某型艦炮托架中心定位裝置的設(shè)計(jì)與使用

摘要：隨著世界各國海洋領(lǐng)土意識的不斷提高，以及日漸嚴(yán)峻的海洋領(lǐng)土爭端，海軍建設(shè)成為現(xiàn)階段國防裝備發(fā)展的又一重要方向，其中，艦炮作為水面艦艇的主要武器裝備，其技術(shù)發(fā)展對于艦艇綜合作戰(zhàn)能力的提升有著極其重要的意義。本文設(shè)計(jì)了一種定位裝置，用于某型艦炮托架中心的定位，輔助調(diào)整托架的安裝位置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：艦炮? ?托架? ?回轉(zhuǎn)中心? ?定位? ?設(shè)計(jì)

某型艦炮在裝配過程中，轉(zhuǎn)臺、托架和發(fā)射系統(tǒng)三者依次連接。托架的下方連接轉(zhuǎn)臺，上方的左右軸承座容納耳軸托起發(fā)射系統(tǒng)。當(dāng)艦炮回轉(zhuǎn)時(shí)，由托架帶動(dòng)發(fā)射系統(tǒng)隨轉(zhuǎn)臺一起回轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺的中心軸線與回轉(zhuǎn)中心一致，托架的左右軸承座內(nèi)側(cè)間的縱向?qū)ΨQ面與軸承座軸線的交點(diǎn)稱為托架中心（見圖1），而發(fā)射系統(tǒng)的中央軸線是炮膛中心，根據(jù)艦炮設(shè)計(jì)要求，托架中心應(yīng)通過回轉(zhuǎn)中心，最大偏差量不得超過±0.20mm（見圖2），以滿足炮膛中心與回轉(zhuǎn)中心相交的要求。發(fā)射系統(tǒng)在托架上有可靠的定位基準(zhǔn)，只要裝配時(shí)謹(jǐn)慎操作就較易實(shí)現(xiàn)炮膛中心通過托架中心，那么，如何讓托架中心通過回轉(zhuǎn)中心就成了解決3個(gè)中心相交重合問題的關(guān)鍵。然而，托架在轉(zhuǎn)臺上的安裝位置處沒有可靠的定位基準(zhǔn)，想要直接精確地定位托架就比較困難了。通常這種這類零件可以利用大型數(shù)控機(jī)床校準(zhǔn)定位，但是托架和轉(zhuǎn)臺等相關(guān)部件連接后體積龐大，需要大型車輛運(yùn)輸，同時(shí)大型數(shù)控機(jī)床較為難得，額外地增加了運(yùn)輸和作業(yè)費(fèi)用造成了浪費(fèi)。這樣，直接定位托架的安裝位置滿足托架中心與回轉(zhuǎn)中心重合的目的較難實(shí)現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)一套定位裝置既能直接定位托架中心，又有低廉的使用成本就十分有必要了。

一、原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

托架安裝在轉(zhuǎn)臺上連為一體，兩者接觸面水平，當(dāng)托架中心通過轉(zhuǎn)臺中心時(shí)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺至任意角度（托架隨之同步旋轉(zhuǎn)），托架中心不會移動(dòng)——自轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)軸上的點(diǎn)不動(dòng)。利用這個(gè)原理，滿足上述條件時(shí)，過托架中心的鉛垂線也不會移動(dòng)。這根鉛垂線在一定程度上可以代替托架中心的位置，因其是虛擬對象，需要有具體實(shí)物擬合才能進(jìn)行實(shí)際的觀察測量，之后通過適當(dāng)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)托架中心的定位。

托架的軸承座加工精度高，左右兩側(cè)內(nèi)端面對稱度高，可以作為定位裝置的基準(zhǔn)。設(shè)計(jì)兩個(gè)完全相同的法蘭盤放置在左右軸承座內(nèi)與之緊密貼合，法蘭盤的軸線就與軸承座軸線重合一致了。法蘭盤有軸肩定位，并在托架軸承座內(nèi)側(cè)留有間隙，方便使用時(shí)左右對稱度的調(diào)整。在兩個(gè)法蘭盤之間用一塊平板相連，由于托架兩軸承座跨度較大，為了增加平板的剛性，在其下方加裝兩條加強(qiáng)筋，如此形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)稱之為平臺本體。平臺本體上方中央插入一根定位軸，頭部成錐形尖端，利用數(shù)控機(jī)床加工的高精度保證該軸的軸線位于左右對稱中心面上且與法蘭盤軸線垂直相交。當(dāng)定位裝置左右對稱裝入托架時(shí)，定位軸的軸線則通過托架中心。調(diào)整好整個(gè)定位裝置的重心，使其自由置于水平板上時(shí)，定位軸尖端能始終向上（重心越低越穩(wěn)原理），防止因重心不穩(wěn)，倒伏碰撞造成軸線彎曲丟失精度。在定位軸處加一護(hù)套，當(dāng)定位裝置不使用時(shí)，保護(hù)定位軸不被碰傷或造成人員傷害。

二、使用方法

托架中心定位裝置的使用共分兩步走：第一步，調(diào)整定位裝置找到托架中心;第二步，移動(dòng)托架至正確安裝位置。

使用前確保轉(zhuǎn)臺等相關(guān)部件已安裝連接正確，轉(zhuǎn)臺中心即為回轉(zhuǎn)中心。首先，把托架放置在轉(zhuǎn)臺上進(jìn)行初步定位：托架底部有若干預(yù)制銷孔與轉(zhuǎn)臺配對連接，用專用定制銷軸插入銷孔定位托架，銷孔與銷軸之間有一定量的預(yù)留間隙便于后續(xù)托架移動(dòng)調(diào)整。然后，移除托架左右軸承座孔的座蓋（左右軸承孔為開蓋式），把定位裝置安放于軸承座孔中，定位軸尖向上，移除定位軸護(hù)套。接著，用象限儀校準(zhǔn)定位裝置，使其平臺本體上的平板與轉(zhuǎn)臺基準(zhǔn)平面（通常為水平面）平行，這樣，定位軸的軸線就與回轉(zhuǎn)中心平行了。再用厚薄塞尺測量法蘭盤與左右軸承座端面之間的間隙，調(diào)整兩側(cè)間隙使之相等，這樣托架中心就位于定位軸的軸線上了。利用螺釘固定定位裝置，防止因意外移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)造成定位不準(zhǔn)。

在轉(zhuǎn)臺外若干距離處（2～3米）放置一臺較高精度的光學(xué)經(jīng)緯儀，通過經(jīng)緯儀觀測鏡觀察托架上定位裝置的定位軸尖端，使其位于中央刻度。推動(dòng)轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，當(dāng)觀測鏡中的定位軸尖端隨轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)，說明定位軸的軸線不在回轉(zhuǎn)中心上，此時(shí)根據(jù)觀測鏡內(nèi)定位軸的位置和讀數(shù)適當(dāng)調(diào)整托架位置，再次旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，當(dāng)觀測鏡內(nèi)的定位軸尖端來回移動(dòng)的數(shù)值至規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，說明定位軸的軸線與回轉(zhuǎn)中心重合，即托架中心通過回轉(zhuǎn)中心。如若不然，再次調(diào)整托架位置即可。托架定位完成后拔出預(yù)制銷，鉸孔后打入定位銷，擰入螺栓固定，完成托架的安裝。

三、使用效果

通過實(shí)際使用證實(shí)，托架中心定位裝置使用簡便，完成定位安裝一臺托架平均時(shí)間不超過2小時(shí)，減少了因來回運(yùn)輸產(chǎn)生的冗余時(shí)間，生產(chǎn)效率顯著提高。同時(shí)，由于該裝置和相關(guān)測量裝置精度高，托架中心與回轉(zhuǎn)中心的偏差值由原來的±0.2mm，甚至提高到±0.05mm，在一定程度上提升了艦炮的精度等級。整個(gè)裝置是由簡單易得的板材和圓鋼組合而成，制造及使用成本低廉，充分降低了生產(chǎn)開支。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

（作者簡介：夏天恩;學(xué)歷：本科;單位：4805工廠軍械修理廠;研究方向：機(jī)械工程。）