曹海慶，白冬龍，邱 碩

(65196 部隊(duì)，遼寧 鐵嶺 112609)

報(bào)廢彈藥是指按《通用彈藥分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》列為廢品的和經(jīng)批準(zhǔn)作廢品處理的彈藥，報(bào)廢彈藥處理是指對(duì)報(bào)廢彈藥分解拆卸、倒空裝藥、燒毀及炸毀作業(yè)的總稱，報(bào)廢彈藥的處理銷毀是一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的工作，稍有不慎，極易發(fā)生事故，造成人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。隨著時(shí)間的推移，超過(guò)使用儲(chǔ)存壽命的彈藥不斷增加，加之我軍武器裝備更新?lián)Q代，相應(yīng)彈藥也逐漸地被淘汰，轉(zhuǎn)變?yōu)閺U品。我軍報(bào)廢彈藥銷毀處理經(jīng)過(guò)幾十年特別是近十幾年的實(shí)踐和發(fā)展，已經(jīng)具有較高的水平和發(fā)展，在安全拆卸分解、炸藥回收利用等方面，大體上能夠滿足我軍報(bào)廢彈藥處理的需要［1-10］。

在這大量的報(bào)廢彈藥中，槍彈占有較大的份額。目前，大口徑槍彈的銷毀處理，主要采用的是裝箱燒毀法、燒毀爐燒毀法以及分解拆卸法，裝箱燒毀法和分解拆卸法銷毀方法有一個(gè)共同的難點(diǎn)，由于大口徑槍彈彈丸頭部中大多都有少量燃燒劑，當(dāng)經(jīng)過(guò)燒毀處理時(shí)，由于劑量較小，且封閉在槍彈被甲之中，在燒毀過(guò)程中，很難將其彈丸燒毀徹底，甚至無(wú)法將其引燃，這就需要后期動(dòng)用大量的人力選分，再次進(jìn)行燒毀，不僅工作量大，還因?yàn)橛捎谌斯みx分存在一定誤差可能出現(xiàn)遺漏而流入社會(huì)，造成安全隱患。比如對(duì)于裝箱燒毀法，每次燒毀后的槍彈中還有一半以上的彈丸沒(méi)有被燒毀，還需人工選分，重復(fù)燒毀，利用大口徑槍彈分解機(jī)分解后的彈丸也需采用燒毀的方法進(jìn)行燒毀，燒毀后依然有未燒毀徹底的槍彈彈丸。燒毀爐燒毀法利用其高溫特性，可以將槍彈彈丸頭部的燃燒劑燒毀，但外觀殼體沒(méi)有炸裂痕跡，未能達(dá)到徹底銷毀的作業(yè)要求，有流入地方的可能性，造成了一定的安全隱患。

作為槍彈銷毀的末端環(huán)節(jié)，帶有燃燒劑的彈丸處理一直沒(méi)有找到有效的解決辦法，在軍內(nèi)也沒(méi)有一種安全、科學(xué)、高效的專用工具設(shè)備。針對(duì)該難題，研制設(shè)計(jì)了槍彈彈丸被甲剝離機(jī)，該設(shè)備主要利用槍彈彈丸被甲較薄、鋼心較硬、燃燒劑主要集中在彈丸頭部等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用液壓技術(shù)推頂彈丸與帶孔刀塊過(guò)盈配合，通過(guò)彈丸內(nèi)部鋼心與帶孔刀塊擠壓切削，將彈丸被甲徑向剪斷，達(dá)到鋼心與被甲、燃燒劑分開(kāi)的目的。主要采用液壓頂出技術(shù)，交替式進(jìn)彈退彈，PLC 電腦集成數(shù)據(jù)控制各個(gè)機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)彈、頂出、剝離、分離動(dòng)作，完成彈丸的剝離。通過(guò)更換滑塊與刀塊即可實(shí)現(xiàn)多種不同口徑的槍彈彈丸被甲剝離，本機(jī)的使用開(kāi)發(fā)，很好的解決了槍彈彈丸銷毀處理不徹底的難題，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)、安全、徹底銷毀的目的。目前國(guó)內(nèi)外未發(fā)現(xiàn)彈丸被甲剝離設(shè)備，其綜合銷毀處理技術(shù)具有創(chuàng)新性，達(dá)到了國(guó)內(nèi)同領(lǐng)域領(lǐng)先水平，具有一定的軍事、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和良好的推廣應(yīng)用前景。

1 設(shè)計(jì)應(yīng)用

隨著新型電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與普及，PLC 控制系統(tǒng)一起控制精度高、性能穩(wěn)定、可靠，操作方便，造價(jià)低等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到處廢機(jī)具設(shè)備系統(tǒng)的控制中來(lái)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性，使得機(jī)具設(shè)備的自動(dòng)化程度進(jìn)一步增強(qiáng)，同時(shí)，在傳感器方面，以光電式開(kāi)關(guān)、電磁接近式開(kāi)關(guān)最為典型，均能實(shí)現(xiàn)設(shè)備精確控制，滿足彈藥對(duì)電氣設(shè)備的各項(xiàng)要求。本系統(tǒng)采用PLC 電腦編程控制，電磁接近式開(kāi)關(guān)采集感應(yīng)信號(hào)控制設(shè)備，剝離部分采用液壓頂出技術(shù)，交替式進(jìn)彈退彈，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)彈、頂出、被甲與鋼心分離、退彈一系列動(dòng)作。本機(jī)設(shè)計(jì)完善了槍彈處理系統(tǒng)，更加徹底的銷毀槍彈彈丸，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便、易于學(xué)習(xí)掌握、可輕松實(shí)現(xiàn)銷毀作業(yè)。

1.1 設(shè)計(jì)原理

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):本設(shè)計(jì)采用液壓頂出交替進(jìn)彈退彈的方式，由PLC 電腦控制，電磁接近式開(kāi)關(guān)感應(yīng)信號(hào)完成每一個(gè)工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)剝離的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是整體體積小，運(yùn)行平穩(wěn)，可以實(shí)現(xiàn)多發(fā)齊沖的目的，工作效率高，運(yùn)行安全可靠。設(shè)備主要由上彈機(jī)構(gòu)、進(jìn)彈機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、床身及箱體結(jié)構(gòu)組成?？墒謩?dòng)控制與自動(dòng)控制運(yùn)行，提高了設(shè)備自動(dòng)化程度。

軟件設(shè)計(jì):PLC 電腦控制軟件編程系統(tǒng)，在不更換硬件的情況下，可對(duì)設(shè)備操控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，擴(kuò)展設(shè)備功能。設(shè)備基本工作原理如圖1 所示。

圖1 基本原理

1.2 結(jié)構(gòu)組成

槍彈彈丸被甲剝離機(jī)主要由上彈機(jī)構(gòu)、進(jìn)彈機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、床身及箱體結(jié)構(gòu)組成。

1)上彈機(jī)構(gòu):由上彈盒、擋塊、上擋板等組成。主要用于彈丸的裝填，防止彈丸方向裝反。

2)進(jìn)彈機(jī)構(gòu):由電磁鐵、滑塊、滑條、復(fù)位彈簧、彈簧支撐架等組成。主要是將存彈盒中的彈丸推落到頂出位置，復(fù)位后將彈丸封閉在頂出位置，同時(shí)起到固定彈丸的作用。

3)頂出機(jī)構(gòu):由滑座、滑道、下滑座、沖頭、沖頭座、刀塊、連接塊等組成。該機(jī)構(gòu)為設(shè)備的核心部位，主要用于彈丸被甲的剝離，將鋼心頂出。

4)分離機(jī)構(gòu):由出彈座、出彈擋板、擋座、彈簧、電磁鐵、接彈盒、出料盒等組成。主要用于鋼心與被甲的分離。

5)液壓系統(tǒng):由油箱、液壓泵、換向閥、安全閥、溢流閥、液壓表、濾清器、油缸、油管、液壓油等組成。主要為槍彈被甲剝離機(jī)提供動(dòng)力。

6)電氣系統(tǒng):由啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、空氣開(kāi)關(guān)、指示燈、電壓表、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、漏電保護(hù)、傳感器、急停開(kāi)關(guān)等組成。

7)床身及箱體:主要用于支撐、安放各機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)。

主要性能指標(biāo):外形尺寸為1 800 mm × 600 mm ×1 150 mm;液壓系統(tǒng)為油泵電動(dòng)機(jī):380 V/50 Hz、2 800 r/min、5.5 kW，油泵工作壓力:16 MPa，單個(gè)彈丸受力:≤5 000 N;

工作效率:≥5 000 發(fā)/小時(shí);工作溫度:0℃～35℃;平均無(wú)故障率:≥8 小時(shí)。

當(dāng)彈丸放置到存彈盒，進(jìn)彈傳感器感應(yīng)到信號(hào)后傳送給電腦PLC，電腦接收到信號(hào)后可以運(yùn)行，操作人員按下動(dòng)行開(kāi)關(guān)，進(jìn)彈電磁鐵工作，拉動(dòng)進(jìn)彈機(jī)構(gòu)，將彈丸推到剝離工位后進(jìn)彈電磁鐵斷電，進(jìn)彈機(jī)構(gòu)在復(fù)位彈簧的作用下自動(dòng)復(fù)位，復(fù)位后的進(jìn)彈機(jī)構(gòu)與定塊和下滑板形成一個(gè)密閉空間，將彈丸固定在剝離工位;進(jìn)彈電磁鐵斷電后，液壓油缸頂出，推動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)向前運(yùn)動(dòng)，沖頭前端與彈丸底部鋼心接觸，帶動(dòng)彈丸向前頂至刀塊圓孔內(nèi)(刀塊孔徑尺寸以彈種鋼心而定)，刀塊在沖頭作用力下將彈丸被甲在彈丸的圓柱部與圓錐部結(jié)合處切斷;油缸帶動(dòng)沖頭完成剝離工作行至油缸前端點(diǎn)傳感器時(shí)自動(dòng)后退，后退同時(shí)擋彈電磁鐵工作，將彈尖上的被甲拔掉后斷電;當(dāng)油缸后退到后端點(diǎn)傳感器時(shí)停止;退彈電磁鐵工作，拉動(dòng)下滑板被甲自動(dòng)滑落，電磁鐵斷電，下滑板在復(fù)位彈簧的作用下自動(dòng)復(fù)位，此時(shí)一個(gè)工作循環(huán)完成。下個(gè)工作循環(huán)無(wú)需人工啟動(dòng)運(yùn)行開(kāi)關(guān)，只要存彈盒中存有彈丸，進(jìn)彈傳感器感應(yīng)到信號(hào)，電腦就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。系統(tǒng)采用手動(dòng)與自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)為試機(jī)調(diào)整，試機(jī)調(diào)整后可采用自動(dòng)運(yùn)行。

1.3 技術(shù)方式選擇及難點(diǎn)解決途徑

槍彈彈丸被甲剝離機(jī)的技術(shù)方式選擇考慮多重因素:

1)徑向切削方式。大口徑槍彈彈丸中的燃燒劑都在彈尖圓錐部，所以將切削點(diǎn)選擇在彈丸圓柱部與圓錐部結(jié)合處，采取徑向切削的方式，實(shí)現(xiàn)鋼心與被甲、燃燒劑的分離。其優(yōu)點(diǎn)是:第一，切削位置容易控制，在任何情況下都不會(huì)切削到燃燒劑，能有效保證切削安全性;第二，切削后的被甲與鋼心容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分離;第三，切削的效果可以達(dá)到百分之百，保證工作的連續(xù)性。

2)液壓縱向頂出技術(shù)。采用液壓技術(shù)工作的穩(wěn)定性，確保在剝離過(guò)程中的作業(yè)安全。槍彈彈丸頭部裝有燃燒藥，如果沖擊速度過(guò)快或沖擊力量過(guò)大都有可能使燃燒劑發(fā)火，產(chǎn)生危險(xiǎn)或人員傷害。通過(guò)液壓頂出技術(shù)可以控制頂出的速度和頂出的力量，在不同彈種作業(yè)下獲得所需的工作要求。

3)交替式進(jìn)彈方式。通過(guò)電磁鐵推拉滑塊將存彈盒中的彈丸推落到頂出位置，復(fù)位后將彈丸封閉在頂出位置，同時(shí)起到固定彈丸的作用，一個(gè)動(dòng)作就可實(shí)現(xiàn)多種目的，很好地解決了多發(fā)彈丸同時(shí)進(jìn)彈同時(shí)頂出的難題。

4)微電腦控制技術(shù)。運(yùn)用電腦芯片編程、電磁傳感器自動(dòng)感應(yīng)控制等高科技手段，實(shí)現(xiàn)進(jìn)彈固定、頂出剝離、被甲滑落、鋼心被甲分離等一系列動(dòng)作自動(dòng)完成，提高了自動(dòng)化水平，增強(qiáng)了作業(yè)安全性。

5)采用人工上彈，機(jī)械進(jìn)彈，有效地防止彈丸的方向裝反，確保人員及設(shè)備的安全。

6)設(shè)備可擴(kuò)展性強(qiáng)。根據(jù)工作需求，只要更換滑塊及刀塊，無(wú)需更改操作系統(tǒng)控制程序，就可以完成不同口徑彈種彈丸的剝離，較好地實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。

槍彈彈丸被甲剝離機(jī)的主要技術(shù)難點(diǎn):

1)液壓噸位的確定。槍彈彈丸頭部裝有燃燒劑，在剝離過(guò)程中，如果沖擊速度過(guò)快或沖擊力量過(guò)大都有可能使燃燒劑發(fā)火，發(fā)生危險(xiǎn)或造成人員傷害。以某A 型大口徑槍彈彈丸為例，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，燃燒劑在大于每秒50 cm 的沖擊速度和10 000 N 壓力下有10 ﹪左右會(huì)燃燒，因此，在選擇液壓系統(tǒng)時(shí)，決定采用流量為每分鐘40 L、壓力為16 MPa 的齒輪泵和內(nèi)徑為100 mm、行程為150 mm 的液壓缸。經(jīng)計(jì)算得出，壓力在10 MPa 時(shí)，液壓缸的速度為每秒10 cm，壓力為75 000 N。設(shè)備一次能同時(shí)剝離15 發(fā)彈丸，平均作用在每個(gè)彈丸上的壓力不大于5 000 N，完全控制在安全范圍內(nèi);同時(shí)，可根據(jù)彈種或彈丸的數(shù)量對(duì)系統(tǒng)壓力做相應(yīng)的調(diào)整，有效提高工作效率。

2)切削位置的確定。大口徑槍彈彈丸中的燃燒劑都在彈尖圓錐部，在選擇切削位置上有很大的難度，縱向切削彈丸被甲一次難以切斷，有很容易切到燃燒劑，在這種情況下我們對(duì)彈丸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仔細(xì)的分析，分析后我們采取徑向切削的方式，徑向切削方式的優(yōu)點(diǎn)在于切削位置容易控制，有效的保證切削安全性，方便切削后的被甲與鋼心分離。刀塊中心孔直徑是根據(jù)彈種彈丸鋼心地直徑而確定，當(dāng)彈丸在頂桿向前頂出時(shí)，刀塊正好將彈丸被甲在彈丸圓柱部與圓錐部結(jié)合處切斷，這個(gè)切斷位置有效保證在任何情況下都不會(huì)切到燃燒劑，切斷后的圓柱部被甲被刀塊擋在了頂出位置，鋼心在頂桿的作用下繼續(xù)前進(jìn)到出彈底座后停止，雖然彈尖被甲與鋼心圓錐部還有少部分粘接，但是彈尖被甲在切削后留下的內(nèi)應(yīng)力和重力的作用下會(huì)自然脫落，圓柱部被甲留在了頂出位置，當(dāng)頂桿推出頂出位置后，下滑板打開(kāi)，圓柱被甲自然滑落至出料口。正確的切削位置和液壓頂出技術(shù)很好的解決了作業(yè)安全性，同時(shí)解決了彈尖被甲、圓柱部被甲、鋼心三部分的自然分離等難題。

2 主要技術(shù)進(jìn)步點(diǎn)及應(yīng)用價(jià)值

槍彈彈丸被甲剝離機(jī)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)2 種10 000 發(fā)槍彈彈丸的綜合測(cè)試，彈丸剝離徹底，鋼心與被甲分離順利，各控制系統(tǒng)準(zhǔn)確無(wú)誤，其優(yōu)點(diǎn)主要有:

1)安全可靠。刀塊采用圓形內(nèi)孔刀刃，采取徑向切削方式，彈尖圓錐部分進(jìn)入刀

塊后才進(jìn)行切割，能夠準(zhǔn)確選擇切削位置，保證了作業(yè)安全。

2)工作效率高。采用交替進(jìn)彈、多發(fā)齊沖的方式，工作效率為每小時(shí)能夠剝離大口徑槍彈5 000 發(fā)以上，極大提高了剝離速度。

3)自動(dòng)化程度高。采用芯片編程、傳感器自動(dòng)感應(yīng)控制、液壓技術(shù)等高科技手段，實(shí)現(xiàn)進(jìn)彈、頂出剝離、鋼心與被甲分離等一系列動(dòng)作的自動(dòng)控制完成。

4)應(yīng)用范圍廣。只要更換滑塊與刀塊即可實(shí)現(xiàn)多種不同口徑的槍彈彈丸的被甲剝離，而且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的改造還能擴(kuò)大適用范圍。

槍彈彈丸被甲剝離機(jī)設(shè)計(jì)合理，便于操作和維護(hù)，極大提高了工作效率，較好地解決了槍彈彈丸燃燒劑難以銷毀和銷毀不徹底、工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差的難題，能夠滿足槍彈處理系統(tǒng)中末端處理徹底的作業(yè)需要，適用于大口徑槍彈的銷毀處理，補(bǔ)充和完善了槍彈銷毀系統(tǒng);較好解決了消除了安全隱患，使我軍報(bào)廢彈藥處理能力又有了一個(gè)新提高，能夠滿足報(bào)廢彈藥處理需要具有較高的社會(huì)效益和軍事效益，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

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