井會鎖，李美亞，劉 奇,武 澎

(西安機電信息技術(shù)研究所,陜西 西安 710065)

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可伸縮接電銷短路開關(guān)

井會鎖，李美亞，劉 奇,武 澎

(西安機電信息技術(shù)研究所,陜西 西安 710065)

針對定長接電銷及簧片結(jié)構(gòu)的短路開關(guān)簧片抗力高、散布大，影響隔爆機構(gòu)運動的不足，提出了可伸縮接電銷短路開關(guān)。該開關(guān)接電銷改為由上下觸頭與圓柱彈簧構(gòu)成的可伸縮接電銷，保證短路接觸的功能由簧片轉(zhuǎn)給了接電銷簧，降低了預(yù)壓抗力對行程的敏感度，以較小抗力即可保證接觸，從而大幅降低了接電銷對滑塊的正壓力。計算和試驗結(jié)果表明，可伸縮接電銷短路機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，作用可靠，抗力公差散布小，對隔爆機構(gòu)的運動無明顯影響。

隔爆機構(gòu)；可伸縮接電銷；短路開關(guān)

0 引言

短路開關(guān)的設(shè)計已經(jīng)成為引信設(shè)計中的重要組成部分，越來越受到設(shè)計人員的關(guān)注和重視。短路開關(guān)中的一個重要元件就是彈性的抗力元件[1]。彈性的抗力元件主要有彈簧和簧片，彈簧和簧片在引信的短路開關(guān)中有廣泛的應(yīng)用。

多數(shù)短路開關(guān)采用簧片結(jié)構(gòu)，通過接電銷與轉(zhuǎn)子或滑塊接觸，開關(guān)閉合，形成短路。轉(zhuǎn)子或滑塊運動到位后，接電銷與簧片脫離接觸，開關(guān)斷開。為了保證可靠接觸，裝配時必須保證簧片有足夠預(yù)壓量。但是，受結(jié)構(gòu)限制，簧片一般較短，預(yù)壓量的些微變化可能導(dǎo)致簧片抗力較大變化。僅僅裝配公差即可使簧片抗力有較大散布，其中抗力較大者可能因摩擦力大而影響轉(zhuǎn)子或滑塊運動，靠接電銷同時接插兩極形成短路的結(jié)構(gòu)具有同樣弊端。本文針對上述結(jié)構(gòu)存在的不足，提出了可伸縮接電銷短路開關(guān)。

1 定長接電銷短路開關(guān)

定長接電銷和簧片短路開關(guān)機構(gòu)如圖1所示[2]。主要由簧片一、簧片二、彈簧二和接電銷機構(gòu)等組成。

圖1 傳統(tǒng)的簧片短路開關(guān)機構(gòu)Fig.1 Conventional reed short circuit switch institution

簧片一和簧片二分別為短路開關(guān)的兩極，通過接電銷的接觸和離開實現(xiàn)短路開關(guān)的通斷。

接電銷的作用是平時將簧片一和簧片二導(dǎo)通。彈簧一的作用是當(dāng)滑塊被解除保險后，驅(qū)動滑塊運動。彈簧二平時處于預(yù)壓狀態(tài)，當(dāng)滑塊運動到位時，將接電銷推進(jìn)空位槽，從而使簧片一和簧片二之間斷開。平時，定長接電銷機構(gòu)被滑塊限位在短路開關(guān)的導(dǎo)通位置，兩個簧片被接電銷導(dǎo)通，簧片受力變形。加在滑塊上的壓力為簧片一、簧片二和彈簧二的抗力之和。

當(dāng)滑塊被解除保險后，在彈簧一的作用下向右運動到位，接電銷在簧片一和簧片二以及彈簧二的共同作用下向下運動，并最終在彈簧二的作用下運動到位，使簧片一和簧片二斷開。

2 可伸縮接電銷短路開關(guān)原理

可伸縮接電銷和簧片短路開關(guān)機構(gòu)如圖2所示。將原接電銷一分為二，中間增加了彈簧三，成為可伸縮接電銷，其余無變化。保證可靠接觸的任務(wù)由簧片一和簧片二移交給可伸縮接電銷?；善慌c簧片二職能轉(zhuǎn)變?yōu)榻与娖?，有沒有彈性已經(jīng)無所謂。

圖2 可伸縮接電銷短路開關(guān)Fig.2 Retractable electrical connection short circuit switch

平時，通過彈簧三的預(yù)壓量保證接電銷與兩簧片可靠接觸?？梢园凑諆苫善瑹o彈性設(shè)計預(yù)壓量，加在滑塊上的壓力為彈簧二與彈簧三抗力之和。實際上，在彈簧三變形的同時，兩簧片也會變形，也會產(chǎn)生抗力，但是簧片變形意味著保持接觸，同時意味著減少了彈簧三的預(yù)壓量，因而降低了彈簧三抗力，情況比簧片不變形更有利。按簧片不變形的簡化模型考慮問題偏嚴(yán)格。

當(dāng)滑塊被解除保險后，在彈簧一的作用下向右運動到位，接電銷在簧片一和簧片二以及兩個圓柱彈簧的共同作用下向下運動，并最終在彈簧二的作用下運動到位，使簧片一和簧片二斷開。

3 理論分析與計算

兩種不同原理的短路機構(gòu)，其接電銷機構(gòu)施加在隔離裝置上的力是有顯著差別的，從而給隔爆機構(gòu)的運動帶來顯著影響。

在定長接電銷短路開關(guān)機構(gòu)中，為保證可靠接觸，接電銷機構(gòu)必須留有預(yù)壓行程，在考慮零件與裝配公差的情況下，簧片預(yù)壓行程相對變化大，因而抗力變化大，可能造成較大正壓力。此問題可以通過加長簧片解決，但受結(jié)構(gòu)尺寸限制比較大。而在可伸縮接電銷短路開關(guān)機構(gòu)中增加彈簧三以后，保證接觸主要由彈簧三承擔(dān)，彈簧三的預(yù)壓行程相對變化小得多，較小抗力就可以保證接觸，從而大幅降低了對滑塊的正壓力。

由于兩種不同原理的短路開關(guān)中接電銷部件和隔爆機構(gòu)之間的摩擦系數(shù)相同，故下面只計算接電銷對隔爆機構(gòu)上的正壓力。

3.1 定長接電銷短路機構(gòu)接電銷對隔爆機構(gòu)的正壓力R0

傳統(tǒng)定長接電銷和簧片短路機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。設(shè)接電銷部件加在隔爆機構(gòu)上的正壓力為R0。正壓力由圓柱彈簧二的彈簧抗力和簧片因變形而產(chǎn)生的抗力所合成。

依據(jù)簧片的變形公式：

(1)

根據(jù)某引信的具體結(jié)構(gòu)要求，取L=3 mm；λ=2 mm；h=0.2 mm；b=3 mm，經(jīng)計算，R=4.22 kg，簧片為兩片，故壓力=2×R=8.44 kg=82.7 N。而圓柱彈簧的抗力為幾十克，與簧片的相比，可以忽略不計，因此，施加在隔爆機構(gòu)上的正壓力為R0= 82.7 N。

3.2 可伸縮接電銷短路機構(gòu)接電銷部件加在滑塊上的正壓力R0

可伸縮接電銷短路機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖2所示[4-6]。設(shè)加在隔爆機構(gòu)上的正壓力為R0。該正壓力由圓柱彈簧二的彈簧抗力R1和圓柱彈簧三彈簧抗力R2所合成。

依據(jù)圓柱彈簧的抗力公式：

(2)

Rmax=R+ΔR

(3)

Rmin=R-ΔR

(4)

式中，h為彈簧的高度；d為彈簧的鋼絲直徑；n為彈簧的圈數(shù)；D為彈簧中徑；G為剪切彈性模量，特殊用碳素彈簧鋼絲(YB647-67)取G=8.1×106 g/mm2。

抗力公差ΔR也是在±3σ的范圍之內(nèi)，這等于有99.73%(±3σ的概率)的彈簧的實際抗力不超出用公式計算出的最大最小抗力值。

代入機構(gòu)的具體參數(shù)：彈簧二：n=12，D=6.35 mm,hj=5.5 mm,h=15 mm,d=0.25 mm,計算得R1=0.012 kg；彈簧三：n=13,D=2.47 mm,hj=4.2 mm,h=6.8 mm,d=0.2 mm,計算得R2=0.22 kg。施加在隔爆機構(gòu)上的壓力力為R0=R1+R2=0.034 kg=0.33 N。

3.3 兩種不同的短路機構(gòu)中隔爆裝置所受正壓力對比

傳統(tǒng)定長接電銷和片簧短路機構(gòu)中，隔爆機構(gòu)所承受的正壓力R0= 82.7 N；可伸縮接電銷短路機構(gòu)中，隔爆機構(gòu)所承受的正壓力R0=0.33 N。

從上述的理論分析和計算可以看出，兩種不同原理的短路機構(gòu)，其接電銷施加在隔離裝置上的力是有顯著差別的，從而給隔爆機構(gòu)的可靠運動帶來顯著影響。

4 實驗驗證

根據(jù)上述分析，我們設(shè)計并加工裝配了兩種不同原理的短路開關(guān)機構(gòu)，并對短路開關(guān)機構(gòu)對隔爆機構(gòu)運動可靠性進(jìn)行了試驗。

在實驗室中，針對兩種不同原理的短路機構(gòu)對隔爆機構(gòu)的運動影響及接電可靠性進(jìn)行了測試[7]，兩種機構(gòu)各五套，測試結(jié)果如表1。

表1 隔爆機構(gòu)運動時間及短路開關(guān)機構(gòu)接電可靠性實驗

實驗室結(jié)果表明：裝有傳統(tǒng)定長接電銷短路開關(guān)機構(gòu)的引信隔爆機構(gòu)運動時間長、散布大，運動不可靠；而裝有可伸縮接電銷短路機構(gòu)的引信隔爆機構(gòu)運動時間短、散布小，運動靈活，并且短路機構(gòu)接電可靠。

為了進(jìn)一步驗證可伸縮接電銷短路機構(gòu)的短路可靠性和短路機構(gòu)對引信隔爆機構(gòu)可靠運動的影響，我們又分別進(jìn)行了20發(fā)125 mm試驗彈的回收試驗和10發(fā)平衡炮試驗彈的回收試驗。通過回收解剖，發(fā)現(xiàn)引信隔爆機構(gòu)運動靈活，并且短路機構(gòu)接電可靠。進(jìn)一步證明了可伸縮接電銷短路開關(guān)機構(gòu)的方案在引信中應(yīng)用是可行的。

5 結(jié)論

本文提出了可伸縮接電銷短路開關(guān)。該開關(guān)接電銷改為由上下觸頭與圓柱彈簧構(gòu)成的可伸縮接電銷，保證短路接觸的功能由簧片轉(zhuǎn)給了接電銷簧，降低了預(yù)壓抗力對行程的敏感度，以較小抗力即可保證接觸，從而大幅降低了接電銷對滑塊的正壓力。理論分析和試驗結(jié)果表明，可伸縮接電銷短路開關(guān)機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，作用可靠，抗力公差散布小，上下限均能得到100%的檢驗，接電銷機構(gòu)可以得到較大的運動行程，同時對于控制短路開關(guān)的隔爆機構(gòu)的運動無明顯影響?？朔硕ㄩL接電銷短路開關(guān)機構(gòu)存在的變形抗力值大，影響接電機構(gòu)的運動行程和隔爆機構(gòu)的運動靈活性等弊端，可以在引信中應(yīng)用。

[1]《引信設(shè)計手冊》編寫組.引信設(shè)計手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社,1978.

[2]馬寶華.引信構(gòu)造與作用[M].北京：國防工業(yè)出版社, 1988.

[3]郗少雄，馬寶華.鋼絲的圓度誤差對引信彈簧尺寸及抗力的影響[J].兵工學(xué)報，1983(4)：11-14.

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Retractable Short Circuit Switch with Electrical Connection Pin

JING HuiSuo，LI MeiYa，LIU Qi， WU Peng

(Xi’an Institute of Electromechanical Information Technology, Xi’an 710065 China)

fixed-length electrical connection pin and reed-structure short circuit switch has the shortages of high resist, broad distribution of witch affect the movement of detonation interrupter. Aiming at the problem, a short circuit switch of retractable electrical connection pin was designed. The electrical connection pin was retractable, which was composed of a top and a bottom contacts and a cylinder spring , ensuring the electrical connection pin responsible for short circuit contact, which could reduce the sensitivity of the pre-press resist to the journey,thus, a lower resist could ensure contact, and the positive pressure of the electrical connection pin to the slider was reduced greatly . Calculations and tests showed that the short circuit switch of retractable electrical connection pin had features of simple structure, reliable function ,narrow resist distribution and little affection to the detonation interrupter.

detonation interrupter; retractable electrical connection; short circuit switch

2016-02-15

井會鎖(1965—)男，陜西白水人，高級工程師，研究方向：引信總體。E-mail:jhsxa@sina.com

TJ43

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1008-1194(2016)05-0088-03