内膛精度对轨道炮电枢发射过程影响分析

电磁轨道炮炮膛装配精度直接影响到发射过程中枢轨滑动电接触状态,为分析炮膛装配精度对电枢动态发射的影响,基于炮膛间距实测数值,提取炮膛间距典型变化形态,并建立典型形态下电枢内弹道发射动力学模型,理论分析了炮膛尺寸变化在发射过程中对电枢受力、振动等的影响,并通过真实工况下的动态发射试验和枢轨静态滑动接触试验对理论分析结论进行验证。研究结果表明,膛间距的随机变化可导致发射过程中电枢和轨道处于非对称接触状态,在膛间距变小时,枢轨接触区域会经历由小变大的过程,这一过程有利于增大枢轨接触区域,当膛间距增大时,枢轨接触区域逐渐减小,造成局部面积通过电流过大,当内膛装配精度误差超过0.2 mm以上时,由此引起的内膛间距波动可导致发射过程中电枢受力不均,同时对电枢产生横向附加振动,这是导致电枢膛内高速运动而解体的主要原因之一。通过分析炮膛装配精度对电枢发射过程的影响,研究结果可以有效指导枢轨匹配性设计,对促进电磁炮未来工程化应用意义显著。

电磁炮轨道间距高精度测量技术研究

电磁轨道炮内膛尺寸精度与发射过程中枢轨高速滑动电接触状态密切相关,准确获取内膛尺寸可有效指导其电枢设计、枢轨匹配性研究等工作。根据轨道炮异形炮膛截面及其形貌特征,并结合内膛间距变化形态,提出一种基于角平分线特性的内膛尺寸高精度测量方法,通过将局部长度范围内两条轨道空间位置关系等效成一定角度张开的两条线段,以角平分线为测量基准,在其上任取一测量点,过该点分别做两条轨道的垂线,定义两垂足的连线即为该测量点处的轨道间距值。通过开展样机设计、全系统误差分析及对比校核,对某口径轨道炮轨道间距进行工程实测。结果表明测量误差≤0.05 mm,满足精度要求。通过获取轨道间距准确数据,可对后期电磁发射装置数值建模、装配工艺及性能检测提供不可或缺的测量手段,进而促进轨道炮武器的工程化应用。

分流器形式炮口消弧装置的电路模拟优化与试验

针对轨道炮电枢出炮口时拉弧问题,提出了一种基于分流器形式的炮口电弧抑制方案。以固体电枢为研究对象,采用Simulink软件根据发射器与消弧装置的电气参数建立含有炮口消弧装置的发射系统仿真模型,目的是通过对消弧装置电气参数不同阻抗值的仿真计算,实现消弧装置电气参数与发射系统电气参数的最佳匹配,达到降低消弧支路对电枢出炮口速度的影响,同时有效地抑制炮口电弧。由于与消弧装置串联的电枢前方轨道阻抗在消弧支路阻抗中占比很大,通过消弧装置阻抗电阻、电感优化调整,实现电枢在膛内运动起始阶段,消弧支路的阻抗远大于电枢支路的阻抗,发射电流大部分都流过电枢,保证了电枢的加速运动。随着电枢向炮口方向运行,消弧支路阻抗快速减小,同时在磁通压缩作用下,消弧支路中电流快速增加,电枢支路电流减小,但由于电枢前后方磁场对其都是推进作用,电枢出炮口速度基本不受影响,保持较高的系统效率;电枢出炮口后,消弧支路的阻抗小于电弧的阻抗值,建立合理的电弧快速消引条件,消弧支路电流远大于电枢上电流,发射系统的剩余能量可通过消弧装置释放,降低炮口拉弧对发射性能的影响。经过消弧装置的电阻和电感多参数值的计算与分析,最后确定与文中发射系统匹配的消弧装置电阻约为1 mΩ,电感约为0.1μH。结合发射装置结构,设计出的消弧装置电阻为1.32 mΩ,电感为0.124μH,在搭建的发射系统仿真模型中对其进行了充电电压3 kV等级的发射仿真计算,在充电电压3 kV的发射能量等级下进行了消弧发射试验,仿真结果与试验结果具有较好的一致性,消弧效果良好。

电磁轨道炮电枢装填推力影响因素分析

电磁轨道炮发射时装填固体电枢所需的推力不仅与电枢-轨道之间的初始接触压力相关,而且与装填电枢的方式等因素相关。通过选取装填过程所涉及的推杆和电枢为研究对象,利用NX NASTRAN解算器建立了电枢入膛有限元模型,对几种常见的推杆偏移现象进行了量化对比分析,结果表明推杆的上下偏移是造成装填推力变大的重要因素。在实际建模中,轨道选用与现实更贴合的凸面对称结构、电枢-轨道接触压力按照"每安培一克"进行初设。这些工作将有助于提高电磁轨道炮自动装填装置的设计水平。

作业平台输入-输出匹配性对调平性能的影响研究

为提高工作平台调平系统的精度,对调平机构与变幅机构间的速度匹配规律进行了研究。提出以变幅输出角速度和调平输出角速度为比值的匹配性系数,给出以该系数为依据的衡量作业平台输入-输出匹配性好坏的匹配性准则。建立了高空作业车机电液虚拟样机模型,分别分析了平台调平系统与下臂变幅机构以及上臂变幅机构之间的匹配规律。结果表明:匹配性系数越接近于1,匹配程度越高。臂架启动阶段,匹配性系数接近1的速度越快,平台倾角越小;臂架举升阶段,匹配性系数的变化趋势与平台倾角变化趋势一致。验证了依匹配性系数为依据的匹配性准则的合理性和有效性,为评价调平系统的动态性能的优劣提供了一种有效方法。

基于角平分线特性的轨道炮轨间距测量方法分析

电磁轨道炮轨道间距变化一致性与发射过程中枢轨电接触性能密切相关,为获取轨道间距变化规律,针对轨道炮炮膛特殊结构形态,并结合角平分线相关特性,提出一种基于角平分线特性的轨道间距测量方法,并对其进行误差分析,分析结果可知误差大小随着角平分线偏转角和传感器测点位置距离支撑机构距离的增大而增大,在对轨道间距进行实际测量时,设计了标定装置对测量数据进行验证,结果表明该系统测量误差为20~50μm,该测量方法可满足轨道间距在40 mm及以上口径范围内的轨道炮轨间距测量精度要求,该研究为轨道炮轨间距等参数的测试提供了一种新方法。

轨道炮消弧器结构设计及电磁特性分析

消弧器可以有效消除电磁轨道炮弹丸出炮口后轨道内的残存电能,对提高轨道抗烧蚀性能具有重要意义。为准确分析弹丸出炮口瞬间消弧器的电磁特性,建立包含消弧器的电磁轨道炮发射电路模型,以发射器匹配合适的电气参数来指导消弧器设计。基于分流方式设计某被动式炮口消弧器,建立消弧器与轨道的数值仿真模型,利用有限元分析方法对消弧器在弹丸出炮口瞬间的电磁特性进行模拟,数据结果表明消弧器各电磁特性良好,结构设计合理。基于有限元的消弧器电磁特性仿真为其结构设计提供一种新技术方案。

尾推式固体电枢的应力评估方法研究

电枢作为电磁轨道炮用弹丸核心部件之一,对其进行设计与改进一直在电磁轨道炮工程化研制中占据重要位置,其中应力评估是其设计的关键环节。基于电枢的负载要求和膛内不同时刻的工作状态,形成了电枢载荷及约束的加载方法,对所加载的载荷进行了参数化处理;依据轨道炮发射原理及发射试验结果对关键参数进行分析,根据分析结果对膛内工况进行了进一步假设及细化,建立了基于有限元方法的尾推式固体电枢应力评估方法;并以某型尾推式电枢为例进行了电枢应力的示范性计算。

桁架臂的稳定性灵敏度分析与优化

为研究桁架臂的屈曲稳定性及设计参数对臂架极限载荷的影响,以履带式起重机的桁架臂为研究对象,考虑臂架初始变形、载荷分布和几何非线性,对臂架进行了载荷—位移的线性和非线性稳定性分析,通过对比分析,得到了较为符合工程实际的臂架极限载荷;基于灵敏度分析,确定出对臂架稳定性影响较大的设计参数;以臂架稳定性为目标函数进行优化,在保证结构质量不增加时臂架稳定性尽可能的提高,将优化后的结构重新进行稳定性分析,臂架极限载荷明显提高,但结构质量没有增加,满足优化要求,验证了此方法的可行性,可为以后臂架稳定性设计和优化提供参考。

斜线齿面齿轮插齿加工及有限元分析

接触强度和弯曲强度直接影响着斜线齿面齿轮副的使用寿命,是其设计的重要指标。以斜线齿面齿轮副为基础,研究准共轭齿廓的展成原理,建立面齿轮齿面的精确数学模型,并进行齿宽设计;采用逆向建模软件CATIA建立高精度实体模型,利用ABAQUS对齿轮副进行有限元分析,提取出倾角为0°和倾角为5°时两组不同的斜线齿面齿轮副的接触应力曲线和弯曲应力曲线,进行比较得出了弯曲应力和接触应力的产生位置和变化情况,为斜线齿面齿轮的可靠性提供了参考。

液压挖掘机工作装置整体有限元分析

以某型挖掘机的工作装置整体结构为研究对象,利用大型有限元分析软件ANSYS对挖掘机工作装置整体结构进行实体建模,采用接触分析法模拟销轴铰接处,对挖掘机典型工况下的强度、变形进行非线性计算,得出工作装置整体的应力云图、位移云图。分析结果表明:基于工作装置整体的有限元计算方法能极大地降低因构件简化带来的计算误差,减小连接处应力集中的影响,对工作装置的优化具有指导意义,也可为后期的试验测试、应变片位置的选取提供参考。

载荷特性对挖掘机动臂的性能影响分析

为了分析载荷特性对液压挖掘机动臂疲劳寿命的影响,利用有限元软件ANSYS建立某型号液压挖掘机的实体模型,在建模过程中工作装置的回转平台、动臂、斗杆和铲斗在销轴连接处建立非线性接触模型,较为真实的模拟力的传递作用,考虑载荷特性的不同(偏载和侧载作用),进行有限元计算,得出动臂的应力分布情况,分析动臂结构疲劳失效的原因,为挖掘机工作装置的结构改进提供参考。

炮膛间距对枢轨初始接触状态的影响分析

电磁轨道炮炮膛间距直接影响到发射过程中枢轨滑动电接触状态,尤其是起始段炮膛间距变化对电枢烧蚀具有较大影响,将炮膛等效成呈一定角度张开的两条直线,利用角平分线相关特性开展炮膛间距测量,根据炮膛间距实测数据,结合工程实际分析起始段炮膛变化形态并建立对应形态下的枢轨初始接触模型,分析了炮膛装配精度对枢轨初始接触性能的影响,分析结果表明起始段炮膛间距是造成电枢静态受力不均、枢轨接触面积及接触力非对称分布的主要原因,通过不同炮膛变化形态的静态接触试验,进一步验证了理论分析结果。通过分析炮膛间距对枢轨初始接触的影响作用,为枢轨匹配性设计提供理论依据。