某火炮电击发装置关键件设计与优化
发布时间：2021-08-27 20:40
为有效提升大口径火炮的发射速度,满足大口径火炮电击发底火自动装填装置可靠性设计的要求,提出对大口径火炮电击发装置中连接击针和电击发装置的关键件进行设计与优化,利用有限元软件对关键件进行仿真,并对簧片安装孔深度及厚度等参数进行优化分析,最终设计一种能够长寿命高可靠工作的大口径火炮关键件,能够用于机-电两用击发装置,保证大口径火炮可靠击发。
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(08)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
电击发装置拨片簧组件结构图
龅缁鞣⒆?件工作受力情况时，击针复位簧的回复力等效为作用于击针下绝缘环下表面的正压力P1，击针下绝缘环下表面表面积S1，因为击针模型为参数化建模，通过Solidworks软件可以直接查得S1=56.65mm2则：P1=F1/S1=2.475/56.65=4.40×10-2MPa击针尾端部与底火接触时，端面S2受到的接触压力P2=0.1MPa；此外，在拨片簧扭臂处还受到弹簧弹子支撑力，因为电击发状态下扭臂转动角度很小，弹子簧回复力近似不变，所以可以等效为一个垂直于扭臂下表面的恒力Fs1。图2是电击发状态下拨片簧外载荷加载情况时受力情况。图2拨片簧电击发状态受力分析2关键件优化方案及分析关键件拨片簧的力学模型可简化为两端受到约束的弹性简支梁。采用参数化分析设计的击发机构,各运动件间互相协调,具有较高的击发可靠性［6］。在拨片簧与击针连接的约束部分因为扭转挤压而产生严重的应力集中现象［7-8］，为了优化簧片受力情况就必须避免这种应力集中现象的发生。通过借鉴工程应用上拱梁结构分散载荷的实例［9］，在优化方案中将拨片簧外形由线形改为弧形，同时加大击针尾部簧片安装孔高度，为簧片弯曲变形提供空间，以避免连接部位应力集中现象的发生。2.1拨片簧组件建模及网格划分图3优化方案网格划分情况图3为优化方案网格划分情况，从图中可见，拨片簧厚度方向上网格数量为4层，可以保证求解时的计算精度［10］。2.2不同安装孔深拨片簧等效应力云图及分析图4为优化后的不同安装孔深拨片簧电击发·172·1500
（总第45-）火力与指挥控制2020年第8期时，厚度增加引起的载荷分散效应超过扭臂下压力增加的作用效果，因此簧片应力呈下降趋势。当拨片簧厚度超过1.1mm时，后者作用效果超过前者，簧片应力开始缓慢上升，同时簧片表面应力分布逐渐趋于均匀，最大等效应力点基本位于簧片中、后部位置。当拨片簧厚度超过1.4mm时，因厚度增加而引起的簧片扭转形变趋势开始占据主导地位，此时尽管在簧片表面位置应力分布已经非常均匀，但是最大等效应力点已经转移到其端部与击针接触面位置，并且应力幅值也开始快速上升。图6拨片簧组件优化方案电击发状态位移图（f）簧片厚1.5mm图7优化方案电击发状态拨片簧等效应力云图（a）簧片厚1.0mm（b）簧片厚1.1mm（c）簧片厚1.2mm（d）簧片厚1.3mm（e）簧片厚1.4mm·174·1502
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢管混凝土拱梁组合桥整体架设施工受力性能分析[J]. 黄育凡,吴庆雄,陈康明. 桥梁建设. 2018(01)
[2]火炮炮闩击发机构可靠性强化试验技术[J]. 杨艳峰,郑坚,狄长春,王宏凯,王帅. 火力与指挥控制. 2016(07)
[3]基于ALGOR的电击发装置击针应力碰撞仿真分析[J]. 赵永娟,潘玉田,霍健鹏. 火力与指挥控制. 2014(08)
[4]击发机构内碰撞能量损失的有限元分析[J]. 王红梅,杨卫,刘俊. 计算机仿真. 2013(02)
[5]基于ABAQUS的某火炮击发机构碰撞仿真分析[J]. 蔺月敬,何永,黄欢. 兵工自动化. 2012(10)
[6]机械击发装置撞击力学分析[J]. 霍健鹏,高冉,潘玉田. 机械工程与自动化. 2011(01)
[7]转管自动机击发机构参数匹配研究[J]. 程刚,张相炎,董志强,贺东. 火炮发射与控制学报. 2010(03)
[8]机电击发机构失效分析及改进措施[J]. 赵俊利,潘玉田,李培英. 火炮发射与控制学报. 2004(02)
[9]自行火炮发射时车体变形与应力的有限元分析[J]. 侯保林,顾克秋,钱林方. 火炮发射与控制学报. 2000(03)
硕士论文
[1]自行火炮结构动力学分析及优化设计研究[D]. 柳高洁.南京理工大学 2009
本文编号：3367060
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(08)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
电击发装置拨片簧组件结构图
龅缁鞣⒆?件工作受力情况时，击针复位簧的回复力等效为作用于击针下绝缘环下表面的正压力P1，击针下绝缘环下表面表面积S1，因为击针模型为参数化建模，通过Solidworks软件可以直接查得S1=56.65mm2则：P1=F1/S1=2.475/56.65=4.40×10-2MPa击针尾端部与底火接触时，端面S2受到的接触压力P2=0.1MPa；此外，在拨片簧扭臂处还受到弹簧弹子支撑力，因为电击发状态下扭臂转动角度很小，弹子簧回复力近似不变，所以可以等效为一个垂直于扭臂下表面的恒力Fs1。图2是电击发状态下拨片簧外载荷加载情况时受力情况。图2拨片簧电击发状态受力分析2关键件优化方案及分析关键件拨片簧的力学模型可简化为两端受到约束的弹性简支梁。采用参数化分析设计的击发机构,各运动件间互相协调,具有较高的击发可靠性［6］。在拨片簧与击针连接的约束部分因为扭转挤压而产生严重的应力集中现象［7-8］，为了优化簧片受力情况就必须避免这种应力集中现象的发生。通过借鉴工程应用上拱梁结构分散载荷的实例［9］，在优化方案中将拨片簧外形由线形改为弧形，同时加大击针尾部簧片安装孔高度，为簧片弯曲变形提供空间，以避免连接部位应力集中现象的发生。2.1拨片簧组件建模及网格划分图3优化方案网格划分情况图3为优化方案网格划分情况，从图中可见，拨片簧厚度方向上网格数量为4层，可以保证求解时的计算精度［10］。2.2不同安装孔深拨片簧等效应力云图及分析图4为优化后的不同安装孔深拨片簧电击发·172·1500
（总第45-）火力与指挥控制2020年第8期时，厚度增加引起的载荷分散效应超过扭臂下压力增加的作用效果，因此簧片应力呈下降趋势。当拨片簧厚度超过1.1mm时，后者作用效果超过前者，簧片应力开始缓慢上升，同时簧片表面应力分布逐渐趋于均匀，最大等效应力点基本位于簧片中、后部位置。当拨片簧厚度超过1.4mm时，因厚度增加而引起的簧片扭转形变趋势开始占据主导地位，此时尽管在簧片表面位置应力分布已经非常均匀，但是最大等效应力点已经转移到其端部与击针接触面位置，并且应力幅值也开始快速上升。图6拨片簧组件优化方案电击发状态位移图（f）簧片厚1.5mm图7优化方案电击发状态拨片簧等效应力云图（a）簧片厚1.0mm（b）簧片厚1.1mm（c）簧片厚1.2mm（d）簧片厚1.3mm（e）簧片厚1.4mm·174·1502
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢管混凝土拱梁组合桥整体架设施工受力性能分析[J]. 黄育凡,吴庆雄,陈康明. 桥梁建设. 2018(01)
[2]火炮炮闩击发机构可靠性强化试验技术[J]. 杨艳峰,郑坚,狄长春,王宏凯,王帅. 火力与指挥控制. 2016(07)
[3]基于ALGOR的电击发装置击针应力碰撞仿真分析[J]. 赵永娟,潘玉田,霍健鹏. 火力与指挥控制. 2014(08)
[4]击发机构内碰撞能量损失的有限元分析[J]. 王红梅,杨卫,刘俊. 计算机仿真. 2013(02)
[5]基于ABAQUS的某火炮击发机构碰撞仿真分析[J]. 蔺月敬,何永,黄欢. 兵工自动化. 2012(10)
[6]机械击发装置撞击力学分析[J]. 霍健鹏,高冉,潘玉田. 机械工程与自动化. 2011(01)
[7]转管自动机击发机构参数匹配研究[J]. 程刚,张相炎,董志强,贺东. 火炮发射与控制学报. 2010(03)
[8]机电击发机构失效分析及改进措施[J]. 赵俊利,潘玉田,李培英. 火炮发射与控制学报. 2004(02)
[9]自行火炮发射时车体变形与应力的有限元分析[J]. 侯保林,顾克秋,钱林方. 火炮发射与控制学报. 2000(03)
硕士论文
[1]自行火炮结构动力学分析及优化设计研究[D]. 柳高洁.南京理工大学 2009
本文编号：3367060
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