炮彈彈帶剝離機的設(shè)計應(yīng)用

曹海慶，白冬龍，邱 碩

(65196 部隊，遼寧 鐵嶺 112609)

彈藥隨著儲存時間增加，超過使用儲存壽命的彈藥不斷增加，其儲存可靠性逐年下降，加之我軍武器裝備更新?lián)Q代，大量經(jīng)過長期貯存的彈藥已經(jīng)不能滿足我軍訓(xùn)練和戰(zhàn)備的要求，處于報廢狀態(tài);隨著我軍武器、裝備的發(fā)展，新的武器、彈藥不斷裝備部隊，舊的彈藥不斷被淘汰，這些處于報廢和被淘汰的彈藥要逐年進行銷毀處理，而將彈帶從彈丸剝離是報廢彈藥處理作業(yè)中的一項必要程序［1-14］。

隨著報廢彈藥處理任務(wù)的不斷加大，每年要回收大量帶有彈帶的炮彈彈丸。對于彈丸彈帶，各報廢彈藥處理機構(gòu)幾十年來一直沿用的是人工剝離，這是一種典型的低效、高耗作業(yè)方式，不僅不利于節(jié)約成本以提高報廢彈藥處理的費效比，而且還要造成剝離彈丸的大量堆積，給儲存與管理帶來很多不便。近年來，各銷毀機構(gòu)在實踐過程中先后發(fā)明出很多機器，但現(xiàn)尚不能達到自動完全分離的目的，都不同程度存在能耗高、工作效率低等弊端。一是分離設(shè)備設(shè)計不科學(xué)。受方法手段影響，只能分離部分炮彈彈帶，難以適應(yīng)彈藥銷毀工作發(fā)展的要求;二是分離設(shè)備磨損嚴(yán)重、故障率高，分離刀具損壞快，頻繁更換專用工具，增加了處理成本，給分離工作帶來很多不便;三是分離設(shè)備效率低、能耗高，需要二次人工分離，工藝流程復(fù)雜。彈帶的分離是一項以利用品回收為主要目的作業(yè)，在具體操作過程中必須考慮經(jīng)濟性。為此，通過查閱大量資料并結(jié)合各報廢彈藥處理銷毀機構(gòu)實踐，設(shè)計一種炮彈彈帶分離機，運用液壓旋切削技術(shù)，通過理論計算、大量試驗和安全檢驗，結(jié)合彈帶分離的實踐經(jīng)驗，保證了彈帶剝離過程的穩(wěn)定性和安全性，設(shè)計出安全、高效、節(jié)能、自動化程度高的彈帶分離裝置，解決作業(yè)勞動強度大、工作效率低、剝離不徹底、安全隱患多的問題，提高報廢彈藥處理工作效率和廢舊金屬的回收率。

1 設(shè)計應(yīng)用

全自動彈帶剝離機是一種把報廢彈丸上的彈帶全自動剝離下來，分別回收利用的專用機具設(shè)備。炮彈彈帶分離機，主要用于炮彈彈丸彈帶分離的專用液壓機床，采用電接點壓力表、時間繼電器和行程開關(guān)，對某一種彈帶一次調(diào)整設(shè)置后全程自動控制，提高了報廢彈藥彈丸彈帶剝離作業(yè)的自動化水平，具有結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、工作效率高等特點。

本設(shè)備依靠機械力來實現(xiàn)彈丸與彈帶的剝離。根據(jù)不同口徑和高度的炮彈彈頭更換錐齒盤、刀具;采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，大大提高工作效率。

1.1 技術(shù)方案

根據(jù)彈帶結(jié)構(gòu)，先在彈帶兩側(cè)沖壓出開口，然后壓住開口彈帶處一端，自動旋轉(zhuǎn)彈丸180°，沖壓刀再次移動到開口處，執(zhí)行機構(gòu)帶動彈丸旋轉(zhuǎn)360°使彈帶剝離。使用本設(shè)備可以節(jié)省大量人力，降低操作人員安全隱患。另外，加工時不損傷彈體，保持彈帶的完整性。

通過對不同口徑彈丸彈帶結(jié)構(gòu)分析和大量實驗，證明采用全自動機械手段是可以實現(xiàn)對彈帶的徹底分離。因此，需要通過科學(xué)的理論計算和大量的試驗，研制設(shè)計一種集安全性、穩(wěn)定性、連續(xù)性、高效性為一體的彈帶分離設(shè)備。通過考查和資料的檢索，需要解決彈丸定位卡緊、氣動沖壓、刀具材料、自動上下料、適用于不同口徑和控制系統(tǒng)等關(guān)鍵問題，設(shè)計制造出結(jié)構(gòu)簡單、實用高效、具有技術(shù)含量高、機械性能好、維護方便等特點的裝備。

1.2 結(jié)構(gòu)組成

炮彈彈帶分離機采用模塊式結(jié)構(gòu)，主要由液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、傳動機構(gòu)、剝離機構(gòu)、項緊機構(gòu)、床身及工作臺等組成，如圖1 所示。

1)液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)主要由防爆電機、液壓齒輪泵、電磁換向閥、安全閥、調(diào)壓閥、液壓馬達、回轉(zhuǎn)油缸、壓力表、液壓油箱等組成，如圖2 所示。

圖1 液壓剝離機立體結(jié)構(gòu)

圖2 液壓系統(tǒng)

2)電氣系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)主要由控制柜、電接點壓力表、接觸器、過載保護器、行程開關(guān)、時間繼電器、壓力傳感器、工作指示燈、電源開關(guān)等組成。

電氣控制部分的核心器件是可編程序控制器，它用于指揮整機按編制程序自動運行。指令開關(guān)組首先預(yù)設(shè)彈/雙彈帶選擇、自動/手動選擇、分步加工/連續(xù)加工選擇;開始與結(jié)束按鈕控制設(shè)備的起停。各種傳感器部分:各種傳感器是機器的感覺器官，用于監(jiān)測氣源壓力、主軸轉(zhuǎn)動角度、氣缸運動位置等等?？删幊绦蚩刂破鞲鶕?jù)指令開關(guān)和各種傳感器的狀態(tài)指揮整機按編制程序自動運行。狀態(tài)指示燈用來監(jiān)測設(shè)備各部位的工作情況。

3)散熱系統(tǒng)。散熱系統(tǒng)主要由散熱器、散熱風(fēng)扇等組成。

4)傳動機構(gòu)。傳動機構(gòu)主要由主動齒輪、從動齒輪、二級主動齒輪、二級從動齒輪、傳動軸等組成。

5)剝離機構(gòu)。剝離機構(gòu)主要由車刀、刀架、刀架調(diào)整板、滑道、調(diào)整墊塊等組成。

6)頂緊機構(gòu)。頂緊機構(gòu)主要由頂尖、頂尖座、頂尖套桿、滑道等組成。

7)床身及工作臺。

1.3 工作原理

設(shè)備基本工作原理如圖3 所示。根據(jù)彈種不同，調(diào)整更換卡具、刀具后，接通電源，啟動液壓系統(tǒng)，各工作執(zhí)行裝置自動復(fù)位回到原點，將彈丸放于工作位置，啟動運行開關(guān)，頂尖向前運動，頂尖與彈丸口部接觸帶動彈丸向前移動，移動至彈丸底部與錐齒卡盤內(nèi)齒咬合，當(dāng)頂尖壓力達到預(yù)定壓力時，電接點壓力表工作，控制頂尖停止前行的同時啟動液壓馬達電磁閥，液壓馬達通過二級減速齒輪后，經(jīng)主軸帶動錐齒卡盤旋轉(zhuǎn)，錐齒卡盤旋轉(zhuǎn)同時車刀油缸向上運行，錐齒卡盤卡住彈丸旋轉(zhuǎn)，彈丸邊旋轉(zhuǎn)車刀相應(yīng)的上行，當(dāng)車刀與彈帶接觸時，車刀以切削的形式切入到彈帶與彈體結(jié)合處，車刀刀尖上行至彈丸徑心處時自動停止(自動停止以行程開關(guān)控制)，錐齒盤帶動彈丸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，此時彈丸、彈帶、車刀三者之間形成楔子狀態(tài)，彈丸旋轉(zhuǎn)時在車刀的作用下使彈帶成卷形狀態(tài)與彈丸分離，液壓馬達受時間繼電器控制自動停止，此時車刀油缸向下運行，頂尖后退復(fù)位，一個工作循環(huán)完成。

圖3 基本原理

由人工把待加工的彈體按照規(guī)定方向擺放在傾斜料盤上，彈體在擋料板的作用下自由滾落到托架上，然后尾架把彈體頂入三爪卡盤，卡盤自動卡緊彈體。工作刀進給把彈帶剪斷，主軸開始帶動彈體旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過大約300°后，主軸開始低速反轉(zhuǎn)30°，同時銑頭進給銑掉約30°弧長的一側(cè)燕尾，接著主軸再著正轉(zhuǎn)約100°，直至把彈帶完全剝離。位移氣缸帶動刀架第二道彈帶處，完畢后，松開卡盤和尾架，下料氣缸釋放，彈體沿滑道滑出，完成一發(fā)炮彈彈帶的加工。

1.4 主要技術(shù)性能指標(biāo)

炮彈彈帶分離機，主要用于剝離裝藥倒空彈丸的彈帶。①機床運行均由電接點壓力表、時間繼電器和行程開關(guān)控制，對某一種彈帶一次調(diào)整設(shè)置更換卡具后可全程自動控制工作，具有結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、適應(yīng)剝離彈帶種類多、工作效率高等特點。②運用自動液壓控制技術(shù)，靠機械力來實現(xiàn)彈丸與彈帶的剝離，根據(jù)不同口徑和高度的炮彈彈頭更換錐齒盤、刀具;采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，大大提高工作效率和工作安全性。適用于各軍區(qū)彈藥銷毀站、工廠等單位，可對50 ～160 mm 所有彈丸彈帶的剝離工作。③該設(shè)備采用模塊式結(jié)構(gòu)主要由液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、傳動機構(gòu)、剝離機構(gòu)、頂緊機構(gòu)、床身及工作臺等，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，操作簡便，運行可靠，實用性強等特點。

該設(shè)備采用全液壓動力源，液壓方式工作平穩(wěn)，運行可靠，動力強勁。在作業(yè)方法設(shè)計上較以往有了很大的提升。①動力選擇上，采用雙連液壓齒輪泵，頂尖與馬達需要小噸位大流量，車刀油缸需要小流量大噸位，合理配備油泵。②車刀切削角度選擇，原理是根據(jù)車床工作的方法轉(zhuǎn)變而來的，但是彈帶為銅，質(zhì)量弱，不易車削，所以車刀采用白鋼材質(zhì)，工作時一次切削到底，使彈帶分離更加徹底快捷。③頂緊機構(gòu)，根據(jù)彈丸底部錐型的特點，每種彈丸都有(8 ～11)°的錐角，按照彈種加工設(shè)計帶有相應(yīng)錐度的內(nèi)齒卡盤，當(dāng)頂尖運動時，彈丸錐形底部正好與卡盤內(nèi)齒相結(jié)合卡緊，這樣的設(shè)計方式優(yōu)點在于卡緊度強，頂緊后工作時沒有松動的情況，作業(yè)方便快捷。

主要技術(shù)性能指標(biāo)

工作環(huán)境:-5℃～35℃;

工作電源:三相380 V;

電機功率:7.5 kW;

主油泵壓力:24 MPa;

副油泵壓力:14 MPa;

平均無故障工作時間:≥300 h;

連續(xù)工作時間:≥8 h;

工作效率:2 發(fā)/min;

剝離對象:50 ～160 mm 口徑內(nèi)彈藥彈丸。

2 主要技術(shù)進步點

采用白鋼雙刀具，運用液壓動力技術(shù)，實現(xiàn)了雙彈帶一次性切削剝離，提高作業(yè)效率，降低刀具磨損度;通過更換錐齒盤、刀具模塊，解決了一次性完全分離彈帶的難題，還可實現(xiàn)多彈種不同口徑的剝離工作。主要用于炮彈彈丸彈帶剝離的專用液壓床，采用電接點壓力表、時間繼電器和行程開關(guān)，可實現(xiàn)對某一種彈帶一次調(diào)整設(shè)置后全程自動控制，有效提高了報廢彈藥彈丸彈帶剝離作業(yè)的自動化水具有結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、適應(yīng)剝離彈帶種類多、工作效率高等特點。

1)該項目采用液壓旋切削的方法，運用液壓動力技術(shù)，有效解決了一次性完全分離彈帶的難題。

2)該項目采用白鋼雙刀具，實現(xiàn)了雙彈帶一次性切削剝離，提高作業(yè)效率近6 倍，刀具磨損度降低80%;通過更換錐齒盤、刀具模塊，還可實現(xiàn)多彈種不同口徑的剝離工作。

3)該項目采用電接點壓力表、時間繼電器和行程開關(guān)，可實現(xiàn)對某一種彈帶一次調(diào)整設(shè)置后全程自動控制。有效提高了報廢彈藥彈丸彈帶剝離作業(yè)的自動化水平。

3 推廣應(yīng)用前景

彈帶分離機結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，實用性強，穩(wěn)定可靠，具有良好的實用性和可維護性，較好滿足了部隊彈藥銷毀中廢口回收利用的需要，達到軍內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平，具有較大的軍事、經(jīng)濟效益和推廣應(yīng)用前景。該設(shè)備的研制和應(yīng)用，使我軍在報廢彈藥處理水平上又有了一個很大的提高，不僅減少了剝離現(xiàn)場作業(yè)人數(shù)，降低作業(yè)人員的勞動強度，提高了工作效率，節(jié)省了人力成本，而且操作簡單方便，易于學(xué)習(xí)掌握，減少了人員培訓(xùn)周期，從而產(chǎn)生了可觀的軍事和經(jīng)濟效益，具有較高的推廣應(yīng)用價值。其效益主要是在以下方面:

1)社會效益。該設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，操作簡便，實用性強，工作性能安全可靠，操作簡單方便，操作方法易于學(xué)習(xí)掌握，維修方便，減輕操作人員的勞動強度，減少勞動力，對我軍報廢彈藥銷毀工作，將起到很大的推動作用，總體技術(shù)居同行業(yè)領(lǐng)先水平，具有很好的社會效益。

2)軍事效益。該設(shè)備的研制和應(yīng)用，填補了我軍沒有系統(tǒng)、科學(xué)、高效、連續(xù)的彈帶分離設(shè)備的空白，克服了以往工作效率低、處理方法不科學(xué)、浪費時間和人力等缺點，實現(xiàn)了彈帶的自動分離，既提高了工作效率，又極大增加了銷毀作業(yè)安全性，對加快我軍實現(xiàn)正規(guī)化、現(xiàn)代化建設(shè)，適應(yīng)未來彈藥銷毀工作提出的新要求具有十分重要的軍事意義。

3)經(jīng)濟效益。采用炮彈彈帶分離機能夠安全高效地完成炮彈彈帶的剝離作業(yè)，同時節(jié)約大量能源，工藝簡單，易于操作，減輕勞動力，能夠滿足廢回收需求。

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