УРАВНОВЕШИВАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ СО СПИРАЛЬНОЙ ПРУЖИНОЙ

Подобный уравновешивающий механизм имеет две спиральные пружины, симметрично расположенные по обе стороны качающейсячасти (рис. 6.5). Спиральные пружины создают компенсирующий момент Му, обратный по знаку моменту веса качающейся части.

Такие уравновешивающие механизмы не дают полного уравновешивания, но весьма просты по своей конструкции и поэтому довольно широко применяются в малокалиберной артиллерии и в пулеметных системах.

Момент веса качающейся части относительно оси качания, как и в предыдущих случаях, выражается зависимостью

где применительно к рисунку 6.5 ; при положении центра тяжести выше оси канала ствола .

Уравновешивающий момент определяется по зависимостям

; (6.16)

, (6.17)

где - момент сопротивления прямоугольного сечения пружины;

- возникающие в пружине напряжения;

b, h и L - ширина, толщина и рабочая длина ленты пружин:

E - модуль упругости первого рода;

- угол закручивания пружины;

- момент инерции.

Из (6.17) следует, что Му является линейной функцией от угла закручивания . Отсюда при сравнении законов изменения Мк и My следует, что полное уравновешивание невозможно.

На рис. 6.6 схематично показаны три возможных варианта взаимного положения законов изменения Мк в функции угла γ и My функции угла закручивания ω. Варианты отличаются лишь различным поджатием пружины уравновешивавшего механизма.

В первом случае полное уравновешивание имеет место в точке b1, при γ = γ2. При других значениях угла γ уравновешивающий момент больше момента веса.

В третьем случае полное уравновешивание имеет место в точках а3 и d3 на границах угла качания. Во всех промежуточных положениях качающейся части My меньше Мк.

Рис. 6.5. Уравновешивающий механизм со спиральной пружиной

Рис. 6.6. Схема работы уравновешивающего механизма со спиральной пружиной.

Второй же вариант является промежуточным. При нем точки b2 и c2 полного уравновешивания лежат между границами угла качания, наибольшие моменте неуравновешенности меньше, чем в предыдущих вариантах, но зато момент неуравновешенности меняет в точках b2 и c2 свой знак, что может отрицательно влиять на меткость стрельбы.

На практике в каждом конкретном случае наивыгоднейший вариант выбора закона My (γ) определяется рядом соображений учитывающих:

а) пределы качания качающейся части, свойственные данной системе, и закон My (γ) в этих пределах;

б) наиболее "ходовой" участок углов возвышения в этих пределах;

в) практически допустимую неуравновешенность по величине, по знаку и допустимость знакопеременности.

Выбор закона My (ω) удобнее делать графически, предварительно построив в масштабе закон My (γ). В результате выбора закона My (ω) с графика снимаются Mymax, ωmax, Mymin, ωmin (рис.6.7). Последние две величины необходимы для конструктивного учета крепления концов пружин, для сборки и предварительного поджатия пружин при γmax.

По величинам Mymax и ωmax делается расчет самой пружины. Если уравновешивающее устройство состоит из двух одинаковых пружин, то в уравнениях (6.16) и (6.17) следует брать Mymax/2.

Тогда, задаваясь отношением к = b/h ленты пружины (обычно к>2) и допустимым напряжением [σ], из уравнения (6.16) получим толщину ленты

. (6.18)

После определения h ширина ленты

b = кh,

а рабочая длина ленты пружины из (6.17)

. (6.19)

Рассмотренные схемы уравновешивания качавшейся части уравновешивающими механизмами различных типов удовлетворяют предъявляемым требованиям, если их параметры близки к расчетным. Однако в процессе эксплуатации происходит осадка пружин. Поэтому для приведения параметров механизмов к требуемым значениям необходимо предусматривать регулировочные устройства, позволяющие быстро отрегулировать уравновешивающий механизм.

Рис. 6.7. К расчету спиральной пружины уравновешивающего механизма.