炮彈彈帶剝離機的設計應用

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換代，大量經過長期貯存的彈藥已經不能滿足我軍訓練和戰備的要求，處于報廢狀態;隨著我軍武器、裝備的發展，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中的一項必要程序［1-14］。

隨著報廢彈藥處理任務的不斷加大，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、高耗作業方式，不僅不利于節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，各銷毀機構在實踐過程中先后發明出很多機器，但現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。一是分離設備設計不科學。受方法手段影響，只能分離部分炮彈彈帶，難以適應彈藥銷毀工作發展的要求;二是分離設備磨損嚴重、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;三是分離設備效率低、能耗高，需要二次人工分離，工藝流程復雜。彈帶的分離是一項以利用品回收為主要目的作業，在具體操作過程中必須考慮經濟性。為此，通過查閱大量資料并結合各報廢彈藥處理銷毀機構實踐，設計一種炮彈彈帶分離機，運用液壓旋切削技術，通過理論計算、大量試驗和安全檢驗，結合彈帶分離的實踐經驗，保證了彈帶剝離過程的穩定性和安全性，設計出安全、高效、節能、自動化程度高的彈帶分離裝置，解決作業勞動強度大、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 設計應用

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，對某一種彈帶一次調整設置后全程自動控制，提高了報廢彈藥彈丸彈帶剝離作業的自動化水平，具有結構合理、性能可靠、工作效率高等特點。

本設備依靠機械力來實現彈丸與彈帶的剝離。根據不同口徑和高度的炮彈彈頭更換錐齒盤、刀具;采用結構優化設計，大大提高工作效率。

1.1 技術方案

根據彈帶結構，先在彈帶兩側沖壓出開口，然后壓住開口彈帶處一端，自動旋轉彈丸180°，沖壓刀再次移動到開口處，執行機構帶動彈丸旋轉360°使彈帶剝離。使用本設備可以節省大量人力，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構分析和大量實驗，證明采用全自動機械手段是可以實現對彈帶的徹底分離。因此，需要通過科學的理論計算和大量的試驗，研制設計一種集安全性、穩定性、連續性、高效性為一體的彈帶分離設備。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等關鍵問題，設計制造出結構簡單、實用高效、具有技術含量高、機械性能好、維護方便等特點的裝備。

1.2 結構組成

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

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

圖1 液壓剝離機立體結構

圖2 液壓系統

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

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。指令開關組首先預設彈/雙彈帶選擇、自動/手動選擇、分步加工/連續加工選擇;開始與結束按鈕控制設備的起停。各種傳感器部分:各種傳感器是機器的感覺器官，用于監測氣源壓力、主軸轉動角度、氣缸運動位置等等。可編程序控制器根據指令開關和各種傳感器的狀態指揮整機按編制程序自動運行。狀態指示燈用來監測設備各部位的工作情況。

3)散熱系統。散熱系統主要由散熱器、散熱風扇等組成。

4)傳動機構。傳動機構主要由主動齒輪、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。剝離機構主要由車刀、刀架、刀架調整板、滑道、調整墊塊等組成。

6)頂緊機構。頂緊機構主要由頂尖、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

設備基本工作原理如圖3 所示。根據彈種不同，調整更換卡具、刀具后，接通電源，啟動液壓系統，各工作執行裝置自動復位回到原點，將彈丸放于工作位置，啟動運行開關，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齒咬合，當頂尖壓力達到預定壓力時，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，經主軸帶動錐齒卡盤旋轉，錐齒卡盤旋轉同時車刀油缸向上運行，錐齒卡盤卡住彈丸旋轉，彈丸邊旋轉車刀相應的上行，當車刀與彈帶接觸時，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控制)，錐齒盤帶動彈丸繼續旋轉，此時彈丸、彈帶、車刀三者之間形成楔子狀態，彈丸旋轉時在車刀的作用下使彈帶成卷形狀態與彈丸分離，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，頂尖后退復位，一個工作循環完成。

圖3 基本原理

由人工把待加工的彈體按照規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，轉過大約300°后，主軸開始低速反轉30°，同時銑頭進給銑掉約30°弧長的一側燕尾，接著主軸再著正轉約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，完成一發炮彈彈帶的加工。

1.4 主要技術性能指標

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控制，對某一種彈帶一次調整設置更換卡具后可全程自動控制工作，具有結構合理、性能可靠、適應剝離彈帶種類多、工作效率高等特點。②運用自動液壓控制技術，靠機械力來實現彈丸與彈帶的剝離，根據不同口徑和高度的炮彈彈頭更換錐齒盤、刀具;采用結構優化設計，大大提高工作效率和工作安全性。適用于各軍區彈藥銷毀站、工廠等單位，可對50 ～160 mm 所有彈丸彈帶的剝離工作。③該設備采用模塊式結構主要由液壓系統、電氣控制系統、散熱系統、傳動機構、剝離機構、頂緊機構、床身及工作臺等，具有結構設計新穎，操作簡便，運行可靠，實用性強等特點。

該設備采用全液壓動力源，液壓方式工作平穩，運行可靠，動力強勁。在作業方法設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，原理是根據車床工作的方法轉變而來的，但是彈帶為銅，質量弱，不易車削，所以車刀采用白鋼材質，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，根據彈丸底部錐型的特點，每種彈丸都有(8 ～11)°的錐角，按照彈種加工設計帶有相應錐度的內齒卡盤，當頂尖運動時，彈丸錐形底部正好與卡盤內齒相結合卡緊，這樣的設計方式優點在于卡緊度強，頂緊后工作時沒有松動的情況，作業方便快捷。

主要技術性能指標

工作環境:-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;

連續工作時間:≥8 h;

工作效率:2 發/min;

剝離對象:50 ～160 mm 口徑內彈藥彈丸。

2 主要技術進步點

采用白鋼雙刀具，運用液壓動力技術，實現了雙彈帶一次性切削剝離，提高作業效率，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，可實現對某一種彈帶一次調整設置后全程自動控制，有效提高了報廢彈藥彈丸彈帶剝離作業的自動化水具有結構合理、性能可靠、適應剝離彈帶種類多、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，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，實現了雙彈帶一次性切削剝離，提高作業效率近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，可實現對某一種彈帶一次調整設置后全程自動控制。有效提高了報廢彈藥彈丸彈帶剝離作業的自動化水平。

3 推廣應用前景

彈帶分離機結構設計合理，實用性強，穩定可靠，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，達到軍內同行業領先水平，具有較大的軍事、經濟效益和推廣應用前景。該設備的研制和應用，使我軍在報廢彈藥處理水平上又有了一個很大的提高，不僅減少了剝離現場作業人數，降低作業人員的勞動強度，提高了工作效率，節省了人力成本，而且操作簡單方便，易于學習掌握，減少了人員培訓周期，從而產生了可觀的軍事和經濟效益，具有較高的推廣應用價值。其效益主要是在以下方面:

1)社會效益。該設備結構設計新穎，操作簡便，實用性強，工作性能安全可靠，操作簡單方便，操作方法易于學習掌握，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，總體技術居同行業領先水平，具有很好的社會效益。

2)軍事效益。該設備的研制和應用，填補了我軍沒有系統、科學、高效、連續的彈帶分離設備的空白，克服了以往工作效率低、處理方法不科學、浪費時間和人力等缺點，實現了彈帶的自動分離，既提高了工作效率，又極大增加了銷毀作業安全性，對加快我軍實現正規化、現代化建設，適應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，同時節約大量能源，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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