測速系統繞線自動化、安裝方法改進及測速新方法實現

戴慧青 魏雪 李遠藤

【摘 ?要】本文針對傳統復雜、工作量相對較大的子彈測速過程中的相對復雜的人工繞線方法，通過inventor、Auto cad等軟件，設計一臺繞線的裝置，實現繞線過程的自動化。實現測系統繞線、裝板的自動化與智能化。

一、研究背景與現狀

彈丸測速不僅可以作為鑒定發射型產品性能的一項重要的檢測手段，還可以用來對產品進行出廠檢測。本項目的主要任務是確定各種粒子狀彈丸所發射的出口速度，從而估算出產品的射速性價比，為產品進行分類管理及選擇提供依據，因而彈丸測速實驗是進行武器設計時一項必不可少得環節。

目前國內外彈丸測速實驗多，彈丸測速系統紛繁復雜，

大多提倡通過新興技術來改變測速方法，但目前國內通常采用的通過兩塊測速板，根據兩塊測速板之間電流變化的時間差來計算彈丸速度的古老方法，由于其操作簡單，測量誤差小等優點在軍工領域比較受歡迎。但是測速板的繞制工作也消耗了不少人力和時間

二、研究的目的和意義

針對傳統復雜、工作量相對較大的彈丸測速過程中的相對復雜的人工繞線方法，通過inventor、Auto cad等軟件，設計一臺繞線的裝置，實現繞線過程自動化。目前國內外對這種繞線機的設計還處于空白階段，設計的這臺繞線機，對改進彈丸測速研究進程、降低實驗周期和實驗成本都具有重大意義。

三、方案設計與實施計劃

1.半自動板材繞線機：針對目前國內采用的兩板電流變化測速法的彈丸測速系統所面臨的“測速所用板材大多由人工纏繞制成，存在由于人工繞線而造成的效率低下、產品參差不齊等眾多缺陷”問題，參考縫紉機自動上線原理設計一臺半自動的繞線機，通過機械傳動和無線遙控實現繞線過程的自動化。繞線機構主要組成部分有電動機、線接頭旋轉齒輪、板材平移傳輸齒輪、夾具和固定架等。繞線工作開始前，將漆包線接于線接頭齒輪，參考縫紉機自動上線原理將線筒固定于一側可自由旋轉的固定臺上，并于線筒固定臺上安裝可變彈簧以保證繞線的松緊程度。手動將待繞板材固定于前后的固定夾具上，并將繞接線線頭留出一定長度（用于測速接線），考慮到固定板材的穩定性，啟動電機時通過設計單片機實現對齒輪轉速的控制。主動齒輪帶動線接頭旋轉齒輪使線頭做勻速圓周運動。同時，主動齒輪帶動另一個副齒輪進行軸傳動，通過錐齒輪和齒條傳動使固定板材的工作臺以一定速度水平運動。通過合理設計齒輪轉速比即可實現板材的均勻準確繞線，通過單片機設計進行電機控制和紅外遙控功能。

通過這種半自動繞線機，可以快速完成紙板——金屬絲的制作，節省了大量的人力，在很大程度上提高了實驗的進度。

2.常接斷導線接頭接線裝置：在安裝繞有漆包線的紙質板材時，考慮線頭接觸穩定性對實驗數據的影響，需用傳統的接線方式對線頭進行連接，并用膠帶包裹。考慮傳統接線過程比較繁瑣，且線路接通和斷開頻率較高，因此設計一個圓筒形接頭控制器簡化接線過程。具體原理為圓筒形接頭兩側留出圓錐形小孔（考慮接線的速度、效率和準確性）圓筒形接頭器中填裝有軟性導電材料，使用時只需將兩根線頭分別插入兩側小孔即可接通電源。適用于接通和斷路頻率比較高的場合。

四、創新點和結論

1.本設計在原有彈丸測速系統的基礎上，對其中人工繞線方式和常接斷導線頭進行改進，通過半自動板材繞線機和常接斷導線接頭，實現了繞線的半自動化和接線過程的簡單化。改變了原來手動繞線和貼紙的全過程，解決了人工繞線所造成的效率低下、產品參差不齊等眾多缺陷。半自動板材繞線機還可改進進入民用領域，在常規繞線中發揮巨大作用。

2.設計簡易的帶導電液體或導電軟性固體圓孔裝線裝置，實現插入線頭的同時導線接通，簡化接線過程。在電路接斷頻率高的工作場合應用前景廣闊。

3.測速板固定采用紅外感應裝置，通過紅外自動感應或者遠程遙控，控制支架打開或者閉合，免去手動拆裝固定鉗過程。

五、成果的應用前景

該繞線自動化技術可以應用于子彈測速儀中線圈板的制作，傳統的手工繞線重復次數過多，對人的耐力有很大挑戰，該技術可以代替人工勞動，在目前毫無技術突破的測速板材繞線領域中可謂首例。未來在沒有很大的技術突破的情況下將會在很長一段時間使用測速板進行測速，因而此與相適用的板材繞線機也將會在子彈測速領域中發揮很大的作用。

除此之外，該繞線機還可經過簡單改裝之后應用于民用領域。眾所周知，線圈技術在電磁感應領域應用廣泛。在初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）等變壓器核心部件的元器件制作過程中，繞線技術必不可少。

當前交流電技術是國際上采取的主流發電以及輸電技術。在輸電過程中，為了盡量減少電能的損耗，輸電線路一般采用高壓輸電法，即在保證一定的供電電功率的前提下，通過提高電壓的方式來減小電流，從而使焦耳熱損耗減少。但是過于高的電壓不僅在發電環節上會有一定問題，在電力的應用上也會有過于危險的問題，因此，變壓器的存在顯得尤為重要。并且由于交變電流的特殊性，交變電流可以采用變壓器來進行升壓與降壓處理。而變壓器的核心部件就是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。在電器領域，電器產品大多需要由漆包銅線（簡稱漆包線）繞制成的電感線圈。在這些元器件的制作過程中，繞線技術必不可少。若是采用人力進行繞線，不僅效率低下，并且還會帶來成本升高等一系列問題。所以繞線技術在這些領域的應用決定了電氣工程未來的發展與走向。

因此這臺半自動板材繞線機在軍用領域和民用領域都極具應用前景。

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