發(fā)布時間：2020-11-04 02:44

　　 空氣炮是一種通用的高過載模擬試驗設(shè)備,它使用壓縮空氣作為動力,推動彈丸撞擊目標(biāo)從而產(chǎn)生高過載。其發(fā)射過程中不存在高溫現(xiàn)象,使用壽命長,能滿足大部分高過載實驗的要求,是一種適用于多種場合的高過載試驗設(shè)備。而實驗過程中,彈丸碰撞之后剩余的動能需要以一定方式進行吸收。目前某實驗室僅采用緩沖材料進行緩沖,如毛氈墊、橡膠塊等。受限于材料本身的力學(xué)性能,緩沖效果難以控制,且飛散的毛絮和粉塵也會污染實驗室環(huán)境。同時緩沖塊的設(shè)置安放依賴試驗準(zhǔn)備人員的經(jīng)驗,緩沖效果難以控制。這些因素都將對試驗結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。本文針對空氣炮彈丸和測試結(jié)構(gòu)的緩沖需求,設(shè)計了一款適用于某型號空氣炮靶室的液氣緩沖裝置,該緩沖裝置基于節(jié)制桿式火炮制退機。首先對緩沖裝置上主要的工作部件進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計,確定其基本參數(shù),完成了液氣緩沖裝置的三維設(shè)計。在原始緩沖裝置方案的基礎(chǔ)上,應(yīng)用有關(guān)流體力學(xué)和力學(xué)理論,建立了緩沖裝置的數(shù)值模型并對緩沖過程的力學(xué)和運動學(xué)參數(shù)進行求解。隨后基于本文提出的液氣緩沖裝置數(shù)值模型,研究了若干緩沖裝置結(jié)構(gòu)特性參數(shù)對碰撞緩沖過程的影響,得到了一些有益的結(jié)論。之后利用遺傳算法對液壓緩沖裝置進行優(yōu)化,提高了緩沖裝置的力學(xué)性能。在此基礎(chǔ)上增設(shè)了流量調(diào)節(jié)阻尼口,對阻尼口的影響進行了仿真研究,總結(jié)規(guī)律并編制了可供實驗人員參考的表格,完成了較為完善的緩沖裝置方案。最終為本文編寫的遺傳算法編寫了用戶界面并編譯為獨立的優(yōu)化應(yīng)用程序。本文通過上述的研究與分析,提出了一種能夠進行力學(xué)性能調(diào)節(jié)的緩沖裝置方案。通過相應(yīng)的計算分析后可以得知,該方案能夠滿足所要求的的技術(shù)指標(biāo)。文中的結(jié)論和成果對于緩沖裝置的設(shè)計也具備一定的參考價值。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TJ410.6
【部分圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文12外缸筒前后兩端通過螺紋與外缸筒端蓋和限位環(huán)進行連接；節(jié)制桿通過螺紋緊固在外缸筒端蓋上；由外缸筒、外缸筒端蓋、內(nèi)缸筒和活塞組成的密閉空間構(gòu)成了充滿工作液體的腔室，節(jié)制環(huán)與節(jié)制桿形成的縫隙共同構(gòu)成液流的阻尼流道；以節(jié)制環(huán)為界分為高壓腔和低壓腔；活塞、內(nèi)缸筒和內(nèi)缸筒端蓋裝配形成的空間中充有一定壓力的高壓氣體；使用空心螺栓將針閥芯柱和彈簧安裝在內(nèi)缸筒端蓋的孔中，密閉螺栓用來封閉保護注氣口，防止意外導(dǎo)致的針閥移動進而發(fā)生氣室壓力降低。頂桿和內(nèi)缸筒端蓋通過螺紋連接；頂桿末尾有螺絲孔，用來和靶室相連接。限位環(huán)來約束外缸筒的軸向位移，保證外缸筒和頂桿在運動時的同軸度。2.4.1緩沖裝置頭部結(jié)構(gòu)設(shè)計液氣緩沖裝置頭部主要由外缸筒、外缸筒端蓋和節(jié)制桿組成。外缸筒與外缸筒端蓋通過螺紋連接，并放置了O型密封圈。外缸筒端蓋頭部上粘有一塊橡膠防撞塊。節(jié)制桿通過螺紋和外缸筒端蓋相連，節(jié)制桿與外缸筒端蓋的連接處也設(shè)置有O型密封圈。外缸筒、外缸筒端蓋、節(jié)制桿均選擇45號鋼。緩沖裝置頭部裝配體如圖2-4所示。圖2-4緩沖裝置頭部裝配圖Figure2-4Assembleofbufferhead（1）外缸筒外缸筒是整個緩沖裝置中體積最大的零件，也是重要的承壓零件。一端通過螺紋與外缸筒端蓋連接，構(gòu)成了頭部的高壓腔。另外一端使用螺紋與限位環(huán)相連，以約束內(nèi)缸筒的軸向位移。在靠近限位環(huán)的一端處，鉆有個圓孔以方便裝配。外缸筒示意如圖2-5

外缸筒示意

中北大學(xué)學(xué)位論文14炮彈丸質(zhì)量為5kg。此時外缸筒軸向需要承受的最高沖擊載荷為：4551010510NmF=ma==（2-3）外缸筒的軸向承載力FA=Sσ=15.43×105N>Fm，外缸筒的軸向承載力滿足強度需求。（2）外缸筒端蓋外缸筒端蓋通過螺紋安裝在外缸筒上。為了保證工作液能夠順利地注入緩沖裝置，其上開有兩個關(guān)于過軸心兩平面對稱的螺紋孔，一個用來注入工作液，另一個用來注液時排出緩沖裝置內(nèi)部的空氣。中心的螺紋孔用來安裝節(jié)制桿，同時還開有兩個方形的槽以方便外缸筒端蓋與缸筒的裝配。（3）節(jié)制桿由于溝槽式節(jié)制桿存在加工困難，與節(jié)制環(huán)之間的縫隙較小，容易因為受力不均和受熱膨脹導(dǎo)致卡死等缺點，故采用外圓錐面形式的節(jié)制桿。節(jié)制桿與節(jié)流環(huán)孔之間形成的縫隙構(gòu)成了緩沖裝置中的節(jié)流通道。節(jié)制桿長度為335mm，自由端直徑為18mm，根部直徑為26mm。節(jié)制桿初始方案三維圖如圖2-6所示。圖2-6節(jié)制桿三維圖Figure2-6Controlrodscheme由于節(jié)制桿的長度與直徑之比很大，且自由端在工作時受到工作液的壓力，必須校核其縱向穩(wěn)定性。壓桿穩(wěn)定性臨界力的通式如下所示。22EIP=l（2-4）
【參考文獻】

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本文編號：2869491