一种模拟输弹过程弹丸运动的装置及其模拟方法
技术领域
本发明涉及一种液压缓冲装置，具体涉及一种模拟输弹过程弹丸运动的装置及其模拟方法。
背景技术
提高中大口径火炮射速的关键是要实现弹丸的自动装填。为提高自动装填可靠性，需进行大量装填试验，采集相关数据。
在火炮输弹可靠性试验中，每次输弹动作完成后，都需要人力将弹丸从炮口方向捣出至输弹初位，这既消耗了人力，又浪费了时间。
发明内容
发明目的：提供一种模拟输弹过程弹丸运动的装置及其模拟方法，能够连续模拟输弹过程弹丸运动的装置，以减少装填时间，提高试验效率，从而解决了现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种模拟输弹过程弹丸运动的装置，包括基本组件、活塞组件、以及供能组件三部分。
其中，基本组件，包括壳体，设置在所述壳体内的缸筒，以及分别固定安装在所述缸筒两端的上端盖和下端盖；
活塞组件，包括往复活塞运动设置在所述缸筒内、且穿过所述上端盖与下端盖、并与之间隙配合的活塞杆；
供能组件，包括分别开设在所述缸筒两端同侧的A腔进油口和B腔进油口，分别与所述A腔进油口和B腔进油口连接的铰接式管接头，通过所述铰接式管接头连接的油管组件，以及套设在所述活塞杆下端、且垫设在所述下端盖端面上的第一弹簧。
在进一步的实施例中，所述活塞杆本体的外壁设有周向凸起，所述周向凸起的周向间隔开有三个环形槽，自上而下依次为第一导向环槽、第一密封圈槽、第二导向环槽；所述第一导向环槽内装有第一活塞用导向环，所述第一密封圈槽内装有第一活塞用密封圈，所述第二导向环槽内装有第二活塞用导向环。第一活塞用导向环和第二活塞用导向环对于活塞杆本体在缸筒内的运动起导向、支承作用，同时防止活塞杆在运动过程中与缸体发生直接接触和摩擦，保护缸体与活塞杆。第一活塞用密封圈的选型为孔用YX型密封圈，用于往复运动液压油缸中活塞的密封。
在进一步的实施例中，所述上端盖包括上端盖本体，自上而下依次内嵌在所述上端盖本体内壁处的上端盖用防尘圈、上端盖用第一密封圈、上端盖用第二密封圈、上端盖用导向带，以及内嵌在所述上端盖本体外壁下部的上端盖用第三密封圈。所述下端盖包括下端盖本体，内嵌在所述下端盖本体外壁上部的下端盖用第一密封圈，以及自上而下依次内嵌在所述下端盖本体内壁处的下端盖用导向带，下端盖用第二密封圈，下端盖用第三密封圈，下端盖用防尘圈。上端盖用防尘圈和下端盖用防尘圈用于对端盖防尘，防止外部灰尘进入端盖，影响活塞杆与端盖之间的滑动配合，造成端盖内壁和活塞杆外壁划伤。上端盖用第一密封圈、上端盖用第二密封圈、下端盖用第一密封圈、下端盖用第二密封圈设置在端盖内壁，与活塞杆直接接触，用于密封端盖内壁与活塞杆的间隙；上端盖用第三密封圈和下端盖用第三密封圈设置在端盖外壁，与缸筒内壁直接接触，用于密封端盖外壁与缸筒的间隙。上端盖用导向带和下端盖用导向带用于引导活塞做直线运动，防止活塞因受力不均造成的走偏导致内漏和减少密封件使用寿命等现象。
在进一步的实施例中，所述活塞杆的周向凸起处朝上至上端盖底面处的部分与缸筒构成的空腔为A腔，所述活塞杆的周向凸起处朝下至下端盖顶面处的部分与缸筒构成的空腔为B腔，所述缸筒的一端焊接有盖板，所述盖板通过螺栓紧固在所述壳体上。A腔与B腔相互不连通，液压油朝向其中一个腔供油，此时由于一个腔内充满液压油，另一个为空腔，两个腔体即存在压力差，即可推动活塞杆朝另一个腔的方向移动，此时被供油的腔体积增大，另一个空腔则不断被压缩。
在进一步的实施例中，所述油管组件包括安装在所述铰接式管接头上的管道，安装在所述管道另一端的单向节流阀，以及安装在所述单向节流阀两端、并与所述管道连接的直通管接头；所述管道与铰接式管接头之间、以及管道与单向节流阀之间通过防松脱螺母锁紧。所述单向节流阀由单向阀和节流阀并列组合而成，当液压油顺向单向阀流动时，此时节流阀不起作用；当液压油背向单向阀流动时，节流阀此时起作用，通过改变节流截面以控制液压油的流量，起到按需节流的作用。
在进一步的实施例中，所述单向节流阀包括节流阀体，横向设置在所述节流阀体内的流道，安装在所述节流阀体上部的顶盖，螺纹设置在所述节流阀体上的流量控制手轮，设置在所述节流阀体内的导套，固定在所述流量控制手轮末端、且由所述导套导向限位的推杆，固定在所述推杆一端的节流阀芯，垫设在所述节流阀体内、且一端与所述阀芯抵接的反馈弹簧，设置在所述节流阀芯与所述流道之间的节流口，与所述节流阀体螺纹锁紧的单向阀体，设置在所述单向阀体内部的单向阀芯，设置在所述单向阀体内部、且与所述单向阀芯抵接的阻尼弹簧，设置在所述单向阀体内部的轴向孔，以及垂直设置在所述轴向孔上的径向孔，所述单向阀体的出油口与所述节流阀体的流道连通。
一种模拟输弹过程弹丸运动的装置的模拟方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、向A腔和B腔内注满液压油，并将单向节流阀调至预设位置；
步骤2、将装置本体放置在拖弹盘的一侧，当拖弹盘做减速运动至预定位置后，装置本体与拖弹盘分离，拖弹盘返回输弹初位，装置本体依靠惯性继续向前运动，以预定速度撞击炮口挡块，模拟惯性输弹过程；
步骤3、第一弹簧受到压缩储存能量，B腔液压油经油管流至单向节流阀，经单向节流阀流至A腔；
步骤4、运动结束时，第一弹簧逐渐伸长，释放储存的弹性势能；
步骤5、活塞杆伸出，A腔液压油经单向节流阀和油管流至B腔，模拟输弹过程弹丸运动装置返回至输弹初位；
步骤6、重复步骤1至步骤5，实现连续模拟输弹试验。
在进一步的实施例中，步骤2中当活塞杆的上端撞击炮口挡块时，油缸活塞杆与炮口挡块保持相对静止，依靠惯性，装置本体继续以预定的速度向炮口挡块方向运动。
在进一步的实施例中，步骤3中部分动能将以弹性时能形式储存在第一弹簧中，另一部分动能由于液压油在单向节流阀的节流作用下转化为内能，装置动能逐步减小，速度逐步降低。
有益效果：本发明涉及一种模拟输弹过程弹丸运动的装置及其模拟方法，通过设置基本组件、活塞组件、以及供能组件，能够连续模拟输弹过程弹丸运动的装置，以减少装填时间，提高试验效率。具体的，采用对称液压缸，减少了蓄能器的使用；本发明结构紧凑，重心分布、总质量与实际弹丸吻合，可自动弹回至输弹初位，节省装填时间，能够有效模拟连续输弹过程。
附图说明
图1为本发明的剖视图。
图2为本发明中活塞杆的结构示意图。
图3为本发明中上端盖的剖视图。
图4为本发明中下端盖的剖视图。
图5为本发明中单向节流阀的结构示意图。
图中各附图标记为：上端盖1、上端盖用防尘圈101、上端盖用第一密封圈102、上端盖用第二密封圈103、上端盖用第三密封圈104、上端盖用导向带105、上端盖本体106、下端盖2、下端盖用第一密封圈201、下端盖用导向带202、下端盖用第二密封圈203、下端盖用第三密封圈204、下端盖用防尘圈205、下端盖本体206、缸筒3、A腔进油口301、B腔进油口302、活塞杆4、第一活塞用导向环401、第一活塞用密封圈402、第二活塞用导向环403、第二导向环槽404、第一密封圈槽405、第一导向环槽406、周向凸起408、活塞杆本体409、单向节流阀5、顶盖501、流量控制手轮502、节流阀芯503、导套504、节流口505、节流阀体506、推杆507、流道508、反馈弹簧509、平衡孔道510、单向阀体511、出油口512、进油口513、阻尼弹簧514、轴向孔515、径向孔516、单向阀芯517、第一弹簧6、壳体7、螺栓8、油管9、铰接式管接头10、防松脱螺母12、直通管接头13、盖板16。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明公开了一种模拟输弹过程弹丸运动的装置及其模拟方法。一种模拟输弹过程弹丸运动的装置，包括上端盖1、上端盖用防尘圈101、上端盖用第一密封圈102、上端盖用第二密封圈103、上端盖用第三密封圈104、上端盖用导向带105、上端盖本体106、下端盖2、下端盖用第一密封圈201、下端盖用导向带202、下端盖用第二密封圈203、下端盖用第三密封圈204、下端盖用防尘圈205、下端盖本体206、缸筒3、A腔进油口301、B腔进油口302、活塞杆4、第一活塞用导向环401、第一活塞用密封圈402、第二活塞用导向环403、第二导向环槽404、第一密封圈槽405、第一导向环槽406、周向凸起408、活塞杆本体409、单向节流阀5、顶盖501、流量控制手轮502、节流阀芯503、导套504、节流口505、节流阀体506、推杆507、流道508、反馈弹簧509、平衡孔道510、单向阀体511、出油口512、进油口513、阻尼弹簧514、轴向孔515、径向孔516、单向阀芯517、第一弹簧6、壳体7、螺栓8、油管9、铰接式管接头10、防松脱螺母12、直通管接头13、盖板16。
如图1所示，所述活塞杆4一端设置有上端盖1，上端盖1的中心开有通孔，活塞杆4插入上端盖1的通孔；活塞杆4另一端设置有下端盖2，下端盖2的中心开有通孔，活塞杆4插入下端盖2的通孔；缸筒3上开有A腔进油口301和B腔进油口302；A腔进油口301上装有一铰接式管接头10；B腔进油口302上装有一铰接式管接头10；单向节流阀5的上端安装有一端直通管接头13，单向节流阀5的下端安装有一端直通管接头13；管接头和管接头连接；管接头和管接头之间通过油管9连接，并通过一对防松脱螺母12锁紧；第一弹簧6套在活塞杆4的下端；盖板16和缸筒3通过焊接固连在一起；盖板16和壳体7通过螺栓8固连在一起，所述油管9组件包括管道、单向节流阀5、直通管接头13，所述管道安装在所述铰接式管接头10上，所述单向节流阀5安装在所述管道的另一端，所述直通管接头13安装在所述单向节流阀5的两端、并与所述管道连接，所述管道与铰接式管接头10之间、以及管道与单向节流阀5之间通过防松脱螺母12锁紧。所述单向节流阀5的额定流量为30L/min，最高使用压力为25MPa，采用管式连接方式，经过计算，该单向节流阀5满足本发明实际工作时所需压力与流量条件。
具体的，如图5所示，所述单向节流阀5包括顶盖501、流量控制手轮502、节流阀芯503、导套504、节流口505、节流阀体506、推杆507、流道508、反馈弹簧509、平衡孔道510、单向阀体511、出油口512、进油口513、阻尼弹簧514、轴向孔515、径向孔516、单向阀芯517。
所述流量控制手轮502螺纹设置在所述节流阀体506上部，可通过外力旋转将流量控制手轮502沿着螺纹升降，所述推杆507安装在所述流量控制手轮502的一端，所述推杆507穿过所述导套504，由导套504提供导向，所述顶盖501安装在所述节流阀体506的顶端，当流量控制手轮502转动时可带动推杆507推出、缩回，所述流道508分为出口和入口，所述流道508与所述推杆507接触的部分为节流口505。所述节流阀入口的一端与所述单向阀出油口512的一端连通，所述节流阀出口的一端与所述管道连通，所述推杆507伸出时可以堵住流道508的部分截面，从而起到控制流量的作用，所述液压油从单向阀体511的进油口513流入并作用在锥阀上，克服阻尼弹簧514的作用力后，顶开阀芯，经阀芯上的径向孔516、轴向孔515从阀体右端的出油口512流出。当液压油从阀体右端的油口流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使得油液不能通过。总结来说，单向节流阀5由单向阀和节流阀并列组合而成，单向阀能够防止介质倒流，控制油液向一个方向流动，反向则截止，此外，单向阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上。当液压油顺向单向阀流动时，此时节流阀不起作用；当液压油背向单向阀流动时，节流阀此时起作用，通过改变节流截面以控制液压油的流量，起到按需节流的作用。
结合图1和图2，所述活塞杆4包括第一导向环槽406、第一密封圈槽405、第二导向环槽404、以及活塞杆本体409，所述活塞杆本体409的外壁设有周向凸起408，所述周向凸起408的周向间隔开有三个环形槽，自上而下依次为第一导向环槽406、第一密封圈槽405、第二导向环槽404；所述第一导向环槽406内装有第一活塞用导向环401，所述第一密封圈槽405内装有第一活塞用密封圈402，所述第二导向环槽404内装有第二活塞用导向环403。所述第一活塞用密封圈402的选型为孔用YX型密封圈，该密封圈能够稳定工作在-40～+80℃的温度下，工作压力≤32Mpa。
结合图1、图3、图4，所述上端盖1包括上端盖本体106、上端盖用防尘圈101、上端盖用第一密封圈102、上端盖用第二密封圈103、上端盖用导向带105、上端盖用第三密封圈104，所述下端盖2包括下端盖本体206、下端盖用第一密封圈201、下端盖用导向带202、下端盖用第二密封圈203、下端盖用第三密封圈204、下端盖用防尘圈205。上端盖用第一密封圈102、上端盖用第二密封圈103、下端盖用第一密封圈201、下端盖用第二密封圈203设置在端盖内壁，与活塞杆4直接接触，用于密封端盖内壁与活塞杆4的间隙；上端盖用第三密封圈104和下端盖用第三密封圈204设置在端盖外壁，与缸筒3内壁直接接触，用于密封端盖外壁与缸筒3的间隙。上端盖用导向带105和下端盖用导向带202用于引导活塞做直线运动。
下面对本发明具体的工作过程，即一种模拟输弹过程弹丸运动的装置的模拟方法进行阐述：
使用前，向A腔和B腔内注满液压油，并将单向节流阀5调至适当位置。
工作时，模拟输弹过程弹丸运动装置随拖弹盘一起运动，当拖弹盘做减速运动至预定位置后，模拟输弹过程弹丸运动装置与拖弹盘分离，拖弹盘返回输弹初位，模拟输弹过程弹丸运动装置依靠惯性，继续向前运动，以一定的速度撞击炮口挡块，模拟惯性输弹过程，当活塞杆4的上端撞击炮口挡块时，油缸活塞杆4与炮口挡块保持相对静止，依靠惯性，模拟输弹过程弹丸运动装置本体继续以一定的速度向炮口挡块方向运动，此时第一弹簧6压缩储存能量，B腔液压油经油管9流至单向节流阀5，经单向节流阀5流至A腔，装置部分动能将以弹性时能形式储存在第一弹簧6中，另一部分动能由于液压油在单向节流阀5的节流作用下转化为内能，装置动能逐步减小，速度逐步降低；运动结束时，第一弹簧6逐渐伸长，释放所储存的弹性势能，此时活塞杆4伸出，A腔液压油经单向节流阀5和油管9流至B腔，模拟输弹过程弹丸运动装置返回至输弹初位，重复上述过程，即可实现连续模拟输弹试验。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。
