邵中年，鄭 剛，張永波

（1.海軍裝備部駐西安地區(qū)軍事代表局，陜西西安 710054；2.北方重工集團(tuán)，內(nèi)蒙古包頭 014030）

火炮提前關(guān)閂問題研究及改進(jìn)

邵中年1，鄭 剛1，張永波2

（1.海軍裝備部駐西安地區(qū)軍事代表局，陜西西安 710054；2.北方重工集團(tuán)，內(nèi)蒙古包頭 014030）

對(duì)某型火炮提前關(guān)閂問題原因進(jìn)行了深入的分析與研究，明確了該故障產(chǎn)生的機(jī)理，同時(shí)針對(duì)該型火炮開閂鎖止機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，提出改進(jìn)技術(shù)方案與措施，提高了該型火炮開關(guān)閂機(jī)構(gòu)在復(fù)雜工作條件下的可靠性。通過大量模擬彈供彈試驗(yàn)和實(shí)彈射擊試驗(yàn)驗(yàn)證后，該故障再未復(fù)現(xiàn)，深層次隱患徹底消除，對(duì)于該型火炮盡快形成戰(zhàn)斗力，提高全炮性能具有重要意義。

機(jī)械設(shè)計(jì)；閂體；抽筒子；自鎖角；摩擦阻力；越程量

某型火炮在連續(xù)射擊試驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)炮身在復(fù)進(jìn)到位后出現(xiàn)提前關(guān)閂現(xiàn)象。在此后的武器系統(tǒng)對(duì)海打靶精度射擊試驗(yàn)過程中，前后共發(fā)生6次炮身在復(fù)進(jìn)到位后出現(xiàn)提前關(guān)閂現(xiàn)象。由于閂體關(guān)閉，炮彈停在了輸彈線上，系統(tǒng)進(jìn)行電氣安全保護(hù)未進(jìn)行輸彈，抽殼正常，以上7次故障監(jiān)控臺(tái)都報(bào)告“閂體關(guān)閉故障”。

1 故障原因分析

1.1 現(xiàn)場(chǎng)分析

由于試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工具和儀器等各方面條件的限制，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行了初步分析：

1）電氣系統(tǒng)通信丟幀，產(chǎn)生關(guān)閂指令使關(guān)閂油缸誤動(dòng)作導(dǎo)致。

2）復(fù)進(jìn)速度快導(dǎo)致。由于改進(jìn)后復(fù)進(jìn)速度較之前復(fù)進(jìn)速度加快，故懷疑在復(fù)進(jìn)到位時(shí)，撞擊產(chǎn)生加速度使抽筒子脫出。

3）抽筒子磨損造成的故障。認(rèn)為已達(dá)到壽命極限，原外形尺寸已不能滿足要求。

1.2 故障原因排查

該型炮返回工廠整修時(shí)，又對(duì)該型火炮此問題進(jìn)行了深入分析和研究，查清機(jī)理。

1.2.1 對(duì)故障原因的進(jìn)一步分析

針對(duì)以上三種可能原因進(jìn)行逐一分析。

1）排除了電氣故障引起的可能。關(guān)閂是機(jī)械動(dòng)作，與電氣有關(guān)的只有關(guān)閂油缸。當(dāng)關(guān)閂油缸誤接到電信號(hào)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，把閂體關(guān)閉。利用在關(guān)閂油缸電磁閥接出電信號(hào)，并通過示波器的監(jiān)視，經(jīng)過半個(gè)月長時(shí)間運(yùn)行，在數(shù)次發(fā)生提前關(guān)閂故障時(shí)，并未發(fā)現(xiàn)致使油缸誤動(dòng)作的電信號(hào)，證實(shí)了關(guān)閂油缸沒有誤動(dòng)作，故可排除此原因。

2）排除了復(fù)進(jìn)速度快導(dǎo)致在復(fù)進(jìn)時(shí)撞擊產(chǎn)生的加速度使抽筒子脫出產(chǎn)生故障。在調(diào)取大量監(jiān)控臺(tái)記錄的信號(hào)記錄可以發(fā)現(xiàn)，從復(fù)進(jìn)到位和關(guān)閂到位兩個(gè)信號(hào)看，正常工作時(shí)，只有復(fù)進(jìn)到位信號(hào)，沒有關(guān)閂信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)復(fù)進(jìn)到位和關(guān)閂到位兩信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)。如果是復(fù)進(jìn)過快撞擊產(chǎn)生的加速度使抽筒子滑脫，那么就會(huì)復(fù)進(jìn)到位信號(hào)在先，關(guān)閂信號(hào)在后，而現(xiàn)在從記錄來看確是兩個(gè)信號(hào)幾乎同時(shí)出現(xiàn)。這說明不是復(fù)進(jìn)到位的振動(dòng)引起的關(guān)閂，而是在掛閂時(shí)沒有掛住而出現(xiàn)故障。這時(shí)閂體沒有被掛住開始往上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)火炮往前復(fù)進(jìn)，當(dāng)復(fù)進(jìn)到位時(shí)，關(guān)閂也到位，所以兩個(gè)信號(hào)幾乎是同時(shí)出現(xiàn)的。

3）排除了是抽筒子磨損造成的故障。在現(xiàn)場(chǎng)更換抽筒子備件后故障復(fù)現(xiàn)，更換抽筒子模板后故障仍然復(fù)現(xiàn)。因?yàn)樵摴收显诮?jīng)過設(shè)計(jì)定型1 500發(fā)彈射擊試驗(yàn)中僅出現(xiàn)過一次且更換該零件后故障消除，故現(xiàn)場(chǎng)從來沒有懷疑過抽筒子卡板角度不對(duì)，其實(shí)抽筒子卡板比抽筒子硬度低得多，要磨損也是先磨損卡板。

1.2.2 產(chǎn)生故障的真正原因

在查閱大量資料的基礎(chǔ)上［1］，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，問題產(chǎn)生的真正原因逐步浮現(xiàn)，閉鎖角過小才是產(chǎn)生故障的真正原因。具體分析如下：

1）抽筒子卡板角度不對(duì)。如圖1所示，單純從卡板角度看有57°的角度?？瓷先旖呛艽螅侨绻麖某橥沧虞S心向卡板平面引垂線（如圖2所示），同時(shí)從抽筒子與卡板受力方向引垂線，可以看出兩線基本重合，說明自鎖角很小。也就是自鎖力矩較小。另外從測(cè)得的數(shù)據(jù)可以看出抽筒子軸心到工作面高處直線的長度為177.20mm，到工作面低處直線長度為177.13mm，根據(jù)在另一門炮上發(fā)現(xiàn)的抽筒子外跳現(xiàn)象可以分析如下：當(dāng)閂體結(jié)束越程后，向上與抽筒子相掛時(shí)，抽筒子向解脫方向滑跳8mm左右，這是因?yàn)槌橥沧硬⒉皇侨媾c卡板接觸而是尖部接觸，當(dāng)閂體向上運(yùn)行時(shí)，接觸點(diǎn)就會(huì)在閂體力的作用下，由高處（177.20mm）滑向低處（177.13mm）。在滑至垂線處時(shí)，再繼續(xù)滑脫，才出現(xiàn)閉鎖。這時(shí)抽筒子僅掛住0.3～0.4cm。如果再加上其他振動(dòng)因素，就很容易滑脫。

2）抽筒子卡板選材太軟［2］。抽筒子卡板本來閉鎖角就很小，幾乎達(dá)到臨界值。由于卡板太軟，射擊十幾發(fā)彈以后就被壓潰，從而出現(xiàn)了向解脫方向滑脫的現(xiàn)象。隨著壓潰的逐漸嚴(yán)重，就會(huì)導(dǎo)致故障越來越頻繁。

3）掛閂時(shí)機(jī)與抽殼時(shí)機(jī)調(diào)試不準(zhǔn)確［3］。當(dāng)閂體完成開閂越程后，向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行掛閂時(shí)，抽筒搖臂不應(yīng)該脫離抽筒卡板的平臺(tái)。這樣由于抽筒搖臂被抽筒卡板限制住。從而抽筒子也被限制住，不至于在掛閂時(shí)產(chǎn)生側(cè)向力把抽筒子推脫。

2 解決措施

2.1 改變抽筒子卡板角度

在查閱大量資料后［4］，借鑒國內(nèi)外大口徑艦炮該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，抽筒子掛角應(yīng)該在7°左右，圖2中的半徑R中心就是抽筒子旋轉(zhuǎn)中心，R是抽筒子掛鉤右側(cè)尖點(diǎn)繞抽筒子軸心的旋轉(zhuǎn)半徑。圖2放大圖中的兩平行線間的平面即為卡板工作面。

如圖3所示，修改抽筒子掛角前零件角度為71°，改后為65°。抽筒子卡板修改角度前是57°，改后為51°。當(dāng)抽筒子和抽筒子卡板的接觸面與豎直方向的夾角越小說明自鎖角越大，掛卡越牢靠。抽筒子在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)14°后，其中65°角的下邊轉(zhuǎn)到與豎直方向成51°時(shí)正好與卡板掛卡。從抽筒子軸心向卡板工作面引垂線，再連接工作面的兩個(gè)端部，這兩條線之間應(yīng)有7°左右的夾角，或讓閂體解鎖至少有1～1.5cm的越程量。按照越程量為1cm計(jì)算，角度是5.74°，取整為6°。按照越程量為1.5cm計(jì)算，角度為8.24°取整數(shù)為8°。考慮到該炮抽筒子有彈簧的推力，所以取得保守角度為6°。這樣可靠地保證了閉鎖越程量大于1cm，如圖4所示。其中圖4中的越程量分別為0.1mm和1mm。

2.2 提高抽筒子卡板的強(qiáng)度和硬度

由于目前卡板的材料太軟，很容易被壓潰，不能保證抽筒子掛角的設(shè)計(jì)角度，所以采用炮鋼來代替原先的45CrNiMoVA，以便增加強(qiáng)度和硬度，提高零件的使用壽命。

2.3 調(diào)整抽筒卡板的位置

調(diào)整抽筒子卡板的位置［5］或?qū)⒊橥部ò宓拈L度增加到10mm，確保掛閂時(shí)，抽筒掛臂能卡在抽筒卡板的平臺(tái)上。

2.4 試驗(yàn)驗(yàn)證

在實(shí)施了以上幾項(xiàng)改進(jìn)措施后，該炮又進(jìn)行總計(jì)24發(fā)彈的射擊試驗(yàn)，試驗(yàn)中均未出現(xiàn)提前關(guān)閂故障現(xiàn)象。同型號(hào)其他幾門炮經(jīng)過類似改進(jìn)后，又進(jìn)行了共計(jì)150發(fā)彈的射擊試驗(yàn)，再未出現(xiàn)該故障。

3 結(jié) 論

對(duì)某型火炮在復(fù)雜條件下發(fā)生的提前關(guān)閂問題，進(jìn)行了詳細(xì)分析與認(rèn)真研究，并在排除各種原因的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了問題產(chǎn)生的根源，有針對(duì)性的逐項(xiàng)提出技術(shù)改進(jìn)措施與方案。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，最終解決了該隱患，極大地提高了該部件和全炮的整體性能，取得了較好的使用效果。

（References）

［1］聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：23-35.WEN Bangchun.Mechanical design manual［M］.Bei

jing：China Machine Press，2010：23-35.（in Chinese）［2］單祖輝.材料力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2002.

SAN Zuhui.Mechanics of materials［M］.Beijing：Higher Education Press，2002.（in Chinese）

［3］戴成勛，朵英賢，靳天佑.自動(dòng)武器設(shè)計(jì)新編［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1990：81-108.

DAI Chengxun，DUO Yingxian，JIN Tianyou.New edition of automatic weapon design［M］.Beijing：National defense Industry Press，1990：81-108.（in Chinese）

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［5］康新中，吳三靈，馬春茂.火炮系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1999：61-72.

KANG Xinzhong，WU Sanling，MA Chunmao，Dynamics of gun system［M］.Beijing：National defense Industry Press，1999：61-72.（in Chinese）

Research and Improvement on Early Closing Breechblock Problem of the Gun

SHAO Zhongnian1，ZHENG Gang1，ZHANG Yongbo2

（1.Equipment Department of the Navy Military Representative Office in Xi’an，Xi’an 710054，Shaanxi，China；2.Northern Heavy Industry Group，Baotou 014030，Inner Mongolia，China）

The deepgoing analysis and study of a certain type of gun for the breechblock early closing problem reason were carried out，and the generated mechanism of the failure was defined，at the same time，aimed at the design flaws of this type of gun breechblock opening and lock-up mechanisms，the improved technical solutions and measures were presented to improve the reliability of the gun breechblock opening and closing mechanisms under the complex operating conditions.After the verification，through a large number of simulation tests and the live-fire tests，the fault did not repeat，and the deeper trouble problem was thoroughly eliminated.The study results have the important significance for this type of gun to form the combat effectiveness as soon as possible and improve the whole gun performances.

machine design；breechblock body；extractor；self-locking angle；frictional resistance；overtravel amount

TJ391

A

1673-6524（2014）02-0070-03

2013-10-11；

2014-03-07

邵中年（1963-），男，高級(jí)工程師，主要從事艦炮武器系統(tǒng)研究。E-mail：175974681＠qq.com