3.4. Верхние станки.

Основное значение верхних станков - служить опорой для качающейся части орудия и обеспечивать возможность наведения его в вертикальной плоскости. Вместе с качающейся частью верх­ний станок образует вращающуюся часть, которая должна опирать­ся на нижний станок. Это предопределяет наличие в верхнем стан­ке необходимых агрегатов и устройств. Типичный верхний станок показан на рис. 3.50.

Между щеками 1 размещается качающаяся часть, опираю­щаяся своими цапфами на цапфенные гнезда а и удерживается в них специальными наметками. Расстояние между щеками оп­ределяется габаритами качающейся части, а высота их - воз­можностью вращения качающейся части в пределах необходи­мого угла возвышения.

Для повышения прочности и жесткости элементы станка усили­ваются ребрами и связями. Станок обычно имеет несколько кронштей­нов для крепления к нему различных механизмов и устройств (уравно­вешивающего механизма, прицельного устройства, щитового прикры­тия и т. п.). Кронштейны могут быть отлиты вместе с верхним станком, приварены к нему или прикреплены с помощью болтов и гаек.

Рис. 3.50. Верхний станок с длинным штырем:

а - гнездо под цапфу; б - гнездо для коренного вала; в - отверстие для крепления щитового прикрытия; 1 - щеки; 2 - основание; 3 - штырь; 4 - кронштейн уравновешивающего механиз­ма; 5 - кронштейн прицельного устройства

Рис. 3.51. Тумбовая установка: 1 - щеки; 2 - основание; 3 - штырь; 4 - кли­нья; 5 - тумба; 6 - червячное колесо пово­ротного механизма; 7 - опорное устройство

Показанный на рис. 3.50 верхний станок имеет длинный штырь для соединения с нижним станком, что обеспечивает малый угол качания его относительно нижнего станка. Разновидностью такого станка является тумбовая установка, применяемая в зенитных орудиях (рис. 3.51). Установка позволяет вести круговой обстрел. В отличие от представленного на рис. 3.50 литого верхнего станка эта установка является сборной. Для обеспечения прочного и не­подвижного соединения в пазы штыря 3 и основания 2 вкладыва­ются клинья 4.

Верхние станки с длинным штырем имеют существенный недостаток: увеличенная высота линии огня. В связи с этим их применение в современных полевых орудиях нецелесообразно. На рис. 3.52 показан верхний станок с коротким штырем, что позволяет значительно уменьшить высоту линии огня.

Для предотвращения выворачивания верхнего станка при дей­ствии силы отдачи из-за малой длины штыря применяют передний захват 3, зацепляющийся за соответствующую дугообразную пло­щадку на нижнем станке 6. Рядом с захватом находится стопор 7 крепления верхнего станка в походном положении. На внутренней стенке щеки 1 может находиться кулиса 8 механизма регулирова­ния длины отката в зависимости от угла возвышения. Тарельчатые пружины 5 воздействуют на верхний станок и способствуют обра­зованию зазора между верхним и нижним станками, что уменьшает силы трения при наведении вращающейся части поворотным меха­низмом. В процессе выстрела пружины сжимаются, зазор выби­рается, и верхний станок плотно прилегает к нижнему. Подобные верхние станки с короткими штырями применяются во многих со­временных полевых орудиях.

Рис. 3.52. Верхний станок с коротким Рис. 3.53. Шарнирная рамка:

штырем: 1-щека; 2-штырь; 1 - рамка; 2 - качающаяся часть;

3-передний захват; 3, 4 - верхняя нижняя и нижняя

4-наметка; 5-тарельчатые пружины; вертикальные цапфы;

6-нижний станок; 7-стопор; 8 - кулиса 5 - горизонтальная цапфа; 6 –

маска: 7 - пружинная опора

Верхние станки танковых и самоходных орудий имеют сущест­венные отличия от приведенных выше. Один из вариантов разме­щения в башне танка приведен на рис. 3.53.

Шарнирная рамка 1 представляет собой замкнутую конструк­цию, к которой прикреплены или приварены кронштейны поворот­ного или подъемного механизмов. Качающаяся часть 2 при наведе­нии в вертикальной плоскости поворачивается вокруг горизонталь­ных цапф 5, прикрепленных к боковым стенкам рамки. Поворот ствола вместе с рамкой в горизонтальной плоскости осуществляет­ся относительно вертикальных цапф 3 и 4, соединяющих шарнир­ную рамку с корпусом машины. Нижняя цапфа 4 для создания за­зора А и уменьшения сил трения при наведении опирается на пру­жинную опору 7.

Для уменьшения сил трения в соединении верхнего станка с ниж­ним применяют подшипники трения или качения. В башенных, зенитных и танковых орудиях чаще всего используют опорно-поворотные устройства, схемы которых приведены на рис. 3.54.

Вертикальные нагрузки воспринимаются шарами (чаще всего) или роликами, перекатывающимися по беговым дорожкам (пого­нам) верхнего и нижнего станка. При наличии коротких штырей и значительных опрокидывающих моментов возможна потеря устой­чивости вращающейся части относительно нижнего станка. Для предотвращения таких случаев в верхних станках предусматрива­ются специальные подхваты, опирающиеся на плоские поверхно­сти нижних станков (рис. 3.54, а) или шары (рис. 3.54, б). Двухряд­ный шаровой погон позволяет существенно уменьшить момент трения, облегчить работу привода горизонтального наведения.

Рис. 3.54. Опорно-поворотные устройства

В некоторых башенных и зенитных орудиях используют уни­версальные шаровые сочленения, воспринимающие все виды нагру­зок со стороны верхнего станка. Форма направляющих поверхностей погонов бывает ромбической и сферической (рис. 3.54, в и 3.54, г). Контакт шаров с беговыми дорожками происходит по окружностям разных диаметров, поэтому сопротивление при горизонтальном на­ведении в орудиях с универсальными шаровыми сочленениями будет больше, чем при применении устройств с коротким штырем и под­хватами. Однако преимуществами универсальных сочленений явля­ются простота конструкции и компактность.

Способ соединения верхнего станка с нижним зависит от вели­чины углов горизонтального наведения, условий обеспечения не­обходимой скорости наведения, легкости и плавности наведения и кучности стрельбы.

В случае ограничения углов горизонтального наведения к верхне­му станку обычно привариваются специальные упоры, взаимодей­ствующие с аналогичными ограничениями на нижнем станке.

Необходимая скорость наведения обеспечивается устройством механизмов наведения, а на верхнем станке должны быть площадки для соответствующих приводов наведения.

На легкость и плавность наведения существенное влияние ока­зывает статический момент сопротивления горизонтальному наве­дению, который зависит от конструкции опорных устройств между верхним и нижним станками. С целью уменьшения момента сопро­тивления в опорных устройствах имеются пружины, позволяющие создать между верхним и нижним станками небольшой зазор по­рядка 0,2...0,5 мм, который выбирается при выстреле. Легкость на­ведения для механизма ручного наведения определяется усилием на рукоятке соответствующего маховика. В орудиях с механиче­ским приводом оценкой легкости наведения считают мощность, затрачиваемую на наводку.

С точки зрения кучности стрельбы необходимо постоянство направления реакций со стороны нижнего станка на верхний.

До выстрела направление реакций и их величина зависят от расположения центра массы вращающейся части относительно оси вращения. Наименьшими они будут при нахождении центра массы на оси вращения, однако практически выполнить такую конструк­цию невозможно. При расположении центра массы вращающейся части за осью вращения (рис. 3.55, а) направление реакций не будет менять знак в процессе выстрела. Возникающие при выстреле до­полнительные составляющие реакций из-за действия момента М и силы отдачи R будут лишь увеличивать эти реакции. Для их уменьшения расположение центра массы вращающейся части должно быть возможно ближе к оси вращения.

Рис. 3.55. К определению положения центра массы вращающейся части: а - центр массы позади оси вращения; б - центр массы впереди оси вращения

При расположении центра массы спереди от оси вращения (рис. 3.55, б) направление реакций до выстрела будет иным. Для исключения знакопеременности реак­ций и качания верхнего станка относительно нижнего в процессе выстрела центр массы необходимо выносить далеко вперед, ибо надо учесть не только появление момента М и силы отдачи R, но и уменьшение плеча действия силы тяжести из-за отката откатных частей. В этих случаях для уменьшения усилий наведения необхо­дима установка станка. Кроме того, наличие катка может обеспе­чить направление реакций со стороны нижнего станка на верхний по схеме, показанной на рис. 3.55, а.

Цапфы люлек соединяются со щеками верхних станков через специальные устройства, называемые подцапфенниками.

В полевых орудиях, предназначенных для стрельбы по назем­ным целям и установленных на неподвижных основаниях, приме­няют в основном подцапфенники скольжения. Один из них показан на рис. 3.56.

Длину опорных поверхностей вкладышей 3 выбирают в преде­лах 0,8... 1,5d. При меньших дли­нах существенно возрастает удель­ное давление в опоре, что может приводить к повышенному изно­су вкладышей и к увеличению усилий на маховике подъемного механизма. Увеличение длины опоры приводит к повышенной чувствительности цапф к переко­сам в соединении.

При наличии сравнительно больших осевых усилий приме­няются комбинированные устрой­ства, в которых радиальные уси­лия воспринимаются роликовы­ми подшипниками, а осевые - упорными шариковыми. Такой подцапфенник показан на рис. 3.57. Часто опорой цапф являются игольчатые подшипники с тонкими и длинными (5... 10 d) роликами-иглами, не имеющими сепараторов. Большое количество игл в подшипнике увеличивает поверхность контакта, что позволяет получить более равномерную нагрузку, чем при роликовых и тем более шариковых подшипниках. Кроме того, игольчатые подшипники имеют больший зазор между иглами и беговыми дорожками колец. В результате таких особенностей игольчатых подшипников они обеспечивают небольшой момент от сил трения при вертикальной наводке орудия, имея при этом меньшие удельные давления на опоры.

Рис. 3.56. Подцапфенник скольжения:

1 - цапфа; 2 - щека верхнего станка; 3 -

вкладыши; 4 - наметка

Рис. 3.57. Подцапфенник качения: цапфа;

2 - щека; 3 - роликовый подшипник; 4 - упорные подшипники; 5 - наметка

Рис. 3.58. Подрессорный подцапфенник:

1 - подшипник качения; 2 — обойма; 3 - та­рельчатые пружины; 4 - подшипник сколь­жения; 5 - ступенчатая цапфа

В артиллерийских установках крупного калибра, при больших усилиях, действующих на цапфы во время выстрела, необходимо увеличивать размеры опор качения. Во избежание этого применяют подцапфенники, показанные на рис. 3.58. Сила тяжести качающей­ся части при наведении воспринимается подшипником качения 1, насаженным на более тонкую часть цапфы 5, при этом утолщенная часть цапфы из-за наличия зазора (0,1...0,15 мм) не контактирует с подшипником скольжения 4. При выстреле тарельчатые пру­жины 3 сжимаются, зазор 5 выбирается, цапфа опирается на под­шипник скольжения, имеющий возможность воспринять удельные давления гораздо больше, нежели подшипники качения.

Наметки подцапфенников обычно крепятся к верхнему станку болтами или шпильками. Для разгрузки крепежных деталей от по­перечных нагрузок стык наметки и верхнего станка выполняют с уступом.