某型裝備拋殼器斷裂故障原因分析

劉立強(qiáng) 崔栓柱 王佳偉

1－3石家莊海山實業(yè)發(fā)展總公司 河北 石家莊 050208

一、故障現(xiàn)象

某型裝備屬于雙管氣退式自動化工作產(chǎn)品，在工作中交替承受4000Kg以上的沖擊載荷，各機(jī)件設(shè)計要求材料性能強(qiáng)韌兼優(yōu)，能夠承受一定當(dāng)量的負(fù)荷沖擊，在該裝備在連續(xù)使用5年左右，在定期檢修時發(fā)現(xiàn)拋殼器斷裂故障，故障圖片見圖1。

圖1 拋殼器斷裂故障圖片

二、機(jī)理分析

拋殼器的工作受設(shè)備機(jī)心的操縱，當(dāng)左機(jī)心后退作用拋殼器時，機(jī)心首先作用卡鎖，壓縮卡鎖簧，然后作用拋殼器的換向凸棱，將拋殼器轉(zhuǎn)到右邊，即卡鎖凸齒進(jìn)入機(jī)體右邊限位槽中；當(dāng)右機(jī)心作用拋殼器時，拋殼器則由右轉(zhuǎn)換到左，卡鎖凸齒進(jìn)入機(jī)體左邊的槽中，在拋殼器體弧面作用下進(jìn)入拋殼道，當(dāng)機(jī)心復(fù)進(jìn)時，將殼體拋出外。

拋殼器在工作過程中主要用于引導(dǎo)從彈膛內(nèi)抽出的彈殼脫離機(jī)心抓手，待機(jī)心前沖時，將彈殼拋出機(jī)外。拋殼器體尾端插入炮箱方孔，前端弧形凸部與機(jī)體凹槽結(jié)合，并在凹槽內(nèi)沿凹槽在拋殼器卡鎖和卡鎖簧的作用下左右轉(zhuǎn)動。拋殼器卡鎖受機(jī)心作用頂起卡鎖時，壓縮卡鎖簧，拋殼器卡鎖凸棱退出機(jī)體上的拋殼器卡鎖凹槽，拋殼器完成換向。

正常工作時，拋殼器既要承受排除殼體時向下的抽殼力，還承受拋殼體時向前的撞擊力，工作頻率為3000～3400赫茲/分鐘，拋殼器在這一秒鐘內(nèi)就要左右轉(zhuǎn)換50多次，同時還要保證工作的準(zhǔn)確性，拋殼器體在工作時承受較大沖擊載荷，拋殼器長期工作在高強(qiáng)度沖擊載荷作用下，拋殼器中間位置安裝拋殼器卡鎖槽靠近梯形斜面根部受力較大，此處為材料厚度改變部位，在此應(yīng)力集中部位極易產(chǎn)生疲勞源，造成機(jī)件裂紋，裂紋擴(kuò)展至一定程度還會造成斷裂。

三、故障原因分析

(一)疲勞斷裂。疲勞裂紋是機(jī)件斷裂的一個重要原因，拋殼器在工作過程中主要用于引導(dǎo)從彈膛內(nèi)抽出的彈殼脫離機(jī)芯抓手，待機(jī)芯前沖時，將殼體拋出機(jī)外。拋殼器體尾端插入機(jī)體方孔，前端弧形凸部與炮箱凹槽結(jié)合，并在凹槽內(nèi)沿凹槽在拋殼器卡鎖和卡鎖簧的作用下左右轉(zhuǎn)動。拋殼器卡鎖受機(jī)芯作用頂起卡鎖時，壓縮卡鎖簧，拋殼器卡鎖凸棱退出機(jī)體上的拋殼器卡鎖凹槽拋殼器換向。該裝備在正常工作頻率為3000～3400赫茲/分鐘，拋殼器在這一秒鐘內(nèi)就要左右轉(zhuǎn)換50多次，同時還要保證復(fù)進(jìn)和排殼體的準(zhǔn)確性，這個交變載荷的振幅與頻率都是很高的，拋殼器長期在這樣的交變載荷作用下，材料極易疲勞，造成機(jī)件裂紋，裂紋擴(kuò)展至一定程度造成斷裂。

在故障件返回后，對故障件斷口進(jìn)行金相分析，分析顯示故障件裂紋源頭在拋殼器安裝拋殼器卡鎖槽靠近梯形斜面根部，此處為材料厚度改變部位，機(jī)件受力時，在斷面改變的地方會產(chǎn)生應(yīng)力集中(見圖2)。

圖2 裂紋源圖片

(二)受強(qiáng)力斷裂。某型裝備的工作環(huán)境是一個連續(xù)、高強(qiáng)度的運(yùn)動過程，而拋殼器是其中非常重要的一環(huán)，各系統(tǒng)的協(xié)同工作需要每一個環(huán)節(jié)都必須精確無誤，那個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會產(chǎn)生這樣或那樣的故障，此次拋殼器斷裂，從斷口顏色及故障件斷口金相放大照片判斷，應(yīng)為非裂紋擴(kuò)展斷裂，而是受強(qiáng)大外力擠壓，斷口處應(yīng)力集中，而導(dǎo)致的突然折斷。正常工作時，如果鏈條部分拉力過大大、鏈條散鏈性不好、排鏈不暢，鏈條在工作時跳動、碰撞、擠壓、高速通過供鏈口時會卡滯或在鏈條箱入口處堆積造成排鏈?zhǔn)茏?，特別是在長時間工作的情況下，更容易產(chǎn)生此現(xiàn)象。鏈條受阻后，鏈條堆積在撥彈輪處，使撥彈輪不能轉(zhuǎn)動，此時右機(jī)芯已前沖，迫使拋殼器強(qiáng)行左轉(zhuǎn)，左機(jī)芯內(nèi)機(jī)件完成前沖向上頂壓拋殼器，但左機(jī)件在此位置無法進(jìn)入左機(jī)芯，在撥彈輪及其它傳動件作用力下強(qiáng)行下壓拋殼器，拋殼器前端弧形凸部固定在機(jī)體凹槽內(nèi)，在上下交錯力的作用下產(chǎn)生斷裂。

四、故障定位

拋殼器體中間換向凸棱部位工作時承受較大沖擊載荷，拋殼器長期工作在高強(qiáng)度沖擊載荷作用下，在拋殼器體中間位置梯形斜面根部處產(chǎn)生疲勞裂紋，機(jī)件疲勞是機(jī)件裂紋主要原因。

五、結(jié)語

某型裝備是工作在連續(xù)、高速環(huán)境中，各運(yùn)動件的運(yùn)動協(xié)調(diào)等環(huán)節(jié)都需要重點檢查，試射前應(yīng)先檢查各機(jī)件的協(xié)調(diào)性，重點檢查選擇器左右行程順暢無卡滯，檢查拋殼器及卡鎖及機(jī)體上的卡鎖槽有無啃傷，檢查各運(yùn)動機(jī)件的各項配合數(shù)據(jù)應(yīng)符合要求。