CN204142107U - 一种底火测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种底火测试装置，固定座上固定有平行的滚珠丝杠和导向轴，导向轴一端安装撞击转换头，击针穿过撞击转换头对准被测底火，活动质量块能够沿导向轴往复运动，并在螺旋压簧作用下撞击击针，滚珠丝杠在电机驱动下转动，滚珠固连单臂机器人滑块，单臂机器人滑块上安装伸缩式电磁销，伸缩式电磁销能够插入或脱离活动质量块，使得单臂机器人滑块和活动质量块固连或分离。本实用新型可以完成不同弹药配用底火的性能测试和感度测试，精度高，击发能量变化足够小，能够精确测量和显示运动参数以及冲击能量，操作简单。

Description

一种底火测试装置

技术领域

本发明涉及一种火工品的测试装置。

背景技术

当弹药发生不可靠作用的故障时，作为弹药的首发元件底火是否存在质量问题，是查清故障的第一步骤，也是底火生产厂家最为关心的问题。但是如何判定底火是否存在质量问题，使用者无法进行测试判定，只能将底火从弹药拆下后，经过长途运输到生产厂家进行测试后进行判定，整个判定的程序是：弹药故障的发生→拆除底火→长途运输→合格判定→评审，整个过程存在一定的安全隐患，影响使用者的正常使用，需要较长的解决问题时间，带来重大经济损失。

目前，对底火的测试已经有落球击发测试装置和击发装置测试系统，在工厂应用广泛，落球击发测试装置的结构如图1所示，包括导轨01、升降杆02、扳手03、挂杆04和落锤05，其工作原理是，落球击发测试装置通过升降杆02调整落锤05达到规定高度后旋紧，搬动扳手03使落，05脱离挂杆，落锤沿导轨01落下撞击底火06。其优点是落球击发测试装置用于撞击底火验收以及感度试验。通过调整落高就可调整击发能量，操作简单易行。但落球击发测试装置为垂直工作状态，与火炮击发机构水平工作状态有所不同，装置体积大、通用性差，只可进行撞击底火的测试，且该落球击发测试装置为手动操作，行程有限，能量调整精度差。

已有的击发测试装置与落球击发测试装置所不同的是，其采用了与火炮相同的击发机构，不同底火采用不同的击发机构对底火发火可靠性进行测试。能够用于撞击底火验收。击发测试装置与火炮击发机构结构相同、工作原理相同，能够与火炮实现等效。但由于击发机构多样、结构复杂、能量一定不可调整、通用性差，击发机构为手动操作，其磨损能量不足时不易发现。

为了能及时有效对底火的可靠性做出判定，为部队配备底火测试系统实时对底火的性能进行准确的测试，设计一套底火测试装置已成为一项迫在眉睫的工作，具有非常重要的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种底火测试装置，以实现对多种产品的准确测试。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种底火测试装置，包括撞击转换头、偏振反光片、光电传感器、活动质量块、螺旋压簧、导向轴、单臂机器人滑块、滚珠丝杠和固定座。

所述的固定座上固定有平行的滚珠丝杠和导向轴，导向轴一端安装撞击转换头，击针穿过撞击转换头对准被测底火，活动质量块能够沿导向轴往复运动，并在螺旋压簧作用下撞击击针，撞击转换头上设有偏振反光片以及光电传感器，由光电传感器经偏振反光片测量活动质量块的定点末速度；滚珠丝杠在电机驱动下转动，滚珠固连单臂机器人滑块，单臂机器人滑块上安装伸缩式电磁销，伸缩式电磁销能够插入或脱离活动质量块，使得单臂机器人滑块和活动质量块固连或分离。

所述的光电传感器选用带偏振滤光的高速光电传感器。

本发明工作时，单臂机器人滑块上固定一个伸缩式电磁插销，一根螺旋压簧和一个活动质量块装入一根光滑的导向轴上，在导向轴的最前端连接一个撞击转换头，此转换接头根据试验产品不同可以更换，但是不论更换何种接头，该接头与活动质量块的撞击位置在系统轴线上是不变的，以保证活动质量块撞击的能量精度。在活动质量块的要求位置固定一个导向轴和偏振反光片，将一个速度测试光电传感器按要求固定，将导向轴通过固定座和单臂机器人滑块固定到一块，整套机构通过连接座和客户的其余机构连接。当此机构单臂机器人中的电机旋转时，伸缩式电磁销随单臂机器人滑块沿滚珠丝杠移动，移动到固定位置处，伸缩式电磁销的柱销正好和活动质量块的小孔对齐，伸缩式电磁销动作，柱销升出插入活动质量块销孔，单臂机器人电机反转，电磁插销带动活动质量块随单臂机器人滑块向后移动，压缩螺旋弹簧，当压缩弹簧一定的距离后，单臂机器人滑块停止运动，如果在不计磨擦的理论情况下，在电磁插销收回释放活动块的情况下，弹簧的弹性能就完全转化为活动块的动能。如果控制弹簧的压缩位移，那么就完全可以控制活动块在定位置的速度。

整套系统在计算机控制下实现动作，活动质量块的运动位移由单臂机器人的旋转变压器直接测得，活动质量块的定点末速度由带偏振滤光的光电传感器直接测得，活动质量块的最终能量，依据实测的末速度和质量，计算机通过动能计算公式直接计算给出。至于活动质量块的运动末速度与弹簧的弹性势能之间的能量转换关系，系统在调试时，通过大量的实测数据对基本关系式进行修正，获得能符合精度要求的最终关系式存入计算机，并通过该关系式最终计算活动质量块需要移动的位移量。系统在精度自检时引用实测的系列数据和系列关系式自动进行精度计算，得出结果后与预存的精度最大值比较，超出范围时会提示系统精度超差。系统在调试和交付用户时，会存入一些用户比较关心的典型实验命令在系统中，当用户使用时，直接调出该命令进行操作，大大降低了系统使用难度，方便不同层次的人员使用。

本发明的有益效果是：可以完成不同弹药配用电底火、撞击底火、电-撞两用底火性能测试和感度测试，精度高，击发能量变化足够小，能够精确测量和显示运动参数以及冲击能量，操作简单，方便各层次人员使用。

附图说明

图1是已知的落球击发测试装置结构示意图；

图2是本发明的底火测试装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

一种底火测试装置，固定座上固定有平行设置的滚珠丝杠和导向轴，导向轴上装有带有击针的撞击转换头、活动质量块和螺旋压簧，其中，带有击针的撞击转换头一端固定在导向轴的顶端，另一端与活动质量块相接触，活动质量块通过螺旋压簧的伸缩使得活动质量块在导向轴上往复运动，在带有击针的撞击转换头上还设有导向块和偏振反光片以及光电传感器；

滚珠丝杠的一端还设置有单臂机器人滑块，单臂机器人滑块通过伸缩式电磁销与活动质量块相连接，滚珠丝杠的另一端依次连接有法兰、减速机构和步进电机或伺服电机。

所述的光电传感器选用带偏振滤光的高速光电传感器。

由于底火测试装置的关键技术在于施加到底火上的能量准确、可靠，能够与火炮等效，因此要求通用性强，精度高，能够实现对多种产品的准确测试。以下对该底火测试装置进行系统介绍。

1、底火测试装置的适用范围

A)电底火、撞击底火、电-撞两用底火；

B)不同口径弹药配用的底火。

2、底火测试装置完成的功能：

A)发火可靠性的测试；

B)底火输出压力测试；

C)可以进行产品感度试验；

D)击发速度、击发能量的测试。

3、底火测试装置工作原理：

A)撞击底火可靠性测试工作原理：

根据撞击底火发火应具备的动能，通过设定参数，击发机构接到指令释放动能击打击针，击针撞击底火击发面，完成发火测试功能，并能同时完成测压功能。

B)电底火可靠性测试工作原理：

根据电底火发火应具备的电流，通过设定参数，接通电源，底火测试装置统提供规定发火电流，完成发火测试功能，并能同时完成测压功能。

C)电-撞两用底火可靠性测试工作原理：

根据电-撞两用底火发火应具备的动能或电流，通过设定参数，完成发火测试功能，并能同时完成测压功能。

4、底火测试装置技术指标：

活动质量块总质量：1kg；

活动质量块动能：0.5J～12J；

活动质量块动能重复精度：≤5％

速度测试误差：≤1％

5、底火测试装置具备的特点：

a)设定击发参数，装配配套工装可进行各类底火功能测试；

b)系统精度高，击发能量变化足够小，方便不同底火的精确试验；

c)测速机构具有较高的检测精度，能够保障多次使用后的精度；

d)能够精确测量和显示运动参数以及冲击能量，方便掌握试验第一手数据；

e)使用方便，通过简单状态的调整后就可对不同底火进行测试，方便不同层次人员使用。

6、底火测试装置与火炮击发机构的等效性

撞击底火发火能量为动能，电底火发火能量为电能，通过与火炮击发机构相类似的结构设计并实时监测击发速度和击发电流，能够确保施加到底火上的能量与火炮击发能量等效。

装置还可以采用计算机控制，具有人机对话功能，通过具体试验型号的输入，就可自动运动以及检测最终速度，并计算实际获得的动能数据，可与理论计算值比较，得出能量误差；具有自校功能，通过实测速度计算能量与理论值比较，给出系统精度误差，如果超出精度误差，可进行超差提示。在本领域，关于底火试验装置的计算机控制的技术方案已经非常成熟，从上世纪末开始进行了大量的研究，例如，随弹小底火测试装置设计和试验(火炸药学报，2001年底4期)，申请人研制的底火强度试验装置等，都采用了计算机控制，以模拟膛压曲线(p-t曲线)、最大点火压力时间压力冲量等。

7、方案设计

1)结构设计

如图2所示，本实施例中的底火测试装置，包括固定座1、在固定座1上固定有平行设置的滚珠丝杠4和导向轴12，导向轴12上装有带有击针的撞击转换头7、活动质量块10和螺旋压簧11，其中，带有击针的撞击转换头7一端固定在导向轴12的顶端，击针位置朝向被测底火13，另一端与活动质量块10相接触，活动质量块10通过螺旋压簧11的伸缩使得活动质量块10在导向轴12上往复运动，在带有击针的撞击转换头7上还设有导向块和偏振反光片8以及光电传感器9；滚珠丝杠4的一端还设置有单臂机器人滑块2，单臂机器人滑块2通过伸缩式电磁销3与活动质量块10相连接，滚珠丝杠4的另一端依次连接有法兰、减速机构(5)和步进电机或伺服电机6。

辅助工具为测试用工装，包括底火测试用击针、底火室和测压用密闭爆发器。

2)参数确定

考核撞击底火发火条件是动能，准确掌握各底火火炮击发机构的击发动能是确定测试系统参数的关键，也是实现底火测试装置与火炮击发机构等效的第一步。

通过选择典型产品xx电-撞两用底火、xx底火、xx撞击底火击发机构发火条件以及感度试验数据(见表1)并留有一定裕度确定测试装置的动能边界参数为0.5J～12J，三个产品验收用击发机构与火炮击发机构完全一致，其数据的测定能够作为测试系统确定边界条件的依据；考核电底火发火条件是电流和电压，汇总工厂各口径弹药配用电底火、电-撞两用底火电发火验收以及感度试验数据，确定测试装置的电能边界参数为0.2A～10A。

动能参数和电流参数基本涵盖工厂所有产品火炮击发机构击发条件、产品验收条件以及产品感度试验条件。

蓄能机构采用与火炮蓄能方式相同高精度的螺旋压簧11，为活动质量块10提供动能，参考火炮击发机构惯性体质量以及落球仪落球质量决定活动质量块10的参数：

质量块10的质量M0：1Kg

螺旋压簧11的刚度k：60N/m。

通过以上参数，结合0.5J～12J能量要求，在理想状态下(即不考虑摩擦、弹簧质量等)分别计算活动质量块10需要达到的末速度和压簧的压缩位移。

当为获得0.5J的冲击能量时，活动质量块10需要达到的末速度：

螺旋压簧11需要被压缩的距离：

$x=\sqrt{\frac{m}{k}}v=\sqrt{\frac{1}{60}}\×1=0.129m$

同理计算，当为获得12J的冲击能量时，质量块10需要达到的末速度：

螺旋压簧11需要被压缩的距离：

$x=\sqrt{\frac{m}{k}}v=\sqrt{\frac{1}{60}}\×4.899=0.632m$

在设计螺旋弹簧11时，应充分考虑以下几个方面的工作性能：

螺旋弹簧的特性线，即载荷和变形的关系；

螺旋弹簧的变形能；

螺旋弹簧的自振频率；

螺旋弹簧受迫振动时的振幅。

根据以上关系和预定的参数优化后设计螺旋压簧11结构如下：

螺旋弹簧的钢丝直径：d0＝2mm

螺旋弹簧的钢丝中径：D2＝28mm

螺旋弹簧的总圈数：n＝127

螺旋弹簧的自由长度：H0＝1006mm

复校，螺旋弹簧的实际刚度K实＝58.3N/m，被压并高度H并＝260mm。

鉴于动作执行机构要求重复精度高，距离测量精确，采用单臂机器人滑块2，该单臂机器人滑块2重复定位精度可以达到±0.02mm。该单臂机器人滑块2位于滚珠丝杠4一端，通过伸缩式电磁销3与活动质量块10相连接，由减速机构5和步进电机或伺服电机6提供动力，低速区域至高速区域范围的传送物重量不会改变。

底火测试装置的最终冲击能量的重复精度，完全在于选用的光电传感器9和偏振反光片8的精度。在底火测试装置中，光电传感器9选用带偏振滤光的高速光电传感器，偏振反光片8选尺寸精度很高，可以精确到0.1mm的数量级，当一定长度尺寸的偏振反光片8通过光电传感器9时，触发光电传感器9输出时间脉冲，记录和测量这段脉冲的时间，结合偏振反光片8的长度，就可计算出偏振反光片8的运动速度。偏振反光片8是固定在质量块10上的，偏振反光片8反应的速度就是质量块10的运行速度。测量精度可以达到千分之五以下，完全可以满足要求。

Claims (2)

1.一种底火测试装置，包括撞击转换头、偏振反光片、光电传感器、活动质量块、螺旋压簧、导向轴、单臂机器人滑块、滚珠丝杠和固定座，其特征在于：所述的固定座上固定有平行的滚珠丝杠和导向轴，导向轴一端安装撞击转换头，击针穿过撞击转换头对准被测底火，活动质量块能够沿导向轴往复运动，并在螺旋压簧作用下撞击击针，撞击转换头上设有偏振反光片以及光电传感器，由光电传感器经偏振反光片测量活动质量块的定点末速度；滚珠丝杠在电机驱动下转动，滚珠固连单臂机器人滑块，单臂机器人滑块上安装伸缩式电磁销，伸缩式电磁销能够插入或脱离活动质量块，使得单臂机器人滑块和活动质量块固连或分离。

2.根据权利要求1所述的底火测试装置，其特征在于：所述的光电传感器选用带偏振滤光的高速光电传感器。