某型舰炮托架中心定位装置的设计与使用

摘要：随着世界各国海洋领土意识的不断提高，以及日渐严峻的海洋领土争端，海军建设成为现阶段国防装备发展的又一重要方向，其中，舰炮作为水面舰艇的主要武器装备，其技术发展对于舰艇综合作战能力的提升有着极其重要的意义。本文设计了一种定位装置，用于某型舰炮托架中心的定位，辅助调整托架的安装位置，具有结构紧凑、使用方便、制造成本低等优点。

关键词：舰炮   托架   回转中心   定位   设计

某型舰炮在装配过程中，转台、托架和发射系统三者依次连接。托架的下方连接转台，上方的左右轴承座容纳耳轴托起发射系统。当舰炮回转时，由托架带动发射系统随转台一起回转。转台的中心轴线与回转中心一致，托架的左右轴承座内侧间的纵向对称面与轴承座轴线的交点称为托架中心（见图1），而发射系统的中央轴线是炮膛中心，根据舰炮设计要求，托架中心应通过回转中心，最大偏差量不得超过±0.20mm（见图2），以满足炮膛中心与回转中心相交的要求。发射系统在托架上有可靠的定位基准，只要装配时谨慎操作就较易实现炮膛中心通过托架中心，那么，如何让托架中心通过回转中心就成了解决3个中心相交重合问题的关键。然而，托架在转台上的安装位置处没有可靠的定位基准，想要直接精确地定位托架就比较困难了。通常这种这类零件可以利用大型数控机床校准定位，但是托架和转台等相关部件连接后体积庞大，需要大型车辆运输，同时大型数控机床较为难得，额外地增加了运输和作业费用造成了浪费。这样，直接定位托架的安装位置满足托架中心与回转中心重合的目的较难实现。因此，设计一套定位装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、原理与结构设计

托架安装在转台上连为一体，两者接触面水平，当托架中心通过转台中心时，旋转转台至任意角度（托架随之同步旋转），托架中心不会移动——自转时转轴上的点不动。利用这个原理，满足上述条件时，过托架中心的铅垂线也不会移动。这根铅垂线在一定程度上可以代替托架中心的位置，因其是虚拟对象，需要有具体实物拟合才能进行实际的观察测量，之后通过适当调整以实现托架中心的定位。

托架的轴承座加工精度高，左右两侧内端面对称度高，可以作为定位装置的基准。设计两个完全相同的法兰盘放置在左右轴承座内与之紧密贴合，法兰盘的轴线就与轴承座轴线重合一致了。法兰盘有轴肩定位，并在托架轴承座内侧留有间隙，方便使用时左右对称度的调整。在两个法兰盘之间用一块平板相连，由于托架两轴承座跨度较大，为了增加平板的刚性，在其下方加装两条加强筋，如此形成一个整体结构称之为平台本体。平台本体上方中央插入一根定位轴，头部成锥形尖端，利用数控机床加工的高精度保证该轴的轴线位于左右对称中心面上且与法兰盘轴线垂直相交。当定位装置左右对称装入托架时，定位轴的轴线则通过托架中心。调整好整个定位装置的重心，使其自由置于水平板上时，定位轴尖端能始终向上（重心越低越稳原理），防止因重心不稳，倒伏碰撞造成轴线弯曲丢失精度。在定位轴处加一护套，当定位装置不使用时，保护定位轴不被碰伤或造成人员伤害。

二、使用方法

托架中心定位裝置的使用共分两步走：第一步，调整定位装置找到托架中心;第二步，移动托架至正确安装位置。

使用前确保转台等相关部件已安装连接正确，转台中心即为回转中心。首先，把托架放置在转台上进行初步定位：托架底部有若干预制销孔与转台配对连接，用专用定制销轴插入销孔定位托架，销孔与销轴之间有一定量的预留间隙便于后续托架移动调整。然后，移除托架左右轴承座孔的座盖（左右轴承孔为开盖式），把定位装置安放于轴承座孔中，定位轴尖向上，移除定位轴护套。接着，用象限仪校准定位装置，使其平台本体上的平板与转台基准平面（通常为水平面）平行，这样，定位轴的轴线就与回转中心平行了。再用厚薄塞尺测量法兰盘与左右轴承座端面之间的间隙，调整两侧间隙使之相等，这样托架中心就位于定位轴的轴线上了。利用螺钉固定定位装置，防止因意外移动或转动造成定位不准。

在转台外若干距离处（2～3米）放置一台较高精度的光学经纬仪，通过经纬仪观测镜观察托架上定位装置的定位轴尖端，使其位于中央刻度。推动转台旋转，当观测镜中的定位轴尖端随转台的转动而产生移动时，说明定位轴的轴线不在回转中心上，此时根据观测镜内定位轴的位置和读数适当调整托架位置，再次旋转转台，当观测镜内的定位轴尖端来回移动的数值至规定范围内时，说明定位轴的轴线与回转中心重合，即托架中心通过回转中心。如若不然，再次调整托架位置即可。托架定位完成后拔出预制销，铰孔后打入定位销，拧入螺栓固定，完成托架的安装。

三、使用效果

通过实际使用证实，托架中心定位装置使用简便，完成定位安装一台托架平均时间不超过2小时，减少了因来回运输产生的冗余时间，生产效率显著提高。同时，由于该装置和相关测量装置精度高，托架中心与回转中心的偏差值由原来的±0.2mm，甚至提高到±0.05mm，在一定程度上提升了舰炮的精度等级。整个装置是由简单易得的板材和圆钢组合而成，制造及使用成本低廉，充分降低了生产开支。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2016.

（作者简介：夏天恩;学历：本科;单位：4805工厂军械修理厂;研究方向：机械工程。）