鐵、塑柄手榴彈拆分機的設計應用

羅同杰，寧靈生

(豫西工業集團有限公司銷毀中心，河南云陽 474678)

在報廢彈藥處理中，所遇到的手榴彈有多種多樣。我軍以往裝備的手榴彈，又以帶手柄的居多。帶手柄的手榴彈又分為木柄手榴彈、鐵柄手榴彈和塑柄手榴彈3 種。

目前，國內對退役報廢木柄手榴彈的處理以拆卸分解為主，各報廢彈藥處理機構都有各式具有可靠防護措施、可人機隔離的、安全高效的拔彈機先對其進行拆卸分解，再用現有其他工藝設備回收炸藥、殼體，銷毀雷管、拉火管，實現去功能化、資源循環利用處理［1-4］。而退役報廢的鐵、塑柄手榴彈，其戰斗部和包含雷管、發火件的手柄是采用粘膠的螺紋連接的。手柄殼無論是鐵的還是塑料的，其壁厚較薄，它的自身強度低，若用機械對其進行旋擰、旋拔拆卸，會發生扭曲變形或扭折斷，從而導致手榴彈意外發火爆炸，引發事故，所以，對其都是采用炸毀法處理。即在專用的炸毀場:使用足夠數量的高猛度的炸藥作引爆裝藥; 以合適的裝藥形狀，保證覆蓋、可靠傳爆;固定引爆藥包，阻擋和減少破片飛散，在其上填土掩埋;使用火力法或者電力法點火起爆; 爆后清理現場［5-6］。

炸毀作業，彈藥爆炸會產生多種危害，主要表現為爆轟產物對周圍的影響;破片對周圍人員、裝備、和建筑物包括電氣線路產生破壞;沖擊波危害;熱效應危害等。其危險性大，物料無法回收，又帶來極大浪費［7-9］。

由于在報廢的通用彈藥中，待處理的鐵(塑)炳手榴彈數量巨大，而可以大批量、長時間進行炸毀處理的作業場地難覓，且炸毀作業的方法已不適應我們國家當下越來越高的安全、環保要求［10-11］。考慮報廢手榴彈處理在具體操作過程中的安全性和經濟性，根據鐵、塑柄手榴彈的結構特點和安全特性，通過查閱大量資料并結合自己單位多年處理廢舊彈藥工作實踐，設計了一種鐵、塑柄手榴彈拆分機。利用雙刀異向切割鋸，對鐵、塑柄手榴彈進行定厚、定位、環形切割，然后，通過彈性楔形板分流，實現手榴彈戰斗部與手柄分離而將其拆分，后續處理工藝和木柄手榴彈相似。該裝置可連續上料，危險操作人機隔離;操作簡單，運作省力，自動化程度高，安全、高效。克服了現有退役報廢的鐵、塑柄手榴彈處理存在的其危險性大，物料無法回收，作業勞動強度大等缺點，提高報廢彈藥處理的工作效率和廢舊物料的回收率。

1 設計應用

鐵、塑柄手榴彈拆分機是主要用于對報廢的鐵、塑柄手榴彈進行拆卸、分解戰斗部和手柄的專用設備。設備由PLC進行控制，按照切割工作流程要求完成相應動作; 用接近開關拾取運動機構的位置信號; 防爆異步電機、防爆步進電機為執行機構;變頻器由PLC 控制，實現傳動電機的多級調速。對某一型號手榴彈一次調整設定后，拆分全程自動控制。具有結構合理、性能可靠、適應多種彈藥、工作效率高等特點。

1.1 技術方案

根據鐵、塑柄手榴彈的結構特點如圖1 所示，在切割位置對其進行定厚度環形切割，解除戰斗部和手柄的連接，彈性楔形分流板裝置使戰斗部脫離開雷管，實現手榴彈戰斗部和手柄的拆卸分解。使用本設備可以節省大量人力，實現危險操作人機隔離，提高了報廢鐵、塑柄手榴彈處理的本質安全度。

圖1 手榴彈結構及切割位置示意圖

通過工藝試驗，證明采用切割的方法可以實現鐵、塑柄手榴彈戰斗部和手柄的分解。但要研制設計一種安全、連續高效且可靠性好的全自動鐵、塑柄手榴彈拆分機，需要解決手榴彈輸送定位、定位自轉、安全切割、自動上下料、適用不同規格外形和可靠控制系統等技術難點。

1.2 結構組成

鐵、塑柄手榴彈拆分機采用模塊結構(圖2)，主要由切割頭、輸送裝置、仿形對輪、彈體隨動同步旋轉裝置、彈性楔形分流板、擺放裝置、動力裝置及控制系統等組成。

1)切割頭:雙刀片異向旋轉，無反沖力，壓縮空氣吹屑，無火花，切口無溫升也無毛邊產生; 切割后不會使切割物產生變形。

2)輸送裝置:兩條同步運轉的特制鏈條，可以固定仿形對輪，實現循環上料;

3)仿形對輪:承接手榴彈定位托舉并可帶動手榴彈定軸旋轉的裝置;

4)護板:當正在切割的手榴彈發生意外爆炸時，可阻擋破片不往傳遞窗口方向飛散;

5)楔形彈性分流板:懸掛于輸送鏈后部上方，可將已完全切割開的手榴彈的戰斗部和彈柄分離的裝置;

6)工件隨動裝置: 可通過撥轉與仿形對輪同軸固定的齒輪而使工件旋轉;

7)戰斗部料道: 承接楔形彈性分流板分出的手榴彈戰斗部，，使其按照導向落入料箱;

8)彈柄料道:承接被分離后的手榴彈柄，使其按照導向落入料箱;

9)動力裝置: 由電機及減速器等組成，驅動輸送帶運轉;

10)控制系統:由PLC 組成拆分機的控制系統，現場設置防爆控制箱，內部安裝變頻器、步進電機驅動器、開關電源等，控制面板箱安裝在抗爆裝置外。PLC 按照既定程序完成相應的控制，程序具有完善的異常保護及故障報警功能。

圖2 拆分機立體結構

1.3 工作過程

該設備可以安裝在防爆裝甲或抗爆小室內。工作流程如下(圖3)。

圖3 工作流程

設備啟動，防爆窗開啟，將手榴彈擺在仿形對輪上，手榴彈彈體通過輸送裝置送入抗爆間內。

按照事先設定程序，雙刀雙向切割頭及護板下移切割指定部位，帶隨動裝置的仿形對輪帶動帶動手榴彈旋轉一周，完成環形定厚度切割。切割下來的切屑用通入壓縮空氣的風嘴自動吹入導屑槽，落入収屑盒定期清理。

切割頭及護板上移，輸送裝置帶著已切開的手榴彈通過彈性楔形分流板，使手榴彈戰斗部與手柄分開落入收料裝置，手柄通過滑道落入收料盒。

開啟防爆傳遞小窗輸入下一發彈，開始下一循環的工作。

1.4 性能指標

工作環境: -5 ～40℃;工作電源:三相380 V;電機功率:2 kW;噪音等級: 約80 dB; 鋸片直徑:180 mm; 最大切割深度:55 mm;輸送線體速度:0.4 ～1.2 m/s; 工作效率:7 發/min;拆分對象:退役各式鐵、塑柄手榴彈。

1.5 技術難點及解決途徑

此拆分機的技術難點在于連續上料前提下，保證手榴彈切割時，定位準確、裝卡牢靠，安全切割及分離。

在輸送鏈上按照一定間距設置N 副仿照手榴彈外形、可旋轉的成對輪軸，手榴彈放置其上，落在型槽中，實現手榴彈定位;輸送鏈和切割頭、接近開關聯動，實現定點、定厚切割;由PLC 編程操控、可離可合的對輪旋轉驅動裝置，帶動對輪，定軸撥轉手榴彈，實現環形切割。

安全切割的難點是控制薄壁工件的切割變形和切割熱、切割火花的消除。采用雙刀雙向旋轉切割方式，首先是完全抵消了原應有的反作用力，可以快速平穩地切割，切口無溫升、無毛邊，避免了彈體升溫、火花觸發炸藥、雷管以及切割毛邊刮擦雷管發生爆炸的可能性;第二是雙鋸片反向切割就如同剪刀的工作原理，無論是切割薄材料還是各種異型材料，切割后均不會使切割物產生變形。

沒有完全切開的手榴彈的識別處理。考慮在諸如鋸片磨損量確認失誤及系統其他因素影響下，會有個別手榴彈環切不徹底的情形產生，如無識別，其通過分離模塊時，必然會發生危險。經過對系統分析研究，發現采用彈力翻板、檢測傳感器可以解決這一問題。切割不徹底的手榴彈，通過楔形分離裝置時，水平方向施加在裝置上的力遠大于正常狀態，此時彈力翻板、檢測傳感器共同動作，向上翻開楔形分離裝置，輸送鏈停車，通過視頻監控觀察情況后，進入工作間，移取、復位，從而保證對沒有完全切開的手榴彈的安全識別、處理。

2 主要技術進步點

該設備采用雙刀雙向切割方式，切割速度快、效率高，能滿足鐵、塑柄手榴彈的需求。在作業方法設計上與以往炸毀方式有本質上的區別。除了完全克服爆炸法會產生多種危害以外，相對其他常規機械切割方式，它還具有如下創新:機械切口無溫升、無毛邊，被切割物不會變形;不會出現卡鋸或崩片的危險，切割過程平穩，安全可靠;自定位、自旋轉仿形對輪裝置，很好的解決了手榴彈連續移動中的準確裝卡、定位問題，效率是原先的5 ～8 倍。第二是在PLC 組控下的各個功能電機轉速、旋向、轉停的精確配合，可實現對某一型號手榴彈一次調整設置后分解處理全過程自動控制，實現了報廢鐵、塑柄手榴彈拆卸分解作業的工廠化機械、自動處理。第三是簡化操作流程，傳感器和保險裝置組合較好的解決了意外情況下的人、機快速反應與交互。

3 推廣應用價值

鐵、塑柄手榴彈拆分機結構合理，模塊化設計，具有良好的可維修性;系統操作簡單方便，易于學習掌握;危險作業，人機隔離，本質安全度高且操作人員勞動強度小;節能環保，填補了我國沒有系統、科學、高效、連續的鐵、塑柄手榴彈拆分設備的空白，總體技術居行業領先水平。

本機只需對定位輸送裝置稍加調整還可對報廢的獵槍子彈、小型榴彈等進行拆分，提高它們報廢處理的自動化水平和材料綜合回收利用率。有望成為未來彈藥拆分銷毀標配設備。具有十分重要的軍事意義和社會意義，具有很好的推廣前景。

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