戴慧青 魏雪 李遠(yuǎn)藤

【摘 ?要】本文針對傳統(tǒng)復(fù)雜、工作量相對較大的子彈測速過程中的相對復(fù)雜的人工繞線方法，通過inventor、Auto cad等軟件，設(shè)計(jì)一臺繞線的裝置，實(shí)現(xiàn)繞線過程的自動化。實(shí)現(xiàn)測系統(tǒng)繞線、裝板的自動化與智能化。

一、研究背景與現(xiàn)狀

彈丸測速不僅可以作為鑒定發(fā)射型產(chǎn)品性能的一項(xiàng)重要的檢測手段，還可以用來對產(chǎn)品進(jìn)行出廠檢測。本項(xiàng)目的主要任務(wù)是確定各種粒子狀彈丸所發(fā)射的出口速度，從而估算出產(chǎn)品的射速性價比，為產(chǎn)品進(jìn)行分類管理及選擇提供依據(jù)，因而彈丸測速實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行武器設(shè)計(jì)時一項(xiàng)必不可少得環(huán)節(jié)。

目前國內(nèi)外彈丸測速實(shí)驗(yàn)多，彈丸測速系統(tǒng)紛繁復(fù)雜，

大多提倡通過新興技術(shù)來改變測速方法，但目前國內(nèi)通常采用的通過兩塊測速板，根據(jù)兩塊測速板之間電流變化的時間差來計(jì)算彈丸速度的古老方法，由于其操作簡單，測量誤差小等優(yōu)點(diǎn)在軍工領(lǐng)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(tǒng)復(fù)雜、工作量相對較大的彈丸測速過程中的相對復(fù)雜的人工繞線方法，通過inventor、Auto cad等軟件，設(shè)計(jì)一臺繞線的裝置，實(shí)現(xiàn)繞線過程自動化。目前國內(nèi)外對這種繞線機(jī)的設(shè)計(jì)還處于空白階段，設(shè)計(jì)的這臺繞線機(jī)，對改進(jìn)彈丸測速研究進(jìn)程、降低實(shí)驗(yàn)周期和實(shí)驗(yàn)成本都具有重大意義。

三、方案設(shè)計(jì)與實(shí)施計(jì)劃

1.半自動板材繞線機(jī)：針對目前國內(nèi)采用的兩板電流變化測速法的彈丸測速系統(tǒng)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(chǎn)品參差不齊等眾多缺陷”問題，參考縫紉機(jī)自動上線原理設(shè)計(jì)一臺半自動的繞線機(jī)，通過機(jī)械傳動和無線遙控實(shí)現(xiàn)繞線過程的自動化。繞線機(jī)構(gòu)主要組成部分有電動機(jī)、線接頭旋轉(zhuǎn)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(jī)自動上線原理將線筒固定于一側(cè)可自由旋轉(zhuǎn)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(wěn)定性，啟動電機(jī)時通過設(shè)計(jì)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對齒輪轉(zhuǎn)速的控制。主動齒輪帶動線接頭旋轉(zhuǎn)齒輪使線頭做勻速圓周運(yùn)動。同時，主動齒輪帶動另一個副齒輪進(jìn)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(yùn)動。通過合理設(shè)計(jì)齒輪轉(zhuǎn)速比即可實(shí)現(xiàn)板材的均勻準(zhǔn)確繞線，通過單片機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行電機(jī)控制和紅外遙控功能。

通過這種半自動繞線機(jī)，可以快速完成紙板——金屬絲的制作，節(jié)省了大量的人力，在很大程度上提高了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度。

2.常接斷導(dǎo)線接頭接線裝置：在安裝繞有漆包線的紙質(zhì)板材時，考慮線頭接觸穩(wěn)定性對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，需用傳統(tǒng)的接線方式對線頭進(jìn)行連接，并用膠帶包裹?？紤]傳統(tǒng)接線過程比較繁瑣，且線路接通和斷開頻率較高，因此設(shè)計(jì)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(cè)留出圓錐形小孔（考慮接線的速度、效率和準(zhǔn)確性）圓筒形接頭器中填裝有軟性導(dǎo)電材料，使用時只需將兩根線頭分別插入兩側(cè)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(chuàng)新點(diǎn)和結(jié)論

1.本設(shè)計(jì)在原有彈丸測速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對其中人工繞線方式和常接斷導(dǎo)線頭進(jìn)行改進(jìn)，通過半自動板材繞線機(jī)和常接斷導(dǎo)線接頭，實(shí)現(xiàn)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(chǎn)品參差不齊等眾多缺陷。半自動板材繞線機(jī)還可改進(jìn)進(jìn)入民用領(lǐng)域，在常規(guī)繞線中發(fā)揮巨大作用。

2.設(shè)計(jì)簡易的帶導(dǎo)電液體或?qū)щ娷浶怨腆w圓孔裝線裝置，實(shí)現(xiàn)插入線頭的同時導(dǎo)線接通，簡化接線過程。在電路接斷頻率高的工作場合應(yīng)用前景廣闊。

3.測速板固定采用紅外感應(yīng)裝置，通過紅外自動感應(yīng)或者遠(yuǎn)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(yīng)用前景

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

除此之外，該繞線機(jī)還可經(jīng)過簡單改裝之后應(yīng)用于民用領(lǐng)域。眾所周知，線圈技術(shù)在電磁感應(yīng)領(lǐng)域應(yīng)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(shù)必不可少。

當(dāng)前交流電技術(shù)是國際上采取的主流發(fā)電以及輸電技術(shù)。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(fā)電環(huán)節(jié)上會有一定問題，在電力的應(yīng)用上也會有過于危險(xiǎn)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(jìn)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(lǐng)域，電器產(chǎn)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(shù)必不可少。若是采用人力進(jìn)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(shù)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用決定了電氣工程未來的發(fā)展與走向。

因此這臺半自動板材繞線機(jī)在軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都極具應(yīng)用前景。

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