鐵、塑柄手榴彈拆分機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

羅同杰，寧靈生

(豫西工業(yè)集團(tuán)有限公司銷毀中心，河南云陽 474678)

在報(bào)廢彈藥處理中，所遇到的手榴彈有多種多樣。我軍以往裝備的手榴彈，又以帶手柄的居多。帶手柄的手榴彈又分為木柄手榴彈、鐵柄手榴彈和塑柄手榴彈3 種。

目前，國內(nèi)對(duì)退役報(bào)廢木柄手榴彈的處理以拆卸分解為主，各報(bào)廢彈藥處理機(jī)構(gòu)都有各式具有可靠防護(hù)措施、可人機(jī)隔離的、安全高效的拔彈機(jī)先對(duì)其進(jìn)行拆卸分解，再用現(xiàn)有其他工藝設(shè)備回收炸藥、殼體，銷毀雷管、拉火管，實(shí)現(xiàn)去功能化、資源循環(huán)利用處理［1-4］。而退役報(bào)廢的鐵、塑柄手榴彈，其戰(zhàn)斗部和包含雷管、發(fā)火件的手柄是采用粘膠的螺紋連接的。手柄殼無論是鐵的還是塑料的，其壁厚較薄，它的自身強(qiáng)度低，若用機(jī)械對(duì)其進(jìn)行旋擰、旋拔拆卸，會(huì)發(fā)生扭曲變形或扭折斷，從而導(dǎo)致手榴彈意外發(fā)火爆炸，引發(fā)事故，所以，對(duì)其都是采用炸毀法處理。即在專用的炸毀場(chǎng):使用足夠數(shù)量的高猛度的炸藥作引爆裝藥; 以合適的裝藥形狀，保證覆蓋、可靠傳爆;固定引爆藥包，阻擋和減少破片飛散，在其上填土掩埋;使用火力法或者電力法點(diǎn)火起爆; 爆后清理現(xiàn)場(chǎng)［5-6］。

炸毀作業(yè)，彈藥爆炸會(huì)產(chǎn)生多種危害，主要表現(xiàn)為爆轟產(chǎn)物對(duì)周圍的影響;破片對(duì)周圍人員、裝備、和建筑物包括電氣線路產(chǎn)生破壞;沖擊波危害;熱效應(yīng)危害等。其危險(xiǎn)性大，物料無法回收，又帶來極大浪費(fèi)［7-9］。

由于在報(bào)廢的通用彈藥中，待處理的鐵(塑)炳手榴彈數(shù)量巨大，而可以大批量、長時(shí)間進(jìn)行炸毀處理的作業(yè)場(chǎng)地難覓，且炸毀作業(yè)的方法已不適應(yīng)我們國家當(dāng)下越來越高的安全、環(huán)保要求［10-11］?？紤]報(bào)廢手榴彈處理在具體操作過程中的安全性和經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)鐵、塑柄手榴彈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安全特性，通過查閱大量資料并結(jié)合自己?jiǎn)挝欢嗄晏幚韽U舊彈藥工作實(shí)踐，設(shè)計(jì)了一種鐵、塑柄手榴彈拆分機(jī)。利用雙刀異向切割鋸，對(duì)鐵、塑柄手榴彈進(jìn)行定厚、定位、環(huán)形切割，然后，通過彈性楔形板分流，實(shí)現(xiàn)手榴彈戰(zhàn)斗部與手柄分離而將其拆分，后續(xù)處理工藝和木柄手榴彈相似。該裝置可連續(xù)上料，危險(xiǎn)操作人機(jī)隔離;操作簡(jiǎn)單，運(yùn)作省力，自動(dòng)化程度高，安全、高效。克服了現(xiàn)有退役報(bào)廢的鐵、塑柄手榴彈處理存在的其危險(xiǎn)性大，物料無法回收，作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，提高報(bào)廢彈藥處理的工作效率和廢舊物料的回收率。

1 設(shè)計(jì)應(yīng)用

鐵、塑柄手榴彈拆分機(jī)是主要用于對(duì)報(bào)廢的鐵、塑柄手榴彈進(jìn)行拆卸、分解戰(zhàn)斗部和手柄的專用設(shè)備。設(shè)備由PLC進(jìn)行控制，按照切割工作流程要求完成相應(yīng)動(dòng)作; 用接近開關(guān)拾取運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置信號(hào); 防爆異步電機(jī)、防爆步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu);變頻器由PLC 控制，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)電機(jī)的多級(jí)調(diào)速。對(duì)某一型號(hào)手榴彈一次調(diào)整設(shè)定后，拆分全程自動(dòng)控制。具有結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、適應(yīng)多種彈藥、工作效率高等特點(diǎn)。

1.1 技術(shù)方案

根據(jù)鐵、塑柄手榴彈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖1 所示，在切割位置對(duì)其進(jìn)行定厚度環(huán)形切割，解除戰(zhàn)斗部和手柄的連接，彈性楔形分流板裝置使戰(zhàn)斗部脫離開雷管，實(shí)現(xiàn)手榴彈戰(zhàn)斗部和手柄的拆卸分解。使用本設(shè)備可以節(jié)省大量人力，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)操作人機(jī)隔離，提高了報(bào)廢鐵、塑柄手榴彈處理的本質(zhì)安全度。

圖1 手榴彈結(jié)構(gòu)及切割位置示意圖

通過工藝試驗(yàn)，證明采用切割的方法可以實(shí)現(xiàn)鐵、塑柄手榴彈戰(zhàn)斗部和手柄的分解。但要研制設(shè)計(jì)一種安全、連續(xù)高效且可靠性好的全自動(dòng)鐵、塑柄手榴彈拆分機(jī)，需要解決手榴彈輸送定位、定位自轉(zhuǎn)、安全切割、自動(dòng)上下料、適用不同規(guī)格外形和可靠控制系統(tǒng)等技術(shù)難點(diǎn)。

1.2 結(jié)構(gòu)組成

鐵、塑柄手榴彈拆分機(jī)采用模塊結(jié)構(gòu)(圖2)，主要由切割頭、輸送裝置、仿形對(duì)輪、彈體隨動(dòng)同步旋轉(zhuǎn)裝置、彈性楔形分流板、擺放裝置、動(dòng)力裝置及控制系統(tǒng)等組成。

1)切割頭:雙刀片異向旋轉(zhuǎn)，無反沖力，壓縮空氣吹屑，無火花，切口無溫升也無毛邊產(chǎn)生; 切割后不會(huì)使切割物產(chǎn)生變形。

2)輸送裝置:兩條同步運(yùn)轉(zhuǎn)的特制鏈條，可以固定仿形對(duì)輪，實(shí)現(xiàn)循環(huán)上料;

3)仿形對(duì)輪:承接手榴彈定位托舉并可帶動(dòng)手榴彈定軸旋轉(zhuǎn)的裝置;

4)護(hù)板:當(dāng)正在切割的手榴彈發(fā)生意外爆炸時(shí)，可阻擋破片不往傳遞窗口方向飛散;

5)楔形彈性分流板:懸掛于輸送鏈后部上方，可將已完全切割開的手榴彈的戰(zhàn)斗部和彈柄分離的裝置;

6)工件隨動(dòng)裝置: 可通過撥轉(zhuǎn)與仿形對(duì)輪同軸固定的齒輪而使工件旋轉(zhuǎn);

7)戰(zhàn)斗部料道: 承接楔形彈性分流板分出的手榴彈戰(zhàn)斗部，，使其按照導(dǎo)向落入料箱;

8)彈柄料道:承接被分離后的手榴彈柄，使其按照導(dǎo)向落入料箱;

9)動(dòng)力裝置: 由電機(jī)及減速器等組成，驅(qū)動(dòng)輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn);

10)控制系統(tǒng):由PLC 組成拆分機(jī)的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置防爆控制箱，內(nèi)部安裝變頻器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)電源等，控制面板箱安裝在抗爆裝置外。PLC 按照既定程序完成相應(yīng)的控制，程序具有完善的異常保護(hù)及故障報(bào)警功能。

圖2 拆分機(jī)立體結(jié)構(gòu)

1.3 工作過程

該設(shè)備可以安裝在防爆裝甲或抗爆小室內(nèi)。工作流程如下(圖3)。

圖3 工作流程

設(shè)備啟動(dòng)，防爆窗開啟，將手榴彈擺在仿形對(duì)輪上，手榴彈彈體通過輸送裝置送入抗爆間內(nèi)。

按照事先設(shè)定程序，雙刀雙向切割頭及護(hù)板下移切割指定部位，帶隨動(dòng)裝置的仿形對(duì)輪帶動(dòng)帶動(dòng)手榴彈旋轉(zhuǎn)一周，完成環(huán)形定厚度切割。切割下來的切屑用通入壓縮空氣的風(fēng)嘴自動(dòng)吹入導(dǎo)屑槽，落入?yún)己卸ㄆ谇謇怼?/p>

切割頭及護(hù)板上移，輸送裝置帶著已切開的手榴彈通過彈性楔形分流板，使手榴彈戰(zhàn)斗部與手柄分開落入收料裝置，手柄通過滑道落入收料盒。

開啟防爆傳遞小窗輸入下一發(fā)彈，開始下一循環(huán)的工作。

1.4 性能指標(biāo)

工作環(huán)境: -5 ～40℃;工作電源:三相380 V;電機(jī)功率:2 kW;噪音等級(jí): 約80 dB; 鋸片直徑:180 mm; 最大切割深度:55 mm;輸送線體速度:0.4 ～1.2 m/s; 工作效率:7 發(fā)/min;拆分對(duì)象:退役各式鐵、塑柄手榴彈。

1.5 技術(shù)難點(diǎn)及解決途徑

此拆分機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)在于連續(xù)上料前提下，保證手榴彈切割時(shí)，定位準(zhǔn)確、裝卡牢靠，安全切割及分離。

在輸送鏈上按照一定間距設(shè)置N 副仿照手榴彈外形、可旋轉(zhuǎn)的成對(duì)輪軸，手榴彈放置其上，落在型槽中，實(shí)現(xiàn)手榴彈定位;輸送鏈和切割頭、接近開關(guān)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、定厚切割;由PLC 編程操控、可離可合的對(duì)輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，帶動(dòng)對(duì)輪，定軸撥轉(zhuǎn)手榴彈，實(shí)現(xiàn)環(huán)形切割。

安全切割的難點(diǎn)是控制薄壁工件的切割變形和切割熱、切割火花的消除。采用雙刀雙向旋轉(zhuǎn)切割方式，首先是完全抵消了原應(yīng)有的反作用力，可以快速平穩(wěn)地切割，切口無溫升、無毛邊，避免了彈體升溫、火花觸發(fā)炸藥、雷管以及切割毛邊刮擦雷管發(fā)生爆炸的可能性;第二是雙鋸片反向切割就如同剪刀的工作原理，無論是切割薄材料還是各種異型材料，切割后均不會(huì)使切割物產(chǎn)生變形。

沒有完全切開的手榴彈的識(shí)別處理。考慮在諸如鋸片磨損量確認(rèn)失誤及系統(tǒng)其他因素影響下，會(huì)有個(gè)別手榴彈環(huán)切不徹底的情形產(chǎn)生，如無識(shí)別，其通過分離模塊時(shí)，必然會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)分析研究，發(fā)現(xiàn)采用彈力翻板、檢測(cè)傳感器可以解決這一問題。切割不徹底的手榴彈，通過楔形分離裝置時(shí)，水平方向施加在裝置上的力遠(yuǎn)大于正常狀態(tài)，此時(shí)彈力翻板、檢測(cè)傳感器共同動(dòng)作，向上翻開楔形分離裝置，輸送鏈停車，通過視頻監(jiān)控觀察情況后，進(jìn)入工作間，移取、復(fù)位，從而保證對(duì)沒有完全切開的手榴彈的安全識(shí)別、處理。

2 主要技術(shù)進(jìn)步點(diǎn)

該設(shè)備采用雙刀雙向切割方式，切割速度快、效率高，能滿足鐵、塑柄手榴彈的需求。在作業(yè)方法設(shè)計(jì)上與以往炸毀方式有本質(zhì)上的區(qū)別。除了完全克服爆炸法會(huì)產(chǎn)生多種危害以外，相對(duì)其他常規(guī)機(jī)械切割方式，它還具有如下創(chuàng)新:機(jī)械切口無溫升、無毛邊，被切割物不會(huì)變形;不會(huì)出現(xiàn)卡鋸或崩片的危險(xiǎn)，切割過程平穩(wěn)，安全可靠;自定位、自旋轉(zhuǎn)仿形對(duì)輪裝置，很好的解決了手榴彈連續(xù)移動(dòng)中的準(zhǔn)確裝卡、定位問題，效率是原先的5 ～8 倍。第二是在PLC 組控下的各個(gè)功能電機(jī)轉(zhuǎn)速、旋向、轉(zhuǎn)停的精確配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)某一型號(hào)手榴彈一次調(diào)整設(shè)置后分解處理全過程自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了報(bào)廢鐵、塑柄手榴彈拆卸分解作業(yè)的工廠化機(jī)械、自動(dòng)處理。第三是簡(jiǎn)化操作流程，傳感器和保險(xiǎn)裝置組合較好的解決了意外情況下的人、機(jī)快速反應(yīng)與交互。

3 推廣應(yīng)用價(jià)值

鐵、塑柄手榴彈拆分機(jī)結(jié)構(gòu)合理，模塊化設(shè)計(jì)，具有良好的可維修性;系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單方便，易于學(xué)習(xí)掌握;危險(xiǎn)作業(yè)，人機(jī)隔離，本質(zhì)安全度高且操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度小;節(jié)能環(huán)保，填補(bǔ)了我國沒有系統(tǒng)、科學(xué)、高效、連續(xù)的鐵、塑柄手榴彈拆分設(shè)備的空白，總體技術(shù)居行業(yè)領(lǐng)先水平。

本機(jī)只需對(duì)定位輸送裝置稍加調(diào)整還可對(duì)報(bào)廢的獵槍子彈、小型榴彈等進(jìn)行拆分，提高它們報(bào)廢處理的自動(dòng)化水平和材料綜合回收利用率。有望成為未來彈藥拆分銷毀標(biāo)配設(shè)備。具有十分重要的軍事意義和社會(huì)意義，具有很好的推廣前景。

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