一种发射药高精度计量称装药技术

１４ ３
板容 积调整的依据 。
四 川 兵 工 学 报
２ １ 等 速 运 动 规 律 ．
ｈｔ ：／ｃ ｇｊｕｓｒ． ｏ ／ ｔ ／ ｓｂ ．ｏ Ｙ ｖ ｃｒ ｐ ｅ ｎ
推程 时 ， 凸轮 若 以 从 ，
２ 凸轮 控 制技 术
形状 。也就是说 ， 从动件 的不 同运 动规律要 求 凸轮具有不 同 的轮廓 曲线 。如果 要实现先期预定 的机器功 能 ， 在明确 了从 动件 的运 动规 律后 ， 可反过来设 计 出满足要求 的凸齿轮 。 就 在满 足装 药机设计功能 的前提 下 ， 设计 人员设 定 凸轮从 动件 （ 计量板 ） 的运 动规律 为等 速与等 加减 速相结 合的 复合 运动规律 。下 面就凸轮从动件所 发生的运 动进行 理论推导 ， 以便能得 到确定凸轮外形轮廓 的相关 参数 。
及 从 动件 的行 程 各 一 半 。
从 动件推程的前半行程作等加速 运动时 ， 经过 的时间为 １ ， ＂２ 对应 凸轮转 角为 ６／ 。将 这些 参数 代入位 移 方程 ｓ ＂ ／ ２ ：：
÷ 可 ， 得
粤：２０Ｔ： ２ ÷ （） 、 ａ下 ２
４
Ⅱ２ ０ ０
在装药重复精度差 ， 且不能确保每一发药量 的准确性 ， 重影 响 了产 品的质 量等 问题 ， 严 提出 了一 种新 的快速 准确称 装药技术 。该技术采用 凸轮原理 推动计量板装药 ， 同时通 过高精度荷重 传感器对 装填 的发射 药进行精 确在线称 量 ， 既提高 了装药精度 ， 又使装药药量得到 了保 障 ， 提高 了最终产 品的质 量。 关键词 ： 机枪 弹 ； 射 药 ； 量 板 装 药 发 计
，
ｈ
。２ ＝ ０
做 出函数曲线 ， 将得 到从动件 的位移 图。 由以上分析 可知 ， 从动件 的位 移线 图取 决于 轮廓 曲线 的
。，
由运 动 方 程 可 知 ， 运 动 推 程 开 始 点 ， 度 由 ０突 变 为 从 速
故 ｏ ＝＋ ； ： 推程 终止点速度突变 为 ０ 。 ： 一＊ ， 凸轮 ，： 使
术 ［ ． 工 自动化 ， １ （ ）６—８ Ｄ］ 兵 ２ ０７ ： ０ ．
［ ］ 张登 峰 ， 文 波 ， 执 铨 ． 工 品 装 药计 量 板 模 糊 控 制 ２ 刘 王 火 器的设计［ ． Ｄ］ 火力与指挥控制 ，０ ２ ４ ：５— ８ ２０ （ ）５ ５ ． ［ ］ 张建钢． ３ 计算机辅助设计 凸轮机构 ［ ］ 机械设计 ，９２ Ｊ． １９
将 上式积分 ２次 ， 并令
６ｌ ＝ ０ ２＝ ０
１
． ．
‘
２
２＝０
便 可得前 半程从动件作等加速运 动时的方 程为
—＿ ｏ １
２ ２
，
图 ２ 计 量板 装 药 机 凸轮 设 计 示 意及 运 动规 律
＿ｏ
朱全松 ， ： 种发 射 药 高精 度计 量称 装 药技 术 等 一
。 ：０ ２
回程时 ， 凸轮转 过 回程运 动 角 占 ， 动 件相 应 由 ｓ 从 ＝ｈ 减小到 ０， 可导 出从动件 的运动方程
回程运动角和 近休 ， 出现 近休止 角。此后 随着 凸轮 的旋 转 ，
上述运动将重 复进 行 ， 使从动 件按 照预定 规律运 动。如果 以 直角坐标 系的横 坐标表示 时 间 ｔ以纵 坐标 表示从 动 件位移 ，
精度荷重传感器读取漏斗 中的药量 ， 而判断 当前 药量是 否 从
合格 ， 同时对 当前药量 进行 记 录， 提供 给操作 者作 为计 量 并
收 稿 日期 ：０ １ ０ ２ １ — ６—１ ６ 基 金 项 目 ： 防基 础 科 研 （ １２ １００ ） 国 Ｃ ０ ０ １０ １ 作者简 介 ： 朱全松 （９ ８ ） 男 ， １７ 一 ， 工程师 ， 主要从事高危产 品 自动控制技术研究 。
ｌ５ ３
０ 一 ２ — ＿０ １
参 照上式 ， 以推 导出推程等减速 、 可 回程等加 速 、 回程等减 速
段 的运动方程 。
：
』’ ：：：且一 ≤ Ｔ ≥： △ ： 一 ：
（ １ Ｔ）２ Ｉ ｌ Ｔ一１ Ｔ Ｉ ｌ ＞Ａ Ｔ一 ＋ ￣／， 一 — ＞Ａ Ｒ 一Ｔ一１ Ｔ Ｔ ２ Ｔ
产 品的质量。为了保证产 品质量 ， 生产厂家 不得不花 费大量 的人 力 ， 加大生产 过程 中的产品抽检量 ， 使劳动 强度增大 ， 但
装 药漏 斗
下降
初 始 位 置
用 了凸轮原理来推动计量板装药 ， 次采用 了高精度荷 重传 其
感器对药量进行卖时在线检测。系统工作流程如图 １ 所示。
在选择从动件运动规律 时 ， 必须 明确实现预定 功能所 需
要 的 运 动 规 律 ， 装 药 机 设 计 中 ， 用 凸 轮 推 动 计 量 板 运 动 在 采
的方式是为 了将药 粒顺 利地 从装 药容 器装 入到 弹壳 内。 由 于对装 药的精度要求很高 ， 故必须在 凸轮的设计 过程精确计 算 出计量板来 回运 动 的时 间 ｔ 和位移 ｓ 将这 些参 数代 入从 ， 动件的运动方程 ， 便可求得运动方程 内的有关 凸轮外形轮 廓 的参数 ｒ 、 、 、 ， ６ ６ ｈ等 然后 根 据这 些参 数便 可模 拟 出 凸轮 的外形轮廓 。
中图 分 类 号 ：Ｊ １ Ｔ４ ０ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０６— ７ ７ ２ １ ）９— １ ３— ３ １０ ００ （０ １０ ０ ３ ０
作为现代战争 中的常规 弹种 ， 机枪 弹在战争 中往往使 用 最多 ， 故成 品枪 弹质量的好坏对一场战争 的胜利 和战士 的生
由于 计 量 板 装 药 量 的 稳 定 性 直 接 影 响 到 整 个 发 射 药 称
表 推 时 ， 速 动 ， 件 速 ％争 示 程 间 等 运 时 动 的 度： ＝ ， 则 从 ＝
装 的成品率 ， 而计 量板装药机构 中的振 动 凸轮对装药 量和精 度都 有着重要影响 ， 因此凸轮 的设计在 整个设计 过程 中异常 重要 。凸轮机构 的设 计 步骤是 根据 工作 要求选 定 合适 的 凸 轮机 构形式 、 从动件运 动规 律 和有关 的基 本尺 寸 ， 然后 根据 选定 的从动件运动规律设计 出凸轮应具有 的轮廓 曲线。
也容易出现漏检的情况 。为 了提高发 射药 的装 药精度 ， 保证
产品质量 ， 必须采用新 的称 装药技术来对 机枪弹发射 药进行
装 填。
命 都有一定的影响 ， 以在枪 弹制 造过 程 中， 须对枪 弹质 所 必
量进行控 制 。而 决定 枪 弹 最 终质 量 的关 键 就 是 发射 药 的 装填 。 目前 ， 国内大 口径 枪弹生产厂家在枪 弹 自动装 配 中一般
第３ ２卷
第 ９期
四 川 兵 工 学 报
２ １ 年 ９月 ０１
【 其他研究】
一
种 发 射 药 高精 度 计 量 称装 药 技 术
朱 全松 ， 虞 波
６ １０ ） ２ ００ （ 国兵 器 工 业 第 五 八 研 究 所 ， 中 四川 绵 阳
摘要 ： 对 目前国内大 口径枪弹生产厂家在枪 弹发射 药装 配过程 中采用计量板 （ 针 容积式 ） 直线 拉动装填 发射药 时 ， 存
１ 总 体 技 术 方 案
在机枪弹发射药 装填 过程 中 ， 为保证 发射 药装 药质 量 ， 从 ２个方 面来进 行了考虑。首先考虑计 量板装 药的精度 ， 采
采用计量板 （ 容积式 ） 直线拉动方式装填发射药 ， 其缺点在 于 装 药重复精度低 ， 且不 能确保 每一 发药量 的准 确性 ， 响 了 影
Ｊ 启 动 信 号 有 弹壳
装 药 漏斗 下 降 装 药 漏斗 罩 住 到 位 检 测有 效 弹 壳 口部
标定 完 毕
将 称量 值
返 回 至ＣＰ Ｕ
至 少一 个 工位
●＿ 锭 ＿ ］称
Ｊ 电子称称量
计量 板 气 ｌ 量板 气缸 缩 回 计 缸 缩 回 ｌ 到 位检 测有 效
下 面 以从 动 盘 形 凸 轮 机 构 为 例 ， 明 从 动 件 的运 动 规 律 说 与 凸 轮 轮 廓 曲线 之 间 的相 互 关 系 。如 图 ２所 示 ， 凸 轮 回转 以
从件位ｓＶｈ， 孕。 动的移＝＝ 。 ＝ ｚｏ 寺。 ｔ ＝
凸 轮 匀 速 转 动 时 ， 为 常 数 ， ６ ＝∞ ｔ６ ＝ ， 。将 这 故 。 。， Ｔ
效益 。
３ 基 于 复 合滤 波原 理 的 称 量 技 术
在传感器获取药量信 息后同 Ｐ Ｃ的通讯过程 中， Ｌ 由于同 时通讯 的通道 多 、 现场 环境 复杂 等 ， 往往 会使 最终处 理器 所
参 考 文献 ：
彭旭 ， 高丰 ． 于 连 续 动 态旋 转 结 构 的 枪 弹 自动 装 药技 基
（ ）３ ３ ． ４ ：５— ８
不符合的采样过滤掉 ， 若本次采 样数据 同标准 药量 的
绝对值偏差不超过 △ 则认为 当前 采样数 据是有效 的 ， 超 ， 如 过Ａ Ｔ则认 为采样无效 ， 这样 就可使 由于随机干扰 、 检测或 误 变送器不稳定 引起 采样信 号严 重失 真时 获取 的无效 数据 被 过滤掉 。程序判断 滤波 后 的数 据则 通过 采样 限速滤 波 的处 理方法来获取最终 的药量 。限速 滤波是把 当前采样值与前 ２
受到极大 冲击 ， 这种 冲击称作 刚性 冲击 。因此这 种运 动规律 适用于低速轻 载凸轮机 构中 ， 而在运 动开始 和终 止段应该 用 其他 的运动规律过 渡。 ２２ 等 加速、 ． 等减速运动规律 为保证 凸轮运 动的平稳 ， 这种运 动规律通 常应该 使从动 件先作加 速 ， 后作减 速运 动 ， 加速 与减 速段 凸轮 的运 动角 设
３ 结 束 语
本文所述发射药 称装 药技术 通过 凸轮 推动 原理带 动计 量 板 装 药 及 基 于 复 合 滤 波 技 术 在线 对 发 射 药 进 行 实 时 称 量 ，
比起传统 的计量板装药技 术 ， 大大提 高了装药精度 并使药量
得到 了保证 ， 提高 了枪弹成弹产 品质 量。该技术 已在 国内某 枪 弹制 造 厂 成 功 应 用 ， 起 到 了 良好 的 经 济 效 益 及 社 会 并
辫
倒 药漏斗倒 药 ｌ
倒 药 气 缸伸 出
倒 药漏 斗 复位 Ｉ
ｌ 计 量板 复 位
装 药漏 斗 上升 装 药 完 毕
检萎 黎 回位 测Ｉ 退ｌ 有 到 效
图 １ 系统 工作 流程
生产时 ， 控制系统 控制 凸轮机 构带 动计 量板 运行 ， 过 通 计量板将发射药从装药漏斗定容 转移到装 药漏斗 中 ， 通过 高
些关 系代 入上式便可 以得到 凸轮 转角 ６ 表示从 动轮 的从 动 。
件 运 动 方 程
ｓ： ＝
ｈ
中心为 中心 ， 以凸轮上最小 向径 ， 为半径所做 的 圆为基 圆 ， ｒｉ ｍ 称为基 圆半径 。 当顶 尖与 凸轮 轮廓 上 的 Ａ点相接 触 时 ， ｎ 从 动件处于上升 的起始 位置 。当凸轮 以等角速度 旋转 时 ， 从 动件 尖顶被 凸轮轮廓推 动 ， 以一定 的运动规 律 由离 回转 中心 最近位置 Ａ到 达最远位 置 日 ， 这个过 程称为 推程 ， 占 称为推 程 运动角 。以此类 推 ， 当凸轮继续 回转 ６ 时 ， 发生 休程 ， 称为 远休 ， 对应 的 ６ 称为远休止角 。当凸轮继续旋转运动将 出现
获取的药量数据准确性 下降 ， 为保证 每发弹所装 填药量 的有
效性 ， 获取的药量数据采用 了复合 滤波算 法。 对 本系统采用 了 ２种 滤波算法 ， 别是程序判 断滤波 以保 分 证药量采样信息 的初 步有 效 和限速 滤波来 获取 最终 的药 量 信息 。本系统采样周期 为 ５ ｓ首先根据 系统 预设 的 △ ０ｍ ， 将