曹海慶，白冬龍，邱 碩

(65196 部隊，遼寧 鐵嶺 112609)

報廢彈藥是指按《通用彈藥分級標(biāo)準(zhǔn)》列為廢品的和經(jīng)批準(zhǔn)作廢品處理的彈藥，報廢彈藥處理是指對報廢彈藥分解拆卸、倒空裝藥、燒毀及炸毀作業(yè)的總稱，報廢彈藥的處理銷毀是一項非常危險的工作，稍有不慎，極易發(fā)生事故，造成人員傷亡與財產(chǎn)損失。隨著時間的推移，超過使用儲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。我軍報廢彈藥銷毀處理經(jīng)過幾十年特別是近十幾年的實踐和發(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廢彈藥處理的需要［1-10］。

在這大量的報廢彈藥中，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共同的難點，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)過燒毀處理時，由于劑量較小，且封閉在槍彈被甲之中，在燒毀過程中，很難將其彈丸燒毀徹底，甚至無法將其引燃，這就需要后期動用大量的人力選分，再次進行燒毀，不僅工作量大，還因為由于人工選分存在一定誤差可能出現(xiàn)遺漏而流入社會，造成安全隱患。比如對于裝箱燒毀法，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分解后的彈丸也需采用燒毀的方法進行燒毀，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，但外觀殼體沒有炸裂痕跡，未能達到徹底銷毀的作業(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有找到有效的解決辦法，在軍內(nèi)也沒有一種安全、科學(xué)、高效的專用工具設(shè)備。針對該難題，研制設(shè)計了槍彈彈丸被甲剝離機，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，采用液壓技術(shù)推頂彈丸與帶孔刀塊過盈配合，通過彈丸內(nèi)部鋼心與帶孔刀塊擠壓切削，將彈丸被甲徑向剪斷，達到鋼心與被甲、燃燒劑分開的目的。主要采用液壓頂出技術(shù)，交替式進彈退彈，PLC 電腦集成數(shù)據(jù)控制各個機構(gòu)及液壓系統(tǒng)實現(xiàn)進彈、頂出、剝離、分離動作，完成彈丸的剝離。通過更換滑塊與刀塊即可實現(xiàn)多種不同口徑的槍彈彈丸被甲剝離，本機的使用開發(fā)，很好的解決了槍彈彈丸銷毀處理不徹底的難題，實現(xiàn)了科學(xué)、安全、徹底銷毀的目的。目前國內(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，達到了國內(nèi)同領(lǐng)域領(lǐng)先水平，具有一定的軍事、經(jīng)濟、社會效益和良好的推廣應(yīng)用前景。

1 設(shè)計應(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，造價低等特點，被廣泛應(yīng)用到處廢機具設(shè)備系統(tǒng)的控制中來，增強了系統(tǒng)的安全性，使得機具設(shè)備的自動化程度進一步增強，同時，在傳感器方面，以光電式開關(guān)、電磁接近式開關(guān)最為典型，均能實現(xiàn)設(shè)備精確控制，滿足彈藥對電氣設(shè)備的各項要求。本系統(tǒng)采用PLC 電腦編程控制，電磁接近式開關(guān)采集感應(yīng)信號控制設(shè)備，剝離部分采用液壓頂出技術(shù)，交替式進彈退彈，自動實現(xiàn)進彈、頂出、被甲與鋼心分離、退彈一系列動作。本機設(shè)計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)簡單，操作方便、易于學(xué)習(xí)掌握、可輕松實現(xiàn)銷毀作業(yè)。

1.1 設(shè)計原理

結(jié)構(gòu)設(shè)計:本設(shè)計采用液壓頂出交替進彈退彈的方式，由PLC 電腦控制，電磁接近式開關(guān)感應(yīng)信號完成每一個工作循環(huán)，實現(xiàn)剝離的目的。這種方法的優(yōu)點是整體體積小，運行平穩(wěn)，可以實現(xiàn)多發(fā)齊沖的目的，工作效率高，運行安全可靠。設(shè)備主要由上彈機構(gòu)、進彈機構(gòu)、頂出機構(gòu)、分離機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、床身及箱體結(jié)構(gòu)組成?？墒謩涌刂婆c自動控制運行，提高了設(shè)備自動化程度。

軟件設(shè)計:PLC 電腦控制軟件編程系統(tǒng)，在不更換硬件的情況下，可對設(shè)備操控系統(tǒng)進行升級改造，擴展設(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主要由上彈機構(gòu)、進彈機構(gòu)、頂出機構(gòu)、分離機構(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)進彈機構(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，同時起到固定彈丸的作用。

3)頂出機構(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提供動力。

6)電氣系統(tǒng):由啟動開關(guān)、空氣開關(guān)、指示燈、電壓表、手動自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、漏電保護、傳感器、急停開關(guān)等組成。

7)床身及箱體:主要用于支撐、安放各機構(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)為油泵電動機:380 V/50 Hz、2 800 r/min、5.5 kW，油泵工作壓力:16 MPa，單個彈丸受力:≤5 000 N;

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

當(dāng)彈丸放置到存彈盒，進彈傳感器感應(yīng)到信號后傳送給電腦PLC，電腦接收到信號后可以運行，操作人員按下動行開關(guān)，進彈電磁鐵工作，拉動進彈機構(gòu)，將彈丸推到剝離工位后進彈電磁鐵斷電，進彈機構(gòu)在復(fù)位彈簧的作用下自動復(fù)位，復(fù)位后的進彈機構(gòu)與定塊和下滑板形成一個密閉空間，將彈丸固定在剝離工位;進彈電磁鐵斷電后，液壓油缸頂出，推動頂出機構(gòu)向前運動，沖頭前端與彈丸底部鋼心接觸，帶動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;油缸帶動沖頭完成剝離工作行至油缸前端點傳感器時自動后退，后退同時擋彈電磁鐵工作，將彈尖上的被甲拔掉后斷電;當(dāng)油缸后退到后端點傳感器時停止;退彈電磁鐵工作，拉動下滑板被甲自動滑落，電磁鐵斷電，下滑板在復(fù)位彈簧的作用下自動復(fù)位，此時一個工作循環(huán)完成。下個工作循環(huán)無需人工啟動運行開關(guān)，只要存彈盒中存有彈丸，進彈傳感器感應(yīng)到信號，電腦就會自動進行下一個工作循環(huán)。系統(tǒng)采用手動與自動運行，手動為試機調(diào)整，試機調(diào)整后可采用自動運行。

1.3 技術(shù)方式選擇及難點解決途徑

槍彈彈丸被甲剝離機的技術(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，實現(xiàn)鋼心與被甲、燃燒劑的分離。其優(yōu)點是:第一，切削位置容易控制，在任何情況下都不會切削到燃燒劑，能有效保證切削安全性;第二，切削后的被甲與鋼心容易實現(xiàn)自動分離;第三，切削的效果可以達到百分之百，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，如果沖擊速度過快或沖擊力量過大都有可能使燃燒劑發(fā)火，產(chǎn)生危險或人員傷害。通過液壓頂出技術(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)交替式進彈方式。通過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，同時起到固定彈丸的作用，一個動作就可實現(xiàn)多種目的，很好地解決了多發(fā)彈丸同時進彈同時頂出的難題。

4)微電腦控制技術(shù)。運用電腦芯片編程、電磁傳感器自動感應(yīng)控制等高科技手段，實現(xiàn)進彈固定、頂出剝離、被甲滑落、鋼心被甲分離等一系列動作自動完成，提高了自動化水平，增強了作業(yè)安全性。

5)采用人工上彈，機械進彈，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)備可擴展性強。根據(jù)工作需求，只要更換滑塊及刀塊，無需更改操作系統(tǒng)控制程序，就可以完成不同口徑彈種彈丸的剝離，較好地實現(xiàn)了一機多用。

槍彈彈丸被甲剝離機的主要技術(shù)難點:

1)液壓噸位的確定。槍彈彈丸頭部裝有燃燒劑，在剝離過程中，如果沖擊速度過快或沖擊力量過大都有可能使燃燒劑發(fā)火，發(fā)生危險或造成人員傷害。以某A 型大口徑槍彈彈丸為例，經(jīng)大量實驗和計算，燃燒劑在大于每秒50 cm 的沖擊速度和10 000 N 壓力下有10 ﹪左右會燃燒，因此，在選擇液壓系統(tǒng)時，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)計算得出，壓力在10 MPa 時，液壓缸的速度為每秒10 cm，壓力為75 000 N。設(shè)備一次能同時剝離15 發(fā)彈丸，平均作用在每個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，可根據(jù)彈種或彈丸的數(shù)量對系統(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彈丸的結(jié)構(gòu)進行了仔細的分析，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，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，這個切斷位置有效保證在任何情況下都不會切到燃燒劑，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，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)進步點及應(yīng)用價值

槍彈彈丸被甲剝離機的設(shè)計，通過對2 種10 000 發(fā)槍彈彈丸的綜合測試，彈丸剝離徹底，鋼心與被甲分離順利，各控制系統(tǒng)準(zhǔn)確無誤，其優(yōu)點主要有:

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

塊后才進行切割，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。采用交替進彈、多發(fā)齊沖的方式，工作效率為每小時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)自動化程度高。采用芯片編程、傳感器自動感應(yīng)控制、液壓技術(shù)等高科技手段，實現(xiàn)進彈、頂出剝離、鋼心與被甲分離等一系列動作的自動控制完成。

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

槍彈彈丸被甲剝離機設(shè)計合理，便于操作和維護，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、勞動強度大、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，使我軍報廢彈藥處理能力又有了一個新提高，能夠滿足報廢彈藥處理需要具有較高的社會效益和軍事效益，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

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