一種大型炮彈底螺拆卸機的液壓系統(tǒng)

　一種大型炮彈底螺拆卸機的液壓系統(tǒng)李耿立智兆華呂永進2（1河北科技大學機電一體化中心，河北石家莊050054；2.石家莊西格瑪科工貿(mào)有限公司，河北石家莊安全性和實用性。

　　1997年，筆者和信息產(chǎn)業(yè)部電子第XX研究所合作，研制了大型炮彈（100130mm）液壓底火、底螺拆卸機。該機液壓系統(tǒng)由筆者研制，現(xiàn)簡介如下。

　　大型炮彈造價高，有的彈筒使用了貴金屬銅合金。通常的維修方式是更換炸藥，重新裝配；只有少數(shù)不能拆卸的，才用其它方法（如水力切割）破壞。彈頭重約3040kg，前部是引信，中間裝炸藥，其后部旋入一個細牙大螺堵，通稱底螺。底螺外端面有兩個深約15mm的盲孔，供裝卸時插入柱銷旋轉(zhuǎn)底螺用，其孔徑隨彈種不同變化范圍為810mm.彈筒約有10kg，形如略帶錐度的長圓筒，其后部也有一小螺堵，通稱底火。底火結構同底螺相似，拆卸方式也相似。故兩機及其液壓系統(tǒng)的結構、動作、原理差不多，只不過拆底火時，力矩小；由于彈筒薄，夾緊力不能過大。本文只介紹底螺拆卸機的液壓系統(tǒng)。

　　原有的機械傳動的底螺拆卸機，采用電機-減速箱-底螺卡爪結構。因機械傳動力矩難以限定，曾發(fā)生底螺拆不下，而底螺卡爪上的柱銷硬性轉(zhuǎn)動，把底螺刮成深槽，幾乎釀成大禍的事情。而使用液壓系統(tǒng)，底螺拆卸機的力矩可以很方便地限定，不怕悶車，安全性要好得多。

　　液壓底螺拆卸機的結構圖見，液壓原理圖見。其工作循環(huán)如下：先由操作人員啟動液壓系統(tǒng)；把彈頭抬上小車，順軌道推到夾緊缸下。該處設有滾柱托輪，在托輪上轉(zhuǎn)動彈頭，使底螺盲孔對準并套到底螺卡爪柱銷上；使夾彈缸下行，夾緊彈體；操作人員離開拆彈間現(xiàn)場；到控制室啟動油馬達，旋松底螺；底螺卡爪后邊有一彈簧把它推向彈頭，使其旋轉(zhuǎn)時柱銷不會脫出，且可隨著底螺旋出而逐漸后退；接近開關記錄底螺旋出的圈數(shù)，到預定值時（確保底螺已經(jīng)完全拆下），馬達停止；操作人員回來，松開夾彈缸；取走底螺和彈頭。整個過程中，夾、松彈頭有人在場，拆底螺時，人離開到安全的地方，用錄象頭監(jiān)控。

　　設計前筆者曾反復測試了拆卸力矩。蘇制炮彈力矩不大于1Nm，國產(chǎn)彈則差別較大，有的甚至在大扳手上加1.5m套筒，人整個壓上去也拆不動。這是因為鉚接底螺時，把螺紋損壞所致。為兼顧安全和能拆大多數(shù)炮彈，經(jīng)與有關人員協(xié)商，最大拆卸力矩定為3000Nm；因大炮彈數(shù)量不多，對效率沒有要求，轉(zhuǎn)速定為20r/min，比原機（為15r/min）略快。液壓系統(tǒng)的設計和元件選型與通常類似，不再贅述，僅簡介其特點：拆底螺時，其最大扭矩發(fā)生在剛拆的一瞬間（第一扣），此時馬達處于“悶車”狀態(tài)，所需流量極小。底螺轉(zhuǎn)動以后，扭矩會一下子降下來。故液壓系統(tǒng)采用一個雙聯(lián)齒輪泵構成高低壓雙泵回路。（也可用一個變量柱塞泵，但造價較高，維護困難）。

　　整個過程輔助時間較長，為降低能耗，減少發(fā)熱，高、低壓栗均采用了電磁溢流閥。夾彈后，由雙向液壓鎖保持夾堅壓力，高、低壓泵都卸荷。開始拆底螺時，馬達啟動，兩泵停止卸荷。這時由裝在馬達油路上的壓力繼電器控制低壓大流量泵卸荷或工作。

　　原來準備把液壓站放在其他房間，只把執(zhí)行機構放在拆彈間，孰料拆彈間的鋼筋水泥墻厚達2m，打洞走管不易；而繞過兩重鐵門布置，走管又太長，易造成管路振蕩。故液壓站也放在拆彈間，但盡量遠離底螺拆卸機且電機采用防爆式電機；電磁閥（其線圈全封裝在塑料殼內(nèi)）的接線接牢后用樹脂固定；所有傳感器、接近開關全部選用了無觸點型的。

　　本機動作雖簡單，但因設有許多保障安全的傳感器，液壓回路也因為考慮安全和節(jié)能，而采用了電磁溢流閥和壓力繼電器，電氣接點較多。而對不同彈種，其底螺的大小、厚薄均不一樣，需要調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)較多。故電氣采用了PLC控制。電氣控制柜和監(jiān)視器均在控制室放置。

　　因為是首次制造，有些參數(shù)尚需摸索，為了隨時更換、調(diào)整油路或液壓元件；又顧及美觀和緊湊，液壓閥全部采用了疊加閥。

　　夾彈缸回路和馬達回路各設有溢流閥作為安全閥。

　　本機采用了雙向液壓馬達，故也可用于裝底螺，但要在馬達回油路上設壓力繼電器及接近開關（計圈數(shù)），以便在扭矩超限或到達預定圈數(shù)時（稍延時）及時停轉(zhuǎn)。驗收時，有關部門曾提出試試此功能。因原任務書未提出要求，機上沒有這些安全措施，結果底螺擰到位沒能及時停轉(zhuǎn)，底螺卡爪上兩只512柱銷均被切斷。

　　經(jīng)試拆教練彈、真彈，兩機于1999年底通過有關部門驗收，投入使用。（下轉(zhuǎn)第9頁）（上接第2頁）多次獲得國家發(fā)明獎和科技進步獎的篼新技術成果，1996年在寧晉縣建廠，使太陽能電池用硅半導體材料生產(chǎn)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。后又與日本松宮公司進行合資，使其生產(chǎn)規(guī)模成為東南亞最大的太陽能單晶硅廠，其產(chǎn)品90%以上銷往國外，目前在寧晉縣縣城外一座以太陽能硅材料生產(chǎn)、加工和服務為內(nèi)容的工業(yè)區(qū)已初具規(guī)模。

　　到目前，我校已與保定市、唐山市、邯鄲市和邢臺市等9個省轄市人民政府簽訂了全面合作協(xié)議；與76個縣級人民政府簽訂了全面協(xié)議；與邯鋼、保定天威集團、石家莊制藥集團、寶碩集團、宣工等20多個大型企業(yè)簽定了全面合作協(xié)議，先后在企業(yè)共建工程技術中心9個，在校內(nèi)共建3個研究所，基本上形成了多層次的產(chǎn)學研合作網(wǎng)絡。