兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 1296-1309.doi: 10.12382/bgxb.2022.0010
收稿日期:
2022-01-04
上线日期:
2022-07-04
通讯作者:
ZOU Chenlai, WANG Yushi*(), WANG Guangyu
Received:
2022-01-04
Online:
2022-07-04
摘要:
针对引信单自由度直线运动后坐保险机构设计优化问题,开展不同摩擦条件下侧压簧对惯性筒动态响应特性的影响研究。运用刚体动力学理论和ADAMS刚体动力学仿真软件,研究侧压簧即被保险件预压簧作用于后坐保险件上的摩擦力对后坐保险件在发射和跌落时动态响应特性的影响。得到有侧压簧即被保险件预压簧作用时后坐保险件在多种不同冲击过载作用下的位移响应和速度响应。研究结果表明:被保险件对后坐保险件的摩擦缓释效应有利于提高后坐保险机构的跌落安全性,而对后坐保险机构发射时正常解除保险影响十分有限;通过优化被保险件预压簧的预压抗力和/或被保险件与后坐保险件之间的摩擦系数,可使引信后坐保险机构的跌落安全性得到改善。
邹陈来, 王雨时, 王光宇. 摩擦对引信后坐保险件解除保险特性的影响[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1296-1309.
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参数对象 | 数值 |
---|---|
惯性筒质量m1/g | 0.18 |
惯性簧质量m2/g | 0.09 |
惯性簧刚度K1/(N·mm-1) | 0.2265 |
惯性簧预压量λ1/mm | 17.0 |
惯性簧预压力F1/N | 3.85 |
解除保险行程h/mm | 9.67 |
侧压簧预压力F2/N | 2.22 |
表1 一种迫击炮弹引信后坐保险机构设计参数
Table 1 Design parameters of the setback arming device of the mortar fuze
参数对象 | 数值 |
---|---|
惯性筒质量m1/g | 0.18 |
惯性簧质量m2/g | 0.09 |
惯性簧刚度K1/(N·mm-1) | 0.2265 |
惯性簧预压量λ1/mm | 17.0 |
惯性簧预压力F1/N | 3.85 |
解除保险行程h/mm | 9.67 |
侧压簧预压力F2/N | 2.22 |
参数类型 | 过载峰值k1/g | 作用时间(T/2)/ms |
---|---|---|
发射过载[ | 5576 | 9.12 |
跌落过载1[ | 5500 | 1.38 |
跌落过载2[ | 6600 | 0.58 |
跌落过载3[ | 7366 | 0.23 |
跌落过载4[ | 20000 | 0.10 |
表2 计算用弹丸发射过载和跌落过载参数
Table 2 Parameters of launch overload and drop overload for calculation
参数类型 | 过载峰值k1/g | 作用时间(T/2)/ms |
---|---|---|
发射过载[ | 5576 | 9.12 |
跌落过载1[ | 5500 | 1.38 |
跌落过载2[ | 6600 | 0.58 |
跌落过载3[ | 7366 | 0.23 |
跌落过载4[ | 20000 | 0.10 |
倾斜角度 摩擦系数μ | 跌落过载1 | 跌落过载2 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0° | 0.1° | 1.0° | 5.0° | 0° | 0.1° | 1.0° | 5.0° | |
0 | 0.937 | 0.946 | 0.946 | 0.949 | 0.834 | 0.846 | 0.847 | 0.850 |
0.05 | 0.952 | 0.955 | 0.954 | 0.951 | 0.858 | 0.862 | 0.859 | 0.853 |
0.10 | 0.966 | 0.966 | 0.963 | 0.954 | 0.887 | 0.878 | 0.873 | 0.857 |
0.15 | 0.983 | 0.977 | 0.972 | 0.956 | 0.922 | 0.896 | 0.887 | 0.860 |
0.20 | 0.997 | 0.988 | 0.983 | 0.960 | 0.966 | 0.915 | 0.903 | 0.863 |
0.25 | 1.013 | 1.000 | 0.993 | 0.962 | 1.028 | 0.937 | 0.920 | 0.867 |
0.30 | 1.030 | 1.013 | 1.003 | 0.965 | 1.164 | 0.960 | 0.938 | 0.871 |
0.35 | 1.048 | 1.026 | 1.014 | 0.969 | ∞ | 0.987 | 0.958 | 0.875 |
0.50 | 1.106 | 1.072 | 1.051 | 0.980 | ∞ | 1.094 | 1.032 | 0.887 |
1.00 | ∞ | 1.317 | 1.233 | 1.023 | ∞ | ∞ | ∞ | 0.938 |
表3 不同倾斜角度以跌落过载1和跌落过载2作用时不同摩擦系数对应的解除保险时间
Table 3 Time of arming with different friction coefficients under various impact overloadsms
倾斜角度 摩擦系数μ | 跌落过载1 | 跌落过载2 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0° | 0.1° | 1.0° | 5.0° | 0° | 0.1° | 1.0° | 5.0° | |
0 | 0.937 | 0.946 | 0.946 | 0.949 | 0.834 | 0.846 | 0.847 | 0.850 |
0.05 | 0.952 | 0.955 | 0.954 | 0.951 | 0.858 | 0.862 | 0.859 | 0.853 |
0.10 | 0.966 | 0.966 | 0.963 | 0.954 | 0.887 | 0.878 | 0.873 | 0.857 |
0.15 | 0.983 | 0.977 | 0.972 | 0.956 | 0.922 | 0.896 | 0.887 | 0.860 |
0.20 | 0.997 | 0.988 | 0.983 | 0.960 | 0.966 | 0.915 | 0.903 | 0.863 |
0.25 | 1.013 | 1.000 | 0.993 | 0.962 | 1.028 | 0.937 | 0.920 | 0.867 |
0.30 | 1.030 | 1.013 | 1.003 | 0.965 | 1.164 | 0.960 | 0.938 | 0.871 |
0.35 | 1.048 | 1.026 | 1.014 | 0.969 | ∞ | 0.987 | 0.958 | 0.875 |
0.50 | 1.106 | 1.072 | 1.051 | 0.980 | ∞ | 1.094 | 1.032 | 0.887 |
1.00 | ∞ | 1.317 | 1.233 | 1.023 | ∞ | ∞ | ∞ | 0.938 |
倾斜角度 摩擦系数μ | 跌落过载3 | 跌落过载4 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0° | 0.1° | 1.0° | 5.0° | 0° | 0.1° | 1.0° | 5.0° | |
0 | 4.471 | 4.359 | 4.358 | 4.329 | 6.389 | 6.278 | 6.276 | 6.239 |
0.05 | 4.037 | 4.243 | 4.262 | 4.303 | 5.918 | 6.222 | 6.248 | 6.196 |
0.10 | 3.656 | 4.127 | 4.167 | 4.277 | 5.494 | 6.167 | 6.219 | 6.153 |
0.15 | 3.319 | 4.011 | 4.071 | 4.251 | 5.113 | 6.112 | 6.190 | 6.110 |
0.20 | 3.021 | 3.895 | 3.976 | 4.224 | 4.769 | 6.057 | 6.161 | 6.066 |
0.25 | 2.757 | 3.780 | 3.881 | 4.197 | 4.458 | 6.002 | 6.133 | 6.023 |
0.30 | 2.522 | 3.666 | 3.786 | 4.169 | 4.177 | 5.947 | 6.104 | 5.980 |
0.35 | 2.312 | 3.552 | 3.691 | 4.141 | 3.922 | 5.891 | 6.075 | 5.937 |
0.50 | 1.802 | 3.214 | 3.408 | 4.055 | 3.285 | 5.726 | 5.988 | 5.807 |
1.00 | 0.848 | 2.155 | 2.504 | 3.760 | 2.009 | 5.179 | 5.696 | 5.375 |
表4 不同倾斜角度以跌落过载3和跌落过载4作用时不同摩擦系数对应的惯性筒最大位移
Table 4 Maximum displacement of the inertial unit with different friction coefficients under various impact overloads at different angles of inclination mm
倾斜角度 摩擦系数μ | 跌落过载3 | 跌落过载4 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0° | 0.1° | 1.0° | 5.0° | 0° | 0.1° | 1.0° | 5.0° | |
0 | 4.471 | 4.359 | 4.358 | 4.329 | 6.389 | 6.278 | 6.276 | 6.239 |
0.05 | 4.037 | 4.243 | 4.262 | 4.303 | 5.918 | 6.222 | 6.248 | 6.196 |
0.10 | 3.656 | 4.127 | 4.167 | 4.277 | 5.494 | 6.167 | 6.219 | 6.153 |
0.15 | 3.319 | 4.011 | 4.071 | 4.251 | 5.113 | 6.112 | 6.190 | 6.110 |
0.20 | 3.021 | 3.895 | 3.976 | 4.224 | 4.769 | 6.057 | 6.161 | 6.066 |
0.25 | 2.757 | 3.780 | 3.881 | 4.197 | 4.458 | 6.002 | 6.133 | 6.023 |
0.30 | 2.522 | 3.666 | 3.786 | 4.169 | 4.177 | 5.947 | 6.104 | 5.980 |
0.35 | 2.312 | 3.552 | 3.691 | 4.141 | 3.922 | 5.891 | 6.075 | 5.937 |
0.50 | 1.802 | 3.214 | 3.408 | 4.055 | 3.285 | 5.726 | 5.988 | 5.807 |
1.00 | 0.848 | 2.155 | 2.504 | 3.760 | 2.009 | 5.179 | 5.696 | 5.375 |
冲击过载 摩擦系数μ | 发射过载 | 跌落过载1 | 跌落过载2 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
仿真值/ms | 理论值/ms | 相对误差/% | 仿真值/ms | 理论值/ms | 相对误差/% | 仿真值/ms | 理论值/ms | 相对误差/% | |
0 | 1.976 | 1.968 | 0.39 | 0.935 | 0.937 | -0.23 | 0.834 | 0.834 | 0.02 |
0.05 | 2.035 | 2.028 | 0.35 | 0.949 | 0.952 | -0.24 | 0.859 | 0.858 | 0.08 |
0.10 | 2.096 | 2.089 | 0.34 | 0.964 | 0.966 | -0.24 | 0.888 | 0.887 | 0.11 |
0.15 | 2.157 | 2.151 | 0.26 | 0.979 | 0.983 | -0.23 | 0.923 | 0.922 | 0.10 |
0.20 | 2.219 | 2.212 | 0.33 | 0.995 | 0.997 | -0.25 | 0.968 | 0.966 | 0.19 |
0.25 | 2.281 | 2.274 | 0.31 | 1.011 | 1.013 | -0.22 | 1.032 | 1.028 | 0.33 |
0.30 | 2.343 | 2.338 | 0.24 | 1.028 | 1.030 | -0.19 | 1.164 | 1.164 | 0 |
0.35 | 2.406 | 2.400 | 0.28 | 1.047 | 1.048 | -0.10 | 8.894(1) | 9.094(1) | -2.21 |
0.50 | 2.601 | 2.595 | 0.23 | 1.106 | 1.106 | 0.03 | 7.246(1) | 7.391(1) | -1.96 |
1.00 | 3.318 | 3.314 | 0.12 | 9.114(1) | 9.226(1) | -1.22 | 3.605(1) | 3.597(1) | 0.21 |
表5 不同冲击过载作用下不同摩擦系数对应的解除保险作用时间
Table 5 Time of arming with different friction coefficients under various impact overloads
冲击过载 摩擦系数μ | 发射过载 | 跌落过载1 | 跌落过载2 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
仿真值/ms | 理论值/ms | 相对误差/% | 仿真值/ms | 理论值/ms | 相对误差/% | 仿真值/ms | 理论值/ms | 相对误差/% | |
0 | 1.976 | 1.968 | 0.39 | 0.935 | 0.937 | -0.23 | 0.834 | 0.834 | 0.02 |
0.05 | 2.035 | 2.028 | 0.35 | 0.949 | 0.952 | -0.24 | 0.859 | 0.858 | 0.08 |
0.10 | 2.096 | 2.089 | 0.34 | 0.964 | 0.966 | -0.24 | 0.888 | 0.887 | 0.11 |
0.15 | 2.157 | 2.151 | 0.26 | 0.979 | 0.983 | -0.23 | 0.923 | 0.922 | 0.10 |
0.20 | 2.219 | 2.212 | 0.33 | 0.995 | 0.997 | -0.25 | 0.968 | 0.966 | 0.19 |
0.25 | 2.281 | 2.274 | 0.31 | 1.011 | 1.013 | -0.22 | 1.032 | 1.028 | 0.33 |
0.30 | 2.343 | 2.338 | 0.24 | 1.028 | 1.030 | -0.19 | 1.164 | 1.164 | 0 |
0.35 | 2.406 | 2.400 | 0.28 | 1.047 | 1.048 | -0.10 | 8.894(1) | 9.094(1) | -2.21 |
0.50 | 2.601 | 2.595 | 0.23 | 1.106 | 1.106 | 0.03 | 7.246(1) | 7.391(1) | -1.96 |
1.00 | 3.318 | 3.314 | 0.12 | 9.114(1) | 9.226(1) | -1.22 | 3.605(1) | 3.597(1) | 0.21 |
冲击过 载摩擦 系数μ | 跌落过载3 | 跌落过载4 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
仿真值/ mm | 理论值/ mm | 相对误 差/% | 仿真值/ mm | 理论值/ mm | 相对误 差/% | |
0 | 4.371 | 4.471 | -2.22 | 6.144 | 6.389 | -3.83 |
0.05 | 3.958 | 4.037 | -1.97 | 5.715 | 5.918 | -3.43 |
0.10 | 3.589 | 3.656 | -1.83 | 5.327 | 5.494 | -3.05 |
0.15 | 3.260 | 3.319 | -1.79 | 4.975 | 5.113 | -2.70 |
0.20 | 2.971 | 3.021 | -1.68 | 4.655 | 4.769 | -2.38 |
0.25 | 2.715 | 2.757 | -1.54 | 4.358 | 4.458 | -2.23 |
0.30 | 2.486 | 2.522 | -1.42 | 4.091 | 4.177 | -2.07 |
0.35 | 2.286 | 2.312 | -1.15 | 3.847 | 3.922 | -1.89 |
0.50 | 1.813 | 1.802 | 0.61 | 3.230 | 3.285 | -1.66 |
1.00 | 0.874 | 0.848 | 3.04 | 1.986 | 2.009 | -1.13 |
表6 不同冲击过载作用下不同摩擦系数对应 的惯性筒最大位移
Table 6 Maximum displacement of the inertial unit with different friction coefficients under various impact overloads
冲击过 载摩擦 系数μ | 跌落过载3 | 跌落过载4 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
仿真值/ mm | 理论值/ mm | 相对误 差/% | 仿真值/ mm | 理论值/ mm | 相对误 差/% | |
0 | 4.371 | 4.471 | -2.22 | 6.144 | 6.389 | -3.83 |
0.05 | 3.958 | 4.037 | -1.97 | 5.715 | 5.918 | -3.43 |
0.10 | 3.589 | 3.656 | -1.83 | 5.327 | 5.494 | -3.05 |
0.15 | 3.260 | 3.319 | -1.79 | 4.975 | 5.113 | -2.70 |
0.20 | 2.971 | 3.021 | -1.68 | 4.655 | 4.769 | -2.38 |
0.25 | 2.715 | 2.757 | -1.54 | 4.358 | 4.458 | -2.23 |
0.30 | 2.486 | 2.522 | -1.42 | 4.091 | 4.177 | -2.07 |
0.35 | 2.286 | 2.312 | -1.15 | 3.847 | 3.922 | -1.89 |
0.50 | 1.813 | 1.802 | 0.61 | 3.230 | 3.285 | -1.66 |
1.00 | 0.874 | 0.848 | 3.04 | 1.986 | 2.009 | -1.13 |
图16 不同冲击过载作用下惯性筒的最大位移响应-摩擦力曲线
Fig.16 Maximum displacement response-friction force curves of the inertial unit with different friction coefficients under various impact overloads
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