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2.2 自紧方案的选择 7

2.3 自紧理论 8

2.4 自紧身管设计 20

3 自紧工装设计 28

3.1 自紧冲头设计 28

3.2 机械自紧的润滑问题 30

3.3 自紧夹具设计 31

结论 34

致谢 35

参考文献 36

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1 引言

现代高膛压火炮是为了应付日益发展的坦克装甲防护出现的，因此，高膛压火炮应用范 围主要是坦克炮和反坦克炮[1]。尽管口径增大会增加后座阻力，加大全弹尺寸，减少弹药基 数，会给装填带来不便，但火炮口径仍有增大的趋势[2]。高膛压大口径火炮的出现，随之而 来也带来了一些新的问题，如炮膛的燃蚀、身管的寿命等[3]。

1.1 选题背景及意义

本课题为 125mm 自紧身管及其工装设计，目的是研究 125mm 自紧身管设计的相关问题， 通过对身管使用条件、自紧工艺分析，提出自紧方案，进行自紧身管设计，设计自紧工装。 从而解决大口径高膛压火炮的相关问题。

自紧身管是由一个毛坯制成的，从形状结构上来看，类似于单筒身管，只是一般在身管 精加工前，需要经过一定的特殊处理，使管壁内产生有利的残余应力，从而提高身管的疲劳 寿命和弹性强度极限[4]。自紧身管的原理主要是在身管内部施加高压，迫使管壁内产生一定 的塑性变形[5]，根据身管变形的特点，即沿在管壁厚度上变形是不均匀的。因而在内压逐渐 增大时，身管内表面首先产生塑性变形，然后其中塑性区向外扩展，在身管内表面上最大， 逐渐向身管外表面减小，自紧后，身管管壁内的弹性变形有恢复到原位的趋势，但由于塑性 变形阻止弹性变形的恢复，如果把自紧身管看成由无穷多层的薄圆管组成，那么层与层之间 产生有压力作用，这样的自紧身管就像是一个无限多层的筒紧身管，产生了比筒紧身管更合 理的残余应力分布。当发射时，能使管壁内的应力分布比较均匀，从而提高了身管的弹性强 度极限，同时也可提高身管的疲劳寿命。此外，由于自紧时对膛内施以高压，可及时发现和 排除毛坯中的疵病。防止身管在战斗使用中发生意外事故。自紧原理还可以应用于活动身管 炮身的内管和筒紧炮身的内管，从而使这些炮身的强度进一步提高[6]。自紧身管的优点有如 下几个：

（1）提高身管的强度 在相同强度下，同样大小的情况下，对比于单筒身管，自紧身管的强度可提高约 70%或

以上。

（2）节省大量合金元素 因为自紧身管大大的提高了强度，所以在身管尺寸大体相同的条件下，可以采用强度级

别较低的材料。

（3）有利于提高身管的寿命

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其一，实验表明，身管耐烧蚀性能是随其含碳量的降低而提高，而自紧身管可以采用含 碳量低的合金钢；其二，实验表明，一些高强度炮钢身管多次发射以后，在膛内产生的裂纹 并随着发数的增多而扩大，最后贯穿管壁引起身管破裂，这就是所谓的疲劳破坏。身管自紧 可以使身管疲劳寿命得到明显的提高[7]。论文网 (责任编辑：qin)