Обоснование технической и технологической возможности восстановления стволов артиллерийских орудий, исчерпавших свой технический ресурс из-за эрозионного износа канала

• Автор: Нгуен Чыонг Шинь
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Глава I. ИЗНОС АРТИЛЛЕРИЙСКИХ СТВОЛОВ И КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЮ

1.1. Современные лредставления об износе и живучести артстволов

ь 1.2. Постановка задачи выбора способа восстановления стволов

арторудий

1.3. Конструктивно-технологическое содержание предложения по

восстановлению стволов. Условия работоспособности

Выводы по главе

Глава 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ВОССТАНОВЛЕННЫХ СТВОЛОВ

I 2.1. Теоретические основания прочности восстановленных

артстволов
2.2. Прочность артстволов, восстановленных с помощью лейнирующей втулки
2.3. Прочность артстволов, восстановленных с помощью скрепляющей втулки
I Выводы по главе
Глава 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ВОССТАНОВЛЕННЫХ СТВОЛОВ ПО КРИТЕРИЮ
НАГРЕВА. ОЦЕНКА ИЗНОСА И ЖИВУЧЕСТИ
3.1. Математические модели теплового процесса
в восстановленных стволах
• 3.2. Оценка теплонапряженного состояния артстволов
полевых орудий среднего и крупного калибров
3.3. Методика и алгоритм оценки нагрева, износа и
живучести восстановленных стволов
Выводы по главе
Глава 4. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОЗМОЖНОСТИ » ВОССТАНОВЛЕНИЯ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ СТВОЛОВ
4.1. Получение ремонтной заготовки (РЗ) из ствола орудия
4.2. Изготовление дополнительных ремонтных деталей - втулок
4.3. Технология сборки ствола
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Современная техника немыслима без использования машин и механизмов, обладающих высокой надежностью и, следовательно, долговечностью в условиях эксплуатации, характеризующихся повышенными значениями скоростей, давлении и температур, а во многих случаях также и агрессивностью рабочих сред. Главным препятствием в совершенствовании указанных машин и механизмов является относительно невысокий технический ресурс их рабочих органов, подверженных эрозионному изнашиванию, т. е. изнашиванию под воздействием высокотемпературных потоков газов и (или) жидкостей.
Эрозия в широком смысле слова — есть процесс поверхностного разрушения вещества под воздействием внешней среды.
В настоящее время чаще всего используется схема классификации видов эрозионного разрушения материалов, предложенная в работе [55] (рис.1).
Рис.1. Схема классификации видов эрозионного разрушения материалов
В основу классификации положен принцип, согласно которому вид эрозии определяется природой действующих сил, а также средой, являющейся носителем этих сил. Предлагается различать четыре основных вида эрозии: газовую, кавитационную, абразивную и электрическую. По этому принципу газовая эрозия представляет собой явление разрушения металлов под действием механических и тепловых сил газовых молекул; кавитационная эрозия вызывается действием парогазовых пузырьков и капелек жидкости; абразивная эрозия проявляется при воздействии на материал мелких частичек повышенной твердости и, наконец, электрическая эрозия вызывает разрушение металла под действием электрических сил. Приведенные на схеме другие виды эрозионного разрушения свидетельствуют, во-первых, о значительном многообразии видов поверхностного разрушения металла и, во-вторых, показывают на взаимную связь отдельных видов эрозии.
В диссертации рассматриваются детали, исчерпывающие свой ресурс вследствие горячей газовой эрозии, т.к значительное число деталей общего и специального машиностроения подвержены именно этому виду эрозии.
Газовая эрозия металлов происходит при обтекании изделий газовым потоком как правило содержащим и твердые частицы. Вследствие ударов о поверхность металла мельчайшие частицы потока разрушают его поверхностный слой. Эрозия заметно возрастает с увеличением кинетической энергии действующих частиц, а также с повышением шероховатости поверхности. Если частицы или изделие, на которое они воздействуют, находятся при высоких температурах, то процесс эрозии значительно усиливается термическим влиянием. При наличии химически агрессивной среды возшжает дополнительно химическое взаимодействие между частицами и поверхностью материала, что приводит к еще более сильному эрозионному разрушению.
Эрозия зависит от весьма большого числа факторов, связанных как с природой материала, подвергающегося разрушению, так и с параметрами воздействующего потока частичек и среды. Существенную роль играют явления, происходящие в пограничном слое (при воздействии жидкого пли газообразного потока) и на поверхности раздела сред.

- втулки. Такой подход позволяет, с одной стороны, использовать в совокупности ту гипотезу прочности и требуемые по условию прочностной надежности коэффициенты запаса прочности, которые были приняты и оправдали себя для исходного ствола, а, с другой стороны, получить зависимости для определения параметров как самой ДРД (размеры, марка и характеристики прочности мате-риала), так и соединения ДРД со стволом (величины зазоров, натягов, количество, размеры крепежных деталей).
Таким образом, задачу обеспечения прочности восстановленных арт-стволов сформулируем в следующем виде.
В соответствии с принятой схемой восстановления ствола определить конструктивные параметры восстановления из условия получения показателей прочности (коэффициентов запаса прочности) не менее, чем в исходной конструкции и в соответствии с принятой в исходной конструкции гипотезой прочности.
2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ВОССТАНОВ-, ЛЕННЫХ АРТСТВОЛОВ
Для большинства стволов, подлежащих восстановлению, теоретической основой для расчета поперечной прочности служила известная задача об упругом состоянии толстостенной трубы, нагруженной внутренним и наружным давлением и осевой силой (задача Ляме-Гадолина) &в]. Согласно данной задаче *' расчет прочности стенки ствола производится по поперечным сечениям, каждое
из которых представляется как сечение бесконечно длинного полого цилиндра,
находящееся в плоском упруго-деформированном состоянии. Незначительные для орудийных ствольных заготовок неравномерность и анизотропность свойств, и также незначительные (по отношению к основной нагрузке) осевые и к внешние нагрузки непосредственно не учитываются.
Действительное напряженно-деформированное состояние ствола при выстреле не вполне соответствует данным условиям, но получаемые при этом теоретические зависимости с достаточным для практики приближением могут быть использованы для расчета восстановленных стволов артиллерийских орудий, если им в соответствие поставлены соответствующая гипотеза прочности и