K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV NGHIấN CU NG LC HC BNG N KHI TNH N CC LC CN, KHE H MT BNG V NH HNG CA CNG BNG N N QU TRèNH KẫO BNG SNG I LIấN RESEARCH METALLIC LINK BELT DYNAMICS WHEN CONSIDERING THE OBSTACLES, SLITS METALLIC LINK BELT AND INFLUENCE OF THE HARDNESS THE PROCESS TO PULL METALLIC LINK BELT OF HEAVY MACHINE GUNS GS.TS Nguyn Hng Lanha; ThS V Xuõn Longb; ThS Nguyn Th Ti Khoa V khớ, Hc vin K thut Quõn s a nguyenhonglanh@yahoo.com.vn; blongvhp@gmail.com TểM TT Mụ hỡnh bng n cú tớnh n khe h v cỏc lc cn tỏc dng lờn mi mt bng rt phc v cha c nghiờn cu c th Cỏc nghiờn cu v ngoi nc ch dng li mc coi bng n l dõy mm lm vic kộo Vi ni dung c nghiờn cu, bi bỏo xõy dng mụ hỡnh sỏt vi thc t cú k n cỏc lc cn, khe h mt bng v xột n nh hng ca cng bng n n quỏ trỡnh kộo bng sỳng i liờn p dng vo sỳng i liờn PKMS gii bi toỏn tng hp mỏy t ng v bng n bn T khúa: ng lc hc, dõy mm, lc cn, khe h, i liờn, bng n ABSTRACT The model metallic link belt taking into slits and the obstaclesacting on link belt very complex and has not been studied in detail The domestic and foreign researchers stop at the level of the metallic link belt as soft wire work when dragging With content being studied, article modeling realistically have to mention the obstacle, slits and consider theinfluence of hardness metallic link belt to the process pull for heavy machine guns Apply at PKMS guns to solve synthetic automaton and metallic link belt when fired Keywords: Dynamics, soft wire, obstacle, slits, heavy machine gun, metallic link belt T VN Bi toỏn ng lc hc mỏy t ng ca v khớ t ng ó c nhiu nh khoa hc v ngoi nc nghiờn cu v cú nhiu kt qu tin cy [1],[3],[8] Vic nghiờn cu kt hp gia bi toỏn ng lc hc mỏy t ng v ng lc hc bng n ang c t cp thit b sung vo ti liu nghiờn cu cng nh cỏc tớnh toỏn thit k, s dng cú hiu qu cao nht i vi bi toỏn ng lc hc bng n, cỏc nghiờn cu v ngoi nc ch dng li mc coi bng n l dõy mm c kho sỏt nh mt si n hi vi lng phõn b u, lm vic kộo [5],[7],[8] Mụ hỡnh tớnh toỏn sỏt vi thc t hn l mụ hỡnh m ú lng trung ca n v mt bng c t ti cỏc mt bng v ni vi bng cỏc liờn kt n hi khụng lng, cú cng K b BI TON NG LC HC BNG N Cể K N CC LC CN, KHE H MT BNG SNG I LIấN Trong bi toỏn ng lc hc bng n, k n cỏc lc cn, khe h tỏc dng vo mt bng ta s dng gi thit: c cu c coi nh to thnh t cỏc khõu cng, cũn cỏc khõu mm nht c coi nh khõu khụng lng v n hi 848 K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV 2.1 Cỏc gi thit v mụ hỡnh tớnh toỏn 2.1.1 Cỏc gi thit nghiờn cu tỏch bch chuyn ng bng n bn lot, vi gi thit hp sỳng c khúa c nh, mi chuyn ng ca bng n bn u múng kộo bng tỏc ng, gõy nờn chuyn ng quay v chuyn ng tnh tin theo cỏc phng khỏc Mụ hỡnh bng n cú tớnh n khe h v cỏc lc cn tỏc dng lờn mi mt bng rt phc Trờn c s cỏc nghiờn cu v c hc dõy mm v na mm cng nh cỏc phng phỏp mụ phng tớnh cht n nht ca dõy mm, na mm, Bng n c ri rc hoỏ thnh n phn t ng vi mi viờn n v cỏc mt bng gii quyt Bi toỏn ny ta coi lng ca n v mt bng c t ti cỏc mt bng v ni vi bng cỏc liờn kt n nht v cỏc khp quay phi mụ men (hỡnh 2.1), ú cng K i l cng chng kộo ca khõu ni mt bng viờn n th i, C i l h s cn nht ca khõu ni mt bng viờn n th i Chu tỏc dng ca cỏc ngoi lc nh lc kộo bng, lc cn ca múng gi bng, trng lng ca tng viờn n v mt bng, lc gi ti ca ca hp cha bng n Lc ma sỏt gia viờn n v mỏng dn hng ca b tip n l f m , Phn lc gia mt nghiờng ca b tip n vi viờn n th bng n f pl 2.1.2 Mụ hỡnh tớnh toỏn dao ng bng n bn Mụ hỡnh h vt Y1 Y0 Fkb Z1 O0 Z0 X0 Y2 Y3 O1k1 k2 X1 O2 k2 X2 Z2 k31 Z3 O3 Fgb k33 k32 P P Fmd X3 Z4 P k41 O4 k42 P Xk51 Z5 O5 Y4 Y5 P X5 Yn-1 Yn Zn-1 On-1 Zn P Fhdy On Xn Fhdx Xn-1 Hỡnh 2.1: Mụ hỡnh tớnh toỏn dao ng bng n bn T nhng gi thit ó a ra, mụ hỡnh chung cho bng n vi n viờn n trờn on treo ca bng l n p vt rn (Hỡnh 2.1) - Vt 1: viờn n 1, nm múng kộo bng, lng m , cú tõm t ti O - Vt 2: viờn n 2, nm mỏng dn ca b tip n, lng m v cú tõm t ti O - Vt 3: viờn n 3, nm trờn mt nghiờng ca b tip n, lng m v cú tõm t ti O - Vt 4: viờn n 4, c treo trờn dõy bng, lng m v cú tõm t ti O - Vt n p : viờn n th n, l viờn n ti ca ca hp tip n, lng m v cú tõm t ti O n 849 K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV 2.1.3 Cỏc h trc ta , to suy rng, cỏc lc tỏc dng lờn bng n Cỏc h trc to Chn h quy chiu quỏn tớnh c nh gn vi trỏi t v gn cho mi vt thuc h mt h trc ta Cỏc h trc ta c chn nh hỡnh 2.1 bao gm: = {O0 X 0Y0 Z } ; = {O1 X 1Y1Z1} ; = {O X 2Y2 Z } ; i = {Oi X iYi Z i } ; Ta suy rng v bc t ca c h Trong trng hp tng quỏt, v trớ ca vt rn khụng gian c xỏc nh bit c v trớ ca gc ta ng gn vi vt (3 ta ) v hng ca h ta ny (3 ta ) [6],[9] C h kho sỏt gm n p vt rn nờn cú 6n p ta suy rng Do liờn kt gia cỏc vt v cỏc viờn n ch chuyn ng mt phng vuụng gúc vi mt phng bn v ng trc nũng nờn 6n p ta ny khụng c lp, cn xỏc nh c cỏc phng trỡnh liờn kt loi b s bc t d ca c h Chuyn ng ca viờn n c xỏc nh trng hp: Trng hp th nht l gia cỏc viờn n ng thi cú khe h, gia cỏc viờn n khụng cú liờn kt v lc n hi Trong trng hp ny, viờn n th v loi b c bc t do, cỏc viờn n t th n nviờn cũn li loi b c bc t Trng hp cũn li khụng cú khe h gia cỏc viờn n xut hin thờm cỏc lc n hi ti cỏc mt bng Nh vy, s ta suy rng ca c h ph thuc vo s lng cỏc viờn n c treo trờn dõy bng thun tin quỏ trỡnh xõy dng v chng trỡnh húa gii h phng trỡnh vi phõn mụ t dao ng ca c h, gi s vt l n p Gi s bc t ca c h l n q nq= 6n p 3n p 4= 3n p (1) Vộct ta suy rng ti thiu ca c h: q = q1 q2 = x1 x2 q3 q4 x3 q9 qnq q5 q6 q7 q8 y3 x4 y4 xn yn p p T n T p Xỏc nh v trớ im bt k thuc c h theo ta suy rng Trong h ta c nh = {O0 X 0Y0 Z } , v trớ mt im thuc c h hon ton c xỏc nh theo ta suy rng, im ny l tựy ý v thuc vt bt k Vộct xỏc nh v trớ im k i_1 h ta : i) = Ri + A0i ui(_1 ri(0) _1 Trong cụng thc (2), (2) Ri l vộc t xỏc nh v trớ gc ca h ta ng Oi, A0i l ma trn chuyn h trc ta i v h , (i ) A0i ch ph thuc ta suy rng i ,i ui _1 l ta T i) onst , u (yii )_1 const = u xi(i )_1 u (yii )_1 = ; u xi(i )_1 c= im ki_1 h ta ng i ui(_1 Hoc ta cú th xỏc nh v trớ im k i1 nh sau: ( i 1) ri (0) Ri A0i 1ui(_i 21) + A0i d mb _1 =+ (3) ( i 1) Trong cụng thc (3), Ri l vộc t xỏc nh v trớ gc ca h ta ng O i-1 , u(i 1) _ l ta im k (i-1)_2 h ta ng i1 ; T ui(_i 21) = u x(i(i 1)1) _ u (yi(i1)1) _ , T k xi(i )_1 k x(i(i 1)1) _ k yi(i )_1 k y(i(i 1)1) _ = u x(i(i 1)1) _ c= onst ; u (yi(i1)1) _ const ; d db(i 1) = 850 K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV Nh vy, xỏc nh Ri ta cú cụng thc sau: ( i 1) Ri = R(i 1) + A0i 1u((ii1)1)_ + A0i 1d mb A0i u((ii)1) _1 (4) Xỏc nh cỏc lc tỏc dng lờn c h Ta d dng xỏc nh c cỏc lc trng trng tỏc dng lờn cỏc vt thuc c h t ti tõm ca vt O i , lc kộo bng n, lc cn múng gi bng, lc ma sỏt gia viờn n khung b tip n [4],[6],[7] Lc ma sỏt ca mt nghiờng b tip n vi viờn n th (vt 3) (0) Gi rbd 34 l vộct xỏc nh v trớ im tip xỳc gia viờn n th v mt nghiờng b tip n h ta c nh O0 X 0Y0 Z Khi r34(0) > rbd(0)34 ngha l viờn n th v mt nghiờng cú khe h thỡ phn lc bng khụng Ngc li thỡ lc ma sỏt c tớnh nh sau: f ms = kms Qd cos (5) Trong ú: l gúc nghiờng ca b tip n; k ms h s ma sỏt ti mt nghiờng ca b tip n Lc n hi cỏc mt bng (0) Gi ri _ i +1 l bin dng tuyt i, bin dng s bng khụng khõu ni gia hai mt bng cú khe h Gi i _ i +1 l bin dng tng i ca khõu ni viờn n th i vi viờn th i+1, L 0_ i l chiu di ban u ca khõu ni viờn n th i v th i+1, L i_i+1 l chiu di ti thi im ang xột ca mt bng T gi thit dõy mm, na mm ch chu kộo, khụng chu nộn ta cú: ri (0) _ i +1 i _ i +1 = L0 _ i ri (0) _ i +1 (6) ri (0) _ i +1 < (0) (0) (0) (0) (0) Vi ri _ i +1 = Li _ i +1 L0 _ i= , Li r(i +1) _1 ri _ , ú r(i +1) _1 ; ri _ l v trớ cỏc im ni ca cỏc khõu n hi c xỏc nh theo cụng thc: ri(0) Ri + A0i uii _ ; _2 = i r((0) Ri + A0i uii _ + A0i d mb i +1) _1 = (7) Trong trng hp n hi tuyn tớnh thỡ lc n hi c xỏc nh nh sau: Fdhi = K i i _ i +1 (8) Lc n hi gia mt bng th i v th i+1 chiu lờn h ta c nh c xỏc nh: (0) Fdhi = A0i Fdhi 0 T (9) Lc cn vt liu gia viờn n th i v th i+1 Lc cn gia mt bng th i v th i+1 c xỏc nh nh sau: Cii _ i +1 Fcni = khi ri (0) _ i +1 ri (0) _ i +1 < Trong ú: i c tớnh bng cỏch ly o hm biu thc (6) 851 (11) K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV (r((0) (0) i +1) _1 ri _ ) L0 _ i i _ i +1 = ri (0) _ i +1 (12) ri (0) _ i +1 < Khi chiu lờn h ta c nh ta cú: Fcni(0) = A0i [ Fcni 0] (13) 2.2 Phng trỡnh vi phõn mụ t dao ng ca bng n 2.2.1 Phng trỡnh chuyn ng ca bng n Phng trỡnh Lagrange loi ỏp dng cho c h vi n r ta suy rng l: d T T Qj = dt q j q j (14) T - tng ng nng ca c h; Trong ú: q j - ta suy rng c lp th j; Q j - lc suy rng tng ng vi ta suy rng q j 2.2.2 ng nng ca c h Tng ng nng ca c h: T= np =i Trong ú: - n p T ( Ri mRi + iT A0( i ) I i A0( i )T i ) 2i1 1= Ti T = (15) Ri l vộct trng tõm ca vt i h trc O ; - i l vộct tc gúc ca vt i biu din h trc O ; - A0i l ma trn chuyn t h trc Oi - I i l Tenx quỏn tớnh ca vt i vi h trc v h trc O0 ; Oi 2.2.3 Lc suy rng Lc suy rng ca trng lc, lc kộo bng, lc n hi, lc cn nht gia lc cn múng gi bng, lc ma sỏt gia vt v mỏng dn, lc gi ti ca ca hp bng np nq QP = PigT =i =j q Ri T R1 QF = ; kb Fkb = , QFdh q j q j j =1 n ri(_01 ) r((i 01) )_ QFcn F = , q q =i =j j j np ri(_01 ) r((i 01) )_ F q q , =i =j j j np nq T dhi q Ri T R QFms = Fi , QFhd = Fhd 15 q j q j =i =j j =1 np nq nq n T T cni BI TON NG LC HC BNG N V NG LC HC MY T NG KHI K N CC LC CN V TRNG LNG N TP TRUNG TI CC MT BNG Kt hp h phng trỡnh thut phúng [3],[5],[7],[8], h phng trỡnh mụ t quỏ trỡnh nhit ng bung khớ [3],[5],[7],[8] h phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca mỏy t ng coi cỏc khõu cng tuyt i v khụng cú khe h [7], bi toỏn ng lc hc mỏy t ng v bng n c ghộp h phng trỡnh nh sau: 852 K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV Trong h phng trỡnh vi phõn (16) chớn phng trỡnh u dựng xỏc nh quy lut ỏp sut khớ thuc nũng v bung khớ Hai phng trỡnh t 10 n 11 xỏc nh tc v dch chuyn ca khõu c s, phng trỡnh 12 l phng trỡnh chuyn ng bng n l = v13 ; gps v = ; q p z = ; Ik k= (1 + z + 3à z ) z G (1 ) Gn ; * W (1 + z + 3à z ) z + sv3 ; 5.= f (1 + z + 3à z ) z kt p kpW k pG (1 ) k pGn ; p 6.= W b = ( Gn Gk ) 10G1x 11G x ; Wb = s pV ; k pGn k pb ( Gk + 10G1x + 11G x ) ktb pb kpbWb ; p b = Wb X = V ; 10 11 Q1 m12V C0 X ; V = m11 d T T Qj 12 = dt q j q j (16) Trờn hỡnh (3.1) trỡnh by s tng quỏt gii phng trỡnh vi phõn sỳng t ng trớch khớ v phng trỡnh vi phõn chuyn ng bng n 5,6 Tớch phõn h phng trỡnh vi phõn cho bc Cu trỳc h phng trỡnh vi phõn Fkb P,Pb P,W, Pt TPT Pt Bung khớ Pt MT Xbd,Vbd Pt Bng n G X,V S 10 11 Hỡnh 3.1: S tớnh toỏn MT kiu trớch khớ v bng n Trong s (Hỡnh 3.1), chc nng cỏc khi: 1- a vo cỏc iu kin ban u; - Xỏc nh cỏc lc tỏc dng lờn khõu c s; - Xỏc nh giỏ tr cỏc lc cn; - Xỏc nh giỏ tr K i v i ; 5,6- Xỏc nh cỏc h s i; - Cú xy va chm hay khụng; - Tớnh bin thiờn tc va chm; - Phõn tớch iu kin kt thỳc tớnh toỏn; 10 - Ghi kt qu; 11 - Dng mỏy Kt qu tớnh toỏn ỏp dng vi sỳng i liờn PKMS bn lot 853 K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV Gii bi toỏn ng lc hc mỏy t ng v bng n vi s liu u vo theo [1],[2],[5],[7] Ta cú kt qu biu din cỏc th sau: Hỡnh 3.2: th ỏp sut khớ thuc nũng sỳng, bung khớ (bờn trỏi) v th dch chuyn, tc ca khõu c s (bờn phi) Bng 3.1: Bng thụng s chuyn ng ca b khoỏ nũng v kộo bng Th t bn (liờn thanh) Vn tc lựi ln nht b khoỏ nụng [m/s] Vn tc sau cựng b khoỏ [m/s] Thi gian lựi ca b khúa nụng [s] Thi gian chu trỡnh b khoỏ [s] Chiu di lựi b khúa [m] Quóng ng chuyn ng kộo bng b khoỏ lựi [m] Quóng ng chuyn ng kộo bng b khoỏ tin [m] 7,28 4,37 0,0269 0,084 0,143 0,0213 0,0216 7,16 4,37 0,0267 0,084 0,143 0,0213 0,0216 7,16 4,37 0,0267 0,084 0,143 0,0213 0,0216 7,16 4,37 0,0267 0,084 0,143 0,0213 0,0216 7,16 4,37 0,0267 0,084 0,143 0,0213 0,0216 Hỡnh 3.3: th lc kộo bng bn liờn phỏt (bờn trỏi) v dch chuyn ca cn kộo bng Lc kộo bng t giỏ tr ln nht 218 [N] Sau t giỏ tr ln nht, bn múng kộo bng chu tỏc dng ca cỏc lc cn ca múng gi bng, lc cn n hi, v m bo chuyn ng ờm cho viờn n khụng b va chm nờn lc kộo bng c gim nh biu din trờn th hỡnh 3.3 Cn kộo bng dch chuyn vo kộo viờn n i vo 22,7 mm nm ch v trớ tip n Hnh trỡnh y lờn ca khõu c s lm cn kộo bng dch chuyn i ngoi vt qua viờn n th vi quóng ng dch chuyn ỳng bng lỳc i vo 854 K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV NH HNG CA CNG BNG N N QU TRèNH KẫO BNG SNG I LIấN K=130 K=42 K=130 K=42 Hỡnh 4.1: th lc kộo bng v dch chuyn cn kộo bng thay i cng bng n Thay i cng bng n ( cng gia cỏc khõu ni mt bng) lm thay i lc n hi gia cỏc khõu ni Trong trng hp n hi tuyn tớnh, lc n hi Fdh = K tỏc ng ngc tr li cn kộo bng lm nh hng n quỏ trỡnh kộo bng v hot ng ca mỏy t ng Kho sỏt cng bng n vi cỏc giỏ tr sau: K = {42; 48; 60; 70; 80; 90; 98; 110; 120; 130} ( N / mm) ta xỏc nh thi gian chu k lm vic tng ng ca mỏy t ng v s thay i i vi lc kộo bng thi gian chuyn ng ca cn kộo bng nh trờn th hỡnh 4.1: - Khi gim cng bng n t 130 [N/mm] n 42 [N/mm] thi gian tr ca lc kộo bng tng t 0-0,011s Hin tng trờn dn n tc bn múng kộo bng trờn cn kộo bng gim, tc kộo bng vo ng tip n gim dn n chu k phỏt bn tng Cú ngha l cng bng n tng thỡ chu k phỏt bn gim Bng 4.1: nh hng ca cng K n thi gian chu k lm vic cng bng n [N/mm] 42 60 80 98 120 Chu k phỏt bn [s] 0,086 0,0843 0,0829 0,0817 0,0792 130 0,0785 Thời gian chu kỳ Quan hệ độ cứng băng đạn chu kỳ 0,087 0,086 0,085 0,084 0,083 0,082 0,081 0,08 0,079 0,078 20 40 60 80 100 120 140 Độ cứng băng đạn Hỡnh 4.2: th quan h gia cng bng n v chu k - Khi tng cng bng n thỡ chu k phỏt bn gim, tc l tc bn tng S bin thiờn ú ph thuc nhiu yu t, nhiờn õy ta khng nh mi quan h gia cng v chu k, khụng xột n cỏc yu t khỏc 855 K yu hi ngh khoa hc v cụng ngh ton quc v c khớ - Ln th IV - Mc nh hng ny cũn ph thuc vo vic thay i cng cú lm thay i lng bng n hay khụng - Khi thit k cn tham kho thờm cỏc yu t nhm bo m bng n cú th chuyn ng tng i vi sỳng, qu o ca n phi m bo gim ti a tip n cng bc Cỏc v trớ ch ca n phi chớnh xỏc m bo tip n c tin cy - Bc bng n phi nh nhng phi bo m bn nh v chớnh xỏc mi hng, tớnh n hi tt v cú trng lng nh KT LUN Qua ni dung nghiờn cu, bi bỏo ó gii quyt c bi toỏn ng lc hc bng n tớnh n cỏc lc cn, khe h mt bng v nh hng ca cng bng n n quỏ trỡnh kộo bng sỳng i liờn, qua ú kt hp vi h phng trỡnh vi phõn mỏy t ng gii quyt bi toỏn tng hp xỏc nh quy lut, chu k chuyn ng ca khõu c s mỏy t ng, bng n ỏnh giỏ c mc nh hng ca cng bng n n hot ng ca sỳng quỏ trỡnh bn lot TI LIU THAM KHO [1] Phm Huy Chng (1992), Tớnh toỏn thit k v khớ trờn mỏy tớnh ( ti nghiờn cu khoa hc), Hc vin K thut quõn s, H Ni [2] Phm Huy Chng (1998), Oerlikon sỏch tra cu v khớ, (sỏch dch), Hc vin K thut quõn s, H Ni [3] Phm Huy Chng (2002), ng lc hc v khớ t ng, Hc vin K thut quõn s, H Ni [4] Phan Nguyờn Di (1996), C hc h nhiu vt, Hc vin K thut quõn s, H Ni [5] Nguyn Vn Dng (2012) Nghiờn cu nh hng bin dng n hi mt s khõu n quỏ trỡnh lm vic ca mỏy t ng, Lun ỏn Tin s, Hc vin K thut quõn s [6] Nguyn Vn Khang (2007), ng lc hc h nhiu vt, NXB Khoa hc v K thut, H Ni [7] Trn Hng Thanh (2006), Nghiờn cu nh hng ca khe h khp ng ti quỏ trỡnh lm vic ca mỏy t ng, Lun ỏn Tin s, Hc vin K thut quõn s [8] . (1977), ,, THễNG TIN TC GI V Xuõn Long Khoa V khớ, Hc vin K thut Quõn s Email: longvhp@gmail.com T: 0936.274.185 Nguyn Hng Lanh - Khoa V khớ, Hc vin K thut Quõn s Email: nguyenhonglanh@yahoo.com.vn T: 0903.254683 856