроен пусковой клапан высокогодавления, схема которого приведена на рис. 4.3.Рисунок. 4.3. Схема пускового клапанаВ настоящее время большинство управляющих пневматических клапановрассчитано на промышленное давление до 1 МПа.
Рабочее давление «ИСТА-240»равно 6 МПа. В качестве пилота пускового клапана был предусмотренпневмоэлектрораспределитель(ПЭК)Festo-5/3-1/4,эксплуатирующийсядо0,8 Мпа [84]. Тем самым осуществлено разделение управляющей и рабочеймагистралей.Пусковой клапан представляет собой крестообразную конструкцию, однонаправление которой подключается в магистраль высокого давления, а во вторую71установлензолотник,запирающийсбросовоеотверстие.Герметизациясоединений, включая подвижный золотник, производится с помощью кольцевыхрезиновых уплотнений [12].Блокуправлениястендомвыполненнабазеаналого-цифровогопреобразователя (АЦП) платы L-Card (рис.
4.4).Рисунок. 4.4. Фотография блока управленияАЦП имеет 2 канала по выходам и 4 канала по входам. Синхронизациявнутренняя по синхроканалу. Максимальная частота преобразования 400 кГц, чтоперекрывает весь диапазон срабатывания датчиков давления. В блок управлениявстроен также генератор импульсов. Работа АЦП осуществлялась с помощьюспециально разработанного программного обеспечения.Местаустановокпьезодатчиковпозволяютпроводитьразличныемодификации опытов по изучению внутренних газодинамических процессовлинемёта.Работа стенда проводилась по следующему алгоритму:1.установка датчиков давления, подключение разъемов;2.установка снаряда.
Проверка нулевой точки снаряда в стволе;3.подача промышленного давления на ПЭК. Контроль давления по манометруна магистрали;724.задание длительности электрического импульса катушки ПЭК;5.подача высокого давления в рабочую камеру ПУ. Контроль давления поцифровому манометру;6.подача электрического сигнала на соленоид.После того, как электрический сигнал подается на катушку, происходитпереключение штока распределителя. Сжатый газ из полости управленияпусковымклапаномсбрасываетсяватмосферу.Одновременносэтимпромышленное давление по переключенной магистрали поступает под золотник,поднимаяпоследний.Открываетсясбросовоеотверстие,соединенноесуправляющей полостью основного клапана линемёта, и начинается сброс воздуха.В определенный момент, когда разница давлений в управлении и рабочей камерестановится 1/3 происходит открытие КК, и сжатый воздух из ПУ разгоняет снарядв стволе [3, 35].
Фиксация скорости производится по перекрытию световогопотока оптических датчиков на хронографе. В конце выстрела демпфирующийматериал гасит скорость снаряда.В зависимости от различной компоновки датчиков давления на стендеможно снимать следующие осциллограммы:падение давления в рабочей камере ПУ;падение давления в управляющей полости;полный напор основного клапана;статическое давление на стенках ствола;давление переключения пускового клапана и ПЭК.4.2.
Исследование зависимости скорости снаряда на срезе ствола линемёта отначального давления, величины протечек и массы снарядаВажной характеристикой, определяющей дальность заброса контейнера слинём, является скорость тела на срезе ствола. Однако на эту величину влияетбольшое количество конструктивных и технических параметров прибора.Изменение конструкции линемёта позволит более точно определять дальность иточку заброса различных тел.73Важным фактором является давление в ПУ перед началом выстрела. Оноопределяется выверкой редукционного клапана на баллоне сжатого воздуха. Попаспорту выходное давление 6,0±0,2 МПа.Исследование зависимости скорости снаряда от начального давленияпроводилось на экспериментальном стенде.
Контроль давления осуществлялся поцифровому манометру. Шаг экспериментов составил 0,5 МПа. Масса снаряда0,805 кг.Результаты эксперимента представлены на графике (рис. 4.5), синей линиейпоказана экспериментальная зависимость, красной – результат расчета поформулам п.2.ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СКОРОСТИСНАРЯДА НА СРЕЗЕ СТВОЛА ОТ ДАВЛЕНИЯ В ПУИспытанияМеханикаСкорость снаряда на срезе ствола, м/с100908070605040302010001234567Давление, МПаРисунок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
