Nghiên cứu ảnh hưởng của khe hở khớp động tới quá trình làm việc của máy tự động

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ quốc phòng

học viện kỹ thuật quân sự






Trần Hồng Thanh

Nghiên cứu ảnh hởng của khe hở
khớp động tới quá trình lm việc
của máy tự động





Chuyên ngành: cơ học kỹ thuật
Mã số: 62.52.02.01






tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật







hà Nội - 2007

Công trình đợc hoàn thành tại: Học viện Kỹ thuật Quân sự






Ngời hớng dẫn khoa học:
1. PGS TS Phạm Huy Chơng
2. PGS TS Nguyễn Hồng Lanh




Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:

Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp nhà
nớc họp tại:

Vào hồi giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại th viện:
- Th viện Quốc gia Việt nam
- Th viện Học viện KTQS

DANH MụC CáC CÔNG TRìNH của tác giả
1. Nguyễn Hồng Lanh, Trần Hồng Thanh, ảnh hởng của biên
dạng cam gia tốc đến các tham số động học máy tự động, Tạp chí
Khoa học Kỹ thuật, Học viện kỹ thuật quân sự. Năm 2003, trang 111-116.
2. Phạm Huy Chơng, Nguyễn Hồng Lanh, Trần Hồng Thanh, Sự
làm việc của máy tự động có kể đến ảnh hởng khe hở biến dạng giữa
piston và buồng khí, Tuyển tập các công trình hội nghị khoa học toàn

quốc cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 7. Năm 2004, trang 73-79.
3. Phạm Huy Chơng, Nguyễn Hồng Lanh, Trần Hồng Thanh, Bài
toán động lực học cơ cấu tiếp đạn khi kể tới khe hở khớp động, Tạp
chí Nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Quân sự, Trung tâm
khoa học kỹ thuật và Công nghệ Quân sự. Năm 2005 trang 45-51.
4. Phạm Huy Chơng, Nguyễn Hồng Lanh, Trần Hồng Thanh, Bài
toán va chạm giữa bệ khoá và hộp súng khi kể tới ảnh hởng của khe
hở khớp động, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật, Học viện kỹ thuật quân sự.
Năm 2005, trang 103-111.
5. Trần Hồng Thanh, ảnh hởng của khí thuốc tới độ mòn piston và
sự làm việc của Vũ khí tự động, Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, Tổng
cục Kỹ thuật. Năm 2006, trang 30-31.


1
Mở đầu
Việc nghiên cứu thiết kế mới, cũng nh việc nghiên cứu cải tiến,
hoàn thiện các loại vũ khí tự động đang có một vị trí quan tâm đặc biệt
trong ngành công nghiệp quốc phòng, trong đó bài toán động lực học
máy tự động với các vấn đề va chạm và sai số động học trong quá trình
làm việc đối với chúng ta còn khá mới. Xuất phát từ lý do trên, đề tài
luận án: Nghiên cứu ảnh hởng của khe hở khớp động tới quá
trình làm việc của máy tự động là một hớng nghiên cứu có ý nghĩa
khoa học và khả năng ứng dụng thực tiễn tốt
ý nghĩa khoa học của luận án:
- Xây dựng đợc mô hình tính toán và xây dựng mới hệ phơng
trình động lực học của máy tự động khi kể tới khe hở trong các khớp
động. Nghiên cứu xây dựng thuật toán giải hệ phơng trình trên dựa
trên phần mềm Matlab6.5.
- Nghiên cứu bổ sung việc xác định các đại lợng vế phải của hệ

phơng trình động lực học máy tự động khi kể tới khe hở trong các
khớp động. Đa ra phơng pháp tính toán va chạm phù hợp với mô hình
tính toán khi kể tới khe hở giữa bệ khóa và hộp súng.
ý nghĩa thực tiễn của luận án:
- Bớc đầu cung cấp cơ sở lý luận giúp cho các nhà thiết kế định
hớng công tác thiết kế của mình theo hớng: bảo đảm an toàn, nâng
cao chất lợng và độ tin cậy của máy tự động trên cơ sở kể tới ảnh
hởng của các khe hở khớp động.
- Bớc đầu cung cấp luận cứ khoa học để đánh giá chất lợng của
vũ khí sau một thời gian sử dụng liên quan tới khe hở do mòn.



2
ChơngI: Tổng quan
1.1 Các vấn đề cơ bản bài toán động lực học máy tự động
Nội dung phần này trình bày các vấn đề cơ bản thuộc về cơ sở lý
luận liên quan tới bài toán động lực học máy tự động đã đợc nghiên
cứu: mô hình tính toán, hệ phơng trình vi phân chuyển động, xác định
ngoại lực tác dụng lên máy tự động trong quá trình làm việc.








Hình 1.1: Mô hình máy tự động
1-nòng súng; 2- đạn; 3- buồng khí; 4- piston;

5- khâu chuyển động thứ i; 6- khâu cơ sở.
Phơng trình vi phân chuyển động của máy tự động [5]:
(1.1)
1
2
1211
QXmXm =+
&&&
Trong đó:








=

=

+=


=
==
n
1i
i
i

i
0001
n
1i
i
i
i
i
12
n
1i
i
i
2
i
011
p
k
XCPQ
dx
dk
m
k
m;m
k
mm
(1.2)
X: quãng đờng chuyển động của bệ khóa; C
0
: độ cứng của lò xo

đẩy về; k
i
,
i
: tỷ số truyền và hiệu suất truyền động từ bệ khóa tới khâu
thứ i; P
0
: lực khí thuốc tác dụng lên piston và bệ khóa;
0
: lực nén ban
đầu của lò xo đẩy về; P
i
: ngoại lực tác dụng lên khâu thứ i.
3
4
P
i
1
2
6
5
P
0
m
i
m
0

3
Kết hợp với hệ phơng trình thuật phóng trong, hệ phơng trình nhiệt

động buồng khí ta có hệ phơng trình vi phân chuyển động tổng quát [5]:
()
()
()
()
()
[]
()
()
[]
[]

=
=
++=
=
=
++=
+++


=
++=
=


=
=


)24.1(XCVmQ
m

1
V.11
VX.10
WkppkGGGkGk
W
1
p.9
VsW.8
GGGG.7
Gk1GkWkppkzz3z21f
W
1
p.6
svzz3z21
1
W.5
G1Gzz3z21.4
I
p
z.3
q
gps
v.2
vl.1
0
2
121
11
4bbbtbx211x110kpbnp
b

b
4pb
x211x1104knb
4np3pt2
2
32
2
*
4n32
2
k
2
k
31
31
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&

&

1.2 áp dụng giải bài toán động lực học máy tự động súng đại
liên PKMS
Xác định số liệu đầu vào, tính toán các đại lợng vế phải không
đổi và thay đổi, giải bài toán động lực học máy tự động bằng phơng
pháp số trên máy tính, sử dụng phần mềm matlab6.5 có kết quả trên đồ
thị hình 1.10.
Một số số liệu cơ bản:
- áp suất lớn nhất trong nòng: p
max
=3.027*10
8
pa.

4
- áp suất lớn nhất trong buồng khí: p
bmax
=6.085*10
7
pa.
- Thời gian lùi của bệ khoá: t
lui
=0.02675s.
- Thời gian của một chu trình: t
ct
=0.074s.
- Quãng đờng dịch chuyển của bệ khoá: X=0.143m.
- Vận tốc lùi lớn nhất: V
max

=7.38m/s.
- Vận tốc lùi sau cùng: V
sc
=4.15m/s.
- Quãng đờng dịch chuyển của cần kéo băng: Z=0.0203m.

Hình 1.10: Kết quả tính toán súng đại liên PKMS.










1.3 Một số phân tích nhằm nâng cao tính sát thực của mô hình
tính toán
1- Khi bỏ qua khe hở khớp động giữa bệ khóa và hộp súng, bệ
khóa chỉ chuyển động tịnh tiến dọc theo hộp súng. Trong thực tế, do
tồn tại khe hở, bệ khoá vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay.
Mặt khác khi bệ khoá quay tới giá trị biên của khe hở đờng trợt
gây ra va chạm giữa bệ khóa và hộp súng. Vì vậy cần phải xây dựng lý
thuyết tính toán cho mô hình va chạm này.

5
2- Việc giải bài toán nhiệt động lực học buồng khí trớc đây đã đề
cập tới ảnh hởng của khe hở buồng khí. Tuy nhiên khi tính toán đã bỏ
qua ảnh hởng của biến dạng đàn hồi của buồng khí và piston dới tác

dụng của áp suất và nhiệt độ.
3- Khi tồn tại khe hở khớp động giữa bệ khóa và khâu làm việc thứ
i, sẽ xảy ra va chạm khi máy tự động làm việc. Xung lực khi va chạm
làm biến dạng đàn hồi chi tiết tham gia va chạm. Vì vậy khi kể tới ảnh
hởng của khe hở tiếp đạn phải gắn liền với việc tính toán biến dạng
đàn hồi của chi tiết.
1.4 Kết luận
Các công trình nghiên cứu đã có hoặc đã đợc công bố chủ yếu đi
sâu vào các vấn đề của bài toán động lực học máy tự động trên cở sở
giả thiết bỏ qua ảnh hởng của khe hở trong các khớp động. Kết quả
tính toán đợc nhìn nhận là đã đạt đợc độ chính xác nhất định có thể
sử dụng trong tính toán kỹ thuật [5]. Tuy nhiên khi cần phải biết chính
xác quỹ đạo chuyển động, lực tác dụng lên các chi tiết trong quá trình
máy tự động làm việc cần thiết phải hoàn thiện hơn mô hình tính toán.
Một số phân tích nhằm nâng cao tính sát thực của mô hình tính toán đợc
trình bày trong mục 1.3 của luận án. Phơng hớng nghiên cứu tiếp theo
của luận án không nằm ngoài những phân tích đã đợc nêu ra ở trên.
Chơng II: Bài toán động lực học máy tự động khi kể tới ảnh
hởng của khe hở khớp động.
2.1 Đặt vấn đề
Các khe hở khớp động trong phạm vi nghiên cứu của luận án bao gồm:
- Khe hở đờng trợt giữa bệ khóa nòng và hộp súng;
- Khe hở buồng khí giữa piston và buồng khí;
- Khe hở tiếp đạn giữa bệ khóa nòng và cần kéo băng.

6
Để việc tính toán mang tính kế thừa, không phá vỡ cấu trúc hệ
phơng trình vi phân giải bài toán động lực học đã trình bày ở chơng
một, luận án đa vào hệ phơng trình vi phân lần lợt ảnh hởng của
từng khe hở.

2.2 Bài toán động lực học máy tự động khi kể tới khe hở đờng
trợt giữa bệ khóa và hộp súng.
2.2.1 Mô hình tính toán.
Xét bài toán phẳng của máy tự động. Trong trờng hợp tổng quát,
máy tự động gồm khâu cơ sở có khối lợng m
0
liên kết động với n khâu
làm việc có khối lợng m
i
(i=1 n). Chuyển động của khâu cơ sở là
chuyển động phẳng bao gồm chuyển động tịnh tiến theo phơng X và
chuyển động quay .





i
P
r

C
0
X

i
X
i

0

P
r


đt
x
b
Q
r
O

x
i
X
r
&
X
r
&

Hình 2.1: Mô hình máy tự động có khe hở đờng trợt.
Các ký hiệu trên hình vẽ:
P
0
: lực khí thuốc tác dụng lên piston và khâu cơ sở; P
i
: ngoại lực
tác dụng lên khâu làm việc thứ i; Q
b
: trọng lợng bệ khóa; O: tâm quay

của bệ khóa; C
0
: độ cứng của lò xo đẩy về; X: quãng đờng chuyển
động tịnh tiến của bệ khóa; : quãng đờng chuyển động quay của bệ
khóa; X
i
: quãng đờng chuyển động của khâu thứ i.
2.2.2 Thiết lập hệ phơng trình vi phân chuyển động
Sử dụng phơng trình Lagrange loại 2:

7

)2,1j(Q
qq
T
q
T
dt
d
j
jjj
==


+

&
(2.1)
Với:
2
00
XC
2
1
X +=
(2.2)

+=


+


==

&
&
&

&&
ixi
iii
i
kXk
X
X
X
X
dt
dX
X
(2.4)

(


)






+++=

=

2
n

1i
ixii
2
0
2
0
kXkmJXm
2
1
T
&
&
&
&
(2.5)
Sau khi biến đổi ta có hệ phơng trình vi phân chuyển động:
(2.21)





=++++
=++++
'
225
2
24
2
232221

'
115
2
14
2
131211
QXmmXmmXm
QXmmXmmXm
&
&
&
&
&&
&&
&
&
&
&
&&
&&

+


=



=


=

+=

+


=


=



===

+=



=




=



=
=

=

=
==

=
n
1i
i
i
ii25
i
n
1i
i
i
i24
xi
i
n
1i
i23
n
1i
i
i
2
i
022
n
1i
xi

xi
xii15
i
n
1i
xii14
n
1i
xi
xi
xi
i13
n
1i
ixii2112
n
1i
i
xi
2
xi
011
1
1
X
k
kmm;
kk
mm;
X

k
kmm
m
k
Jm;1
1
k
kmm;
k
kmm
X
kk
mm;kkmmm;m
k
mm
(2.22)









+=

=

=

i
i
i
cbpo0x
'
2
n
1i
xi
xi
xi
x0
'
1
P
k
rQrPrQ
p
k
PQ
(2.24)
2.2.3. Va chạm giữa bệ khóa và hộp súng trên đờng trợt.
Khi bệ khóa quay tới giá trị biên của khe hở, xẩy ra va chạm với
hộp súng. Xét bài toán va chạm phẳng bao gồm chuyển động tịnh tiến
và chuyển động quay. Cơ sở tính toán va chạm đợc tham khảo [36]
dựa trên các định luật bảo toàn động lợng, định luật bảo toàn mô men

động lợng, định luật ma sát khô của Amauton-Colom và phơng trình

8
hồi phục năng lợng. Khi va chạm xảy ra, có thể rơi vào một trong các
trờng hợp nh sau: trợt liên tục trong quá trình va chạm; dính liên tục
trong quá trình va chạm; trợt dính trong giai đoạn nén; trợt đảo chiều
trong giai đoạn nén; trợt dính trong giai đoạn hồi phục; trợt đảo chiều
trong giai đoạn hồi phục. Tùy thuộc vào cấu hình va chạm của hệ và
vận tốc tơng đối ban đầu của các vật khi va chạm mà có thể xẩy ra
một trong các trờng hợp trên. Sau khi xác định đợc các thành phần
xung lợng tại các thời điểm: kết thúc giai đoạn nén (p
c
), vận tốc tơng đối
theo phơng tiếp tuyến giữa hai vật v
1p
=0 (p
s
); kết thúc va chạm (p
f
) sẽ xác
định đợc vận tốc của vật sau va chạm.
2.3 Bài toán động lực học máy tự động khi kể đến ảnh hởng
của khe hở giữa piston và buồng khí.
Khe hở buồng khí có kể tới biến dạng đàn hồi của piston và buồng
khí. Biến dạng tổng mặt trong thành buồng khí là:

()
()
()()

++

++
+




















+

=
1
2
2
1
2
1
2
2
2
1b
1m1
1
2
2
1
2
2
2
2
1
2
1
b
r
r
1r1
rrE
rp

Tr
r
r
ln12
rr
r
2
1
r
r
ln
r
T
2
1
u
(2.137)
Biến dạng tổng của piston dới tác dụng của áp suất và nhiệt độ:

()
(
[
1pp
E
r
TTru
bb
p
0pppp

++=
)
]
(2.150)
Khi đó diện tích khe hở sẽ là:

()
(
)
[
]
2
ppp
2
b11k
urrurrs +++=

(2.151)
2.4 Phơng trình chuyển động của máy tự động khi kể tới khe
hở khớp động giữa bệ khóa và cần kéo băng.
Tỷ số truyền thực từ khâu cơ sở tới khâu làm việc thứ i:

9

+

=







+
=



&&
&
&
&&
&
&
it
i
ii
ittxi
i
xixi
txi

k
m
PN
1
k;Xk
m
PN
X
1
k (2.159)
ảnh hởng của biến dạng đàn hồi và khe hở đợc kể tới khi xác
định lực hồi phục N
i
:
iiiii
bCN

+

=
&
(2.166)
Với:
()
(
)
()
(
)
2

XXsign1
XX
2
XXsign1
XX
titdi
titdi
titdi
titdii
+
++
+



+
=
(2.171)
Nhờ hàm dấu sign nên
0
i
=

khi:
tdititdi
XXX +
<
<

.
2.5 Hệ phơng trình động lực học máy tự động khi kể tới các
khe hở khớp động
()
()
()
()
()
[]
()
()
[]
[]
[]

+

=

+
=
====
=
=
==
++=
=
=
++=
+++


=
++=
=

==






)172.2(k
m
PN
1

k.19;Vk
m
PN
V
1
k.18
kX.17;XkX.16;kX.15;XkX.14
VmmVmVmQ
m
1
.13
VmmVmmQ
m
1
V.12
.11;VX.10
WkppkGGGkGk
W
1
p.9
VsW.8
GGGG.7
Gk1GkWkppkzz3z21f
W
1
p.6
svzz3z21
1
W.5
G1Gzz3z21.4

I
p
z.3;
q
gps
v.2;vl.1
2it
i
ii
2
ittxi
i
xixi
txi
itittxitxiiixixi
225
2
224
2
2321
'
2
22
2
215
2
214
2
13212
'

1
11
2
4bbbtbx211x110kpbnp
b
b
4pb
x211x1104knb
4np3pt2
2
32
2
*
4n32
2
k
2
k
3131
&
&
&
&
&
&&&
&
&&&
&
&
&

&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&&
&


10
2.6 giải bài toán động lực học máy tự động súng đại liên PKMS
- Tỷ số truyền động học:
(
)
xcx
cosrk



=
(2.178);

=

sinr
tg
b
x
(2.179)

(
)



= cosrk
c
(2.180);
(
)

+
=


sinr
XX
b

0
(2.181)
Hiệu suất truyền động:

()
()
[]
k
r
r
cosf2f1sin
cossinfcossin

tx
c
b
2
2
2
2
x
+





=
(2.185)

()
k
r
r
XX
cossin

t
c
b
0



+

=
(2.186)






X



r
c

r
b
y
z




h


X


0
Z



Hình 3.14: Sơ đồ bệ khóa và cơ cấu tiếp đạn.
Chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của bệ khóa, gây ra
biến dạng góc của cần kéo băng:

c
tx
c
x
x
r
Z

arcsin
r
Z
arcsin =
(2.187)

c
t
c
r
Z
arcsin
r
Z
arcsin


=
(2.188)
Mô men biến dạng đàn hồi tác dụng lên bàn kéo đạn, do chuyển
động tịnh tiến và chuyển động quay của bệ khóa gây ra:

()
(
)
xxxgxxxx
signk1C,M

+
=


&&
(2.189)

11

(
)
(
)




+
=

&&
signk1C,M
gx
(2.190)
Tơng tự ta có các thành phần lực biến dạng đàn hồi:
()

=
sinr
M

,N
c
x
xxzx
&
(2.191);
()

=


sinr
M
,N
c
z
&
(2.192)
C

: độ cứng của cơ cấu.
Kết quả tính toán trên đồ thị:

Hình 2.19: Kết quả giải bài toán động lực học
máy tự động súng đại liên PKMS
Các số liệu cơ bản:
- Vận tốc lùi lớn nhất: V
max
=7.28m/s;
- Vận tốc sau cùng: V

sc
=4.37m/s;
- Thời gian lùi của bệ khóa: t
lui
=0.0269 s;
- Thời gian chu trình: t
ct
=0.0835s;
- Chiều dài lùi bệ khóa: X=0.143m;
- Quãng đờng chuyển động kéo băng khi bệ khoá lùi: Z
l
=0.0213 m;
- Chuyển động kéo băng khi bệ khoá tiến: Z
dl
=0.0216m;
- Vận tốc góc lớn nhất:
2max
=2.71rad/s;
- Vận tốc góc nhỏ nhất:
2min
=-0.783 rad/s.

12
Bảng 2.1: So sánh kết quả tính toán theo hai mô hình
V
max
(m/s)
V
saucung
(m/s)

t
lui
(s)
t
chutrinh
(s)
1

2

1 2 1 2 1 2
7.38 7.28 4.15 4.37 0.0268 0.0269 0.074 0.0835
1: bỏ qua khe hở; 2: Kể tới khe hở
2.6 Kết luận.
Trên cơ sở xây dựng mô hình máy tự động có kể tới khe hở trong
các khớp động, luận án đã tiến hành xây dựng mới hệ phơng trình vi
phân chuyển động của máy tự động khi kể tới khe hở trong các khớp
động (2.172). Sử dụng hệ phơng trình (2.172) để giải bài toán động
lực học máy tự động súng đại liên PKMS cho kết quả trên hình 2.19.
Các giá trị khe hở đợc lấy bằng các giá trị khe hở thiết kế và khảo sát
trên súng. Kết quả tính toán theo mô hình có kể tới khe hở so với bỏ
qua khe hở thể hiện trên bảng 2.1.
Chơng III: Nghiên cứu mô phỏng ảnh hởng của khe hở khớp
động tới quá trình làm việc của máy tự động.
3.1 Đặt vấn đề
3.2 ảnh hởng của khe hở buồng khí
Kết quả khảo sát của luận án cho thấy khi chiều dày buồng khí
tăng thì biến dạng đàn hồi của buồng khí sẽ giảm. Tuy nhiên tới một
giá trị giới hạn cho từng loại vật liệu (a=r
2

/r
1
=1.5ữ2), mặc dù chiều dầy
buồng khí tăng nhng biến dạng hầu nh không thay đổi. Đây là điểm
cần lu ý khi lựa chọn kích thớc buồng khí khi thiết kế.
ảnh hởng của khe hở buồng khí tới vận tốc chuyển động tịnh
tiến của bệ khóa:


13





ảng 3.2: Các giá trị cơ bản.
(m/s)
T
lui
T
chutrinh
(s)
Ghi chú





B
Khe hở V

(mm)
max
V
saucung
(m/s) (s)
0.03 7.37 4.76 0.026 B0.082 K cứng
0.03 7.29 4.36 0.027 0.0835
0. 1 6.62 3.10 0.033 0.097
0.15 6.55 2.95 0.034 0.099
0.2 6.10 2.58 0.035 0.102
0.25 5.92 1.96 0.038 0.109
BKĐH
0.3 5.6 Không r ạn út vỏ đ
Khi khe hở buồng khí tăng, l t ra ngoài tăng,
làm g
ình 3.5: Vận tốc bệ khoá với các giá trị khe hở buồng khí.
H
ợng khí thuốc phụ
iảm vận tốc chuyển động tịnh tiến của bệ khóa. Khe hở buồng khí
ảnh hởng tới năng lợng cung cấp cho khâu cơ sở của máy tự động
làm việc vì thế nó ảnh hởng tới tất cả các chuyển động của các khâu
liên kết. Khe hở buồng khí lớn hơn 0.15mm máy tự động không đủ
năng lợng làm việc tin cậy (V
sc
<3m/s) phải để bộ phận điều chỉnh khí
thuốc ở vị trí số 3. Khi khe hở >0.2mm không thể điều chỉnh khí thuốc,
máy tự động không đủ năng lợng làm việc.


14

3.3 ảnh hởng của khe hở đờng trợt



he hở đờng trợt ảnh hởng chủ yếu tới hành trình chuyển
động
ng trợt thay đổi:
(mm)








Hình 3.7: Đồ thị dịch chuyển của cần kéo băng.
1- khi bệ khoá chỉ chuyển động tịnh tiến; 2- khi bệ khoá vừa
chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay.

K
của cần kéo băng. Khi khe hở đờng trợt tăng, cần phải giảm
góc nghiêng của rãnh cam tiếp đạn trên bệ khóa đặc biệt là khi đẩy lên.
Ngoài ra khi khe hở đờng trợt tăng, bệ khóa bị gục xuống có thể gây
ra hiện tợng không đa đợc viên đạn vào buồng đạn. Đối với súng
đại liên PKMS nên lựa chọn khe hở đờng trợt trong phạm vi 2mm
phụ thuộc vào công nghệ gia công đờng trợt.
Bảng 3.3: Các tham số cơ bản khe hở đờ
Khe hở
(mm)

V
max
(m/s)
T
lui
(s)
T
ct
(s)
Z
l
(mm)
Z
dl
(mm)
Z
1.5 6 0.0355 0.0905 20.13 2 .829 2.7 0.0
1.75 6.829 0.0355 0.0907 20.13 22.9 0.2
2.0 6.829 0.0355 0.091 20.13 23.1 0.4
2.3 6.829 0.0355 0.0909 20.13 23.3 0.6
2 0.0907.55 6.829 0.0355 20.13 23.5 0.8

15
3.4 ả ởng của khe hở tiếp đạn

ảng 3.4: Quãng đờng dịch chuyển của cần kéo băng.
nh h

Hình 3.18: Biến dạng của cần kéo băng với các giá trị khe hở tiếp đạn.
B
TT Khe hở Z
l
Z
dl
Ghi chú
1 0.25 20.3 22.45
2 0.5 20.0 21.8
3 0.75 19.7 20.6
4 1.0 19.4 19.5
5 1.25 18.8 18.8
6 1.5 18.4 18.4
Đơn vị
[mm]
Giá trị thiết kế của hành trình kéo băng là 205mm. Theo kết quả
tính t
c theo biên dạng
cam
dây băng.
oán ở trên khi khe hở tiếp đạn
td
>1.0 mm hành trình kéo băng
(Z
l

) không đạt theo yêu cầu thiết kế. Khi bắn có thể dẫn tới hiện tợng
không đa đợc viên đạn tiếp theo vào vị trí nạp đạn.
Trong trờng hợp kích thớc khe hở thay đổi dọ
tiếp đạn, kết quả tính toán trên hình 3.22 cho thấy biến dạng có
dạng dao động tuần hoàn. Biến dạng thay đổi tuần hoàn làm cho chi tiết
nhanh bị phá huỷ do mỏi. Biên độ dao động của lực kéo băng khi khe
hở thay đổi là lớn hơn so với trờng hợp khe hở không đổi. Sự thay đổi
này làm cho dây băng bị rung động mạnh, làm ảnh hởng tới độ bền của

16









3.

td

dt

bk
Ghi chú
5 ảnh hởng tổng hợp của các khe hở tới quá trình làm việc
của máy tự động
Bảng 3.5: Các giá trị khe hở Đơn vị: mm

TT
1 0.3 1.5 Cha mòn 0. 03
2 0.75 1.75 0 . 03
3 1.0 2.0 0. 2
Bảng 3.6 Kết quả t oán c tr
TT V t
lui t
Z
dl kbmax
ính t ác giá ị đặc trng
max
(m/s) (s) (s) (mm) (mm) (N)
t
c
Z
l
P
1 7.27 0.028 0.082 21.39 23.9 30.56
2 7.27 0.028 0.082 20.75 2 2.1 32.00
3 0.047 0 24.00 5.9 .116 17.57 17.6
Khi các e ù g ng của các
ảnh hởng do n e h r
n hồi của buồng khí do áp suất và
nhiệt ọn tỷ lệ giữa bán kính ngoài và bán kính trong của
buồng khí trong khoảng a=1.5 đến 2.
Hình 3.22: Đồ thị biến dạng của cần kéo băng.
1: khi khe hở không đổi; 2: khi khe hở thay đổi.
kh hở c ng tăn , mức độ ảnh hởng sẽ là tổ
từ g kh ở gây a.
3.6 Kết luận

1 Để hạn chế biến dạng đà
độ, nên lựa ch

17
2 Khe hở buồng khí nằm trong khoảng từ 0.03 đến 0.15mm, súng
làm việc ổn định ở vị trí số 2 của bộ phận điều chỉnh khí thuốc. Khi khe hở
lớn hơn 0.15mm phải đa về vị trí số 3
. Khi khe hở lớn hơn 0.2mm máy
tự độ
m bảo khi kể tới sự mấp
mô v
để đánh giá
mức huyết.
t quả thử nghiệm dùng để: so
sánh dáng điệu động học của quy luật dịch chuyển và quy luật vận tốc
giữa
ng không đủ năng lợng làm việc tin cậy.
3 Khe hở đờng trợt luôn phải tồn tại để đảm bảo tháo lắp dễ
dàng. Trong phạm vi từ 1.0mm đến 2.0mm việc tháo lắp là dễ dàng,
vận tốc chuyển động tịnh tiến của bệ khóa là đả
à không thẳng của đờng trợt trong thực tế. Khi tăng tiếp giá trị
khe hở đờng trợt, sẽ gây ra va chạm mạnh, và làm sai lệch quãng
đờng dịch chuyển của cần kéo băng lớn hơn sai số cho phép.
4 Tơng tự nh khe hở đờng trợt, khe hở tiếp đạn luôn tồn tại
do yêu cầu tháo lắp. Khe hở tiếp đạn nằm < 1.0 mm là đảm bảo cho
máy tự động hoạt động bình thờng nếu piston cha mòn.
Chơng IV: Thực nghiệm
4.1 Đặt vấn đề: Số liệu thực nghiệm chỉ ra những khác biệt giữa
tính toán trên lý thuyết và thực tế. Các số liệu này là cơ sở
độ sát thực của tính toán lý t

4.2 Mục đích của thử nghiệm
Thử nghiệm nhằm xác định quy luật dịch chuyển và vận tốc của
bệ khoá nòng súng đại liện PKMS. Kế
tính toán lý thuyết và và thực nghiệm. Sử dụng các số liệu cơ bản
nh vận tốc lùi lớn nhất, thời gian lùi, thời gian chu trình để so sánh,
đánh giá định lợng mức độ chính xác của tính toán lý thuyết.
4.3 Đối tợng thử nghiệm
Súng chiến đấu PKMS do Liên xô (cũ) sản xuất.


18
4.4 Điều kiện môi trờng thử nghiệm
nh, không bị ảnh
hởng bởi các yếu tố chấn động từ bên ngoài.
theo các phơng án thử
nghiệm. Máy đo dịch chuyển và vận tốc Spider8 do hãng HBM sản
xuất
Thử nghiệm trong hầm bắn, bệ đỡ súng đặt ổn đị
4.5 Thiết bị thử nghiệm
Mẫu thử nghiệm do nhà máy Z111 và Liên xô (cũ) chế tạo, đợc
gia công lại nhằm tạo ra kích thớc khe hở
cho phép tốc độ đo lên tới 9600giá trị/s. Thử nghiệm đợc tiến
hành tại trung tâm đo lờng Viện Vũ khí.
4.6 Kết quả thử nghiệm
Bảng 4.1: Phơng án đo
Kích thớc mẫu, mm
Ph
án đo.
ờng
nh piston

ố lần bắn
phát một
(số lần đo).
Ghi chú
ơng
Rãnh trợt Đ
bệ khoá kí
S
1 2.5 13.94 5
Súng
nguyên mẫu
2 2.75 13.8 5
3 2.75 13.7 5
4 2.75 13.6 5
5 2.75 13.5 5
6 2.75 13.4 5
Thay đổi
đờng kính
khảo sát.
piston để
7 3.00 13.8 5
8 3.30 13.8 5
9 3.55 13.8 5
10 3.75 13.8 5
k
tr
khóa.
Thay đổi
he hở rãnh
ợt trên bệ

11 2.5 13.94 5
(
td
=1.0mm)
12 3.00 13.6 5 -nt-
Tổng số phát bắn 60

19
Kết quả thử nghiệm đo dịch chuyển và vận tốc súng nguyên mẫu:





Thời gian chu kì Vận tốc lớn nhất
(m/s).





4.7 Đánh giá kết quả thử nghiệm
Bảng 4.6: Kết quả tính toán lý thuyết tơng ứng với hai mô hình so
sánh với kết quả thực nghiệm.
Thời gian lùi
(s). (s).
TT*
N SS% LT TN SS%
LT TN SS% LT T
1 0.0267 0.0275 2.9 0.074 0.087 14.9 7.38 7.27 1.5

2 0.0268 0.0275 2.5 0.084 0.087 3.4 7.29 7.27 0.3
*1: Bỏ qua khe hở; 2: có kể
Bảng 4.7: Kết quả tính toán lý thuy à thực nghiệm he hở
buồng kh ay đ
T l g u tố
(m/s).
tới khe hở.
ết v khi k
í th ổi*
hời gian
(s).
ùi Thời ian ch
(s).
kì Vận c lớn nhất
L LT TN SS%
(mm)
T TN SS% LT TN SS%
Khe
hở
0.0268 0.0275 2.3 0.084 0.087 3.4 7.29 7.28 0.14 0.03
0.033 0.036 8.3 0.097 0.102 4.9 6.62 6.54 1.2 0. 1
0.034 0.037 8.1 0.099 0.1035 4.3 6.55 6.33 3.5 0.15
0.03 0. 65 0.0375 6.7 102 0.11 7.3 .10 5.96 2.3 0.2
0.038 0.046 17 0.109 0.1135 3.5 5.92 3.7 05.71 .25
Bệ khóa ng ợ ạ khô rút đ c vỏ đ n 0.3
*( t t t; k th g ; ai số % )
Đồ thị thực nghiệm đo dịch chuyển và vận tốc bệ khóa
nòng súng nguyên mẫu.
Hình 4.7:
LT - kế quả lý huyế TN - ết quả ực n hiệm SS - s :

20
B 8 t nh lý thuyết và thực nghiệm khi khe
h g th ổ
Thời gian lùi Thời gian chu kì Vận tốc lớn nhất
ảng 4. : So sánh kế quả tí toán
ở đờn trợt ay đ i:
(s). (s). (m/s).
LT TN SS% LT TN SS% LT TN SS%
(mm)
Khe

hở
0.036 0.036 0 0.0907 0.102 12.2 6.829 6.53 4.6 1.75
0.036 0.034 5.9 0.091 0.093 2.2 6.829 6.67 2.4 2.0
0.036 0.036 0 0. 60909 0.099 8.0 .829 6.27 8.9 2.3
0.036 0.035 2.9 0.0907 7 6.2 6.829 9.8 20.09 6.22 .55
0 0 0.0906 0 6.036 .035 2.9 .094 3.2 .829 6.20 10.2 2.75
B 9 ết h l y h k y
đ g e
ờ h ố n
(m
ảng 4. : So sánh k
kh
quả tín toán ý thu ết và t ực nghiệm hi tha
ổi đồn thời các hở.
Th i gian lùi
(s).
Thời gian c u kì
(s).

Vận t c lớn hất
/s).
LT TN SS% LT TN SS% LT TN SS%
Ghi
chú
0.0268 0.028 4.2 0.084 0.088 4.5 7.29 7.06 3.3 *
0.047 0.045 4.4 0.116 0.113 2.7 5.9 5.66 4.2 **
* Sún với cá
bk
3
dt
m
** đổ g ác hở =
dt
.0 m
tín t i hì i u ực n ệm
(b ) ô t i i chín ác
a
va chạm giữa bệ khóa và hộp súng trên đờng trợt nên việc tính toán
thời gian của một chu trình làm việc và vận tốc lùi lớn nhất giảm sai số
Các số liệu tính toán lý thuyết và số liệu thực nghiệm là tơng đối
chạm và không kể hết đợc các thành phần lực cản trên đờng trợt của
bệ khóa vào mô hình tính toán, vì thế thời gian tính toán lý thuyết cho
các trờng hợp thờng nhỏ hơn so với thực tế.
g nguyên mẫu c khe hở: =0.0 ; =1.5;
td
=1.0 [
; 1
m].
].

Thay i đồn thời c khe :
bk
0.2; =2
td
= .0 [m
So sánh kết quả h toán heo ha mô nh vớ kết q ả th ghi
ảng 4.6 cho thấy: M hình ính toán kh kể tớ khe hở là h x
hơn so với kết quả thực nghiệm. Đặc biệt do kể đợc tới ảnh hởng củ
đáng kể (3.4% so với 14.9%).
sát với sai số nhỏ hơn 10% (Bảng 4.6 đến 4.9). Do bỏ qua thời gian va

21
Mô hình tính toán lý thuyết là phù hợp với thực tế, có thể sử dụng
trong tính toán thiết kế cũng nh làm số liệu đ
ầu vào cho các bài toán
khác
đạn tới quá trình làm việc của máy tự động là
phản
c của
tính toán lý thuyết với sai số nhỏ hơn 10%.
g làm việc. Khe hở lên tới
0.3mm
ờng chuyển động của cần kéo băng là
chính
hóa
là rất
luận án đợc thực hiện
bằng tâm huyết và nỗ giúp đỡ tận tình
của t
của máy tự động.

Kết quả thử nghiệm ảnh hởng của khe hở buồng khí, khe hở
đờng trợt, khe hở tiếp
ánh đúng các kết luận đã nêu ra khi tính toán trên lý thuyết.
4.8 Kết luận
1 Kết quả thử nghiệm cũng đã khẳng định mức độ chính xá
2 Khi khe hở buồng khí lớn hơn 0.2mm bệ khóa lùi không hết về
phía sau, máy tự động không đủ năng lợn
, không rút đợc vỏ đạn.
3 Khe hở đờng trợt nhỏ hơn 1.5 mm, tốc độ dịch chuyển của
bệ khóa giảm nhng quãng đ
xác hơn. Khi tăng khe hở đờng trợt từ 1.5mm lên 2.75mm hầu
nh không làm thay đổi vận tốc chuyển động tịnh tiến của bệ khóa.
4 Khe hở tiếp đạn ảnh hởng chủ yếu tới hoạt động kéo băng khi máy
tự động làm việc. Mức độ ảnh hởng tới vận tốc và dịch chuyển của bệ k
nhỏ. Cần có những nghiên cứu tiếp theo về độ bền của cần kéo
băng và dây băng khi gia tăng khe hở tiếp đạn.
Kết luận v kiến nghị
Nhận thức đợc tính cấp thiết của đề tài,
lực cao nhất của tác giả, với sự
ập thể cán bộ hớng dẫn khoa học. Trên cơ sở nghiên cứu, phân
tích một cách có hệ thống các tài liệu, các công trình đã đợc công bố,
kết hợp với nắm bắt thông tin, tìm hiểu thực tế, nghiên cứu thực
nghiệm, luận án đã có những đóng góp sau:

22
1 Giải bài toán động lực học máy tự động súng đại liên PKMS
khi coi các khâu là cứng tuyệt đối, không
có khe hở trong các khớp
động
kể tới khe hở trong

các k
ố khi xác
định c

khảo
g đó a là tỷ lệ giữa bán kính ngoài và bán kính trong của
buồng
hở buồng khí nằm trong khoảng 0.15
bk
0.2mm máy tự
động
. Kết quả đợc thể hiện trên đồ thị hình (1.10).
2 Xây dựng hệ phơng trình chuyển động (2.172), giải bài toán
động lực học máy tự động súng đại liên PKMS khi
hớp động. Kết quả đợc thể hiện trên đồ thị hình (2.19).
So sánh kết quả tính toán giữa hai mô hình với kết quả thực
nghiệm cho thấy: khi tính toán theo mô hình có khe hở sai s
ác tham số đặc trng đạt dới 3.4% so với 14.9% khi bỏ qua khe hở.
3 Khảo sát ảnh hởng của khe hở buồng khí, khe hở đờng trợt
và khe hở tiếp đạn tới quá trình làm việc của máy tự động. Kết quả
sát đã đa ra những đánh giá định lợng ảnh hởng của các khe
hở nêu trên tới các tham số đặc trng của máy tự động súng Đại liên
PKMS. Từ kết quả nghiên cứu lý thuyết, kết quả nghiên cứu thực
nghiệm và so sánh với tài liệu thiết kế súng đại liên PKMS của Nga tác
giả kiến nghị:
- Để hạn chế biến dạng đàn hồi của buồng khí, nên chọn
25.1a ữ=
. Tron
khí.
i khe hở buồng khí

- Kh
bk
0.15mm máy tự động làm việc ổn
định. Khe
làm việc không ổn định cần để bộ phận điều chỉnh khí thuốc ở vị
trí số 3. Khi
bk
0.2mm, máy tự động không đủ năng lợng để làm việc
tin cậy. Thực nghiệm cho thấy, khi bắn với khe hở
bk
=0.25 mm bệ
khóa không lùi hết về sau. Với
bk
=0.3mm không rút đợc vỏ đạn, máy
tự động không làm việc. Kết quả khảo sát này giúp cho việc đánh giá