为保证弹药能顺利进膛和抽壳,药筒与膛壁之间有一定的径向间隙,一般称为初始间隙。通常可通过初始间隙值将药筒与弹膛的尺寸联系起来,即用其中的一个尺寸来确定另一个尺寸。
初始间隙为弹膛名义尺寸(内径)与药筒相应名义尺寸(外径)之差的一半,即
式中,u0为初始间隙;D为弹膛内径;d为药筒外径。
在选定初始间隙时,要考虑到初始间隙对最终间隙的影响,以及药筒的强度与闭气作用等。
由于药筒和弹膛存在制造公差,初始间隙将在某一个范围内变化,通常所称的初始间隙是它的最小值,或称为保证间隙,实际的间隙应比它大。
保证间隙应能保证药筒顺利入膛、可靠闭气和退壳,另外,也应考虑药筒强度。这些要求彼此之间存在矛盾,若使闭气性好和保证药筒强度,则初始间隙应较小,发射时药筒贴膛迅速,变形量小;为保证药筒顺利入膛和可靠退壳,初始间隙应较大,这样药筒入膛容易,射击后药筒的恢复变形量增加。
材料的应力-应变曲线如图8.2.1所示。可以看出,当药筒内的应力超过弹性极限后,材料开始强化,其中有一段强化较快。若增大初始间隙,会使药筒材料强化增加,有利于形成最终间隙。若初始间隙过大,药筒切向变形增加,易产生破裂。材料变形一般分为三个区域,如图8.2.2所示,分别是弹性区(Ⅰ区),应力和应变在该阶段成正比关系,材料符合胡克定律;小变形区(Ⅱ区),该区域材料的变形量不大,但强化作用较显著,初始间隙选在此范围内较合适;大塑性变形区(Ⅲ区),该区域材料的变形虽大,但强化作用不显著,变形量过大易使药筒产生破裂。
图8.2.1 应力-应变曲线
图8.2.2 材料变形的三个区城
显然,初始间隙选在Ⅱ区对药筒强度和可靠退壳有利。初始间隙的最大值和最小值分别为
式中,u0max、u0min分别为初始间隙的最大值和最小值;Dmax、Dmin分别为弹膛内径的最大值和最小值;dmax、dmin分别为药筒外径的最大值和最小值。(www.daowen.com)
另外,也可以使用相对间隙来表示初始间隙,即
式中,δ0为相对初始间隙。
枪弹药筒与弹膛间初始间隙的一般范围见表8.2.1,现有常见枪和弹的初始间隙见表8.2.2。
表8.2.1 枪弹初始间隙的一般范围
初始间隙通常沿药筒长度方向上相等,或在筒口处间隙稍大。这是因为弹丸装入药筒后,药筒口部内径公差、壁厚公差和弹丸直径公差均影响药筒口部外径,加之弹丸和药筒在装配时轴线不完全重合,为消除它们对进膛的影响,药筒口部的初始间隙要大一些。
同时,在弹药进膛闭锁后,药筒底面与枪机弹底窝平面之间也应有一定的间隙,该间隙称为弹底间隙(闭锁间隙),用符号Δ表示。
弹底间隙是实现武器闭锁机构作用所需要的参量,其随着武器使用过程中闭锁零件的磨损及射击过程中各零件的弹性变形和温度变形而增大。弹底间隙应选择合适,不应过大或过小。若过小,会影响武器动作灵活性,甚至发生不闭锁发火事故;过大时,易引起药筒横断或底部炸裂。另外,由于药筒外表面通常为锥体,发射时若药筒后移量过大,会使药筒与弹膛的间隙增大,容易产生纵裂或火药气体泄出。
表8.2.3为常见枪和弹间的弹底间隙值。可以看出,新枪出厂时,闭锁间隙数值的下偏差允许出现负值,也就是说,允许有过盈。对于口径较大、射速较高的枪械,则过盈较大,甚至在整个使用期间保持一定的过盈。斜肩定位的枪弹,当推弹突笋以较大的速度将它推进膛后,枪机到位停止运动,而枪弹因惯性继续向前运动,药筒被压缩,长度略微减短,闭锁间隙增加,这就有可能在发射时产生瞎火或断壳。为避免发生这种故障,将弹底间隙取为过盈。另外,这也可以缓冲枪机复进到位的冲击。
表8.2.2 常见枪和弹的初始间隙值
表8.2.3 常见枪和弹间的弹底间隙值
对于采用刚性拉壳钩的枪械(如56式14.5 mm高射机枪),在枪机停止运动后,弹壳靠惯性向前运动时,底缘有可能被拉弯。为解决这个问题,在设计闭锁机构时,常用压缩弹壳的办法,即将弹膛尺寸缩短,每次推弹入膛时,使弹壳产生压缩量。这样就保证了枪弹底平面紧贴在枪机弹底窝平面上,防止发射时弹壳横断、拉弯底缘和瞎火等故障,并能缓冲枪机到位的撞击。
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