某型艦炮托架中心定位裝置的設計與使用

摘要：隨著世界各國海洋領土意識的不斷提高，以及日漸嚴峻的海洋領土爭端，海軍建設成為現階段國防裝備發展的又一重要方向，其中，艦炮作為水面艦艇的主要武器裝備，其技術發展對于艦艇綜合作戰能力的提升有著極其重要的意義。本文設計了一種定位裝置，用于某型艦炮托架中心的定位，輔助調整托架的安裝位置，具有結構緊湊、使用方便、制造成本低等優點。

關鍵詞：艦炮? ?托架? ?回轉中心? ?定位? ?設計

某型艦炮在裝配過程中，轉臺、托架和發射系統三者依次連接。托架的下方連接轉臺，上方的左右軸承座容納耳軸托起發射系統。當艦炮回轉時，由托架帶動發射系統隨轉臺一起回轉。轉臺的中心軸線與回轉中心一致，托架的左右軸承座內側間的縱向對稱面與軸承座軸線的交點稱為托架中心（見圖1），而發射系統的中央軸線是炮膛中心，根據艦炮設計要求，托架中心應通過回轉中心，最大偏差量不得超過±0.20mm（見圖2），以滿足炮膛中心與回轉中心相交的要求。發射系統在托架上有可靠的定位基準，只要裝配時謹慎操作就較易實現炮膛中心通過托架中心，那么，如何讓托架中心通過回轉中心就成了解決3個中心相交重合問題的關鍵。然而，托架在轉臺上的安裝位置處沒有可靠的定位基準，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控機床校準定位，但是托架和轉臺等相關部件連接后體積龐大，需要大型車輛運輸，同時大型數控機床較為難得，額外地增加了運輸和作業費用造成了浪費。這樣，直接定位托架的安裝位置滿足托架中心與回轉中心重合的目的較難實現。因此，設計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、原理與結構設計

托架安裝在轉臺上連為一體，兩者接觸面水平，當托架中心通過轉臺中心時，旋轉轉臺至任意角度（托架隨之同步旋轉），托架中心不會移動——自轉時轉軸上的點不動。利用這個原理，滿足上述條件時，過托架中心的鉛垂線也不會移動。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，需要有具體實物擬合才能進行實際的觀察測量，之后通過適當調整以實現托架中心的定位。

托架的軸承座加工精度高，左右兩側內端面對稱度高，可以作為定位裝置的基準。設計兩個完全相同的法蘭盤放置在左右軸承座內與之緊密貼合，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，并在托架軸承座內側留有間隙，方便使用時左右對稱度的調整。在兩個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筋，如此形成一個整體結構稱之為平臺本體。平臺本體上方中央插入一根定位軸，頭部成錐形尖端，利用數控機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。當定位裝置左右對稱裝入托架時，定位軸的軸線則通過托架中心。調整好整個定位裝置的重心，使其自由置于水平板上時，定位軸尖端能始終向上（重心越低越穩原理），防止因重心不穩，倒伏碰撞造成軸線彎曲丟失精度。在定位軸處加一護套，當定位裝置不使用時，保護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，調整定位裝置找到托架中心;第二步，移動托架至正確安裝位置。

使用前確保轉臺等相關部件已安裝連接正確，轉臺中心即為回轉中心。首先，把托架放置在轉臺上進行初步定位：托架底部有若干預制銷孔與轉臺配對連接，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留間隙便于后續托架移動調整。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，移除定位軸護套。接著，用象限儀校準定位裝置，使其平臺本體上的平板與轉臺基準平面（通常為水平面）平行，這樣，定位軸的軸線就與回轉中心平行了。再用厚薄塞尺測量法蘭盤與左右軸承座端面之間的間隙，調整兩側間隙使之相等，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，防止因意外移動或轉動造成定位不準。

在轉臺外若干距離處（2～3米）放置一臺較高精度的光學經緯儀，通過經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。推動轉臺旋轉，當觀測鏡中的定位軸尖端隨轉臺的轉動而產生移動時，說明定位軸的軸線不在回轉中心上，此時根據觀測鏡內定位軸的位置和讀數適當調整托架位置，再次旋轉轉臺，當觀測鏡內的定位軸尖端來回移動的數值至規定范圍內時，說明定位軸的軸線與回轉中心重合，即托架中心通過回轉中心。如若不然，再次調整托架位置即可。托架定位完成后拔出預制銷，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

通過實際使用證實，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間不超過2小時，減少了因來回運輸產生的冗余時間，生產效率顯著提高。同時，由于該裝置和相關測量裝置精度高，托架中心與回轉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，充分降低了生產開支。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2016.

（作者簡介：夏天恩;學歷：本科;單位：4805工廠軍械修理廠;研究方向：機械工程。）