Многие не знают, как считать усилие на спуске. Порылся в Интернете, нет ни методик, ни формул, ничего. Только одна весьма странная статья по арбалетным спускам...
В этом обзоре попробую поделится, как это делаю я.

Для начала рассмотрим устройство простейшего спуска, когда спусковой крючок является шепталом, удерживающим поршень.



Для расчета нам необходимы следующие параметры,

• Усилие боевой пружины
• Усилие возвратной пружины
• Расстояние от оси шептала до боевого упора
• Расстояние от оси спускового крючка до точки приложения силы
• Расстояние от оси шептала до оси возвратной пружины
• Достаточно важный параметр, коэффициент трения, перемножением на который силы воздействия, вычисляется необходимое усилие для страгивания сопрягаемых деталей из равновесного положения. Значение табличное и для пары сталь по стали, может колебаться от 0.1 до 0.15
• Так же введем понятие "угла отклонения".

Примем за равновесное состояние, когда вектор силы боевой пружины приходится в ось качения шептала. Теперь проведем перпендикуляр из точки боевого упора к его плоскости. Образовавшийся угол будет необходим для расчета усилия, которое стремится расцепить зацепление. Для расчета мы возьмем синус этого угла. Значение от 0 до 1. Где 0, это угол 0гр, выжимное усилие равно 0, поскольку вектор силы боевой пружины приходится в ось качения шептала. И 1, это угол 90гр, ничего не препятствует движению поршня вперед. Для расчета необходимого приложенного усилия, нам придется взять косинус этого же угла. Где 1, это угол 0гр, ничего не помогает выжиму шептала и 0, это угол 90гр, когда поршень ничего не держит.

Для начала, нам надо вычислить "баланс удержания". Если "угол отклонения" не равен 0, то поршень стремится выдавить шептало и любое отличное от нуля значение вносит ощутимые коррективы в значения усилия, необходимого для расцепления деталей. Прибавляем к значению усилие пружины шептала, с учетом плеч его воздействия. Полученное значение, показывает, какое усилие необходимо для расцепления деталей.

Формула будет иметь сл. вид:



F- Усилие боевой пружины, Н
n - Коэффициент трения
a - "Угол отклонения"
F1- Усилие пружины шептала
L1- Расстояние от оси шептала до боевого упора
L3 - Расстояние от оси шептала до оси пружина шептала

Для вставленной выше картинки, получаем значение 79Н или чуть меньше 8кг, при усилии пружины 50кг и усилии пружины шептала 3кг.

Но нам нужно сосчитать, какое усилие надо приложить на спусковой крючок, для этого высчитываем с учетом передаточных плеч. Незабываем посчитать и прибавить усилие необходимое для сжатия пружины шептала с учетом плеч.



L2 - Расстояние от оси шептала до точки приложения силы

Для вставленной выше картинки, получаем усилие спуска 22Н или около 2,2 кг, при усилии пружины 50кг и усилии пружины шептала 3кг.

Простенькую табличку в екселе, можно скачать тут


Немного сложнее рассчитать механизм, где шептало выполнено отдельной деталью, которую стремится выжать поршень.
Типичный пример спуск Молины.



Для расчета нам нужны сл данные :

• сила боевой пружины н (F)
• сила пружины шептала н (F2)
• сила пружины сп крючка н (F3)
• коэф. Трения (n)
• угол отклонения град (a)
• раст. от оси шептала до точки нагрузки, м (L1)
• раст. от оси шептала до боевого упора, м (L2)
• раст. от оси сп крючка до боевого упора, м (L3)
• раст. от оси сп крючка до точки приложения силы, м (L4)
• раст. от оси шептала до оси пружины, м (L5)
• раст. от оси сп крючка до оси пружины, м (L6)

Для начала надо посчитать, какое усилие передает первое шептало на спусковой крючок.
Из перенаправленного усилия нам надо вычесть значение трения и все пересчитать с учетом плеч
Формула будет иметь следующий вид:



При усилии боевой пружины 53кг и усилии пружины шептала 3Н, получается значение 89Н, чуть меньше 9кг. Т.е. первое шептало снизило передаваемое усилие почти в 6 раз.

Далее считаем усилие на спусковом крючке с учетом усилия пружина крючка. Боевой упор принимается, как радиус от оси крючка к точке срыва и не выжимает шептало вверх. В противном случае, надо вводить дополнительный расчет.



Получаем усилие спуска 5.6Н. т.е. около 0.5кг Скачать простенькую табличку можно тут

На основе этих двух расчетов можно рассчитать любой спуск. А главное заранее можно избежать последующих срывов поршня..



Добавлено, октябрь 2016

В связи с проектированием нового спускового механизма для винтовок гамо, первым делом решил посчитать оригинальную конструкцию.





Для расчета нам нужны сл данные :

• сила боевой пружины н (F)
• коэф. Трения (n)
• угол отклонения град (a)
• раст от оси первого шептала до точки нагрузки, мм (L1)
• раст от оси первого шептала до боевого упора, мм (L2)
• раст от оси второго шептала до боевого упора, мм (L3)
• раст от оси второго шептала до точки приложения силы, мм (L4)
• раст от оси спускового крючка до точки контакта со вторым (L5)
• шепталом раст от оси спускового крючка до точки приложения силы(L6)
• Достаточно важный параметр, коэффициент трения, перемножением на который силы воздействия, вычисляется необходимое усилие для страгивания сопрягаемых деталей из равновесного положения.
  Значение табличное и для пары сталь по стали, может колебаться от 0.1 до 0.15
• Так же не забываем про "угол отклонения". Примем за равновесное состояние, когда вектор силы боевой пружины приходится в ось качения шептала. Теперь проведем перпендикуляр из точки боевого упора к его плоскости. Образовавшийся угол будет необходим для расчета усилия, которое стремится расцепить зацепление. Для расчета мы возьмем синус этого угла. Значение от 0 до 1. Где 0, это угол 0гр, выжимное усилие равно 0, поскольку вектор силы боевой пружины приходится в ось качения шептала. И 1, это угол 90гр, ничего не препятствует движению поршня вперед.
• Трением на оси качения первого шептала можно пренебречь в виду исчезающее низкого значения в пределах погрешности измерения боевой пружины.

Для начала надо посчитать, какое усилие передает первое шептало на второе шептало.
В оригинале формула будет выглядеть так



Как видим из схемы, L1 равно L2, а воздействие пружины с учетом плеч измерено экспериментально и составляет 3Н на зубе зацепления поршня. Таким образом, в данном случае формулу можно упростить до вида



Примем силу боевой пружины условно равной 700Н, тогда расчет будет иметь следующий вид.

F1=700*SIN17-700*0.13-3

F1 примерно равно 116.6Н, для круглости счета вполне можно округлить до 115Н

Но, стоит обратить внимание, вектор силы от первого шептала приходится не в ось второго шептала, а отклонен на 9гр и создает дополнительное сопротивление, это обязательно следует учесть.



Передаваемое усилие умножаем на синус угла, это и будет величина дополнительного сопротивления.
Сумму умножаем на коэф. трения и на радиус шептала, прибавляем момент трения на оси второго шептала. Радиус оси, r, 2мм
Получим момент необходимый для выведения второго шептала из под первого




Расчет будет иметь следующий вид
М=(115+115*SIN9)*0.13*1+115*0.13*0.2

М=20.3 Н*сМ


Для расчета усилия необходимо учесть раст от оси второго шептала до точки приложения силы. А так же прибавить усилие пружины второго шептала с учетом плеч, экспериментально измерено, 13Н



Расчет будет иметь следующий вид

F2=20.3/2.2+13

F2=22.2Н

В точке контакта, на второе шептало надо приложить усилие, округленно 22.2Н

Значение актуально в случае идеального радиуса на боевом перекрытии, т.е. не учитывает выдавливание вторым шепталом первого вверх.


Теперь посчитаем усилие на спусковом крючке.

F2 умножаем на передаточное отношение спускового крючка и прибавляем усилие пружины крючка с учетом плеч(экспериментально измерено 4Н)



Расчет будет иметь следующий вид

Fспуска=22.2*12/30+4

В итоге усилие спуска, при учете нажима на середину спускового крючка, составит округленно 13Н


Без учета пружины шептала, усилие необходимое для приложения ко второму шепталу составит чуть меньше 9Н, т.е. 0.0128 от изначального усилия боевой пружины. Ее можно взять для расчета итоговой формулы.
Я специально не стал вводить в итоговую формулу общее передаточное отношение, что бы была возможность моделировать результат в зависимости от плеч крючка.

Итак, максимально упрощенная формула расчета усилия спуска гамо имеет такой вид.



Передаточное отношение спускового крючка 0.4, суммарное усилие пружин крючка и шептала, на самом крючке составляет примерно 9Н, измерено экспериментально

Получим итоговую формулу



Результат следует округлить до 0.5Н в большую сторону, связано с округлениями в процессе вычисления и погрешностью измерений усилия пружин.

Практическое измерение, в состоянии из коробки, показало, что для производства выстрела на спусковой крючок надо приложить усилие примерно 16Н. После правки кромок и обработки зоны перекрытия шептал, значение составило примерно 13Н, что полностью соответствует расчетному значению.