CN114593632B - 一种抽壳阻力模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抽壳阻力模拟装置，包括：夹紧机构，包括右夹紧爪和左夹紧爪，两个夹紧爪相对的设有第一夹紧臂和第二夹紧臂，分别用于抱紧试验用弹壳和试验用弹头；动力机构，用于驱动右夹紧爪和左夹紧爪相向或相反运动，实现夹紧机构的夹持或分离；位置识别机构，包括第一位置检测单元和第二位置检测单元；所述第一位置检测单元用于检测夹紧机构松开时的初始位置；所述第二位置检测单元与枪械连接，于容纳试验用弹壳的一部分，以检测枪弹是否入膛和弹出膛口。本发明可模拟后坐抛壳和复进推弹动作。

Description

一种抽壳阻力模拟装置
技术领域
本发明属于自动机可靠性试验领域，特别是一种抽壳阻力模拟装置。
背景技术
依靠反复地实弹射击和人们的设计经验是过去解决自动武器可靠性问题的一般方法，但是，传统方法极易受弹药差异及枪械性能的影响，不同的弹药和枪械会使自动机后坐状态发生变化，并且存在周期长、耗费人力物力多的缺点，无法快速的开始试验，需要耗费时间进行统筹安排。
针对于此，对传统方法进行改进，设计并研制一套能够在不进行实弹发射的情况下，进行自动机可靠性试验的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抽壳阻力模拟装置，以在模拟试验装置中保证模拟自动机运动模拟的真实性，必须考虑弹膛与弹壳的分离以及自动机后坐时抽壳阻力，以尽量真实模拟后坐抛壳和复进推弹动作。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种抽壳阻力模拟装置，包括：
夹紧机构，包括右夹紧爪和左夹紧爪，两个夹紧爪相对的设有第一夹紧臂和第二夹紧臂，分别用于抱紧试验用弹壳和试验用弹头；
动力机构，用于驱动右夹紧爪和左夹紧爪相向或相反运动，实现夹紧机构的夹持或分离；
位置识别机构，包括第一位置检测单元和第二位置检测单元；所述第一位置检测单元用于检测夹紧机构松开时的初始位置；所述第二位置检测单元与枪械连接，于容纳试验用弹壳的一部分，以检测枪弹是否入膛和弹出膛口。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)本发明所述传动机构为伺服电机驱动的丝杠机构，通过更换减速器减速比、丝杠也可以对夹紧力进行不同级别的划分，并通过更换夹紧爪，使对于不同的枪械、枪弹的非实弹射击的模拟试验，本发明均可适用。(2)本发明可以在抽壳过程中加载抽壳阻力，模拟更真实的抽壳过程，并可以通过改变夹紧爪的粗糙度改变抽壳阻力大小，满足不同武器自动机的抽壳阻力需求。(3)本发明设计特殊假弹结构，实现全弹入膛并只抽出弹壳的功能，满足供弹、抽壳和抛壳需求；(4)本发明可以和自动机自动循环过程配合，较为准确的实现自动机自动循环的全过程，无需分两次进行供弹和抽壳动作模拟。
附图说明
图1是本发明抽壳阻力模拟装置总体结构示意图。
图2是本发明夹紧机构爆炸图。
图3为夹紧爪形状示意图。
图4为夹紧爪设置第一夹紧臂结构示意图。
图5为夹紧爪设置第一夹紧臂和第二夹紧臂结构示意图。
图6是本发明动力机构爆炸图。
图7是本发明位置识别机构爆炸图。
图8是本发明工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
如图1至图8所示，本发明抽壳阻力模拟装置，包括夹紧机构1、动力机构2和位置识别机构3，夹紧机构1通过螺钉固定在动力机构2上，动力机构2固定在底座4上，位置识别机构3固定在底座4和枪械上。
图2为本发明夹紧机构1爆炸图，所述夹紧机构1包括右夹紧爪104、右夹紧爪螺母固定座103、左夹紧爪106、左夹紧爪螺母固定座101、试验用假弹头102和试验用假弹壳(105)；右夹紧爪104和左夹紧爪106采用相同结构，并通过四个夹紧爪固定螺钉分别固定在右夹紧爪螺母固定座110和左夹紧爪螺母固定座112的螺纹安装孔上，夹紧爪可进行更换，满足不同夹紧需求；左夹紧爪106和右夹紧爪104上分别留有两根夹紧臂：第一夹紧臂108与枪弹的弹壳105相配合，通过夹紧加载径向夹紧力，进而通过摩擦加载抽壳阻力，第二夹紧臂109与枪弹的弹头相配合，夹紧弹头使弹头和弹壳分离。
图3为右夹紧爪104、左夹紧爪106上设置第一夹紧臂108的形状示意图，包括V字形和圆形，对于特定弹壳，即进行抛壳过程研究，可采用特制圆形进行全包夹紧，使第一夹紧臂108与弹壳形状保持一致；对于自动机运动研究，可采用V字形结构，进行弹壳的夹紧。
图4为本发明右夹紧爪104、左夹紧爪106结构图，所示右夹紧爪104、左夹紧爪106仅包括第一夹紧臂，仅用于抱紧弹壳加载抽壳阻力，作为抛壳研究，其中第一夹紧臂106用于弹壳的定位和夹紧，夹紧爪采用钢结构，第一夹紧臂106夹紧接触面的粗糙度可以调节，进而调节抽壳阻力大小。
图5为本发明右夹紧爪104、左夹紧爪106结构图，所示左夹紧爪106包括第一夹紧臂108和第二夹紧臂109，用于抱紧弹壳加载抽壳阻力和使弹头和弹壳分离，第一夹紧臂108采用V字或圆形形状，并可改变截面粗糙度，夹紧弹壳105，保证弹壳在左夹紧爪106和右夹紧爪104中的定位。第二夹紧臂109采用平面结构，并可在表面采用滚花，使在夹紧弹头102时，使弹头102产生较大形变，在弹壳105随自动机后坐过程中，弹头可以留在夹紧爪中，实现弹头102和弹壳105分离。在抽壳过程完成后，夹紧爪松开后，弹头102可以直接脱离夹紧爪，进入收集器。右夹紧爪104、左夹紧爪106的第二夹紧臂109与弹头102之间的盈余量Δ由所需拔弹力确定，
其中，
Δ第二夹紧臂盈余量。
f为第二夹紧臂和弹头之间的摩擦系数，对于常见材料，第二夹紧臂采用铜材时，取摩擦系数为1～1.5，第二夹紧臂采用橡胶时，取摩擦系数为0.5。
E为该弹头材料弹性模量。
l为第二夹紧臂和弹头之间的接触表面长度。
a为安全系数，取2～3。
F为所需拔弹力。
图6为本发明动力机构2爆炸图，所述动力机构2包括减速器208、伺服电机209、联轴器207、导引杆固定螺母组202、导引杆支撑座203、导引杆204、导引杆固定座205、滚珠丝杠206、丝杠支撑座210、夹紧爪螺母212和丝杠固定座201；伺服电机209通过减速器208、联轴器207与滚珠丝杠206相连，采用减速器208对伺服电机209转矩继续放大，通过转堵转矩提供抽壳阻力，减速器208通过四个减速器电机固定螺钉与伺服电机209相连。导引杆204两端加工为外螺纹，一端通过螺纹连接固定在导引杆固定座205上，与导引杆固定座205加工的内螺纹相配合，另一端通过导引杆支撑座203由导引杆固定螺母组202固定，同时导引杆支撑座203和导引杆固定座205固定在底座4上，同时导引杆固定座205通过四个减速器固定螺钉与减速器208相连，减速器208轴通过联轴器207和滚珠丝杠206进行连接，通过减速器减速比不同，可以对最后的转堵转矩进行调节进而调节抽壳阻力。右夹紧爪螺母固定座103和左夹紧爪螺母固定座101上留有导引杆导引孔，导引杆204穿过并与该导引孔配合，使夹紧爪无法转动；同时右夹紧爪螺母固定座103和左夹紧爪螺母固定座101分别同一个夹紧爪螺母212通过六个螺母固定座固定螺钉211固定，夹紧爪螺母212与滚珠丝杠206配合，在导引杆204的约束下进行左右两个方向的移动；滚珠丝杠206采用两边反牙螺纹的滚珠丝杠结构，与之相配合的两个夹紧爪螺母212可以进行相向运动或反向运动，夹紧枪弹或松开枪弹，滚珠丝杠206左端安装在丝杠固定座201上，与丝杠固定座201的轴承相配合，右端安装在丝杠支撑座210上，与丝杠支撑座210的轴承相配合，丝杠支撑座210和丝杠固定座201固定在底座4上。
传动比及电机选择
n为滚珠丝杠传动效率，本发明采用滚珠丝杠，传动效率0.85～0.95。
I为滚珠丝杠导程，常用丝杠导程3、4、5。
FQ为抽壳阻力，依据所需模拟抽壳阻力确定。
f’为对应模拟工况弹壳与第一夹紧臂之间的摩擦系数，根据模拟工况确定，良好润滑工况，摩擦系数f’取0.08～0.12，无润滑工况，摩擦系数f’取0.15～0.3。
i为减速器的传动比，确定定制减速器传动比。
T为伺服电机转矩，在本发明中，采用400W伺服电机，额定转矩1.27N·m。
图7为本发明位置识别机构3爆炸图，所述位置识别机构3包括容弹体301、六个光纤固定螺母302、四个光纤固定锁紧垫片303、枪弹位置测量光纤接收端304、枪弹位置测量光纤发出端308、两个螺母位置测量光纤传感器固定座305、螺母位置测量光纤接收端306和螺母位置测量光纤发出端307；容弹体301内部结构与枪械弹膛一锥体形状相同，用于容纳试验用假弹壳105的一部分，保证试验用假弹壳105在容弹体内的定位，同时容弹体301的形状与配套的枪械相配合，可采用销钉或螺纹安装在配套枪械上；容弹体301上开有M3螺纹安装孔，枪弹位置测量光纤接收端304和枪弹位置测量光纤发出端308通过该螺纹安装孔安装在容弹体301内，可以检测枪弹入膛情况；通过两个光纤固定螺母302和两个光纤固定锁紧垫片303对枪弹位置测量光纤接收端304和枪弹位置测量光纤发出端308进行固定。螺母位置测量光纤接收端306和螺母位置测量光纤发出端307通过四个光纤固定螺母302和四个光纤固定锁紧垫片303分别安装在两个螺母位置测量光纤传感器固定座305上留有的安装孔中，螺母位置测量光纤传感器固定座305安装在底座4上，辅助夹紧爪螺母210归零。
图8为上述基于抽壳阻力模拟装置的工作流程图，方法步骤如下：
步骤1、操作者打开抽壳阻力模拟装置开关，转入步骤2；
步骤2、开机后，操作者进行归零操作，归零位置传感器启动，使动力机构带动夹紧机构进入归零位置，转入步骤3；
步骤3、操作者进行初始位置操作，使夹紧机构停留在初始位置，转入步骤4；
步骤4、在枪械或自动机运动模拟装置位于复进动作时，自动机带动整枪弹进入容弹体，弹壳位置识别机构的弹壳光纤位置传感器检测到枪弹进入容弹体内部，夹紧机构开始工作，加速夹紧，抱紧模拟全弹组件，施加抽壳阻力并夹紧弹头，转入步骤5；
步骤5、夹紧机构在终点位置停止运动，施加试验用假弹抽壳阻力，转入步骤6；
步骤6、
①如仅研究供弹过程，自动机带动施加完抽壳阻力的全弹进行后坐，转入步骤7
②如仅研究供弹与抛壳过程，自动机带动施加完抽壳阻力的枪弹进行后坐弹头仍被夹紧机构抱紧，转入步骤8；
步骤7、当弹壳位置识别机构的弹壳光纤位置传感器检测到弹出膛口，仅保留第一夹紧臂的夹紧爪松开，转入步骤10；
步骤8、当弹壳位置识别机构的弹壳光纤位置传感器检测到弹出膛口，夹紧爪开始加速松开，使弹头脱落，转入步骤9；
步骤9、随着自动机后坐运动，弹壳完成抛壳动作；
步骤10、夹紧机构在初始位置停止运动，等待下一次信号来临，转入步骤10；
步骤11、返回步骤3，实现自动机与所述抽壳阻力模拟装置之间的协调运动。

Claims (7)

1.一种抽壳阻力模拟装置，其特征在于，包括：
夹紧机构，包括右夹紧爪和左夹紧爪，两个夹紧爪相对的设有第一夹紧臂和第二夹紧臂，分别用于抱紧试验用弹壳和试验用弹头；
动力机构，用于驱动右夹紧爪和左夹紧爪相向或相反运动，实现夹紧机构的夹持或分离；
位置识别机构，包括第一位置检测单元和第二位置检测单元；所述第一位置检测单元用于检测夹紧机构松开时的初始位置；所述第二位置检测单元与枪械连接，用于容纳试验用弹壳的一部分，以检测枪弹是否入膛和弹出膛口。
所述第二夹紧臂与试验用弹头之间的盈余量与所需拔弹力满足：
其中Δ第二夹紧臂盈余量，f为第二夹紧臂和弹头之间的摩擦系数，E为试验用弹头材料弹性模量，l为第二夹紧臂和试验用弹头之间的接触表面长度，a为安全系数，F为所需拔弹力。
2.根据权利要求1所述的抽壳阻力模拟装置，其特征在于，所述动力机构包括减速器、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、丝杠支撑座、夹紧爪螺母、丝杠固定座、导向机构；
所述伺服电机通过减速器、联轴器与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠两端分别支撑在丝杠支撑座和丝杠固定座上，右夹紧爪和左夹紧爪分别与一个夹紧爪螺母固连，夹紧爪螺母与滚珠丝杠配合，滚珠丝杠采用两边反牙螺纹，用于带动两个夹紧爪螺母相向或反向运动，导向机构用于对夹紧爪螺母进行导向；
3.根据权利要求2所述的抽壳阻力模拟装置，其特征在于，所述动力机构满足：
其中n为滚珠丝杠传动效率，I为滚珠丝杠导程，FQ为抽壳阻力，f’为弹壳与第一夹紧臂之间的摩擦系数，i为减速器的传动比，T为伺服电机转矩。
4.根据权利要求2所述的抽壳阻力模拟装置，其特征在于，所述导向机构包括导引杆固定螺母组、导引杆支撑座、导引杆；所述导引杆一端固定在导引杆固定座上，另一端与导引杆支撑座固定，导引杆穿过右夹紧爪和左夹紧爪。
5.根据权利要求1所述的抽壳阻力模拟装置，其特征在于，所述第一位置检测单元包括两个传感器固定座，分别固定在两个传感器固定座上的光纤接收端和光纤发出端。
6.根据权利要求1所述的抽壳阻力模拟装置，其特征在于，所述第二位置检测单元包括容弹体、固定在容弹体上的光纤传感器；所述容弹体固定枪械上，用于容纳试验用弹壳的一部分。
7.根据权利要求1-6任一项所述的抽壳阻力模拟装置，用于模拟弹头和弹壳分离过程，其特征在于，包括以下步骤：
使夹紧机构处于松开时的初始位置；
当第二位置检测单元检测到弹进入膛内，动力机构驱动夹紧机构开始工作，抱紧模拟全弹组件，施加抽壳阻力并夹紧弹头；
自动机带动施加完抽壳阻力的弹壳进行后坐；当第二位置检测单元检测到弹出膛口，夹紧机构松开，使弹头脱落。
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