- Biểu đồ lực đàn hồi và chuyển vị của lò xo kim hỏa: 01 bản A₀

- Quy trình công nghệ gia công kim hỏa: 01 bản A₀

- Sản phẩm gia công: 01 chi tiết

- Thuyết minh đồ án: 01 bản

8. Kết cấu của đồ án

Đồ án gồm 3 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về pháo và đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của bộ phận Cò - phát hỏa pháo 122mm Д30.

Chương 2: Tính toán kiểm nghiệm bộ phận phát hỏa.

Chương 3: Hiện tượng, nguyên nhân và biện pháp sửa chữa hư hỏng của bộ phận Cò - phát hỏa. Lập quy trình công nghệ gia công kim hỏa pháo 122mm Д30. Đồ án tốt nghiệp của Học viên được thực hiện với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: Thạc sĩ ……………… và các thầy giáo trong Khoa Vũ khí. Do trình độ còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Học viên rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và nhận xét của các Thầy giáo để Học viên

có điều kiện tích lũy và hoàn thiện kiến thức của mình.

Học viên xin chân thành cảm ơn!

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÁO VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BỘ

PHẬN CÒ - PHÁT HỎA PHÁO 122mm Д30

1.1. Tính năng kỹ chiến thuật và đặc điểm cấu tạo chung của pháo

* Công dụng:

- Tiêu diệt và áp chế sinh lực địch lộ hoặc ẩn nấp trong công sự dã chiến

- Tiêu diệt và chế áp các phương tiện hỏa lực của bộ binh địch

- Phá hủy hỏa điểm và bãi mìn

- Chiến đấu với pháo binh, xe tăng công sự dã chiến

- Mở đường qua hàng rào, dây kẽm gai, xe cơ giới của địch

1.1.1. Tính năng kỹ chiến thuật của pháo 122mm Д30

Tính năng kỹ chiến thuật của pháo 122mm Д30 như bảng dưới.

1.1.2. Đặc điểm cấu tạo chính của pháo

- Nòng pháo thuộc loại nòng đơn. Trong có buồng đạn và 36 rãnh xoắn, hướng xoắn phải với góc xoắn tăng dần từ 3^o57' đến 7⁰10'.

- Khóa nòng kiểu then đứng nửa tự động, có cơ cấu an toàn chống nổ sớm.

- Cơ cấu cò có bộ phận an toàn để tránh phát hỏa khi hộp khóa đối chiếu với các càng pháo lúc góc tầm lớn hơn 18^o.

- Máng pháo hình hộp gồm hộp máng và trục tai máng.          

- Bộ phận đẩy lên kiểu dầu khí, lượng dầu CTEOЛ-M là 9,77 lít. Khí là khí Nitơ hoặc không khí thường. Áp suất ban đầu 469,2 ^+20,4 [Pa].

- Bộ phận hãm lùi kiểu thuỷ lực, có cơ cấu điều hoà dầu kiểu lò xo. Lượng dầu CTEOЛ-M trong hãm lùi là 10,3 lít.

- Xe pháo thuộc loại lốp hơi có ký hiệu ΓK 9 - 00 - 20.

- Giảm xóc kiểu trục vặn.

- Cơ cấu nâng, hạ bánh xe có tác dụng nâng, hạ bánh xe khi chuyển thế pháo từ hành quân sang chiến đấu và ngược lại.

- Bệ dưới là một khối đúc, phía trên bệ dưới có hàn vòng răng vít của cơ cấu hướng, trên bệ dưới có gắn ba càng pháo trong đó một càng cố định và hai càng di động.

- Càng pháo kiểu hộp, càng trái và càng phải có cấu tạo giống nhau cuối càng có mâm tì, có lỗ đóng lưỡi cày.

1.2 Công dụng, cấu tạo và hoạt động một số bộ phận chính của pháo

1.2.1. Nòng pháo

a. Công dụng:

Nòng pháo là nơi thực hiện quá trình cháy, sinh công của thuốc phóng. Cùng với khí thuốc tạo cho đạn có sơ tốc và vận tốc quay nhất định để đạn ổn định trên quỹ đạo bay; định hướng cho đạn bay tới mục tiêu.

b. Cấu tạo:

Nòng thuộc loại nòng đơn. Phần cuối nòng có gờ và rãnh chứa then chống xoay để lắp với hộp khoá nòng.

Nòng pháo có tiết diện thay đổi. Kích thước đường kính ngoài tiết diện giảm dần từ mặt cắt hộp khóa nòng đến miệng nòng.

Phía sau có vòng gờ và có rãnh then, ống nối để lắp với hộp khóa nòng.

Phía trước có ren lắp loa hãm lùi.

1.2.2. Khoá nòng

a. Công dụng:

Cùng với vỏ đạn bịt kín sau nòng. Mổ cò phát hoả cho đạn. Hất vỏ đạn ra sau mỗi phát bắn, tự động mở khoá khi thân pháo tiến, tự động đóng khoá khi nạp đạn. Lên cò khi không cần mở khoá nòng. Đảm bảo an toàn không cho phát hoả khi khoá nòng chưa đóng kín và hộp khoá đối diện với các càng khi góc tầm lớn hơn 18⁰.

b. Cấu tạo, hoạt động các cơ cấu, bộ phận của khoá nòng:

* Cơ cấu đóng mở

- Cấu tạo:

- Hoạt động:

Khi mở khoá nòng bằng tay, phải ấn chốt ấn lúc này lò xo chốt nén lại, mấu hãm rời khỏi cung hộp khoá. Đưa tay đóng mở về vị trí sau cùng.

Đưa tay đóng mở lên, qua lẫy tỳ làm trục đóng mở quay, hai cần đóng mở quay, con lăn trên cần đóng mở ép vào bề mặt rãnh cam thân khoá làm thân khoá đi xuống. Cuối thời điểm đi xuống, gót miếng thép va đập, đập vào gót cần hất vỏ đạn, làm cần hất vỏ đạn quay, mấu đầu cần móc vào đầu trên miếng thép va đập, giữ khoá nòng ở thế mở.

* Cơ cấu lên cò lại:

- Cấu tạo:

Cơ cấu lên cò lại như hình 1.6.

- Hoạt động: 

Muốn lên cò lại ta nâng tay lên cò lại lên phía trên, qua thanh kéo và bản quay làm lẫy gạt quay, làm trục lẫy lên cò lại quay, làm trục lên cò lại quay, lẫy cò quay kim hoả được giương lên.

* Cơ cấu giữ đạn

Cấu tạo:

Cấu tạo như Hình 1.8

- Công dụng:

Giữ cho viên đạn không bị rơi khi bắn ở góc tầm cao.

Để giảm va đập của bàn giữ đạn và thân khóa tránh hiện tượng bàn giữ đạn bị dính, mặt dưới của rãnh chứa trên thân khóa có lắp thêm đệm cao su (trên một số pháo bàn giữ đạn được nâng lên nhờ lò xo có nắp lắp trong lỗ trên thân khóa).

- Hoạt động:

Khi nạp đạn, dưới tác dụng của Khối lượng đầu đạn và vỏ đạn bàn giữ đạn gục xuống không cản trở quá trình nạp đạn;

Khi bắn khoá nòng mở tự động. Khi thân khoá đi xuống làm trục và bàn giữ đạn đi xuống theo.

1.2.3 Thiết bị hãm lùi - đẩy lên

Thiết bị hãm lùi - đẩy lên có công dụng tiêu hao động năng của khối lùi, giảm lực tác dụng lên giá pháo, nâng cao độ ổn định cho pháo khi bắn. Đưa khối lùi về vị trí ban đầu sau mỗi phát bắn và giữ khối lùi ở vị trí trên cùng ở bất cứ góc tầm nào.

a) Bộ phận hãm lùi

- Công dụng: Tiêu hao động năng của khối lùi khi lùi và đẩy lên.

- Cấu tạo bộ phận hãm lùi kiểu vòng điều tiết - cán điều tiết như hình 1.10, gồm có: ống hãm lùi, cán hãm lùi, cán điều tiết, vòng điều tiết, cơ cấu bịt kín và cơ cấu bù dầu.

+ Ống hãm lùi: Bên trong chứa 10,3 lít dầu CTEOЛ-M, ống được lắp cố định với hộp khóa nòng bằng vòng ốc. Đầu trước hàn cố định với thân cơ cấu bịt kín, có lỗ và nắp ren để kiểm tra và bổ sung dầu. Đầu sau có ren để vặn nắp sau. Mặt trong của ống được mài bóng.

+ Cán diều tiết: Cán được lắp với nắp bằng ren có chốt chống xoay. Cán có dạng hình côn (trước to, sau nhỏ). Đầu trước lắp piston bằng đồng, trên piston có tám lỗ chếch chảy dầu và lắp van một chiều. Van một chiều gồm: Nắp van, lò xo và nắp tỳ lò xo.

+ Vòng điều tiết: Được lắp ren với thân piston của cán hãm lùi và có vít chống xoay.

+ Cơ cấu bịt kín: Thân hàn với nắp, trong thân có lắp ba vòng doăng bịt kín ép bằng sợi amiăng, hai vòng đỡ, hai vòng trung gian, đai ốc ép doăng; đai ốc ép doăng có vòng phớt và phần lót đúc bằng babít, được vặn ren với thân cơ cấu bịt kín trên thân cơ cấu bịt kín có lỗ ren lắp ốc kiểm tra và bổ sung dầu, có đường dầu thông vào bên trong ống hãm lùi.

c) Hoạt động của thiết bị hãm lùi

* Khi lùi:

Dưới tác dụng của phát bắn, nòng lùi kéo theo ống hãm lùi, cán điều tiết, ống đẩy lên cùng lùi. Còn cán hãm lùi, cán đẩy lên cố định với máng đứng yên.

- Với máy hãm lùi: Dầu ở khoang trước bị dồn nén chảy qua sáu lỗ chếch trên thân piston và chia làm hai đường:

+ Đường 1: Phần lớn dầu chảy qua khe hở giữa vòng điều tiết, cán diều tiết về khoang sau của ống hãm lùi.

+ Đường 2: Một phần nhỏ dầu chảy qua khe hở lòng trong cán hãm lùi và cán điều tiết, qua tám lỗ chếch trên thân piston đầu cán điều tiết, đẩy van một chiều, dầu qua van vào khoang trong lòng cán hãm lùi (khoang hãm đẩy lên).

* Khi đẩy lên

- Với bộ phận đẩy lên: Không khí bị ép trong ống ngoài giãn nở đẩy dầu qua ống giữa vào ống trong, áp suất dầu tác dụng lên piston đẩy lên và cơ cấu bịt kín. Do piston cùng cán đẩy lên là cố định cho nên dưới tác dụng của áp suất dầu tác dụng vào cơ cấu bịt kín đẩy khối lùi chuyển động đi lên.

- Với bộ phận hãm lùi: Dầu ở khoang sau, khoang trong lòng cán hãm lùi bị dồn ép. Dầu ở khoang sau qua khe hở vòng điều tiết - cán điều tiết về khoang trước. Lò xo đẩy van một chiều đóng, dầu ở khoang trong lòng cán hãm lùi chảy qua khe hở giữa piston đầu cán điều tiết và rãnh nông sâu về khoang trước.

1.3. Cấu tạo chi tiết bộ phận cò - phát hỏa

1.3.1. Bộ phận cò

Cùng với bộ phận phát hỏa để mổ cò phát hỏa cho viên đạn. Bộ phận cò lắp trên lá chắn phụ, bên trái hộp khóa nòng bao gồm các chi tiết sau: Tay kéo cò; thanh kéo; lẫy gạt; lẫy ép; bản ép; chốt đẩy và lò xo chốt đẩy; lò xo khâu trở về. Trên thanh kéo có lắp với cần gạt của bộ phận an toàn góc bắn bằng chốt, chốt ép luôn bị lò xo đẩy sang trái, đầu trong chốt ép để ép vào chốt hãm lẫy gạt kim hỏa.

Chuyển động khi phát hoả:

- Kéo tay cò về sau, thông qua trục kéo, kéo vào bản ép, bản ép tỳ vào chốt đẩy, đẩy chốt đẩy chuyển động sang phải, chốt đẩy đẩt vào chốt giữ lẫy gạt kim hoả làm cho chốt giữ lẫy gạt kim hoả chuyển động sang phải, khấc sâu trên chốt giữ đuôi lẫy gạt kim hoả đối chiếu với đuôi kim hoả (kim hoả không bị giữ nữa).

1.3.2. Bộ phận phát hỏa

a) Công dụng

Mổ cò phát hỏa cho viên đạn

Cơ cấu phát hỏa kiểu cơ khí sử dụng lò xo kim hỏa.

b) Cấu tạo chi tiết

* Kim hỏa:

- Kim hỏa có mặt giương kim hỏa để lẫy gạt kim hỏa tỳ vào giữ kim hỏa ở thế giương, phía sau có lỗ đễ chứa lò xo kim hỏa. Đầu kim hỏa được gia công hình cầu để tăng độ chính xác và độ tin cậy khi phát hỏa.

* Lò xo kim hỏa

- Là nguồn tạo ra năng lượng phát hỏa của cơ cấu.

* Nắp đuôi kim hỏa

- Hạn chế chuyển động của lò xo kim hỏa, không cho lò xo kim hỏa lùi về sau, giữ không cho lò xo rơi ra ngoài.

* Chốt giữ đuôi lẫy gạt kim hỏa và lò xo

- Trên thân chốt có khuyết nông để giữ lẫy gạt kim hỏa ở thế giương kim hỏa và khuyết sâu để giải phóng lẫy gạt kim hỏa phát hỏa cho đạn.

c) Hoạt động:

Khi mở khoá nòng: Trục đóng mở và hai cần đóng mở quay, con lăn trên cần đóng mở lăn trong phần cung định hình có bán kính không đổi, mấu trên cần đóng mở ép trục lẫy kim hoả quay, kim hoả được đẩy về sau, lò xo kim hoả nén lại.

Khi đóng khoá: Khi thân khoá đã đóng chuẩn xác, mấu lồi trên cần đóng mở tác động vào mấu của cơ cấu an toàn, đầu núm khoá của cơ cấu an toàn được nâng lên khỏi rãnh trên chốt hãm lẫy kim hỏa, lúc này có thể phát hỏa được.

Kết luận chương 1

  Chương 1 đã khái quát toàn bộ về công dụng tính năng, đặc điểm kỹ chiến thuật của khóa nòng pháo 122mm Д30. Nội dung chương  đã trình bày được cấu tạo các bộ phận chính và cấu tạo chi tiết, nguyên lý hoạt động cơ bản của bộ phận cò - phát hỏa pháo 122mm Д30. Nội dung này sẽ được dùng làm cơ sở để tính toán, kiểm nghiệm bộ phận phát hỏa của pháo 122mm Д30.

Chương 2

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỘ PHẬN PHÁT HỎA

2.1. Nguyên lý kết cấu và tính toán cơ cấu phát hỏa

2.1.1. Nguyên lý kết cấu cơ cấu phát hỏa

Cơ cấu phát hỏa phần lớn được bố trí trong cơ cấu khóa nòng, có công dụng đốt cháy hạt lửa để kích hoạt thuốc phóng. Tùy thuộc vào loại năng lượng đốt cháy hạt lửa, có thể phân cơ cấu phát hỏa thành ba loại:

- Cơ khí: phát hỏa bằng năng lượng va chạm giữa mũi kim hỏa với hạt lửa;

- Điện: Phát hỏa bằng cách cung cấp điện năng để phát ra tia lửa điện hoặc đốt nóng dây trở gây cháy hạt lửa điện.

- Cơ điện: Dây trở được đốt nóng để đốt cháy mồi điện, đồng thời kim hỏa cũng đập vào hạt lửa để phát hỏa.

a) Nguyên lý kết cấu cơ cấu phát hỏa cơ khí

Hầu hết các loại súng pháo tự động hiện nay đều sử dụng năng lượng phát hỏa cơ khí. Đối với loại này, cấu tạo chủ yếu gồm có kim hỏa, búa, lò xo búa hoặc chỉ có kim hỏa, lò xo kim hỏa. Khi bắn, lò xo kim hỏa cung cấp năng lượng chuyển động cho kim hỏa để thực hiện phát hỏa; hoặc lò xo búa sẽ cung cấp năng lượng cho búa chuyển động, búa đập vào kim hỏa làm cho kim hỏa đập vào hạt lửa để phát hỏa cho súng.

b) Nguyên lý kết cấu cơ cấu phát hỏa điện

Cơ cấu phát hỏa điện có ưu điểm nổi bật là cấu tạo đơn giản, khối lượng nhỏ, gọn tiện lợi cho mang vác, cơ động. Nhược điểm cơ bản của cơ cấu phát hỏa điện là mạch điện dễ bị hư hỏng, làm việc không tin cậy trong môi trường độ ẩm cao.

Về khái quát, để kích hoạt hạt nổ điện cần phải có dòng điện 0,4 A; nhưng với dòng điện ổn định 0,18 A trong thời gian 5 phút, hạt nổ không được phép bị đốt nóng. Để tạo ra dòng điện có thể sử dụng điện lưới, máy phát điện hoặc sử dụng ắc quy.

Để bắn phát một có thể sử dụng lẫy phát một cơ khí hoặc công tắc chuyển đổi làm gián đoạn sự nối mạch PRS. Công tác này được đóng khi khóa nòng lùi về sau.

Khi bắn loạt, công tắc chế độ bắn sẽ nối mạch ký hiệu 40 (loạt), lúc này dòng điện không đi qua công tắc chuyển đổi PRS vì thế không phụ thuộc vào sự ngắt mạch PRS khi khóa nòng lùi. Quá trình bắn sẽ liên tục nếu như xạ thủ không nhả cò. Tại vị trí 0 mạch điện kích hoạt hạt nổ bị ngắt và đồng thời bề mặt hãm ZP sẽ chặn chuyển động của cò.

2.1.2 Tính toán cơ cấu phát hỏa

a) Các yêu cầu đối với cơ cấu phát hoả

* Trong mọi điều kiện phải phát hoả tin cậy

+ Năng lượng phát hoả truyền cho hạt lửa (E_p) phải lớn hơn năng lượng cần thiết để phát hoả hạt lửa (E_y). Khi tính toán, để phát hỏa tin cậy thường chọn E_p³1.5E_y. Với cỡ khác nhau, thuốc phóng, thuốc mồi khác nhau nên các loại hạt lửa là khác nhau, do đó năng lượng cần thiết để phát hoả nó (E_y) cũng khác nhau.

+ Tốc độ kim hỏa khi phát hỏa:

  Nếu đã đảm bảo năng lượng cần thiết để phát hỏa cho hạt lửa nhưng tốc độ kin hỏa khi va vào nó nhỏ thì số lầ không phát hỏa cũng xuất hiện. Để đảm bảo phát hỏa tin cậy yêu cầu tốc độ kim hỏa khi va vào hạt lửa cần phải đủ lớn.

  Với vỏ hạt lửa bằng đồng  V_kh = 5 ÷ 6 m/s ;

  Với vỏ hạt lửa bằng thép   V_kh = 10 ÷ 20 m/s.

+ Độ lệch tâm va chạm:

  Nếu tâm va chạm bị lệch so với tâm hạt lửa thì phát hỏa cũng giảm độ tin cậy. Khi thiết kế yêu cầu độ sai lệch này nằm trong phạm vi cho phép.

* Kim hỏa đủ bền, khi hỏng dễ thay thế

  Khi bắn (nhất là bắn liên thanh) kim hỏa chịu va chạm liên tục, chịu nhiệt độ cao do vậy rất dễ gãy, mòn. Để đảm bảo kim hỏa đủ bền trong điều kiện làm việc khắc nghiệt, khi thiết kế cần chọn hệ số an toàn đủ lớn, chọn vật liệu thích hợp. Mặt khác do điều kiện làm việc nên khó tránh các hỏng hóc vì mỏi. Để đảm bảo tính chiến đấu kịp thời ta cần thiết kế kết cấu bảo đảm có thể thay thế nhanh chóng, dễ dàng.

* Thời gian phát hỏa ngắn và ổn định

Thời gian phát hỏa được tính từ khi cơ cấu phát hỏa bắt đầu cấp năng lượng cho kim hỏa đến khi phát hỏa được cho thuốc phóng. Trị số của nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên khó đảm bảo các phát bắn giống nhau. Khi thiết kế yêu cầu nó phải nằm trong một giới hạn nhất định. Mặt khác trị số cũng cần nhỏ để có tốc độ bắn lớn và không làm ảnh hưởng tới độ chính xác bắn (không kéo dài thời gian từ khi kết thúc bắn tới khi đạn ra khỏi miệng nòng).

c) Tính toán cơ cấu phát hoả sử dụng lò xo búa

* Búa đập thẳng

Trên Hình 2.10 trình bày sơ đồ nguyên lý kết cấu của một loại cơ cấu phát hoả dùng năng lượng lò xo búa, trong đó có lò xo bảo hiểm.

Xét va chạm giữa kim hoả và búa, áp dụng lý thuyết va chạm thẳng xác định được tốc độ kim hoả sau va chạm:

- V_b: Tốc độ búa trước khi va chạm với kim hoả;

- b: Hệ số hồi phục tốc độ;

- m_kh, m_b: Khối lượng kim hoả và búa.

Để đảm bảo phát hoả tin cậy, ta cần có:

E_kh = A_bh + E_y,                                                   (2.10)

Trong đó A_bh: Công khắc phục lực cản lò xo bảo hiểm khi phát hoả.

A_bh có thể tính được dựa vào điều kiện không phát hoả sớm do quán tính của kim hoả:

m_kh =  (V_knc² )/2. E_y+A_bh

Trong biểu thức trên, coi vận tốc kim hỏa khi lao lên theo quán tính bằng vận tốc khóa nòng cuối thời kỳ tống đạn V_knc. Từ đây ta có:  

A_bh≫ m_kh   (V_knc ²)/2-"E_y

V_knc được xác định khi giải bài toán động lực học máy tự động.

Chú ý: Trong công thức (2.12), hệ số hồi phục b=0,4 (va chạm giữa thép với thép) khi giữa búa và kim hỏa sau khi va chạm không xảy ra hiện tượng dính (V_b≠V_kh); b=0 khi xảy ra hiện tượng dính (V_b=V_kh)

* Tính toán cơ cấu phát hoả kiểu búa quay

Khi tính cơ cấu phát hoả kiểu búa quay ta sử dụng khối lượng thu gọn của búa:

m_b^' = J_b/r²                                                     (2.15)

Trong đó:

- J_b: Mô men quán tính của búa đối với trục quay của nó;

- r: Khoảng cách từ đường tác dụng xung va chạm đến trục quay búa.       

Để tính toán cơ cấu phát hoả kiểu búa quay, ta hoàn toàn có thể dùng các công thức của búa đập thẳng, chỉ cần thay khối lượng của búa bằng khối lượng thu gọn.

Vận tốc của kim hoả và búa sau va chạm được tính theo công thức tính va chạm nghiêng của hai khâu.

Vị trí trục quay của búa được xác định theo điều kiện c.e = r² như đã trình bày ở chương 3, với r là bán kính quán tính của búa.

2.2. Tính toán năng lượng phát hỏa bộ phận phát hỏa pháo 122mm Д30

2.2.1. Mục đích

Trong quá trình sử dụng, lò xo kim hỏa có thể bị yếu dần đi, dẫn đến năng lượng phát hỏa bị giảm xuống, có thể phát hỏa không thành công hoặc phát hỏa nhiều lần mới được. Vì vậy ta cần tính toán được năng lượng phát hỏa nhằm so sánh với năng lượng phát hỏa tối thiểu cho phép để bộ phận phát hỏa làm việc tin cậy.

2.2.3. Xác định độ cứng lò xo kim hỏa

  Thực nghiệm để xác định độ cứng lò xo kim hỏa. Sử dụng máy kéo nén đa năng để xác định lực lò xo và chuyển vị biến dạng, từ đó tính toán gần đúng độ cứng của lò xo theo công thức:

C = F/|∆|                                                  (2.16)

Trong đó:     

- C : Độ cứng lo xo [N/m]

- F : Lực đàn hồi của lò xo [N]

-  ∆|  = l - l₀: Độ biến dạng của lò xo [m]

Với:

+ l₀ : Chiều dài ban đầu của lò xo [m]

+ l : Chiều dài lò xo khi bị kéo hoặc nén [m]

Từ các số liệu đo đạc thực tế trên lò xo, ta xác định được C = 15681,5 (N/m).

2.2.4. Tính toán năng lượng phát hỏa

* Các thông số ban đầu để tính toán

+ Chiều dài ban đầu của lò xo là l₀ = 72,2mm,

+ Chiều dài lò xo ở thế giương kim hỏa là l₁ = 51mm

+ Chiều dài lò xo tại thời điểm kim hỏa va chạm với hạt lửa l₂ =66,74mm.

+ Hành trình làm việc của lò xo: λ=18,2mm

+ Khối lượng kim hỏa là m = 0,235kg

* So sánh năng lượng phát hỏa và điều kiện cần để phát hỏa pháo:

Đạn Pháo 122mm Д30 sử dụng bộ lửa KB-4

Công dụng: Bộ châm lửa KB-4 dùng để lắp cho đạn pháo phòng không 57mm, và với một số đạn pháo mặt đất.

Cấu tạo: Bộ châm lửa KB- 4 có cấu tạo tương tự như bộ lửa KB-2, được sử dụng rộng rãi trong đạn pháo từ cỡ (57 - 152)mm.         

Hoạt động: khi kim hỏa đâm vào đáy bộ lửa, hạt lửa bị ép mạnh vào đe bùng cháy, khí thuốc sinh ra sẽ đi qua lỗ trên thân đe và đẩy van chặn lên phía trên, đốt cháy thuốc tăng lửa và thuốc đen. Áp suất khí thuốc phá vỡ đệm ngăn, phụt lên trên châm lửa cho liều châm lửa.

Bộ châm lửa KB-2 sử dụng hạt lửa 54-K-011

Năng lượng cần thiết để phát hoả cho hạt lửa E_y là 3,0 - 5,0 [J]

Vận tốc kim hỏa khi phát hỏa đối với hạt lửa bằng đồng V_kh = 5 - 6 [m/s]

=> Năng lượng phát hỏa  E_p=3,29 ∈[3,0-5,0 (thỏa mãn điều kiện)

=> Vận tốc kim hỏa V_ck= 5,29 ∈[5,0-6,0 (thỏa mãn điều kiện)

2.3. Nghiệm bền mũi kim hỏa pháo 122mm Д30

2.3.1. Cơ sở lý thuyết thanh chịu kéo nén đúng tâm

2.3.1.1. Định nghĩa

Thanh được gọi là chịu kéo hoặc nén đúng tâm nếu trên mặt cắt ngang của nó chỉ tồn tại một thành phần ứng lực là N_z (đi ra khỏi mặt cắt ngang)

N_z > 0 khi hướng ra ngoài mặt cắt - Kéo

N_z < 0 khi hướng vào trong mặt cắt - Nén

2.3.1.2. Ứng suất pháp trên mặt cắt ngang

Các giả thiết:

- Giả thiết 1: Giả thiết mặt cắt ngang phẳng (Bernouli): Mặt cắt ngang trước biến dạng là phẳng và vuông góc với trục thanh, sau biến dạng vẫn phẳng và vuông góc với trục.

- Giả thiết 2: Giả thiết về các thớ dọc: Các lớp vật liệu dọc trục không có tác dụng tương hỗ với nhau (không chèn ép, xô đẩy lẫn nhau).

Công thức xác định ứng suất

- Giả thiết 1 => τ =0

- Giả thiết 2 => σ_x = σ_y =0

=> Trên mặtcắt ngang chỉ có ứng suất pháp σ_z

Mà theo giả thiết 1: ε_z = const => σ_z = const

2.3.1.4. Ứng suất cho phép - hệ số an toàn - điều kiện bền

- Ứng suất nguy hiểm σ₀  - tương ứng với thời điểm vật liệu mất khả năng chịu lực.

σ₀ = σ_ch: Đối với vật liệu dẻo

σ₀ = σ_b:: Đối với vật liệu giòn

- Vật liệu làm việc an toàn khi ứng suất xuất hiện chưa vượt quá ứng suất nguy hiểm

- Khi tính toán, không bao giờ tính theo ứng suất nguy hiểm: vật liệu không đồng nhất, điều kiện làm việc thực tế khác với PTN, tải trọng vượt quá thiết kế,…

Vậy nên người ta phải thêm vào đó hệ số an toàn n.

2.3.2 Nghiệm bền lý thuyết mũi kim hỏa

Để nghiệm bền, trước hết từ điều kiện lắp ghép trên khóa nòng cần phân tích lực tác dụng lên mũi kim hỏa. Ở đây ta chỉ xét đến phần đầu mũi kim hỏa, do đây là phần chủ yếu xả ra hư hỏng như dập, gãy, biến dạng. Khi kim hỏa lao tới phát hỏa cho hạt lửa, kim hỏa tác dụng vào hạt lửa một lực bằng với lực lò xo kim hỏa tại thời điểm kim hỏa bắt đầu va chạm với hạt lửa và một lực quán tính của kim hỏa khi đang lao đi với vận tốc lớn và dừng lại đột ngột.

Kí hiệu:

+ F: lực tác dụng vào mũi kim hỏa

+ A: diện tích mặt cắt ngang mũi kim hỏa

A = π.d²=0,095 [cm²]

Trong đó:

+ d : Đường kinh mũi kim hỏa

+ [σ_n]: Ứng suất nén cho phép đối với vật liệu làm kim hỏa

- Lực tác dụng vào mũi kim hỏa F bằng hợp lực giữa lực nén của lò xo kim hỏa ở thời điểm kim hỏa va chạm với hạt lửa (F_lx) và lực quán tính của kim hỏa tại thời điểm đó (F_qt).

- Lực quán tính của kim hỏa tại thời điểm va chạm:

=> F_qt = m.a = 0,235.5687,83 = 1336,64 [N]

F = F_lx + F_qt = 85,62 + 1336,64 = 1422,46 [N]

- Ứng suất nén mà mũi kim hỏa phải chịu:

σ_z = Nz/A = -F/A = -14973,26 [N/cm²] = –149,73 [Mpa]

Qua tính toán ta thấy [MPa] nằm trong giới hạn bền kéo của vật liệu làm kim hỏa  [σ_z] = 149,73 [MPa] [σ]_n = 623,33 (n : Hệ số an toàn trong thiết kế chi tiết chịu kéo, nén) với các mác thép thường dùng làm kim hỏa như 45XHMFA. Vậy kim hỏa đủ bền.

2.3.3 Ứng dụng phần mềm Solidworks 2018 để nghiệm bền kim hỏa

* Giới thiệu về Solidworks Simulation:

Solidworks Simulation là một hệ thống phân tích thiết kế đầy đủ, cung cấp một giải pháp toàn diện cho các kiểu phân tích về ứng suất, nhiệt độ,… Mạnh mẽ bởi các tính toán cực kỳ nhanh cho phép giải quyết những vấn đề lớn một cách nhanh chóng chỉ với chiếc máy tính cá nhân, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường bằng cách tiết kiệm thời gian và công sức trong việc tìm kiếm các giải pháp tối ưu.

* Bước 1: Dựng bản vẽ 3D của kim hỏa

Sử dụng các công cụ phát thảo và dựng khối trong phần mềm Solidworks2018 để dựng lại chính xác bản vẽ 3D kim hỏa pháo 122mm - Д30.

* Bước 3: Đặt các điều kiện biên

- Chọn vật liệu cho khóa nòng: Do phần mềm Solidworks 2018 không có mác thép OXH₁M nên ta chọn mác thép AISI 4340 Steel normalized có cơ tính tương đương, giới hạn bền kéo và giới hạn đàn hồi lần lượt là 1110 (MPa) và 710 (MPa).

- Tạo ràng buộc các bậc tự do của kim hỏa (Hình 2.21): Khi kim hỏa ở vị trí giương, ta coi kim hỏa đã bị cố định cả 6 bậc tự do. Đồng thời theo mô hình bài toán, kim hỏa được coi như một thanh thẳng bị ngàm một nên ta đặt liên kết ngàm tại mặt tiếp xúc đó.

- Đặt ngoại lực lên thân khóa: Bài toán chỉ xét đến lực phát hỏa của lò xo kim hỏa trong quá trình phát hỏa, bỏ qua tác dụng của trọng lực và lực tác động do các cơ cấu giương kim hỏa, …

* Bước 4: Tạo lưới và chạy chương trình

- Mục đích của việc tạo lưới thực chất chính là sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải quyết các bài toán cơ học xác định ứng suất và biến dạng của vật thể. Cơ sở của phương pháp này là làm rời rạc hóa miền xác định của bài toán, bằng cách chia nó thành nhiều miền con (phần tử). Các phần tử này được liên kết với nhau tại các điểm nút chung.

- Sau khi tạo lưới ta nhấp chọn Run This Study trên thanh công cụ để máy tính tiến hành giải (Hình 2.24).

* Kết quả nghiệm bền :

Kết quả xử lý của phần mềm Solidworks 2018 cho thấy ứng suất lớn nhất đạt 142,75 [MPa]. Ứng suất này nằm trong giới hạn bền kéo của vật liệu làm kim hỏa.

2.4.4. So sánh, đánh giá kết quả nghiệm bền hai phương pháp

Qua thực hiện nghiệm bền bằng 2 phương pháp, ta thấy ở phương pháp nghiệm bền lý thuyết, kết quả tính toán ứng suất lớn nhất đạt  [MPa], còn đối với phương pháp ứng dụng phần mềm Solidworks 2018 để nghiệm bền, kết quả tính toán ứng suất lớn nhất |σ_z|=142,72 [MPa].

Sai số δ=(149,73-142,72)/149,73.100 = 4,68% <5% . Chứng tỏ sai số giữa 2 phương pháp là không đáng kể.

Tuy nhiên phương pháp ứng dụng phần mềm để nghiệm bền đã cho thấy sự vượt trội khi có thể biểu diễn sự phân bố ứng suất, phân bố chuyển vị và nhiều thông số kết cấu khác trên toàn bộ kim hỏa. Ngoài ra phương pháp này đơn giản hơn, giảm khối lượng tính toán đáng kể, giải phóng sức lao động cho con người và giảm chi phí chế tạo các mẫu thử trong quá trình thiết kế.

Kết luận chương 2

Trong chương 2 đã tính toán năng lượng phát hỏa để đối chiếu với yêu cầu của cơ cấu phát hỏa, xem cơ cấu phát hỏa có đủ tin cậy hay không. Qua tính toán cho thấy bộ phận phát hỏa có thể phát hỏa tin cậy, kim hỏa đủ bền. Đặc biệt, phương pháp ứng dụng phần mềm Solidworks 2018 để nghiệm bền kim hỏa đã cho thấy nhiều ưu điểm mà phương pháp tính toán lý thuyết còn hạn chế như: mô hình bài toán và các điều kiện biên sát với thực tế hơn, đồng thời kết quả phân tích thể hiện được các vị trí ứng suất nguy hiểm và chuyển vị lớn nhất, làm tiền đề cho việc nghiên cứu cải tiến, chế tạo chi tiết kim hỏa để đảm bảo bền và tiết kiệm vật liệu hơn, mang lại hiệu quả kinh tế trong việc sản xuất, chế tạo. Phương pháp này cũng đặc biệt hiệu quả trong nghiên cứu, thiết kế kim hỏa nói riêng và các chi tiết chịu lực trong súng pháo nói chung.

Do khuôn khổ đồ án, việc đặt các điều kiện biên vẫn còn một số hạn chế như: chưa xét đến tác dụng của trọng lực, lực ma sát, áp suất khi thuốc tác dụng lên phần diện tích hạt lửa bị kim hỏa đập vào, lực do các cơ cấu tác dụng lên kim hỏa cũng như ảnh hưởng của nhiệt độ,… cần tiếp tục nghiên cứu và giải quyết.

Chương 3

HIỆN TƯỢNG, NGUYÊN NHÂN VÀ BIỆN PHÁP SỬA CHỮA HƯ HỎNG CỦA BỘ PHẬN CÒ - PHÁT HỎA. LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KIM HỎA PHÁO 122mm Д30

3.1. Hiện tượng, nguyên nhân, biện pháp sửa chữa hư hỏng bộ phận Cò - phát hỏa.

3.1.1. Kim hỏa không thu được sau khi mở khóa nòng

3.1.1.1. Kiểm tra

Mở khóa nòng từ (2 ÷ 3) lần, yêu cầu kim hỏa phải ở thế giương kim hỏa sau đó đóng lại, lấy lá thép mỏng kiểm tra xem mũi kim hỏa có nhô ra ngoài mặt gương khóa nòng không. Nếu kim hỏa nhô ra có thể do các nguyên nhân sau:

3.1.1.2. Nguyên nhân và phương pháp sửa chữa

- Sây xước trên chốt hãm lẫy gạt kim hỏa và lỗ chứa: rửa sạch các vết  xước.

- Chỗ tiếp giáp giữa đuôi lẫy gạt kim hỏa và chốt giữ đuôi lẫy gạt kim hỏa bị mòn, sứt không giữ được lẫy gạt kim hỏa, dùng que hàn З70Ф4 hàn đắp vào chỗ mòn rồi gia công nguội lại, hoặc thay lẫy gạt kim hỏa và chốt hãm lẫy gạt kim hỏa mới.

- Lò xo chốt giữ lẫy gạt kim hỏa bị yếu, gãy, không đủ lực đẩy chốt giữ lẫy gạt kim hỏa thay lò xo mới ở trong hòm dụng cụ phụ tùng hoặc gia công lò xo mới.

3.1.2. Bắn không nổ

3.1.2.1. Kiểm tra

 Sau khi lên cò, ấn hoặc đẩy cò, phải nghe tiếng nổ đanh gọn. Kiểm tra độ nhô kim hỏa nằm trong phạm vi qui định pháo 122mm Д30: (2,88 ÷ 3,38)mm

Khi bắn, nếu không nổ, sau 5 phút mới được xử lý. Mở khóa nòng, tháo đạn để cách xa pháo (50 ÷100)m, mũi đạn hướng về nơi không có người và công trình.

3.1.2.2. Nguyên nhân và phương pháp sửa chữa

Có thể do một số nguyên nhân và phương pháp sửa chữa như sau:

- Do đạn hạt lửa bị hỏng, thay hạt lửa khác.

- Mũi kim hỏa bị gãy hoặc mòn, ổ chứa kỉm hỏa két bẩn:

+ Nếu ổ chứa két bẩn thì lau chùi sạch.

+ Nếu mũi kim hỏa bị mòn, cho kiểm tra độ nhô xem có đạt tiêu chuẩn không. Nếu ngắn so với tiêu chuẩn thì có thể dũa bề mặt định vị.

+ Nếu mũi kim hỏa gãy còn trong phạm ví có thể khắc phục được, thì dũa bề mặt định vị, nếu quá phạm vi khắc phục thì thay thế.

- Lò xo kim hỏa yếu, gãy: thay thế lò xo mới chiều dài tiêu chuẩn của lò xo đối với pháo 122mm Д30.

Trường hợp không có lò xo thay thế, do yêu cầu chiến đấu đòi hỏi có thể làm căn đệm khi lò xo bị mỏi.

- Dây giật cò điều chỉnh chưa đúng: điều chỉnh lại kích thước từ nút buộc đến ống bọc dây giật cò, yêu cầu từ (20 - 22) mm.

- Dây giật cò bị đứt hàn hoặc thay mới.

3.2. Quy trình công nghệ gia công kim hỏa

3.2.1. Phân tích chi tiết kim hỏa

Công dụng: Chi tiết kim hỏa được lắp trong khóa nòng, liên kết với lò xo kim hỏa. Khi phát hỏa, dưới tác dụng của lựa dàn hồi lò xo kim hỏa, kim hỏa lao mạnh về phía trước, đầu mũi kim hỏa đập vào hạt lửa phát hỏa cho viên đạn.

Kết cấu: Kim hỏa dạng hình trụ tròn kích thước khác nhau, mũi kim hỏa có dạng hình côn. Đầu mũi kim hỏa tròn. Phía dưới có lỗ để lắp với lò xo kim hỏa.

Yêu cầu gia công chi tiết:

- Dung sai các kích thước chiều dài chi tiết ¡0.5 mm

- Dung sai các kích thước chiều dài đầu mũi (Ø3,5) - 0.1 mm

- Dung sai độ đồng tâm giữa các bề mặt 0,05

- Độ nhám mặt ngoài của đầu mũi kim hỏa và mặt côn Ra= 1,25 (cấp 7)

- Độ nhám của các mặt còn lại Rz= 20 (cấp 5)

- Dạng sản xuất: Sản xuất thay thế hay dữ trữ 2-3 chi tiết nên thuộc dạng sản xuất đơn chiếc.

3.2.2. Chọn phôi

Do yêu cầu chi tiết kim hỏa, ta chọn thép 40Cr

Ta chọn loại phôi thanh dạng thanh trụ, dễ gia công theo yêu cầu kích thước của chi tiết kim hỏa.

Đây là thép có độ cứng cao, có độ bền, chống va đập và chịu mài mòn tốt.

Lượng dư cho tiện trục:

- Theo bảng 3-120 [4], lượng dư tiện tinh 2a = 1, lượng dư tiện thô: chọn 2a=1,4

Ta chọn được kích thước của phôi như hình 3.3.  

Dùng phương pháp tiện cắt đứt phôi thanh để đảm bảo độ vuông góc mặt cắt với đường tâm phôi.

3.2.3. Quy trình công nghệ gia công

3.2.3.1. Các nguyên công gia công Kim hỏa

- Nguyên công 1: Tiện mặt đầu trụ Ø32

- Nguyên công 2: Tiện thô trụ Ø32, khoan lỗ mồi Ø12, khoan rộng lỗ Ø20

+ Bước 1: Tiện thô trụ Ø32

+ Bước 2: Khoan lỗ mồi Ø12

+ Bước 3: Khoan rộng lỗ Ø20

- Nguyên công 3: Tiện thô trụ Ø18, tiện thô trụ  Ø9,5

+ Bước 1: Tiện thô trụ Ø18

+ Bước 2: Tiện thô trụ  Ø9,5

- Nguyên công 4: Tiện thô rãnh  Ø16, tiện thô trụ Ø4,3 tiện thô đoạn côn( 1/4) Ø4,3 đến Ø9,5 dài 12mm

+ Bước 1: Tiện thô rãnh  Ø16

+ Bước 2: Tiện thô trụ Ø4,3

+ Bước 3: Tiện thô đoạn côn( 1/4) Ø4,3 đến Ø9,5 dài 12mm

- Nguyên công 5: Tiện tinh trụ Ø3,5, tiện tinh đoạn côn (1/4) Ø3,5 đến Ø9,5 dài 12mm, tiện tròn đầu trụ Ø3,5

+ Bước 1: Tiện tinh trụ Ø3,5

+ Bước 2: Tiện tinh đoạn côn (1/4) Ø3,5 đến Ø9,5 dài 12mm

+ Bước 3: Tiện tròn đầu trụ Ø3,5

  - Nguyên công 6: Nhiệt luyện

  - Nguyên công 7: Kiểm tra

Kết luận chương 3

Trong chương 3 tôi đã trình bày được các phương pháp kiểm tra sửa chữa hư hỏng thông thường của bộ phận cò – phát hỏa pháo 122mm Д30, đồng thời đưa ra những dấu hiệu nhận biết về những nguyên nhân hư hỏng thường gặp của bộ phận cò - phát hỏa, giúp cho công tác kiểm tra và kịp thời khắc phục những hư hỏng, đảm bảo bộ phận cò - phát hỏa hoạt động tốt, đáp ứng tính sẵn sàng chiến đấu của pháo giúp đơn vị hoàn thành tốt các nhiệm vụ chiến đấu và sẵn sàng chiến đấu của đơn vị. Bên cạnh đó, tôi xác định được các trường hợp dễ xảy ra hư hỏng đối với kim hỏa pháo 122mm Д30, từ đó xây dựng quy trình công nghệ gia công chi tiết thay thế đối với kim hỏa của pháo. Quy trình công nghệ mà tôi trình bày ở trên có thể thực hiện ở hầu hết các đơn vị trong toàn quân, các máy móc cũng như đồ gá có thể ứng dụng ở tất cả các trạm sửa chữa trong toàn quân, để đảm bảo tự sản xuất thay thế và dự phòng, đảm bảo tính sẵn sàng chiến đấu và chiến đấu của pháo.

KẾT LUẬN

Sau một thời gian nỗ lực cố gắng và làm việc tích cực, được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy : Thạc sỹ ………………. và các Thầy giáo trong Khoa Vũ khí, Khoa kỹ thuật cơ sở đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành nhiệm vụ đồ án với đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm thiết kế bộ phận Cò – phát hỏa pháo nòng vừa 122mm Д30”.      

Qua thực tế tìm hiểu, nghiên cứu tính toán chúng ta có thể thấy pháo nòng vừa 122mm Д30 là loại vũ khí có tính cơ động hỏa lực rất cao, uy lực lớn, thuận lợi trong điều kiện chiến đấu của Việt Nam. Qua tìm hiểu kết cấu, sự lắp ghép các chi tiết và nguyên lý hoạt động của các cơ cấu của bộ phận Cò - phát hỏa, tôi đánh giá được khả năng làm việc của bộ phận bộ phận phát hỏa dùng lò xo kim hỏa này, từ đó có sự đối chiếu so sánh với các loại pháo cùng cỡ, rút ra được những ưu khuyết điểm cơ bản và những hỏng hóc thường gặp, tìm ra được nguyên nhân, cách khắc phục trên cơ sở đó mà người làm công tác kỹ thuật cũng như bộ đội làm tốt công tác khai thác sử dụng và đảm bảo kỹ thuật. Thông qua việc kiểm nghiệm độ bền của mũi kim hỏa cho thấy đây là chi tiết dễ xảy ra hư hỏng nhất, từ đó tôi đã lập ra một quy trình công nghệ gia công chi tiết kim hỏa thay thế. Từ việc giải quyết các nội dung của đồ án tốt nghiệp, bản thân đã tổng hợp được kiến thức cơ bản được học tại trường, vận dụng vào thực tế để tìm hiểu về kết cấu trên trang bị cụ thể, thông qua lý thuyết và phương pháp nghiên cứu trên làm cơ sở cho bản thân vận dụng vào thực tế để tính toán, khai thác sử dụng các loại vũ khí cụ thể khác.

Do điều kiện và khả năng của bản thân có hạn nên không thể tránh những thiếu sót trong quá trình thực hiện nhiệm vụ của đồ án, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy giáo hướng dẫn cũng như các thầy giáo trong khoa Vũ khí, để đồ án của tôi được hoàn chỉnh hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Pháo nòng ngắn 122mm Д30A, Trường CĐKT Vin Hem Pích, Tp. Hồ Chí Minh 2008.

2. Phạm Huy Chương, Giáo trình cơ sở kết cấu và tính toán thiết kế máy tự động, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1998.

3. Khổng Đình Tuy, Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Viết Trung, Cơ sở thiết kế hệ thống pháo, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1998.

4. Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2012.

5. Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2012.

6. Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2012.

7. Ninh Đức Tốn, Sổ tay dung sai lắp ghép, NXB giáo dục, 2005.

8. Nguyên lý kết cấu vũ khí có nòng, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội 2003.

9. Trần Doãn Hùng, Nguyên lí cấu tạo pháo mặt đất, Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự, Tp. Hồ Chí Minh 2011.

10. Số liệu vũ khí - đạn, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội 2009.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"