MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY HÃM LÙI TRONG PHÁO NÓI CHUNG VÀ MÁY HÃM LÙI PHÁO 85MM - Д44............................................................................3
1.1. Tổng quan về cơ cấu hãm lùi trong hệ thống pháo............................................................................................................................................................................3
1.1.1. Công dụng của máy hãm lùi trong hệ thống pháo...........................................................................................................................................................................3
1.1.2. Yêu cầu đối với máy hãm lùi trong hệ thống pháo..........................................................................................................................................................................3
1.1.3. Cấu tạo, hoạt động của máy hãm lùi trong hệ thống pháo..............................................................................................................................................................3
1.1.4. Phân loại hệ hãm lùi - đẩy lên..........................................................................................................................................................................................................6
1.2. Cơ cấu hãm lùi pháo 85mm - Д44.....................................................................................................................................................................................................15
1.2.1. Công dụng:......................................................................................................................................................................................................................................15
1.2.2. Cấu tạo:...........................................................................................................................................................................................................................................15
1.2.3. Hoạt động khi lùi..............................................................................................................................................................................................................................19
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.............................................................................................................................................................................................................................20
Chương 2. NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN NGƯỢC HÃM LÙI PHÁO 85MM - Д44......................................................................................................................................21
2.1 Xây dựng công thức bài toán chuyển động khối lùi.............................................................................................................................................................................21
2.1.1 Nhận xét chung.................................................................................................................................................................................................................................21
2.1.2 Tính lùi bị hãm...................................................................................................................................................................................................................................22
2.1.3. Tính đẩy lên......................................................................................................................................................................................................................................29
2.2. Cơ sở lý thuyết bài toán ngược hãm lùi..............................................................................................................................................................................................37
2.2.1. Nội dung bài toán ngược hãm lùi.....................................................................................................................................................................................................37
2.2.2. Một số giả thiết bài toán ngược hãm lùi...........................................................................................................................................................................................42
2.2.3. Xây dựng hệ phương trình vi phân chuyển động của khối lùi..........................................................................................................................................................42
2.3. Giải bài toán ngược hãm lùi 85mm - Д44 bằng máy tính....................................................................................................................................................................50
2.3.1. Bài toán thuật phóng trong pháo 85mm - Д44..................................................................................................................................................................................53
2.3.2. Thông số kết cấu...............................................................................................................................................................................................................................59
2.3.3. Phương pháp giải..............................................................................................................................................................................................................................61
2.3.4. Kết quả..............................................................................................................................................................................................................................................62
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2...............................................................................................................................................................................................................................62
Chương 3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU HÃM LÙI ĐẾN CHUYỂN ĐỘNG CỦA PHÁO KHI BẮN.............................................64
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc cau rthieets bị hãm lùi pháo 85mm - Д44....................................................................................................................64
3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ của dầu.............................................................................................................................................................. 64
3.1.2. Ảnh hưởng của việc thừa, thiếu dầu đến sự làm việc của thiết bị hãm lùi........................................................................................................................................66
3.1.3. Ảnh hưởng của độ mòn chi tiết..........................................................................................................................................................................................................67
3.2. Ưngs dụng giao diện matlab nghiên cứu ảnh hưởng độ mòn khe hở vòng điều tiết - cán điều tiết đến chuyển động lùi cua rphaos 85mm - Д44 khi lùi..................71
3.2.1. Khởi tạo các đối tượng điều khiển.....................................................................................................................................................................................................71
3.2.2. Tạo thuộc tính cho các đối tượng.......................................................................................................................................................................................................73
3.2.3. Một số tính năng mở rộng..................................................................................................................................................................................................................76
3.2.4. Thực thi hàm.......................................................................................................................................................................................................................................77
3.2.5. Một số hàm trong GUI.........................................................................................................................................................................................................................78
3.2.6. Lập trình các đối tượng.......................................................................................................................................................................................................................79
3.2.7. Xuất ứng dụng đuôi .exe và đóng gói triển khai trên máy tính chưa có ứng dụng Matlab hoặc chưa có phiên bản tương thích tương thích...................................81
3.3. Phân tichs các hỏng hóc cơ bản và biện pháp khắc phục.....................................................................................................................................................................83
3.3.1. Chảy dầu từ máy hãm lùi và máy đẩy lên...........................................................................................................................................................................................83
3.3.2. Khối lùi lùi dài......................................................................................................................................................................................................................................85
3.3.3. Khối lùi lùi ngắn...................................................................................................................................................................................................................................87
3.3.4. Có các vết lõm và thủng trên ống trong máy đẩy lên và ống hãm lùi................................................................................................................................................89
3.3.5. Có các vết thủng và lõm trên ống ngoài máy đẩy lên.........................................................................................................................................................................90
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...............................................................................................................................................................................................................................91
ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN................................................................................................................................................................................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................................................................................................................94
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
- Pháo 85mm - Д44 do Liên Xô thiết kế và chế tạo, đã được trang bị rộng rãi trong quân đội nhân dân Việt Nam. Được chế tạo và sử dụng trong các cuộc chiến tranh thế giới trước đây. Tuy nhiên, pháo 85mm - Д44 vẫn là hoả lực mạnh và được trang bị cho các đơn vị cấp chiến dịch trong quân đội ta. Do vậy trong giai đoạn hiện nay cần phải nâng cao hiệu quả của pháo nói riêng cũng như của vũ khí nói chung.
- Để hoàn thành chương trình khóa học đào tạo bậc Đại học mỗi học viên phải hoàn thành nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp, qua quá trình học tập tại trường được biết các loại súng pháo được sử dụng biên chế cho các đơn vị chủ lực pháo binh. Chính vì thế nghiên cứu pháo 85mm - Д44 trên giúp cho việc khai thác sử dụng được hiệu quả, tiết kiệm được ngân sách cho chi tiêu Quốc phòng và hạn chế mất an toàn trong quá trình khai thác sử dụng. Ngoài ra đề tài còn góp phần hoàn thiện một số kiến thức chuyên ngành nhằm nâng cao khả năng nhận thức của bản thân và nghiên cứu phát triển về sau. Từ sự nghiên cứu tìm tòi của bản thân và định hướng của giáo viên hướng dẫn bản thân quyết định chọn đề tài " Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số kết cấu máy hãm lùi đến chuyển động lùi của pháo 85mm - Д44 khi bắn " của Liên Xô. Với hàm lượng kiến thức được đào tạo, cùng với sự giúp đỡ của các thầy Khoa Vũ khí.
2. Mục tiêu của đề tài
- Tìm hiểu tổng quan, phân loại về máy hãm lùi trong pháo; cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hãm lùi pháo 85mm - Д44; giải bài toán ngược hãm lùi, nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu máy hãm lùi đến chuyển động lùi của pháo 85mm - Д44.
- Nhằm củng cố, tổng hợp các kiến thức đã học, rèn luyện tính chủ động, tự chủ, sáng tạo trong công việc.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Pháo 85mm - Д44 của Liên Xô;
- Phạm vi nghiên cứu: Hệ hãm lùi - đẩy lên của pháo.
4. Phương pháp nghiên cứu, lựa chọn giải pháp công nghệ
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Nghiên cứu lý thuyết, phối hợp với sự giúp đỡ quan tâm của giáo viên;
+ Thu thập, tập hợp xử lý các kết quả thu được;
+ Tham khảo các đồ án liên quan, nghiên cứu các tài liệu.
- Giải pháp công nghệ: Ứng dụng phần mềm Matlab.
5. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đồ án
Hiện nay có nhiều đề tài nghiên cứu về Pháo 85mm - Д44 của Liên Xô ở nước ta với các nội dung như nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo và khai thác sử dụng, nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo và khai thác thiết bị hãm lùi, khảo sát bộ phận giảm xóc, khảo sát bộ phận khoá nòng. Trong đó có đồ án có cùng nội dung khảo sát về hệ hãm lùi - đẩy lên pháo 85mm - Д44. Trong phần nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu, mục đích là có thể sử dụng lập trình giao diện để đưa ra các giá trị và đồ thị của chuyển động lùi.
6. Dự kiến sản phẩm của đồ án
- Bản thuyết minh;
- Bản vẽ:
+ Bản vẽ lắp máy hãm lùi pháo 85mm - Д44 (01 bản): A0;
+ Bản vẽ nguyên lý hoạt động pháo 85mm - Д44 (01 bản): A0;
7. Kết cấu của đồ án: Gồm 3 chương:
- Chương 1: Tổng quan về HL trong pháo nói chung và máy HL pháo 85mm- D44
- Chương 2: Nghiên cứu bài toán ngược hãm lùi pháo 85mm - Д44.
- Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu hãm lùi đến chuyển động của pháo khi bắn.
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY HÃM LÙI TRONG PHÁO VÀ MÁY HÃM LÙI PHÁO 85MM - Д44
1.1. Tổng quan về cơ cấu hãm lùi trong hệ thống pháo
1.1.1. Công dụng của máy hãm lùi trong hệ thống pháo
Ở các súng pháo hiện nay hầu hết bộ phận hãm lùi và bộ phận hãm đẩy lên làm việc theo nguyên lý thuỷ lực thông thường được kết hợp trong một tổ máy mà được gọi chung là máy hãm lùi. Như vậy, máy hãm lùi là một phần của thiết bị hãm lùi, công dụng của nó là:
- Tiêu hao một phần năng lượng lùi của khối lùi;
- Tiêu hao năng lượng dư của khối lùi khi đẩy lên;
1.1.3. Cấu tạo, hoạt động của máy hãm lùi trong hệ thống pháo
Dù có kết cấu kiểu gì, các máy hãm lùi thuỷ lực đều hoạt động theo một nguyên lí chung (h. 1.1).
Nguyên lí tiêu hao năng lượng của máy hãm lùi thuỷ lực như sau:
Khi pít tông cùng cán của nó chuyển động ra sau ép dầu từ khoang I (khoang công tác) qua lỗ chảy ax sang khoang II (khoang không công tác) .
Đầu tiên động năng của khối lùi được biến thành chuyển động của dầu (chất lỏng) với những dòng tia cực mạnh khi qua lỗ chảy ax sang khoang II.
Vì rằng diện tích công tác của pít tông AT lớn hơn diện tích của lỗ chảy ax rất nhiều (AT >> ax ) nên nhận được tốc độ của các dòng tia vô cùng lớn (có thể đạt vài trăm m/s, trong khi đó tốc độ khối lùi nằm trong khoảng 8¸15 m/s). Sau đó các dòng tia cọ sát vào nhau làm dầu nóng lên (bởi dầu có ma sát nhớt nhất định và vì vậy sẽ tạo ra lực ma sát nhớt).
Như vậy năng lượng lùi được biến hoá thành nhiệt năng, sau đó được toả ra bên ngoài rồi tiêu tán đi. Khi đó xảy ra quá trình biến đổi một chiều (không thuận nghịch) của năng lượng khối lùi. Về độ lớn lực cản lùi thuỷ lực của máy hãm lùi được xác định theo công thức sau:
F = p1.AT (1.2)
Trong đó:
F : là lực cản thuỷ lực;
p1 : là áp suất dầu ở khoang công tác.
1.1.4. Phân loại hệ hãm lùi - đẩy lên
Theo sơ đồ nguyên lý các máy hãm thuỷ lực (hãm lùi, hãm đẩy lên) của các pháo hiện nay có thể chia ra:
- Máy hãm không có đối áp chảy dầu (máy hãm kiểu đơn giản nhất).
Trong quá trình làm việc của nó dầu từ khoang công tác với áp suất cao chảy sang khoang không công tác mà trong đó không có áp.
- Máy hãm có đối áp chảy dầu.
Trong quá trình làm việc của nó dầu từ khoang công tác với áp suất cao chảy sang khoang không công tác mà trong đó có áp suất thấp. Khi đó xuất hiện khả năng cùng với việc nén dầu từ một khoang thì điền cưỡng bức vào khoang khác. Điều này cần thiết, ví dụ như, để đảm bảo hãm đẩy lên tin cậy, để dự kích máy đẩy lên hoặc cần tống đạn vv…, nếu sự liên hệ động học với các tổ máy này từ khối lùi được thiết lập qua máy hãm lùi thuỷ lực.
a. Máy hãm lùi kiểu cán điều tiết, hãm đẩy lên kiểu rãnh
Trên sơ đồ gồm: ống hãm lùi (1) được lắp cố định với giá, cán điều tiết (2) có đường kính thay đổi được lắp vào đáy trước của ống, đầu của cán điều tiết có van một chiều (3), cán hãm lùi rỗng (4) được lắp cố định với khối lùi, đầu cán có piston (5), trên piston có vòng điều tiết (6) và những lỗ xiên (a), mặt trong của cán có rãnh dọc với chiều sâu thay đổi (b). Ống hãm lùi chứa đầy dầu (thông thường là dầu CTEOЛ-M)
Trong quá trình đẩy lên, khoảng chân không tồn tại trong khoang (I) ngay từ đầu và chỉ bị triệt tiêu khi đẩy lên xong, nghĩa là áp suất dầu trong khoang (I) luôn bằng 0, cho nên lực hãm đẩy lên thuỷ lực là
Фđ = Фhđ + Фlđ (1.4)
* Máy hãm lùi kiểu cán điều tiết có bộ phận hãm đẩy lên kiểu chốt:
Về nguyên lí hãm lùi thì cũng tương tự như ở sơ đồ trước nhưng còn nguyên lí hãm đẩy lên ở sơ đồ này thì có khác. Ở đây khoang hốc cán hãm lùi (khoang hãm đẩy lên) có sự thu hẹp vào do cuối thời kỳ đẩy lên chốt 1 có diện tích thay đổi đi vào đó, nén dầu và tạo áp suất trong khoang đó để hãm đẩy lên. Ở phần lớn hành trình đẩy lên khi chốt 1 chưa đi vào phần thu hẹp của khoang hốc cán thì chưa có sự hãm đẩy lên. Kiểu kết cấu này thường áp dụng cho súng pháo tự động thì hợp lí, khi đó việc đẩy lên nhanh là rất quan trọng.
Nhược điểm của kết cấu này là có sự xuất hiện áp suất lớn ở khoang hốc cán do việc đẩy lên chỉ được hãm trên một chiều dài nhỏ, muốn vậy phải có lực hãm thuỷ lực lớn mà diện tích công tác của bộ phận hãm đẩy lên thì lại có hạn
b. Máy hãm lùi kiểu rãnh điều tiết, hãm đẩy lên kiểu chốt
Đối với máy hãm lùi loại này về mặt kết cấu có đặc điểm là: mặt trong của ống có những rãnh với chiều sâu thay đổi, những rãnh này cùng với piston tạo thành lỗ chảy dầu.
Về nguyên lý làm việc nó có đặc điểm là: quy luật hãm lùi được tạo nên bởi các rãnh ở thành ống. Trong quá trình lùi, khoảng chân không tồn tại ở cả khoang (II) và khoang (III). Cho nên trong khi đẩy lên trong giai đoạn đầu lực hãm thuỷ Фđ = 0.
c. Máy hãm lùi kiểu cán-rãnh điều tiết kết hợp
Khi lùi, bạc đồng lắp ở đầu pistôn hàm lùi dịch chuyển sang trái, các lỗ xiên thông dầu trên thân pistôn được mở, dầu từ khoang I, chảy qua các lỗ xiên trên thân pistôn, sau đó qua vòng khe hở giữa cán điều tiết và vòng điều tiết để vào khoang II, đồng thời một lượng dầu chảy qua rãnh hãm đẩy lên, (các rãnh trong lòng ống hãm lùi) cũng chảy vào khoang II.
e. Máy hãm lùi có cơ cấu thay đổi độ dài lùi
Cơ cấu thay đổi độ dài lùi được điều khiển bởi rãnh cam gắn ở bệ trên. Thông qua con lăn và hệ thống cần, đòn (h.1.9), cán điều tiết sẽ được xoay đi làm thay đổi vị trí của các lỗ chảy. Lỗ chảy dầu được tạo bởi các rãnh trên cán điều tiết và các khe ở vòng điều tiết gắn trên pít tông hãm lùi. Số rãnh trên cán điều tiết là chẵn, một nửa có chiều dài bằng chiều dài lùi, một nửa ngắn hơn, từng đôi một nằm đối diện với nhau theo hướng kính.
1.2. Cơ cấu hãm lùi pháo 85mm - Д44
1.2.1. Công dụng
- Tiêu hao năng lượng lùi của khối lùi, làm giảm lực tác dụng lên giá pháo và khống chế khối lùi lùi với độ dài lùi nhất định khi bắn;
- Khống chế chuyển động đẩy lên của khối lùi, để khối lùi trở về êm tránh va đập mạnh vào máng pháo làm mất ổn định cho pháo;
1.2.2. Cấu tạo
- Cấu tạo theo nguyên lý thủy lực, hãm lùi kiểu cán điều tiết vòng điều tiết, có cơ cấu hãm đẩy lên loại rãnh dọc;
- Ống hãm lùi:
Được lắp với khâu lắp máy hãm lùi trên hộp khoá nòng. Đầu ống có vặn bộ phận bịt dầu, đuôi ống được hàn với nắp sau.
- Cán điều tiết, vòng điều tiết
+ Cán điều tiết lồng bên trong cán hãm lùi. Đoạn đầu rỗng có tám lỗ chếch và hai lỗ thẳng.
Trước các lỗ xiên và lỗ thẳng có ống bọc đầu cán bằng đồng, van một chiều và bệ van. Ống bọc có tác dụng định hướng cho cán điều tiết. Bệ van có các lỗ cho dầu chảy vào cán hãm lùi khi khối lùi lùi. Dầu trong ống hãm lùi không đầy, mà còn khoảng trống 0.25dm3.
+ Cán điều tiết (5) có dạng hình côn (trước to, sau nhỏ). Đầu sau cán cố định bằng ren với nắp sau (6) của ống hãm lùi. Đầu trước cán có một khoảng rỗng trên đó có 10 lỗ chảy dầu (gồm 8 lỗ chếch 2 lỗ thẳng vuông góc với tâm cán);
- Bộ phận bịt kín
+ Để bịt kín dầu trong máy hãm lùi không cho dầu rò qua khe hở giữa cán hãm lùi và ống hãm lùi khi chúng chuyển động tương đối với nhau. Các chi tiết của bộ phận bịt dầu được lắp trong thân bộ phận bịt dầu gồm: ba vòng gioăng, hai vòng cách, vòng đệm, vòng ép và ốc ép. Trong ốc ép có phớt chắn bụi;
+ Để phòng dầu trong ống hãm lùi có thể rò ra ngoài qua hai phần ren liên kết giữa thân bộ phận bịt kín với ống hãm lùi người ta dùng vòng bịt đồng.
1.2.3. Hoạt động khi lùi
Khi bắn dưới tác dụng của hợp lực khí thuốc, thân pháo mang theo ống hãm lùi
- Khi thân pháo lùi, ống hãm lùi và cán điều tiết cùng lùi. Dầu ở khoang trước bị dồn ép, chảy qua 6 lỗ xiên trên piston, sau đó chia làm hai đường:
- Đường thứ 1: Qua khe hở giữa vòng điều tiết và cán điều tiết chảy vào khoang sau. Dầu chảy qua đường này tạo ra lực cản tương đối lớn thực hiện hãm lùi. Khe hở giữa vòng điều tiết và cán điều tiết nhỏ dần theo hành trình lùi của thân pháo, tốc độ lùi của thân pháo giảm dần đến bằng 0, thân pháo ngừng lại.
- Đường thứ 2: Qua khe hở giữa cán điều tiết và hốc cán hãm lùi. Dầu chảy qua đường này sản sinh lực cản tương đối nhỏ. Ngoài ra, còn một lượng dầu rất nhỏ qua rãnh dọc của cán hãm lùi cũng chảy vào hốc cán hãm lùi. Khi lùi do cán hãm lùi lộ ngoài nên khoảng trống trong ống hãm lùi tăng lên, hình thành khoảng trống phía sau ống hãm lùi.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Qua nghiên cứu tổng quan về máy hãm lùi trong pháo và máy hãm lùi pháo 85mm - Д44 tôi rút ra kết luận:
Về nguyên lý hãm lùi hãm lùi thủy lực trong hệ thống pháo nói chung có công dụng tiêu hao một phần năng lượng của khối lùi; tiêu hao năng lượng dư của khối lùi khi đẩy lên và điều chỉnh lực hãm thuỷ lực theo một qui luật đã được chấp thuận: năng lượng lùi được biến hoá thành nhiệt năng, sau đó được toả ra bên ngoài rồi tiêu tán đi khi đó xảy ra quá trình biến đổi một chiều (không thuận nghịch) của năng lượng khối lùi; nghiên cứu về phân loại máy hãm lùi thủy lực để hiểu rõ về đặc điểm cấu tạo, hoạt động từng loại, tìm ra ưu nhược điểm của mỗi loại máy.
Chương 2
NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN NGƯỢC HÃM LÙI PHÁO 85mm - Д44
2.1 Xây dựng công thức bài toán chuyển động khối lùi
2.1.1 Nhận xét chung
Khi nghiên cứu lực tác dụng lên giá khi bắn ta đã rút ra kết luận, đối với pháo có giá đàn hồi, tác dụng của phát bắn lên giá tương đương với tác dụng của một lực có giá trị bằng lực cản lùi R và mômen ngẫu lực động Plg.e. Máy hãm lùi dựa vào nguyên lý thủy động lực học tạo ra lực hãm lùi thủy lực, nó là thành phần của lực cản lùi R và lực đẩy lên r, được chọn theo quy luật mong muốn.
Khi lùi phương trình vi phân chuyển động của khối lùi có dạng
M0.dv/dt = Plg-R
Trong đó:
Plg : là hợp lực khí thuốc tác dụng lên nòng
R : là hợp lực cản lùi
Do lực Plg và R biến thiên theo những quy luật khác nhau, nên xác định tốc độ lùi và quãng đường lùi bằng cách tích phân phương trình (1.1) là gặp nhiều khó khăn. Ở đây dựa vào nguyên lý độc lập tác dụng, bài toán chuyển động của khối lùi được giải theo phương pháp là: khảo sát lùi tự do, sau đó khảo sát lùi bị hãm.
2.1.2 Tính lùi bị hãm
2.1.2.1 Khái niệm lùi bị hãm:
Lùi bị hãm là chuyển động lùi của khối lùi khi kể đến các lực cản trở chuyển động lùi.
Do vậy, phương trình vi phân lùi bị hãm có dạng tổng quát:
M0.dv/dt = Plg-R (2.1)
Hay
dV = 1/M0.Plg.dt-1/M0R.dt (2.2)
2.1.2.3. Tính toán các giá trị đặc trưng của lực cản lùi
Để tính chuyển động lùi cần phải xác định được các giá trị đặc trưng của lực cản lùi R0, Rmax, và Rl.
Thật vậy, trong thời kỳ thứ nhất R(t) biến thiên tăng từ R0 đến Rmax theo một quy luật nào đó. Trong đó quy luật Bra-vin được áp dụng phổ biến. Biểu thức của nó có dạng giải tích là
R = R0 + ( Rmax - R0 ).Sin2(π/2.1/tg) (2.9)
Có thể được viết dưới dạng:
R = A - B.coskt. (2.10)
Thời kỳ thứ hai R(t) = Rmax = const. Thời kỳ thứ ba R(t) giảm từ Rmax đến Rl, thường lấy theo quy luật tuyến tính. Do vậy, ta cần phải tính các đại lượng đặc trưng của lực cản.
a. Tính giá trị ban đầu của lực cản lùi (R0)
Biểu thức xác định giá trị R0 có dạng
R0 = P0 + Rf - Q0.sin.φgh (2.14)
Trong đó: P0 : là lực ban đầu của máy đẩy lên. Nó được xác định từ điều kiện đẩy khối lùi về vị trí cũ ở giai đoạn cuối một cách tin cậy. Tính theo công thức.
P0 = 1,1.Q0(sinφmax + f.cosφgh + γ) (2.15)
Trong đó:
f : là hệ số ma sát định hướng, đối với pháo nòng dài 85mm - Д44
lấy f = 0,2;
γ : là hệ số tỷ lệ của lực ma sát so với trọng lượng của khối lùi lấy γ = 0,3;
φmax : là góc bắn lớn nhất = 350;
Rf : là hợp lực ma sát đặt lên khối lùi, bao gồm lực ma sát ở bề mặt định hướng của máng Fm, và ở các bộ phận bịt kín của máy hãm lùi và đẩy lên Fb.
П0 = 896[kG]
Rf = Fm + Fb = f.Q0.sinφmax + γ.Q0 (2.16)
Rf = 364[kG]
Đối với pháo 85mm - Д44 ta chọn góc bắn giới hạn φgh = 0, thay tất cả vào ta được giá trị
R0 = 1726[kG]
c. Tính giá trị cuối cùng của lực cản lùi Rl
- Xác định chiều dài lùi l.
Sau khi thay Rmax và Rl, ta được phương trình bậc 2 đối với l
A.l2 - B.l + C = 0 (2.20)
Phương trình này có một nghiệm hợp lý:
A = Q0.cosφgh = 785
B = 2.Qb.D0 = 11737
λ = 6,56 [Dm]
2.1.3. Tính đẩy lên
2.1.3.1. Khái quát chung và phương pháp tính toán
Khi lùi xong, khối lùi được đẩy lên dưới tác dụng của lực đẩy lên. Trong quá trình đẩy lên, khối lùi cần được hãm để đẩy lên êm, tránh va đập ở vị trí trên cùng.
Nội dung của tính toán đẩy lên bao gồm: xác định tốc độ đẩy lên u, lực hãm đẩy lên Ф® theo quảng đường chuyển động ξ và thời gian đẩy lên Tđ.
Đây là những đại lượng có liên quan chặt chẽ với hợp lực đẩy lên r, vì vậy để tính đẩy lên, cần xác định quy luật của hợp lực đẩy lên r. Sau đó tiến hành tính toán theo quy luật đã xác định.
a. Hợp lực đẩy lên r
Trên cơ sở phân tích kết cấu, biểu thức đối với hợp lực đẩy lên r có dạng sau
r = П - Rf’ - Фđ sinφ-Фđ (2.40)
Trong đó:
П : là lực của máy đẩy lên;
Rf’ : là hợp lực ma sát tác dụng lên khối lùi khi đẩy lên được lấy giống như khi lùi;
Фđ : là lực hãm đẩy lên thuỷ lực, bao gồm lực hãm thuỷ lực của bộ phận hãm lùi F lđ và lực hãm thuỷ lực của bộ phận hãm đẩy lên Фhđ ;
Fđ = F lđ + Фhđ (2.41)
Trong công thức (2.40) thì Rf’ và Q0.sinj là những thành phần lực cản tất yếu với chuyển động đẩy lên. Muốn đẩy lên được máy đẩy lên chỉ cần tạo ra lực đẩy lên thắng lực đó.
b. Hoạ đồ hãm đẩy lên
Dựa vào sự biến thiên của tốc độ đẩy lên, sự biến thiên của hợp lực đẩy lên r, người ta phân ra hoạ đồ hãm đẩy lên 2, 3, 4, 5 thời kỳ, hoạ đồ hãm đẩy lên từng phần và toàn phần.
- Thời kỳ thứ nhất: chuyển động đẩy lên được hãm ngay từ đầu do lực hãm của bộ phận hãm đẩy lên Фhđ, chuyển động đẩy lên nhanh dần, u tăng từ 0 đến uck = umax.
Hợp lực đẩy lên:
r1 = П’ - Фhd = 0> 0 (2.44)
- Thời kỳ thứ hai: chuyển động đẩy lên đều u = uck.
Hợp lực đẩy lên:
r2 = П’ - Фhd = 0 (2.45)
Thời kỳ này kết thúc vào lúc khoảng chân không trong khoảng không làm việc của máy hãm lùi bị triệt tiêu.
- Thời kỳ thứ năm: chuyển động đẩy lên chậm dần, u giảm từ uIV đến uk, hợp lực đẩy lên:
r5 = П’ - Фhd - Фld ≤ 0 (2.49)
có giá trị tuýyệt đối tăng từ 0 đến rk.
Ta có mối quan hệ:
W5 + W3 = W 1 (2.51)
2.1.3.2. Tính đẩy lên
Nội dung tính toán bao gồm: tính lực hãm đẩy lên Фhđ, tốc độ đảy lên u, thời gian đẩy lên Td, và lực đẩy lên trong từng thời kỳ.
a. Thời kỳ thứ nhất
Lực hãm đẩy lên Фhđ được xác định từ mối quan hệ hình học trong thời kỳ đó:
Фhđ = ПI’. ξ/ ξI (2.52)
Trong đó:
ПI’ : là lực dư của máy đẩy lên vào lúc kết thúc thời kỳ thứ nhất;
ξI : là quãng đường đẩy lên vào lúc thời điểm đó. Nó được xác định từ phương trình biến thiên động năng trong thời kỳ đó.
b. Thời kỳ thứ hai
Ta có: lực, tốc độ và thời gian như sau:
Fhd = П (2.59)
uII = umax (2.60)
d. Thời kỳ thứ tư
Trong thời kỳ thứ tư, cần phải tính toán sao cho năng lượng còn lại của khối lùi được thu hút hết trên đoạn đường đẩy lên cuối cùng của thời kỳ thứ năm.
Ω5 = (1-k) Ω1 (2.68)
Mặt khác, trong thời kỳ thứ năm vấn đề ổn định khi đẩy lên cần được xét đến. Điều kiện ổn định trong thời kỳ đó là:
rk £ rgh (2.69)
Khi tính toán đẩy lên, người ta coi trong thời kỳ thứ năm hợp lực r biến thiên theo quy luật tuyến tính.
2.2. Cơ sở lý thuyết bài toán ngược hãm lùi
2.2.1. Nội dung bài toán ngược hãm lùi
Trên cơ sở kích thước kết cấu của máy hãm lùi, chủ yếu là các chi tiết tạo ra lực hãm lùi FL, xác định tốc độ lùi V(X) hay V(t), chiều dài lùi l, qui luật lực cản lùi R(X) và thời gian lùi TL. BTN lùi được giải theo ba thời kỳ tương tự như BTT, bằng phương pháp gần đúng nhích dần.
2.2.1.1. Thời kỳ thứ nhất và thứ hai
Trong hai thời kỳ này, người ta áp dụng phương pháp Ivanốv:
Chia nhỏ thời gian của hai thời kỳ ra thành các khoảng Dti, thông thường thì Dti = (0,002 ¸0,005)s. Trong mỗi một khoảng thời gian lực cản lùi Ri được coi là không đổi và lấy bằng giá trị trung bình:
Rtb = R1+Ri-1/2
Giả sử vào thời điểm đầu khoảng chia ti-1 ta biết được quãng đường lùi Xi-1, tốc độ lùi Vi-1 và lực cản lùi Ri-1. Hãy tính các giá trị đó tại thời điểm cuối của khoảng chia ti là Xi , Vi và Ri (hình 2.4).
Trong công thức (2.83) và (2.84) có các thông số lùi tự do W và L mà đã được xác định được khi tính lùi tự do. Trong các công thức trên có chứa ba đại lượng chưa biết là: Vi , Xi và Ritb.
2.2.1.2. Thời kỳ thứ ba
Trong thời thứ ba, người ta áp dụng phương pháp của Tôlốtchcốv: Chia quãng đường của thời kỳ này thành những đoạn nhỏ DX, thường lấy DX = (25 ¸50) mm phụ thuộc vào chiều dài lùi. Trong thời kỳ này hợp lực Plg = 0; đối với mỗi khoảng chia phương trình động năng của khối lùi có dạng:
M0Vi2/2 - M0Vi-12/2 =Ritb∆X (2.90)
Quãng đường lùi được tính theo công thức:
Xi = Xi- 1 + DX (2.93)
Lực cản lùi được tính theo công thức:
Ri = FLi + Pi + Rf - Qosinj = f(ai) + Pi + Rf - Qosinj (2.94)
Khi đã biết Vi, ta lại tính được FLi theo (2.85) rồi Ri theo (2.94).
Lần lượt tính toán đối với các đoạn chia cho đến khi giá trị tốc độ lùi bằng 0 thì kết thúc chuyển động lùi.
Thực tế tính toán cho thấy rằng tại một giá trị Xn+1= X +DXn nào đó của đoạn chia cuối cùng tốc độ lùi sẽ có giá trị bằng không (h.2.7). Vì vậy giá trị này xác định chiều dài lùi toàn phần của nòng l.
2.2.2. Một số giả thiết bài toán ngược hãm lùi
- Khoang trong cán hãm lùi luôn chứa đầy dầu.
- Khi lùi (đẩy lên) các dòng dầu là liên tục và không bị gián đoạn.
- Bỏ qua tính nén được của dầu trong quá trình máy hãm lùi làm việc.
- Lực ma sát không thay đổi trong quá trình lùi của khối lùi.
2.2.3. Xây dựng hệ phương trình vi phân chuyển động của khối lùi
* Hệ Phương trình chuyển động lùi của khối lùi
Trong quá trình chuyển động , khối lùi chỉ chịu tác dụng của hợp lực khí thuốc và lực cản lùi.
Áp dụng phương pháp giải bài toán ngược hãm lùi kết hợp sử dụng phần mềm Matlab.
Do đó: Hệ phương trình vi phân chuyển động của khối lùi có dạng :
M0.dV/dt = Ptg-R
dX/dt = V
Trong đó:
V : là tốc độ khối lùi;
Plg : là hợp lực khí thuốc tác dụng lên lòng nòng trong một phát bắn;
R : là hợp lực cản lùi;
X : là quãng đường chuyển động của khối lùi;
Điều kiện đầu vào giải hệ phương trình vi phân chuyển động của khối lùi là: X0 = 0; V0 = 0;
* Hợp lực khí thuốc tác dụng lên nòng:
Để tính toán lực khí thuốc tác dụng lên nòng, ta chia quá trình lùi bị hãm thành ba thời kỳ :
Thời kỳ thứ nhất I: Thời kỳ đạn chuyển động trong nòng.
Thời kỳ thứ hai II: Thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc.
Thời kỳ thứ ba III: Thời kỳ khối lùi chuyển động theo quán tính.
Plgo : là giá trị Plg ứng với thời điểm đai đạn cắt hoàn toàn vào rãnh xoắn nòng.
Plgm : là giá trị Plg lớn nhất ứng với thời điểm áp suất đạt giá trị lớn nhất.
Plgđ : là giá Plg ứng với thời điểm ngay trước khi đầu đạn rời miệng nòng.
Pđ : là giá Plg ứng với thời điểm ngay sau khi đầu đàn rời miệng nòng.
tI = tđ, tII = t, và tIII là các khoảng thời gian ứng với ba thời kỳ trên.
Thời kỳ thứ nhất : Thời kỳ từ lúc đạn chuyển động đến khi đạn ra khỏi miệng nòng.
- Khi tính toán ta lấy:
Plg = p.s
Trong đó:
p : là áp suất thuật phóng;
s : là diện tích tiết diện ngang lòng nòng.
Thời kỳ thứ hai: Là thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc được tính từ khi đạn ra khỏi miệng nòng đến kết thúc áp lực phát bắn plg = 2[KG/cm2] (áp dụng theo quy luật Bơ-ra-vin). Do đó, thời gian trong thời kỳ thứ 2 là:
τ = blnpd.2 (2.104)
Trong đó: pd : là áp suất khi đạn ra khỏi miệng nòng
Thời kỳ thứ ba: Thời kỳ đạn chuyển động theo quán tính, áp suất khí thuốc không còn tác dụng lên đầu đạn và trong thời kỳ này lực Plg = 0.
* Tính hợp lực cản lùi
Hệ hãm lùi - đẩy lên của súng pháo đóng vai trò liên kết đàn hồi giữa nòng và giá và dùng để giảm bớt lực tác dụng của phát bắn vào giá. Hợp lực cản lùi được tính theo công thức:
R = Fe+II(x) + Ri – Q0.sinφ (2.109)
Trong đó :
Fe : là lực hãm lùi thủy lực
P(x) : là lực đẩy lên của bộ phận đẩy lên
Rf : là hợp lực ma sát bao gồm ma sát khối lùi với máng định hướng và ma sát giữa các bộ phận bịt kín của hãm lùi, đẩy lên.
Q0 : là trọng lượng khối lùi.
φ: là góc tầm.
* Tính lực đẩy lên:
Khi pháo lùi, khí trong máy đẩy lên được nén lại tích trữ năng lượng đẩy lên. Khi hết hành trình lùi, năng lượng này được giải phóng pháo trở về vị trí ban đầu. Lực đẩy lên phụ thuộc vào quãng đường lùi.
* Giá trị của hợp lực ma sát: Hợp lực ma sát gồm ba phần chính: Lực ma sát của khối lùi sinh ra trên máng Fm, ma sát của cụm bịt kín trong máy máy lùi và của máy đẩy lên Fb.
Rf = Fm + Fb = Q0 (f.cosφ+γ)
Trong đó :
f : là hệ số ma sát ở máng định hướng, chọn f = 0,2 ;
γ : là hệ số tỷ lệ của hợp lực ma sát so với trọng lượng khối lùi, chọn g=0,3 ;
Q0 = 785[kG] : là trọng lượng của khối lùi;
* Giá trị lực cản lùi ban đầu
Lực cản lùi ban đầu được xác định trên cơ sở phân tích kết cấu. Từ công thức xác định lực cản lùi. Ta viết lại biểu thức lực cản lùi ban đầu như sau :
R0 = Fe0 + P0 + Rf0 – Q0.sinφ
Trong đó :
Fe0 : là lực hãm lùi thủy lực khi đứng yên ;
P0 : là lực đẩy lên ban đầu ;
Rf0 : là hợp lực ma sát ban đầu, nó được lấy giá trị gần đúng bằng Rf ;
Q0 sinj : là trọng lượng khối lùi theo phương chuyển động lùi.
Do ban đầu chưa lùi nên tốc độ lùi V=0, nên lực hãm thủy lực Fe0 =0 vì vậy ta có thể viết lại công thức lực cản lùi ban đầu như sau :
R0 = P0 + Q0 (f.sinj + g ) – Q0.sinφ
2.3. Giải bài toán ngược hãm lùi 85mm - Д44 bằng máy tính
Có hai phương pháp giải bài toán ngược hãm lùi: một là giải bài toán độc lập, khi hợp lực Plg được nhập vào riêng mà số liệu của nó được lấy từ kết quả giải thuật phóng trong và được nội suy theo thời gian lùi; hai là giải bài toán kết hợp khi giải đồng thời cả bài toán TPT và bài toán ngược lùi. Trong giải bài toán ngược hãm lùi pháo 85mm - Д44 tôi sử sụng phương pháp giải kết hợp.
Để giải bài toán ngược lùi trong trường hợp này thì ta cần giải hệ tám phương trình vi phân (2.114) gồm có sáu phương trình TPT: 1¸6 (khi có tính đến tổn thất nhiệt và được đưa về dạng thuận tiện hơn để tích phân) và hai phương trình chuyển động lùi của khối lùi: 7 và 8.
Trong đó:
q : là khối lượng của đầu đạn.
wG : là khối lượng khí thuốc trong lòng nòng.
w : là khối lượng thuốc phóng.
k : là chỉ số đoạn nhiệt;
A : là đương lượng công của nhiệt (trong hệ đơn vị SI =1 còn trong hệ kỹ thuật = 427 kG.m/kcal);
R : là hằng số khí;
T: là nhiệt độ khí thuốc trong lòng nòng;
sT » (0,7¸0,9) : là hệ số tỏa nhiệt của khí thuốc vào thành nòng;
FK =pdl+Fbd : là diện tích lòng nòng mà được khí thuốc bao phủ;
Fbd : là diện tích bề mặt buồng đốt; d - cỡ nòng;
z1, z2 : là các biến điều khiển:
Trong thời kỳ đạn chuyển động ở trong nòng, hợp lực khí thuốc
Plg = p.S
Để giải bài toán ngược lùi kết hợp cũng cần có các số liệu ban đầu về thuật phóng trong và chuyển động lùi của khối lùi.
Sơ đồ khối thuật toán bài toán ngược lùi kết hợp được trình bày trên hình 2.7.
Trong đó n - số phương trình; j - chỉ số chạy; h - bước tích phân. Điều kiện ban đầu: t =0; v = 0; x= xo; z = zo ; p =po ; V = 0; X = 0; Plg = Plgo ; R = Ro .
Các điều kiện bổ trợ khác xem mục 2.4.4 (Cơ sở thiết kế hệ thống pháo, Khổng Đình Tuy, Học viện Kỹ thuật quân sự, năm 2009).
2.3.1. Bài toán thuật phóng trong pháo 85mm - Д44
2.3.1.1. Các giả thiết
- Thuốc cháy theo quy luật hình học và tốc độ cháy của thuốc phóng được biểu diễn bởi công thức: u = u1.p (cháy theo quy luật tuyến tính).
- Các công thứ yếu của khí thuốc đều tỷ lệ với công chủ yếu làm đạn chuyển động tịnh tiến đến bởi hệ số tăng nặng φ.
- Toàn bộ liều thuốc cháy trong điều kiện môi trường có áp suất như nhau và bằng áp suất thuật phóng p.
- Tại thời điểm áp suất khí thuốc đạt đến áp suất tống đạn p0, đai đạn được cắt một cách tức thời và đạn cũng bắt đầu chuyển động.
Như vậy ta có điều kiện ban đầu (kể từ khi đai đạn được cắt hoàn toàn) gần đúng là: v0= 0; l0= 0; t0= 0; p = p0.
2.3.1.3. Thông số đầu vào giải bài toán thuật phóng trong
* Thông số kết cấu:
- Cỡ nòng súng pháo d = 0,85 [dm]
- Thể tích buồng đốt W0 = 3,94[dm3]
- Diện tích tiết diện ngang lòng nòng s = 0,582[dm2]
- Độ dài quãng đường đạn chuyển động trong nòng ld = 35,92 [dm]
- Trọng lượng đạn q = 9,54[kG ]
- Áp suất tống đạn p0 = 30000 [kG/dm2 ]
- Áp suất mồi pmoi=3000[kG/dm2 ]
- Mật độ thuốc phóng d = 1,6 [kG/dm3]
- Chỉ số mũ đoạn nhiệt k = q + 1 = 1,2
- Xung lượng áp suất khí thuốc Ik = 1270 [KG.s/dm2]
2.3.1.4. Phương pháp giải
Bài toán cơ bản TPT được giải quyết trên cơ sở giải hệ phương trình biểu diễn tính quy luật của các quá trình xảy ra khi bắn bao gồm quá trình cháy và tạo khí của thuốc phóng, quá trình dãn nở sinh công của khí thuốc và quá trình chuyển động của đạn. Với một bộ số liệu các đặc trưng cấu tạo súng pháo và các điều kiện nhồi đã cho trước sẽ tìm được duy nhất một mối quan hệ của các phần tử thuật phóng p, v, l, t, T, y.
Bài toán cơ bản của thuật phóng trong có thể được giải bằng 4 phương pháp khác nhau: phương pháp kinh nghiệm, phương pháp giải tích, phương pháp số và phương pháp dùng bảng. Ở đây sử dụng phương pháp số để giải ứng dụng phần mềm MATLAB.
2.3.1.5 Kết quả bài toán thuật phóng trong
Từ kết quả thuật phóng ta có đồ thị áp suất thuật phóng và tốc độ đạn trong nòng như 2.14.
Theo lý thuyết ta có pmax = 2550 (kG/cm2), Vd= 793(m/s). Vậy ta có kết quả tính toán có sai số so với lý thuyết Dp=2,2%, Dvd= 1,92% có thể chấp nhận được do sai số không lớn hơn 5%.
2.3.2. Thông số kết cấu
Qua thực tế đo trên pháo và tra các tài liệu có liên quan ta có một số thông số kết cấu pháo như sau:
Đường kính vòng điều tiết: dv = 0,38 [dm];
Đường kính trong ống hãm lùi: D = 1,02 [dm];
Đường kính ngoài cán hãm lùi: d = 0,48 [dm];
Đường kính trong cán hãm lùi: d1 = 0,38 [dm];
Đường kính cán đẩy lên: dc=0,22 [dm];
Đường kính piston đẩy lên: Ddl=0,55 [dm];
Độ dài lùi: l = 580 - 660 [mm];
Độ dài lùi giới hạn: lgh = 675 [mm];
2.3.3. Phương pháp giải
Hệ phương trình vi phân chuyển động khối lùi có thể giải bằng nhiều phương pháp như phương pháp giải tích, phương pháp số.... Ở đây sử dụng phương pháp số ( giải trên phần mềm MATLAB) để tính toán khảo sát chuyển động lùi và đẩy lên của khối lùi pháo 85mm - Д44. Từ các phương trình đã đưa ra và các thông số thuật phóng, thông số kết cấu, thông số về điều kiện làm việc, sử dụng phần mềm matlab để giải đưa ra kết quả, từ đó đánh giá hoạt động của pháo.
Dùng phương pháp rughhe-kutta giải hệ phương trình theo thuật toán hình 2.8.
Điều kiện đầu vào : t=0 ; v=0 ; X=0; Plg=p0.s=17460[kG] ; R=R0 .
Điều kiện kết thúc : v[j]=0.
2.4.4. Kết quả
Lực hãm lùi lớn nhất: Rmax = 7114 [KG];
Vận tốc lùi lớn nhất: Vmax = 102 [dm/s];
Chiều dài lùi: l = 6,37 [dm];
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
+ Qua kết quả bài toán ngược, ta thấy được quy luật của lực cản lùi R(x) và vận tốc khối lùi V(x) tương đối giống với quy luật được đưa ra trong lý thuyết, tuy nhiên kết quả có một số sai lệch do các nguyên nhân:
Phương pháp đo đạc còn chưa đúng theo yêu cầu kỹ thuật, dẫn đến sai số
Do ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình hoạt động của máy hãm lùi cũng như tính chất vật lý của dầu bôi trơn.
Các thông số được lấy trên pháo đã qua sử dụng nên một số thông số có sự sai lệch nhất định do hao mòn.
Do giả thiết các đại lượng biến thiên tuyến tính trong khoảng chia.
+ Các giá trị Rmax = 7114 [KG]; Vmax = 102 [dm/s]; l = 6,37 [dm] hoàn toàn phù hợp với các giá trị mà lý thuyết đưa ra, chỉ có sai lệch một lượng trong khoảng cho phép.
Kết quả bài toán ngược làm cơ sở để nghiên cứu ảnh hưởng các thông số kết cấu đến chuyển động lùi của khối lùi ở chương 3.
Chương 3
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU HÃM LÙI ĐẾN CHUYỂN ĐỘNG CỦA PHÁO KHI BẮN
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của thiết bị hãm lùi pháo 85mm - Д44
Trong quá trình sử dụng, thiết bị hãm lùi chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố tác động đến quá trình làm việc. Các yếu tố ảnh hưởng đó là:
- Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ của dầu.
- Ảnh hưởng của việc thừa, thiếu dầu.
- Ảnh hưởng của mòn chi tiết.
3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ của dầu
Trong quá trình làm việc ở điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi liên tục như sự thay đổi của nhiệt độ nóng lạnh sẽ làm cho độ nhớt, mật độ dầu thay đổi dẫn đến sự mất ổn định của pháo khi bắn, làm giảm độ chính xác bắn, giảm tốc độ bắn.
3.1.3. Ảnh hưởng của độ mòn chi tiết
Khi bắn nhiều xảy ra sự mòn dần dần áo pít tông hãm lùi, vòng và cán điều tiết, thân van một chiều…
Sau khi có các kết quả trên, ta có thể tóm tắt các nguyên nhân và hiện tượng của sự ảnh hưởng của các yếu tố đến sự làm việc của thiết bị hãm lùi - đẩy lên như bảng dướ.
Trong phạm vi đồ án của tôi đưa ra ảnh hưởng các thông số mòn vòng điều tiết và cán điều tiết đến quá trình lùi của pháo 85mm - Д44 khi lùi.
3.2. Ứng dụng gia diện matlab nghiên cứu ảnh hưởng độ mòn khe hở vòng ssieeuf tiết - cán điều tiết đến chuyển động lùi của pháo 85mm - Д44 khi lùi.
Trong thực tế ở đơn vị, không phải tất cả các loại pháo đều có tài liệu hướng dẫn khai thác mà có thể bị thất lạc hoặc bị mất… Do đó trong quá trình khai thác sẽ gặp không ít những khó khăn, nhất là trong việc bảo dưỡng, sửa chữa. Trong phần này của đồ án tốt nghiệp tôi ứng dụng giao diện Guide (Graphical user interface design environment), một ứng dụng mở rộng trong chương trình Matlab để xuất ra các giá trị của hợp lực cản lùi, lực hãm lùi thủy lực và vận tốc theo quãng đường lùi ứng với từng giá trị độ mòn khe hở vòng điều tiết và cán điều tiết được nhập vào; trên cơ sở đó sẽ giúp ta đánh giá được chất lượng của khẩu pháo, xác định được thời hạn đưa đi sửa chữa.
3.2.1. Khởi tạo các đối tượng điều khiển
Để khởi động giao diện, tại cửa sổ Comment Window, gõ lệnh:
>> guide
Chọn Default, cửa sổ làm việc GUIDE sẽ hiện ra.
Sau Matlab khi khởi động GUIDE, nhấn tổ hợp phím Ctrl + S để thực hiện lưu file, sau khi chọn đường dẫn để lưu file (Chú ý không lưu với các biến đặc biệt hoặc bằng các con số khởi đầu), nhấn Save, Matlab sẽ tự động tạo ra 2 file gồm 1 file .m và một file .fig, trong dó file .m là Mfile chứa các hàm Matlab đã tạo sẵn hỗ trợ giao diện..tại nhóm các biểu tượng được hỗ trợ sẵn trên thanh công cụ phía bên trái, ta lần lượt kéo thả tạo các nút và hộp thoại giao diện.
Mỗi hộp thoại có Inspector, bằng cách nhấp đúp chuột vào hoặc chuột phải chọn Property Inspector.
Sau đây là hình ảnh được đánh số để đánh dấu từng thay đổi một.
3.2.3. Một số tính năng mở rộng
Để tạo sự thẳng hàng, cột của các hộp thoại cho đẹp mắt ta làm như sau:
- Nhấn giữ Ctrl và nhập vào các họp thoại muốn chnhr sửa, trên Menu chọn Align Objects, hộp thoại Align hiện ra.
- Trong hộp thoại trên ta có thể cân chỉnh các nút, nhóm nút sao cho chúng thẳng àng, thẳng cột và đều nhau. Sau khi cân chỉnh nhấn nút Apply để lưu thay đổi.
- Bây giờ ta thiết lập thuộc tính chung cho giao diện (toàn bộ vùng thiết kế hay nền giao diện).
+ Nhấp đúp chuột vào bất cứ vị trí nào trên nền giao diện để vào hộp thoại Inspector ( hoặc mên menu chọn View -> Property Inspector); hộp thoại Inspector hiện ra như hình 3.11.
- Trên hộp Resize behavior chọn dòng số 2 (Proportional). Dòng này cho phép người dùng thay đổi kích thước của giao diện và các đối tượng cũng tự động thay đổi kích thước phù hợp với nền giao diện, nhấn OK để lưu thay đổi.
3.2.4. Thực thi hàm
- Khi đã cân chỉnh xong toàn bộ giao diện trong Gui, nhấm F5 (hoặc tổ hợp phím Ctrl + T hoặc nhấp vào biểu tượng trên thanh Menu).
- Khi Run, Matlab sẽ tự chạy File .m và hiển thị dao diện đồ họa lên màn hình. Ở đây ta bắt đầu thao tác với file .m
- Khi ta chưa thao tác trong file .m xuất hiện như hình trên, trong đó, tất cả các hàm function đều được Matlab hỗ trợ tạo sẵn các hàm chức năng có liên quan, ta chỉ việc thao tác trên đó.
- Mỗi sau một hàm bất kỳ đều có các chú thích bên dưới (sau dấu %), ta có thể xóa toàn bộ chúng đi để dễ nhìn cũng không ảnh hưởng đến các hàm.
3.2.6. Lập trình các đối tượng
a. Nút Calculate:
Thực hiện thao tác như bước vừa nói trên, hàm callback sẽ tự động gọi:
Ta dùng lệnh Get để gọi giá trị độ mòn chi tiết nhập vào từ hộp thoại ; sau đó dùng câu lệnh IF Get gọi đối tượng được chọn trong Button Group để chọn đối tượng tính toán
Ta thực hiện các vòng lặp và phép tính toán để tính ra giá trị. Để hiện thị kết quả trên giao diện, ta dùng lênh SET để gọi đối tượng hiển thị trên màn hình:
set(handles.edit1,'String',num2str(giatri1));
set(handles.edit2,'String',num2str(giatri2));
set(handles.edit3,'String',num2str(giatri3));
c. Nút Reset
Các lệnh sau:
set(handles.edit1,'String','0');
set(handles.edit2,'String','0');
set(handles.edit3,'String','0');
set(handles.edit4,'String','0');
Bốn câu lệnh trên thực hiện chức năng đưa các giá trị ở 4 edit text nhập - xuất giá trị về giá trị “0”
d. Nút Close.
Lệnh: close;
Đóng chương trình.
3.3. Phân tích các hỏng hóc cơ bản và biện pháp khắc phục
3.3.1. Chảy dầu từ máy hãm lùi và máy đẩy lên
Tháo nắp sau ra khỏi ống làm việc của máy đẩy lên. Tiến hành lùi nòng nhân tạo trên khoảng 150¸200 mm và kiểm tra dầu có bị rò rỉ qua cán hãm lùi và cán đẩy lên hay không và đồng thời xem dầu có bị chảy qua cụm bịt kín piston cán đẩy lên, các vòng bịt kín, van, các nút ốc hay không.
Sau khi kiểm tra, vặn chặt nắp phía sau và hãm nó bằng lò xo vòng.
Nguyên nhân chảy dầu từ máy hãm lùi và máy đẩy lên và các biện pháp khắc phục:
1. Các vòng bịt kín bị ép quá chặt hoặc quá lỏng. Kiểm tra xem dầu có bị chảy dưới thân bịt kín, phần sau của cán điều tiết, nút ốc và xilanh công tác của máy đẩy lên tại các vị trí đặt vòng bịt kín hay không. Khi bị chảy dầu, tiến hành nén ép các vòng bịt kín. Nếu sau khi nén ép dầu vẫn chảy thì phải thay thế các vòng bịt kín mới.
4. Phá hủy mối hàn của phần đuôi cán hãm lùi. Kiểm tra xem dầu có bị chảy ở phía dưới phần đuôi cán hãm lùi hay không. Nếu có chảy dầu ở phía dưới phần đuôi cán hãm lùi thì đối với các nhà máy sửa chữa cấp Tổng cục tiến hành hàn lại phần đuôi cán hãm lùi.
5. Các vòng bịt kín trong cụm bịt kín cán đẩy lên ép chưa chặt bởi đai ốc cụm bịt kín và các vòng bịt kín piston cán đẩy lên ép chưa chặt. Ép chặt các vòng bịt kín. Nếu dầu vẫn chảy thì bổ sung thêm các vòng da vào cụm bịt kín cán đẩy lên và piston cán đẩy lên. Nếu sau khi bổ sung thêm các vòng da mà vẫn chảy dầu thì nguyên nhân của chảy dầu có thể do mòn các lỗ của các vòng cách và vòng ép. Trong trường hợp này phải chuyển pháo lên xưởng sửa chữa cao hơn (nhà máy) để sửa chữa. Đối với các nhà máy sửa chữa cấp Tổng cục chế tạo các vòng và thay thế các vòng đã bị mòn.
7. Các côn của nút bịt dầu và van khóa dầu tiếp xúc không khít với hốc ở đáy sau của máy đẩy lên. Kiểm tra xem dầu có chảy tại các mối ghép côn của nút bịt dầu và van khóa dầu với các hốc ở đáy sau máy đẩy lên hay không. Nếu thấy chảy dầu thì phải thay thế nút bịt dầu và van khóa dầu.
8. Phá hủy cấu trúc của các vòng cao su, đồng thời phá hủy cấu trúc hoặc mòn các vòng da và vòng đệm trong máy đẩy lên. Thay thế các vòng cao su, vòng da và vòng đệm bị hỏng bằng các vòng mới.
3.3.2. Khối lùi lùi dài (lớn hơn 610 mm đối với liều giảm và lớn hơn 660 mm đối với liều nguyên)
Chiều dài lùi của thân pháo được xác định trong khi bắn theo thước chỉ độ dài lùi trên thân pháo. Chiều dài lùi tiêu chuẩn đối với đạn liều giảm nằm trong khoảng 515 ¸ 610 mm còn đối với đạn liều nguyên nằm trong khoảng 580 ¸ 660 mm. Chiều dài lùi giới hạn 675 mm.
1. Dầu trong máy hãm lùi không đủ. Đưa khối lên xuống của pháo ở góc tầm 00, tháo nút ốc của lỗ kiểm tra dầu trên máy hãm lùi và dùng ống bơm dầu rót dầu СТЕОЛ-М vào máy hãm lùi cho đến khi dầu không chảy ngược lại từ lỗ. Trong quá trình rót dầu vào máy hãm lùi, dùng cơ cấu tầm của pháo để thay đổi khối lên xuống của pháo lên trên và xuống dưới trong giới hạn ±30.
3. Mòn vòng điều tiết. Đo đường kính của lỗ vòng điều tiết và đường kính lớn nhất của phần phía trước cán điều tiết.
Hiệu hai đường kính này không lớn hơn 0,7 mm. Khi hiệu của hai đường kính này lớn hơn 0,7 mm thì chế tạo vòng điều tiết mới và rà lắp nó theo đường kính lớn nhất của phần phía trước cán điều tiết.
5. Áp suất ban đầu trong máy đẩy lên không đủ. Kiểm tra áp suất trong máy đẩy lên bằng đồng hồ đo áp suất. Áp suất ban đầu trong máy đẩy lên khi đã đủ dầu cần phải nằm trong khoảng 46¸50 at. Nếu áp suất ban đầu trong máy đẩy lên thấp hơn tiêu chuẩn thì phải tiến hành bổ sung thêm không khí cho đến khi đạt được áp suất tiêu chuẩn.
3.3.3. Khối lùi lùi ngắn (nhỏ hơn 515 mm đối với liều giảm và nhỏ hơn 580 mm đối với liều nguyên)
Kiểm tra chiều dài lùi theo thước báo độ dài lùi trên thân pháo trong thời gian bắn. Chiều dài lùi cần phải không nhỏ hơn 515 mm đối với liều giảm và không nhỏ hơn 580 mm đối với liều nguyên.
3.3.4. Có các vết lõm và thủng trên ống trong máy đẩy lên và ống hãm lùi
Công việc này được tiến hành đối với các nhà máy sửa chữa lớn vũ khí thuộc Tổng cục.
Loại bỏ các vết lồi ở bề mặt bên trong của ống do các vết lõm ở bề mặt ngoài được tiến hành theo quy trình riêng.
Vết thủng có kích thước dưới 15 mm trên ống hãm lùi được phục hồi bằng hàn đắp, còn các vết thủng có kích thước lớn hơn 15 mm nhưng không lớn hơn 100´100 mm thì tiến hành hàn nối bằng các miếng vá theo quy trình riêng.
Khi vết thủng trên ống hãm lùi lớn hơn 100´100 mm thì phải thay thế máy hãm lùi.
Vết thủng có kích thước dưới 15 mm trên ống trong máy đẩy lên được phục hồi bằng hàn đắp theo quy trình riêng.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Từ việc nghiên cứu xây dựng giao diện GUI tính toán các giá trị cực đại của chuyển động lùi và xuất ra dồ thị của chúng từ giá trị mòn của vòng điều tiết (tương tự đối với khe hở áo pít tông hãm lùi với ống hãm lùi), giúp người khai thác sử dụng pháo sau khi kiểm tra kỹ thuật xác định kích thước, đưa giá trị vào tính toán tìm được sự ảnh hưởng của chúng đến chất lượng pháo, từ đó đề ra cách sử dụng khai thác hợp lý. Theo qui định của tài liệu kỹ thuật khi khe hở giữa vòng điều tiết và cán điều tiết mà lớn hơn 0,6 mm và khe hở giữa pít tông với mặt trong của ống hãm lùi mà lớn hơn 0,4 mm thì pháo cần phải sửa chữa. Tuy nhiên, chuyển động lùi của pháo 85mm - Д44 khi bắn còn chịu tác động bởi nhiều yếu tố khách quan và chủ quan khác như: nhiệt độ, độ ẩm môi trường, góc bắn, chế độ bắn (liều nguyên, liều tăng, liều giảm),… chưa kể đến, nên trong quá trình tính toán cũng như khai thác sử dụng, cần xem xét cân nhắc khi quyết định đến phân cấp chất lượng cũng như đưa pháo đi sửa chữa.
Pháo nòng dài 85 mm Д-44 do Liên xô cũ thiết kế và chế tạo.
ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN
Sau thời gian làm đồ án, dưới sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS ……...…..…., tôi đã hoàn thành nhiệm vụ đề ra của đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số kết cấu máy hãm lùi đến chuyển động lùi của pháo 85mm Đ44 khi bắn” Gồm các nội dung đã thực hiện được như sau:
- Tổng quan về công dụng, yêu cầu, cấu tạo, hoạt động và phân loại cơ cấu hãm lùi trong hệ thống pháo
- Nghiên cứu công dụng, đặc điểm cấu tạo, tính năng và nguyên lý hoạt động của máy hãm lùi pháo 85mm - Д44.
- Đưa ra được cơ sở lý thuyết, công thức và tiến hành tính toán giải bài toán ngược hãm lùi của pháo 85mm - Д44.
- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của máy hãm lùi pháo 85mm - Д44.
- Xây dựng giao diện xuất giá trị, biểu đồ ảnh hưởng thông số khe hở vòng điều tiết cán điều tiết đến chuyển động lùi pháo 85mm - Д44
Những nội dung trên là cơ sở để đề ra chế độ bắn hợp lý đối với pháo 85mm - Д44 nhằm nâng cao hiệu quả trong việc sử dụng và khai thác. Đồng thời có thể áp dụng vào thực tiễn sửa chữa ở các nhà máy.
Tuy nhiên do trình độ và thời gian hạn chế, đề tài mới chỉ nghiên cứu và phân tích một số hỏng hóc thông thường cho vòng điều tiết, cán điều tiết, cán hãm lùi và ống hãm lùi. Trong phần tính toán dung sai khai thác cho các cụm mối ghép của thiết bị hãm lùi theo các tham số cơ bản, đồ án mới chỉ đưa ra công thức tính và thay số cụ thể cho các cụm mối ghép của hãm lùi khi thân pháo lùi và đã cho phép mở rộng khe hở giữa vòng điều tiết và cán điều tiết, khe hở giữa pít tông và xi lanh nhưng yêu cầu phải bắn thử để kiểm nghiệm giữa lý thuyết và thực tế thì việc này đồ án cũng chưa thực hiện được vì phương tiện không sẵn có. Phương hướng tiếp theo của đề tài là: Nghiên cứu và tìm phương pháp sửa chữa các chi tiết như vòng điều tiết, cán điều tiết, cán hãm lùi, pít tông hãm lùi và một số chi tiết khác. Từ đó tìm ra giải pháp chung cho việc sửa chữa lớn máy hãm lùi của các loại pháo khác như pháo mặt đất 122mm . D30, pháo cao xạ 57mm - C60... Và đề ra chế độ bắn cụ thể dựa trên cơ sở tính toán dung sai khai thác và dung sai sửa chữa của thiết bị hãm lùi.
Qua thời gian thực hiện đồ án, kiến thức tôi đã học tại trường một lần nữa được củng cố và hệ thống, làm cơ sở cho quá trình công tác của bản thân sau này.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS ……….....…., và các thầy trong Khoa Vũ khí đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này!
Tp, Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
………………..
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Cơ sở thiết kế hệ thống pháo, Khổng Đình Tuy, Học viện Kỹ thuật quân sự, năm 2009.
[2]. Bài giảng nguyên lý tính toán kết cấu súng pháo, Trần Vũ Quang.
[3]. Giáo trình thuật phóng trong, Phan Ngọc Phương, Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự, năm 2016.
[4]. Binh khí pháo mặt đất, Pháo nòng dài 85mm-Д44, Cục Quân khí.
[5]. Bảng tra số liệu PMĐ, Khoa Vũ khí, Trường SQKTQS.
[6]. Internet: http://www.mathworks.com/
[7]. Matlab: Examples, Help.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"