nghiên cứu khoa học cơ khí

Vũ khí trang bị là một trong những yếu tố quyết định đến sức mạnh chiến đấu của quân đội. Với mục tiêu xây dựng quân đội cách mạng, chính quy, tinh nhuệ và từng bước hiện đại quân đội ta đã được trang bị nhiều loại vũ khí hiện đại. Trong tình hình hiện nay việc đánh giá các tham số động lực học trong vũ khí và khí tài quân sự đang được trang bị trong quân đội và các loại vũ khí khí tài đang ở giai đoạn nghiên cứu thiết kế chế tạo có vai trò vô cùng quan trọng. Đối với các loại vũ khí khí tài thông thường đang được sử dụng thì sau khi bảo dưỡng, sửa chữa người ta đã có các quy trình kiểm tra nghiêm ngặt , còn đối với các loại vũ khí đòi hỏi có độ chính xác cao, vũ khí có sử dụng điện và các thiết bị điều khiển…Sau khi niêm cất, bảo dưỡng , sửa chữa người ta phải tiến hành đo đạc đánh giá xem các thông số động lực học của chúng có còn đáp ứng được yêu cầu hay không. Đối với các loại vũ khí hiện đang ở trong quá trình nghiên cứu thiết kế thì sau mỗi giai đoạn thiết kế chế thử cần tiến hành thí nghiệm phân đoạn, phải đo các tham số động lực học để đánh giá xem chi tiết, thiết bị đó liệu có đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật như đã đặt ra không. Hiện nay trong trang bị quân đội có rất nhiều loại vũ khí cần được đo đạc kiểm định lại các thông số động lực học, đó là các loại vũ khí của Liên xô trước đây và các loại vũ khí ta thu được sau khi giải phóng miền Nam để đánh giá rút ra kết luận hiện còn bao nhiêu phần trăm trang bị có thể đáp ứng được yêu cầu và từ đó đưa ra các giải pháp khắc phục. Một vấn đề đặt ra là rất khó để đáp ứng các yêu cầu đòi hỏi như ở trên bởi vì chi phí để tiến hành đo đạc một tham số động lực học trong vũ khí là rất lớn. Đất nước ta còn nghèo, kinh phí nhà nước cấp cho quân đội là rất hạn chế nhưng không thể vì thế mà chúng ta bỏ qua việc đo kiểm tra các thông số động lực học của các loại vũ khí hiện có trong trang bị và các loại vũ khí đang nghiên cứu, khai thác, chế tạo. Những nguyên nhân kể trên đã cho thấy rằng việc nâng cao chất lượng kết quả đo các tham số động lực học trong vũ khí là một nhiệm vụ cực kì quan trọng. Nhưng vì điều kiện tiến hành thực nghiệm ở nước ta là rất khó khăn cho nên trong mỗi lần thực nghiệm kết quả mà chúng ta thu được có độ chính xác càng cao thì chúng ta càng rút ngắn được thời gian cũng như số lần thử nghiệm cần thiết. Điều này giúp tiết kiệm được kinh phí thử nghiệm.Đề tài “ Nghiên cứu thiết kế và chế tạo cảm biến đo lực nén để đo các thông số: lực đẩy ĐTR; lực tác dụng lên vai xạ thủ,…” với mục đích nghiên cứu và thiết kế chế tạo được cảm biến đo lực nén trong kiểm tra đo lường ĐTR và các loại súng bộ binh nhằm đáp ứng nhu cầu đo kiểm định và phục vụ trong giáo dục, nghiên cứu khoa học.

LỜI NÓI ĐẦU Vũ khí trang bị yếu tố định đến sức mạnh chiến đấu quân đội Với mục tiêu xây dựng quân đội cách mạng, quy, tinh nhuệ bước đại quân đội ta trang bị nhiều loại vũ khí đại Trong tình hình việc đánh giá tham số động lực học vũ khí khí tài quân trang bị quân đội loại vũ khí khí tài giai đoạn nghiên cứu thiết kế chế tạo có vai trò vô quan trọng Đối với loại vũ khí khí tài thông thường sử dụng sau bảo dưỡng, sửa chữa người ta có quy trình kiểm tra nghiêm ngặt , loại vũ khí đòi hỏi có độ xác cao, vũ khí có sử dụng điện thiết bị điều khiển…Sau niêm cất, bảo dưỡng , sửa chữa người ta phải tiến hành đo đạc đánh giá xem thông số động lực học chúng có đáp ứng yêu cầu hay không Đối với loại vũ khí trình nghiên cứu thiết kế sau giai đoạn thiết kế chế thử cần tiến hành thí nghiệm phân đoạn, phải đo tham số động lực học để đánh giá xem chi tiết, thiết bị liệu có đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đặt không Hiện trang bị quân đội có nhiều loại vũ khí cần đo đạc kiểm định lại thông số động lực học, loại vũ khí Liên xô trước loại vũ khí ta thu sau giải phóng miền Nam để đánh giá rút kết luận phần trăm trang bị đáp ứng yêu cầu từ đưa giải pháp khắc phục Một vấn đề đặt khó để đáp ứng yêu cầu đòi hỏi chi phí để tiến hành đo đạc tham số động lực học vũ khí lớn Đất nước ta nghèo, kinh phí nhà nước cấp cho quân đội hạn chế mà bỏ qua việc đo kiểm tra thông số động lực học loại vũ khí có trang bị loại vũ khí nghiên cứu, khai thác, chế tạo Những nguyên nhân kể cho thấy việc nâng cao chất lượng kết đo tham số động lực học vũ khí nhiệm vụ quan trọng Nhưng điều kiện tiến hành thực nghiệm nước ta khó khăn lần thực nghiệm kết mà thu có độ xác cao rút ngắn thời gian số lần thử nghiệm cần thiết Điều giúp tiết kiệm kinh phí thử nghiệm Đề tài “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo cảm biến đo lực nén để đo thông số: lực đẩy ĐTR; lực tác dụng lên vai xạ thủ,…” với mục đích nghiên cứu thiết kế chế tạo cảm biến đo lực nén kiểm tra đo lường ĐTR loại súng binh nhằm đáp ứng nhu cầu đo kiểm định phục vụ giáo dục, nghiên cứu khoa học Nhiệm vụ đề tài bao gồm: Chương 1: Cơ sở lý thuyết ĐTR hệ thống đo, cảm biến đo Chương 2: Bài toán TPT nguyên lý cấu tạo hệ thống đo, cảm biến đo lực nén Chương 3: Tính toán, thiết kế, mô phầm mềm chuyên dụng Chương 4: Thử nghiệm Chương 5: Kết luận CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐTR VÀ HỆ THỐNG ĐO, CẢM BIẾN ĐO 1.1 Cơ sở lý thuyết ĐTR ĐTR động tên lửa nhiên liệu rắn sử dụng rộng rãi kỹ thuật lĩnh vực quân ĐTR có cấu tạo đơn giản, độ tin cậy trình làm việc cao, sử dụng đơn giản trạng thái sẵn sàng chiến đấu Trong thời gian ngắn ĐTR tạo lực đẩy lớn Giá thành chế tạo ĐTR thấp nhiều so với loại ĐCTL khác Nhược điểm ĐTR là: giá trị lực đẩy phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ ban đầu thuốc phóng, điều khiển lực đẩy chương trình hóa lực đẩy phức tạp Giá thành chế tạo thuốc phóng cao nhiều so với nhiên liệu lỏng thông thường Giới hạn áp suất đảm bảo cháy ổn định thuốc phóng buồng đốt tương đối cao Trong trang bị quân đội ĐTR sử dụng làm động đẩy cho tên lửa pháo binh như: M13YK, 9M22M, tên lửa chống tăng M72, tên lửa chống tăng có điều khiển ∏TYPC, TOOW …là tầng động tăng tốc tên lửa phòng không CAM-2, CAM-3, tên lửa Hải quân tên lửa vượt đại châu Theo quan điểm lượng, ĐTR loại máy nhiệt liệu kiểu phản lực mà kết trình biến đổi lượng tạo lực đẩy cho tên lửa Nhiên liệu thể rắn, gọi thuốc phóng nguồn lượng môi chất làm việc ĐTR Năng lượng chứa thuốc phóng lượng hóa học Trong buồng đốt thuốc phóng cháy bề mặt Kết trình cháy làm cho thuốc phóng biến đổi từ trạng thái rắn thành sản phẩm cháy có nhiệt độ cao, sản phẩm cháy chất trình biến đổi lượng Sản phẩm cháy hỗn hợp kim loại khí, thành phần hóa học nhiệt độ định tính chất nhiệt động phụ thuộc vào chất thuốc phóng Số đo lượng sản phẩm cháy entalpi, cách gần với entalpi thuốc phóng Lưu ý tới đặc tính bề mặt trình cháy, lượng khí tạo tăng dần với dịch chuyển lửa vào sâu theo hướng vuông góc với bề mặt cháy, khối lượng thuốc phóng chưa cháy mà thể tích tự buồng đốt tăng lên Môi chất làm việc có nhiệt độ cao liền đẩy thể tích tự buồng đốt làm cho áp suất tăng lên Đồng thời chênh lệch áp suất buồng đốt môi trường xung quanh, khí động từ buồng đốt qua loa Vì áp suất sản phẩm cháy tăng lên tới giá trị xác định giữ mức cân Do khí qua loa mà áp suất, mật độ nhiệt độ giảm dần dọc theo chiều dài loa phụt, tốc độ chuyển động khí tăng lên tới giá trị tốc độ âm tiết diện tới hạn vượt âm phần vượt âm loa Trong loa xảy trình nhiệt động biến nhiệt (entalpi) sản phẩm cháy thành động Kết trình khí qua loa tạo lực đẩy cho động Các đặc trưng trình làm việc ĐTR bao gồm: lực đẩy, thời gian làm việc xung lượng đơn vị lực đẩy Những thông số sở đánh giá chất lượng động cơ, đồng thời sở để lựa chọn kết cấu động cơ, hình dạng thuốc phóng… tính toán thiết kế Chính vậy, việc đo đạc tham số lực đẩy ĐTR việc làm vô cần thiết quan trọng việc đánh giá chất lượng làm sở để tham khảo, lựa chọn phương án tính toán thiết kế ĐTR 1.2 Lý thuyết hệ thống đo, cảm biến đo 1.2.1 Định nghĩa phép đo: - Đo lường trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết số đo với đơn vị đo Kết đo lường giá trị số đại lượng cần đo , tỷ số đại lượng cần đo X đơn vị đo nghĩa rõ đại lượng đo lớn hay nhỏ lần đơn vị đo nó: =X/ (1.1) Phương trình phương trình phép đo, rõ so sánh đại lượng cần đo với mẫu cho kết số Từ ta thấy đại lượng đo được, đại lượng cho phép so sánh giá trị Vì để đo chúng thường phải biến đổi chúng thành đại lượng khác so sánh Ví dụ : để đo ứng suất học ta phải biến đổi chúng thành thay đổi điện trở cảm biến lực căng Sau mắc cảm biến vào mạch cầu đo điện áp lệch cầu có tác dụng ứng suất cần đo Để thực trình đo lường ta phải biết chọn cách đo khác phụ thuộc vào đối tượng đo, điều kiện đo xác phép đo 1.2.2 Phân loại cách thực phép đo: Để thực phép đo ta sử dụng nhiều cách khác nhau, ta phân biệt cách sau đây: Đo trực tiếp: Là cách đo mà nhận kết trực tiếp từ phép đo Cách cho ta kết Dụng cụ đo sử dụng thường tương ứng với đại lượng cần đo Ví dụ : đo điện áp Vôn mét, mặt vôn mét có vạch khắc sẵn Thực tế đa số phép đo sử dụng cách đo trực tiếp Đo gián tiếp: Là cách đo mà kết suy từ phối hợp kết nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp Ví dụ : để đo điện trở ta sử dụng định luật Ôm R = U/I (điều hay sử dụng cần đo điện trở phụ tải làm việc) Ta cần đo áp đo dòng cách đo trực tiếp sau tính điện trở Cách đo gián tiếp thường mắc phải sai số lớn, tổng sai số phép đo trực tiếp Đo hợp bộ: Là cách đo gần giống đo gián tiếp số lượng phép đo theo cách đo trực tiếp nhiều kết nhận thường phải thông qua việc giải phương trình (hay hệ phương trình) mà thông số biết kết đo Đo thống kê: Để đảm bảo độ xác phép đo nhiều người ta phải sử dụng phương pháp đo thống kê Tức phải đo nhiều lần sau lấy giá trị trung bình Cách đo đặc biệt hữu hiệu tín hiệu đo ngẫu nhiên kiểm tra độ xác dụng cụ đo 1.2.3 Cảm biến đo: Là cảm biến chuyển đổi tín hiệu làm nhiệm vụ chuyển đổi đại lượng vật lý cần đo mà phần tử cốt lõi phần tử chuyển đổi Nói cách khác, cảm biến đo đại lượng có quan hệ trực tiếp với đại lượng cần đo Đại lượng vật lý cảm biến chuyển đổi gọi đại lượng vào Đại lượng vật lý cảm biến chuyển đổi từ đại lượng vào gọi đại lượng Như đại lượng vào cảm biến đo đại lượng vật lý cần đo Sơ đồ khối cảm biến thể hình dưới, chiều mũi tên chiều tín hiệu Đại lượng vào (x) Cảm biến Đại lượng (y) Hình 1.1: Sơ đồ khối cảm biến đo 1.2.3.1 Các loại cảm biến đo lực nén thường gặp: Hiện nay, kỹ thuật đo lường lực người ta thường sử dụng loại cảm biến đo : + Cảm biến áp điện + Cảm biến điện dung + Cảm biến tem biến dạng 1.2.3.2 Lựa chọn hệ thống đo theo tính hệ thống Hệ thống đo tham số động lực ĐCTL xây dựng sở sử dụng nguyên lý đo khác nhau, song hai nguyên lý đo sử dụng phổ biến nguyên lý áp điện nguyên lý áp trở ( tem biến dạng ) Nguyên lý áp điện: Fvào Tinh thể áp điện Ura Hình 1.2: Mô hình cấu trúc cảm biến đo lường theo nguyên lý áp điện Các hệ thống đo xây dựng theo nguyên lý áp điện có đặc điểm sau: - Thích hợp cho đối tượng đo có tần số dao động lớn, đặc biệt hệ thống đo dao động, chấn động; - Ít chịu ảnh hưởng nhiệt độ môi trường; - Ít bị suy giảm tín hiệu đường truyền thực phép đo từ xa; - Chịu ảnh hưởng lớn từ nhiễu tạp môi trường; - Kích thước cảm biến đo nhỏ; - Trong phép đo có tần số thấp, để giảm sai số cần tăng số thời gian mạch gia công tín hiệu (mạch khuếch đại tích phân); - Đòi hỏi phải có công nghệ vật liệu công nghệ chế tạo tinh xảo chế tạo cảm biến đo Nguyên lý áp trở: Nguyên lý áp trở xây dựng sở ứng dụng hiệu ứng áp trở Về lý thuyết, chất hiệu ứng áp trở điện trở vật liệu bị thay đổi có biến dạng vật liệu tác động áp lực Trong giới hạn cho phép, biến dạng lớn giá trị thay đổi điện trở lớn Tuy nhiên, nguyên lý áp trở áp dụng rộng rãi thực tế thường xây dựng sở ứng dụng hiệu ứng kép: lực (áp suất) - biến dạng biến dạng - điện trở Và này, cảm biến đo lường thể phương pháp đo theo nguyên lý áp trở cần phải có khâu : Chuyển đổi sơ cấp Chuyển đổi thứ cấp PTĐH (ε) TBD (R) Fvào Ura Hình 1.3: Mô hình cấu trúc cảm biến đo lường theo nguyên lý áp trở - Chuyển đổi sơ cấp lực (áp suất) - biến dạng xây dựng sở phần tử có tính đàn hồi cao, gọi tắt phần tử đàn hồi (PTĐH); - Chuyển đổi thứ cấp biến dạng - điện trở thường xây dựng sở ứng dụng tem biến dạng (TBD), thực tế thường sử dụng cầu đo TBD Nguyên lý áp trở sử dụng rộng rãi hệ thống đo động lực vũ khí, có đặc điểm sau: - Phù hợp với đối tượng đo có tần số thấp (0 ÷ kHz); - Bằng việc tính toán thiết kế cấu trúc PTĐH tạo cảm biến đo phù hợp với đối tượng đo dải đo tần số dao động; - Chịu tác động mạnh từ thay đổi nhiệt độ môi trường phương pháp bù trừ hợp lý Qua nghiên cứu khảo sát hệ thống đo hoạt động theo nguyên lý áp điện nguyên lý áp trở cho thấy: - Hệ thống đo tham số động lực theo nguyên lý áp điện có sai số đo lớn đối tượng đo có tần số dao động riêng thấp, không phù hợp cho phép đo loại ĐCTL Ngoài ra, việc xây dựng hệ thống đo đòi hỏi cao công nghệ vật liệu công nghệ chế tạo Điều không khả thi điều kiện nước ta - Hệ thống đo tham số động lực theo nguyên lý áp trở làm việc ổn định phù hợp với đối tượng đo biến đổi chậm (0 - kHz) – dải tần số làm việc loại ĐCTL 1.2.3.3 Các loại cảm biến sử dụng Việt Nam: Hiện nay, kỹ thuật đo lường thông số đông lực học Việt Nam người ta thường hay dùng loại cảm biến đo: + Cảm biến điện cảm biến điện trở + Cảm biến áp điện + Cảm biến điện dung + Cảm biến tem biến dạng + Cảm biến điện từ, cảm biến điện cảm + Cảm biến từ cảm + Cảm biến nhiệt điện Hình 3.11: Nguyên lý làm việc phần tử nhạy cảm cảm biến đo lực tác dụng lên vai xạ thủ Sau đây, xin đưa phương án thiết kế cho phần tử nhạy cảm ý tưởng này, mô phần mềm Ansys workbench hình vẽ: Hình 3.12: Hình dáng phần tử nhạy cảm cảm biến đo lực tác dụng lên vai xạ thủ Với phần tử nhạy cảm này, tem biến dạng dán dầm ngang Cùng với kích thước tem biến dạng, kích thước lựa chọn mang tính chất cảm tính, dựa vào kích thước tem việc dán tem, nối dây cho thuận tiện dễ dàng Kích thước lựa chọn sau: + Phần trụ đặt tải: hình trụ có vát mép mặt đặt tải tải tác dụng tâm, kích thước d = 10mm, h = 35 mm + Phần vòng ngoài: có tác dụng đế cứng phẩn tử nhạy cảm đo lực đẩy ĐTR, dùng để cố định đầu dầm Kích thước R = 20mm, bề dày b= 5mm + Phần làm việc chính: dầm liên kết với trụ đặt tải vòng ngoài, kích thước: chiều rộng a = 5mm; bề dầy b = 3mm Với kích thước lựa chọn vậy, vật liệu lựa chọn ban đầu thép C45, sau đặt tải phần mềm mô ta thu kết sau: Hình 3.13: Phần tử nhạy cảm sau đặt tải Tuy hình mô phần tử nhạy cảm thể biến dạng dầm làm việc, nhiên muốn đảm bảo chất lượng điều kiện tiên phần tử nhạy cảm phải làm việc dải tuyến tính, sau kết khảo sát tuyến tính phần tử nhạy cảm này: Bảng 3.8 Tải trọng (KG) 200 400 600 800 1000 Chuyển vị (10^-5 m) 4,04 8,09 12,13 16,18 20,22 Hình 3.14: Đồ thị khảo sát tuyến tính phần tử nhạy cảm cảm biến đo lực tác dụng lên vai xạ thủ Nhận xét: Như vậy, phẩn tử nhạy cảm thỏa mãn điều kiện làm việc dải tuyến tính Tương tự cách làm trên, khảo sát tuyến tính phần tử nhạy cảm vật liệu thép 30XA thép 38ХН3МФА, kết thu sau: Đối với thép 30XA: Bảng 3.9 Tải trọng (KG) 200 400 600 800 1000 Chuyển vị (10^-5 m) 3,85 7,71 11,56 15,41 19,26 Hình 3.15: Đồ thị khảo sát tuyến tính phần tử nhạy cảm cảm biến đo lực tác dụng lên vai xạ thủ với thép 30XA Đối với thép 38ХН3МФА: Bảng 3.10 Tải trọng (KG) 200 400 600 800 1000 Chuyển vị (10^-5 m) 3,851 7,702 11,553 15,404 19,255 Hình 3.16: Đồ thị khảo sát tuyến tính phần tử nhạy cảm cảm biến đo lực tác dụng lên vai xạ thủ với thép 38ХН3МФА Nhận xét: Vậy với phần tử nhạy cảm cảm biến đo lực tác dụng lên vai xạ thủ với ba loại thép chất lượng tốt đáp ứng yêu cầu làm việc dải tuyến tính Cùng với phân tích ưu nhược điểm loại vật liệu phần trên, yêu cầu tuổi thọ cảm biến khoảng 10 năm, 15 năm thép C45 không lựa chọn làm vật liệu để chế tạo loại cảm biến Tuy nhiên, so với yêu cầu thực tế nhiệm vụ dùng lần, chọn vật liệu thép C45 đảm bảo tính kinh tế mà đảm bảo xác cao Đối với loại thép 38ХН3МФА, chất lượng tốt song chế tạo vật liệu khó khăn mà giá thành cao loại vật liệu không thỏa mã điều kiện kinh tế Duy có thép 30XA, giá thành cao so với thép C45, xét thời gian tuổi thọ làm việc lâu phương án lựa chọn tốt Vậy, phương án lựa chọn vật liệu để chế tạo phần tử nhạy cảm cho cảm biến ĐTR hay cảm biến đo lực tác dụng lên vai xạ thủ vật liệu thép 30XA lựa chọn tối ưu Nếu sử dụng lần nên chọn thép C45 vừa kinh tế mà đảm bảo độ xác 3.2 Tính toán xác định hệ số nhạy cảm F Hình 3.17: Phương pháp xác định hệ số nhạy cảm Để xác định hệ số nhạy cảm phần tử nhạy cảm chế tạo cảm biến, xét phần trụ làm việc để dán tem biến dạng, với cách dán tem theo mạch cầu hai tem đo hai tem bù Hai tem đo dán phần trụ, hai tem bù dán phần đế cứng để đảm bảo hai tem bù không bị biến dạng cảm biến làm việc Như hình 3.17 ta thấy, tem số để đo biến dạng dọc, cảm biến chịu lực, nén phần tử nhạy cảm xuống, tem số lấy theo chiều âm, phần tử nhạy cảm bị nén xuồng đồng nghĩa với bề ngang phình ra, tem số đo biến dạng ngang lấy theo chiều dương: Ta có: ɛd = ɛn = Trong đó: F = - tải trọng E = 211 GPa – mô đun đàn hồi vật liệu (thép 30XA) ν = 0,29 – hệ số poision (thép 30XA) d = 15mm – đường kính phần tử nhạy cảm Hệ số nhạy cảm: S = 0,5 g |ɛd - ɛn| Trong đó: g = 2,11 – số tem (xem bảng 2.6) Kết tính toán: S = 1,826 x 10-4 mV/V CHƯƠNG THÍ NGHIỆM ĐỐI CHỨNG CẢM BIẾN ĐƯỢC CHẾ TẠO VỚI CÁC LOẠI CẢM BIẾN NHẬP NGOẠI HIỆN ĐANG ĐƯỢC SỬ DỤNG 4.1 Mục đích thử nghiệm - Mục đích Xác định lực giật theo phương dọc trục súng tiểu liên AK lắp giá chuyên dùng bắn sử dụng loại cảm biến vừa chế tạo loại cảm biến nhập ngoại LB 3k - Đối tượng đo: Súng tiểu liên AKM bắn giá chuyên dụng 4.2 Phương pháp hệ thống đo 4.2.1 Hệ thống đo sử dụng loại cảm biến nhập ngoại LB-3K a) Hệ thống đo loại cảm biến nhập ngoại LB3K - Hệ thống thu thập xử lí số liệu hãng KMT (KMT-MC16), - Cảm biến áp điện LB- 3k - Bộ gia công tín hiệu AIC Hình 4.1: Hệ thống đo lực giật súng tiểu liên AK b) Mô hình kết cấu thực nghiệm bố trí vị trí đo súng Kết cấu thực nghiệm bao gồm phận: - Súng tiểu liên AKM lắp giá cố định với khung giá cảm biến - Mô hình kết cấu thực nghiệm bố trí súng (Hình 4.2) Hình 4.2: Mô hình bắn giá đồ gá đo lực giật 4.2.2 Hệ thống đo sử dụng loại cảm biến chế tạo Hình 4.3: Phương thức bố trí cảm biến chế tạo cảm biến L3K lên giá thử 4.2.3 Các điều kiện thực nghiệm - Điều kiện môi trường: Thực nghiệm tiến hành hầm thử nghiệm Học viện Kỹ thuật Quân sự: + Nhiệt độ môi trường 32o C; + Độ ẩm 65%; + Không bị ảnh hưởng yếu tố tác động khác - Súng dùng thử nghiệm phải súng (cấp 1,2), kiểm tra kỹ thuật theo quy định - Đạn dùng thử nghiệm cấp cấp 2, lô, xưởng sản xuất, điều kiện bảo quản - Các điều kiện khác: Mục đích thực nghiệm xác định lực giật súng bắn Để đảm bảo kết đo ổn định phản ánh trình xảy bắn yêu cầu kết cấu thực nghiệm nêu có yêu cầu quy trình tiến hành thực nghiệm Nghĩa sau kiểm tra, lắp súng giá, tiến hành bắn vài phát bắn, loạt bắn để ổn định hệ thống thực nghiệm trước lấy kết đo thức 4.3 Các phương án đo kết đo Quá trình đo thực theo phương án đo trình bày bảng Bắn thực nghiệm thực theo hai chế độ bắn: bắn phát bắn loạt viên Tiến hành đo lực giật cảm biến LB-3K nước chế tạo cảm biến đo lực nhóm đề tài thiết kế chế tạo hệ thống đo NISCXI 1000 bố trí giá thử Hình 4.3: Hệ thống đo lực giật thiết bị NI-SCXI-1000 4.3.1 Phương án đo Các phương án đo Bảng 4.1 Phương án đo Lần đo Hình thức bắn Ghi Đo lực giật súng tiểu liên AK (sử dụng HTĐ cảm biến LB-3K) Bắn phát Trên giá Đo lực giật súng tiểu liên AK (sử dụng HTĐ cảm biến LB-3K) Bắn loạt viên Trên giá Đo lực giật súng tiểu liên AK (sử dụng HTĐ cảm biến chế tạo) Bắn phát Trên giá Bắn loạt viên Trên giá Thông số đo Đo lực giật súng tiểu liên AK (sử dụng HTĐ cảm biến chế tạo) Tổng số phát bắn 40 4.3.2 Kết đo * Kết đo bắn phát giá sử dụng cảm biến LB-3k Hình 4.4: Đồ thị kết đo lực giật điểm xạ viên bắn giá Bảng 4.2 Bảng kết bắn phát giá Lần bắn Giá trị(N) Fmax(N) 82,9 74,5 80,8 82,5 83,7 t(s) 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 Xử lý kết quả: Fmaxtb = (82,9 + 74,5 + 80,8 + 82,5 + 83,7) / = 80,88 N ttb = 0,06 s * Kết đo bắn phát giá sử dụng cảm biến chế tạo Hình 4.5: Đồ thị kết đo lực giật điểm xạ viên giá Bảng 4.3 Kết bắn phát giá Lần bắn Giá trị (N) Fmax (N) t (s) 76,04 0,08 78,2 0,08 80,7 0,08 85,6 0,08 76,5 0,08 Xử lý kết quả: Fmaxtb = (76,04 + 78,2 + 80,7 + 85,7 + 86,5) / = 81,42 N ttb = 0,08 s Sai số tương đối giá trị lớn lực giật bắn phát cảm biến chế tạo so với cảm biến LB-3K là: δ (%) = 81,42 - 80,08 * 100% ≈ 1,7% 80,88 So sánh đối chứng cảm biến LB-3K cảm biến chế tạo ta thấy giá trị lực giật lớn hai cảm biến đo đồng với Tuy nhiên hình dạng đường cong cảm biến chế tạo có độ nhiễu cao hơn, giá trị phát bắn có độ chụm thấp so với cảm biến nhập ngoại, điều cảm biến có kích thước lớn nên chịu ảnh hưởng đồ gá khả triệt nhiễu cảm biến chế tạo chưa khắc phục triệt để cảm biến nhập ngoại * Kết đo bắn loạt giá sử dụng cảm biến LB-3k Hình 4.6: Đồ thị kết đo lực giật loạt viên bắn giá Bảng 4.4 Bảng Kết đo bắn loạt viên giá Lần bắn Giá trị (N) Fmax(mV) t(s) 87,81 0,26 86,37 0,26 90,44 0,26 89,87 0,26 91,24 0,26 Xử lý kết quả: Fmaxtb = (87,81 + 86,37 + 90,44 + 89,87 + 91,24) / = 89,14 N ttb = 0,26 s * Kết đo bắn loạt giá sử dụng cảm biến chế tạo Hình 4.7: Đồ thị kết đo lực giật loạt viên bắn tỳ vai Bảng 4.5 Kết đo bắn loạt viên tỳ vai Lần bắn Giá trị(N) Fmax(N) t(s) 79,25 0,33 82,65 0,33 80,06 0,33 85,76 0,32 90,54 0,33 Xử lý kết quả: Fmaxtb = (79,25 + 82,65 + 80,06 + 85,76 + 90,54) / = 83,65 N ttb = 0,33 s Sai số giá trị lực giật trung bình lớn cảm biến chế tạo so với cảm biến LB-3K là: δ (%) = 83,65 - 89,14 *100% ≈ 6,16% 89,14 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Sau so sánh kết bắn thử nghiệm cảm biến nhập ngoại cảm biến nhóm đề tài tự chế tạo, ta thấy kết chúng có kết sai khác không lớn Từ ta thấy thiết kế, chế tạo cảm biến đo lực nén nhóm đề tài hợp lý có tính khả thi cao Kết đề tài giải nhiệm vụ trước mắt thiết kế, chế tạo loại cảm biến đo lực nén phục vụ giảng dạy Học viện * Tổ đề tài kiến nghị thủ trưởng Học viện quan chuyên ngành tiếp tục cấp kinh phí để nhóm đề tài tiếp tục nghiên cứu sâu chế tạo thêm số loại cảm biến đo lực nén với dải đo khác có độ xác cao phục vụ công tác nghiên cứu Học viện Tài liệu tham khảo Dung sai lắp ghép - Ninh Đức Tốn - Nhà xuất Giáo Dục – 2000 Giáo trình Vẽ kỹ thuật khí - Trần Hữu Quế, Tập I, Tập II - NXB Giáo dục năm 2004 Phần mềm Inventer Phần mềm Maple Phần mềm SolidWorks 2014 Phần mềm ANSYS 14.5 Sổ tay dung sai - Bộ môn công nghệ sửa chữa khí - NXB Học viện kỹ thuật quân sự, năm 1968 Giáo trình đo lường thử nghiệm vũ khí; Nguyễn Thái Dũng, Nguyễn Lạc Hồng, Bùi Trọng Tuấn, Học viện kỹ thuật Quân sự, 2007 [...]... áp suất khí quyển, cần phải nghiên cứu quy luật phụt khí từ buồng đốt ra ngoài khí quyển qua loa phụt sau khi thuốc phóng cháy hết Thời kỳ phụt khí tự do: Các thông số của khí trong buồng đốt ở thời điểm bất kì t > t k trong thời kỳ phụt khí tự do có thể được xác định trên cơ sở giả thiết: quá trình phụt khí là gần dừng và đoạn nhiệt Nhiệt độ T, thể tích riêng v, mật độ điểm trong thời kỳ phụt khí tự... trưng cơ bản của động cơ, nhất là xung lượng toàn phần của lực đẩy; Hình 2.1: Mối quan hệ áp suất khí thuốc vào thời gian làm việc của động cơ a Liều phóng cháy từ các bề mặt bên (lỗ); b Liều phóng cháy từ bề mặt đầu Thời kỳ phụt khí tự do: Đây là thời kỳ cuối cùng của quá trình làm việc Thời kỳ này được bắt đầu từ khi thuốc phóng cháy hết cho đến khi áp suất của khí thuốc cân bằng với áp suất khí quyển... 2.1.1 Các thời kỳ làm việc đặc trưng của ĐTR Như đã nêu ở phần trên, các đặc trưng cơ bản của quá trình làm việc của ĐTR gồm: lực đẩy, thời gian làm việc và xung lượng đơn vị của lực đẩy Trên cơ sở phân tích sự làm việc của động cơ, quá trình khí động trong ĐTR có những đặc tính sau: - Trong thời gian làm việc dòng khí luôn được bổ sung khối lượng từ bề - mặt cháy của nhiên liệu, Có sự biến dòng cục... làm việc thực tế của động cơ, còn độ chính xác của các kết quả phụ thuộc vào phương pháp đo áp suất và dụng cụ đo Các kết quả này có thể được đánh giá một cách phù hợp về chế độ chính xác của chúng Nhược điểm của phương pháp giải bài toán cơ bản thuật phóng trong của ĐTR bằng phương pháp thực nghiệm là: phải có sẵn các động cơ và phòng thí nghiệm thích hợp Ngoài ra những nghiên cứu bằng thực nghiệm rất... nhược điểm là: độ chính xác thấp hơn so với phương pháp thực nghiệm Hệ phương trình giải bài toán cơ bản thuật phóng trong được thiết lập trên cơ sở các mối quan hệ về nhiệt động và khí động mô tả trạng thái của môi chất trong buồng đốt và loa phụt của động cơ, có kể tới đặc tính quá trình cháy và tạo khí của liều phóng Các số liệu ban đầu là các đặc trưng kích thước bên trong của buồng đốt, loa phụt;... đặc trưng đối với từng động cơ cụ thể Trong thời kỳ khởi động động cơ áp suất tăng nhanh từ giá trị Kết thúc thời kỳ này là mở đầu thời kỳ làm việc của động cơ; Thời kỳ làm việc của động cơ: Thời kỳ này được bắt đầu từ khi áp suất khí thuốc trong buồng đốt đạt giá trị áp suất làm việc cho đến khi thuốc phóng cháy hết Đây là thời kỳ cơ bản và có thời gian dài nhất Các đặc trưng làm việc của thời kỳ... phụt khí tự do 2.1.3 Kết quả tính toán a Các tham số ban đầu Chương trình tính toán: Chương trình xác định quy luật thay đổi áp suất khí thuốc trong buồng đốt theo thời gian (phụ lục 1) ĐCTL C5K là loại động cơ cỡ nhỏ, phù hợp trong quá trình thí nghiệm Các tham số ban đầu được ghi trong bảng 2.1 Bảng 2.1 STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Các tham số Thông số hình học của động cơ Đường... thời gian (p(t)) từ t = 0 đến khi kết thúc quá trình làm việc của động cơ là vấn đề có ý nghĩa quan trọng trong khai thác sử dụng cũng như trong tính toán, thiết kế và được gọi là bài toán cơ bản thuật phóng trong của ĐTR (bài toán thuận) Các kết quả của lời bài toán ở dạng đồ thị áp suất p(t) là cơ sở: - Đánh giá chất lượng động cơ sẵn có và thay thế liều phóng cho ĐTR Tính toán thiết kế về mặt kết... vậy: bài toán cơ bản thuật phóng trong ĐTR được giải bằng phương pháp thực nghiệm chỉ ở giai đoạn cuối của quá trình thiết kế các động cơ mới để kiểm tra những giả thiết và những tính toán về mặt kết cấu hoặc trong quá trình khai thác các loại động cơ để kiểm tra sự hoạt động cũng như các tính năng thuật phóng của chúng: ví dụ sau thời gian bảo quản lâu dài v.v… Phương pháp giải bài toán cơ bản thuật... phần vượt âm của loa phụt tốc độ chuyển động của dòng khí lớn - hơn tốc độ âm thanh, Khi loa phụt làm việc ở chế độ không tính toán sẽ có hiện tượng đứt dòng từ thành của loa phụt Trong thời kỳ khởi động và ngắt động cơ, chuyển động của dòng khí là không dừng Dựa vào đặc tính các quá trình xảy ra trong buồng đốt và quy luật thay đổi của áp suất khí thuốc trong buồng đốt theo thời gian p(t), có thể ... mm, hđế = 10 mm; + Phần trụ giữa: dtrụ = 15 mm, htrụ = 30 mm; + Phần tai chống lọt khí thuốc: Rv = 20 mm, hv = mm; + Phần tai tạo liên kết ren phần tử nhạy cảm với vỏ hộp: R t = 15 mm, ht = mm;... DẠNG Hình 2.9: Sơ đồ khối biểu diễn tem biến dạng Tem biến dạng sử dụng phổ biến nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ, đặc biệt việc định lượng độ bền, độ võng, miền biến dạng đàn hồi công trình... có nhiều tổ hợp tem- phần tử biến dạng để đo tải đặc biệt cho máy công cụ hệ đo lực tiện, phay, khoan, mài v.v Trong số lượng phần tử biến dạng 2; 3; 4; số lượng tem tương ứng 8; 12; 16; 20