炸药造型粉流动性测量装置

摘要

本发明公开了一种炸药造型粉流动性测量装置，包括分步压装模拟单元、计时称重单元和计算机控制单元。分步压装模拟单元通过第一和第二电机直接和间接带动伸进下料仓中的螺杆作旋转和沿轴线的往复运动，并通过气缸、气控换向阀的共同作用带动下料仓中的拨爪沿弧段往复运动，从而使下料仓中的炸药造型粉落入计时称重单元，这一过程较真实地模拟了分步压药工艺的输药过程。计时称重单元将落入其内炸药造型粉的称量值实时传输到计算机控制单元，后者根据采样数据计算出北侧炸药造型粉的瞬时流速并生成流速时间曲线。本发明可对炸药造型粉的流动性进行测量，进而可为炸药造型粉选择适宜的分步压药工艺提供客观依据。

说明书

技术领域

本发明属于火炸药技术领域，主要涉及一种炸药造型粉性能测试装置，尤其涉及一种可对分步压装工艺所用炸药流动性能进行评价的测量装置。该测量装置可为高能炸药对分步压装工艺的适应性提供评估数据，同时也可为优化战斗部分步压装工艺提供参考数据。

背景技术

分步压装工艺是一种新型装药工艺，其原理是在装药时，分步压装机自动将装药分成许多等份，利用螺杆式的冲头旋转和往下冲压的动作，从弹药头部或底部进行等份量压力装药，冲头与装药的接触面随装药面的上升而自动调整上移，直至装药完成。在压药过程中，炸药的流动性直接影响进药速度，对装药质量和装药过程的安全性至关重要。由于目前还没有测量炸药流动性的装置和方法，导致炸药造型粉对分步工艺的适应性没有一个定量评判标准。在进行炸药造型粉分步压装试验时，只能根据经验或与现用炸药的物料状态对比，来判断其流动性是否适合分步压装工艺，通过装药结果确定其流动性的差异，因此，对一种新型炸药进行分步压装工艺试验时无法准确判定其流动性对装药工艺和装药结果的影响程度，也无法保证其装药过程的安全性，因而阻碍了分步压装用系列高能炸药的更深入研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种炸药造型粉流动性测量装置，该装置通过模拟分步压装工艺的输药过程，来测量不同炸药造型粉在输药过程中的流动速度和堆积密度参数，由此为炸药造型粉是否适合分步压装工艺提供评判依据，也为炸药造型粉配方研究和分步压装工艺参数的选择及优化提供参考数据。

为解决上述技术问题，本发明提供的测量装置由框架式基座、分步压装模拟单元、计时称重单元、计算机控制单元构成；所述框架式基座包括两个相对侧面装有侧板、底面装有底座的框架、第一滑动组件、中板和下板，第一滑动组件含有上板、四根导向柱及两个第一导轨副，两个导轨副分别固连在框架两个侧板的外壁下部，四根导向柱的下端两两一组分别固连在两个导轨副的滑板上，四根导向柱的顶端分别与上板的四个角固连且上板位于框架的顶部之上，所述中板和下板分别与所述框架的中部和下部固连；所述分步压装模拟单元包括输料机构和动力组件，输料机构含有料斗、倒锥形的下料仓、拨料盘、装有撞块的拨料连杆、连接盘、螺杆、筒状的堵料器，连接盘带有中心孔和弧形段拨爪滑槽，装有拨爪的拨料盘，料斗和下料仓分别固连在中板的上、下两端，且料斗的出料口与下料仓的进料口相通；连接盘固连在中板的上端面，拨料盘位于连接盘上且所述拨爪由连接盘的弧形段拨爪滑槽伸进下料仓，拨料连杆一端与拨料盘铰接；堵料器的一端由连接盘的中心孔伸进下料仓，螺杆一端位于堵料器中；所述动力组件含有两个电机、气控换向阀、两个气缸，第一、第二电机分别安装在所述上板、底座上，第一电机的主轴与位于中板和上板之间的螺杆另一端固连，第二电机的双输出主轴通过两副曲柄连杆机构分别与第一滑动组件中的两个滑板铰接，第一气缸与中板固连，其活塞通过连杆组件与堵料器另一端的两个对称位置铰接，第一气缸的电磁阀关闭或打开时，堵料器分别使下料仓的出料口处于关闭或打开状态，第二气缸和气控换向阀均安装在中板上，第二气缸的活塞与所述拨料连杆的另一端铰接，拨料连杆上的撞块位于气控换向阀的两个限位之间；所述计时称重单元包括电子天平及放置在电子天平上的标准透明杯，电子天平放置在下板上且使标准透明杯正对下料仓的出料口，电子天平称量下落到标准透明杯中炸药造型粉的动态重量并将称量数据实时传送给计算机控制单元；计算机控制单元包括装有采集卡、图形显示控件、存储器和测量软件包的计算机，存储器中存有以表格形式建立的测量结果数据库，测量软件包含有参数设置模块、控制模块、数据采集模块、计算模块、图形化模块、存储模块、输出模块，参数设置模块通过菜单界面和键盘接受人工输入的测试参数并放入存储器的相关表格中，控制模块根据相关测试参数设置第一、第二电机和电子天平的工作参数并控制第一、第二电机的运转与停止，数据采集模块实时采集电子天平的输出数据并将采集到的称量数据及其所对应的时刻点一一对应地送入存储模块，计算模块调用存储模块中的采样数据通过内置算法计算炸药造型粉的瞬时流速，并将瞬时流速及其对应的时间段送入存储模块，图形化模块调用图形显示控件和存储模块中的瞬时流速数据，在计算机屏幕上实时显示炸药造型粉的流速与时间关系曲线，存储模块的功能是存储测量过程的临时数据并在测量结束时将瞬时流速数据及其对应的时间段送入存储器的相关表格中，输出模块生成测量结果报表并通过打印机输出。

本发明还包括第二、第三导轨副以及第三、第四气缸，第二、第三导轨副各为一对，一对第二导轨副分别固连在所述两个侧板的内壁中部，一对第三导轨副分别固连在所述两个侧板的内壁下部，第二、第三导轨副中的滑块分别与所述中板、下板固连；第三、第四气缸均为两个，两个第三气缸对称安装在所述两个侧板的外壁，其活塞分别与伸出侧板的两个中板连接耳固连，两个第四气缸安装在所述底座上，其活塞分别与所述下板的两个对称位置固连。

根据本发明，所述连接盘上的弧形段拨爪滑槽为六个且均布，所述拨料盘上的拨爪也为六个且一一对应地由弧形段拨爪滑槽伸进所述下料仓。

本发明的有益效果体现在以下两个方面。

(一)在本发明中，分步压装模拟单元通过计算机控制的动力组件驱动输料机构中的相关零部件导致螺杆作相对下料仓的转动及上下往复运动，拨料爪相对下料仓作沿弧线段的往复运动，从而将由料斗进入下料仓的炸药造型粉输送到标准透明杯。这一过程较真实地模拟了分步压装工艺的输药过程，因此也为本发明能够客观而准确地获得炸药造型粉的流动性能提供了技术支持。

(二)在本发明中，计算机内置的测量软件包可以完成整个测量过程的控制、测量数据的采集以及相应的计算和结果输出，从而使本发明实现了智能化，减少了人工干预。这不仅直接给测量操作和维护带来极大方便，而且还间接地为分步压装用系列高能炸药的更深入研究提供了相应的试验手段。

附图说明

图1是本发明炸药造型粉流动性测量装置的结构组成示意图。

图2是本发明中输料机构的结构组成示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是图2中所示连接盘的结构示意图。

图5a、图5b是图2中所示拨料盘和拨爪的装配关系示意图。

图6是计算控制单元中测量软件包的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。

本发明优选实施例是通过模拟分步压装输药方式而构建的测量装置。因此该测量装置由框架式基座、分步压装模拟单元、计时称重单元、计算机控制单元构成。为清楚起见，下面分别介绍本优选实施例各组成单元的组成及功能。

正如图1所示，框架式基座包括两个相对侧面装有侧板、底面装有底座的框架和三个滑动组件。第一滑动组件含有上板2、导向柱4及第一导轨副19，导向柱4为四根，第一导轨副19为两个燕尾导轨副。两个燕尾导轨副分别固连在框架两个侧板10的外壁下部，四根导向柱4的下端两两一组分别固连在两个燕尾导轨副19的滑板上，四根导向柱4的顶端分别穿过框架四角的套筒后与上板2的四个角固连且上板2位于框架的顶部之上。初始状态时，滑板下端位于燕尾导轨副19的机械限位18处，当滑板受到驱动时，可通过四根导向柱4带动上板2上下移动。第二滑动组件含有中板6、第二导轨副且第二导轨副为两个V型导轨副。两个V型导轨副分别固连在框架两个侧板10的内壁中部，每个V型导轨副上的滑块分别与中板6固连，V型导轨副上设有上下限位，在本发明工作状态下，滑块位于下限位处。第三滑动组件含有下板12、第三导轨副且第三导轨副为两个V型导轨副。两个V型导轨副分别固连在框架两个侧板10的内壁下部，每个V型导轨副上的滑块分别与下板12固连，V型导轨副上设有上下限位，在本发明工作状态下，滑块位于下限位处。

根据图2、图3所示，分步压装模拟单元包括输料机构、动力组件。输料机构含有料斗5、倒锥形的下料仓8、导向套、螺杆3、拨料盘21-1、拨料连杆25、连接盘22、堵料器23。料斗5为四棱锥状且最大可盛物料为3.2Kg，下料仓8为倒圆锥形，螺杆3为三线螺杆，连接盘22上带有中心孔22-1和六个均布的弧形段拨爪滑槽22-2(参见图4)，每个弧形段拨爪滑槽所对的圆心角为40°，拨料盘21-1上均布安装有六个拨爪21-2(参见图5a、图5b)，拨料连杆25装有撞块，堵料器23为圆筒状。料斗5和下料仓8分别固连在中板6的上、下两端，且料斗5的出料口与下料仓8的进料口相通；连接盘22固连在中板6的上端面；拨料盘21-1位于连接盘22上且两者之间放有自润滑垫，拨爪21-2由弧形段拨爪滑槽22-2伸进下料仓8；拨料连杆25一端与拨料盘21-1铰接；堵料器23的一端由连接盘22的中心孔伸进下料仓8，另一端暴露在中板6的上方；导向套固连在下料仓8的出料口处；螺杆3一端伸进堵料器23中，另一端暴露在中板6的上方。动力组件含有空压机、两个电机1和16、气控换向阀26、第一至第四气缸7-1至7-4。空压机的功能是为各个气缸和气控换向阀提供气源。两个电机1、16均可通过变频器调频，且转速可在15～1400转/分之间无级可调。气控换向阀26的两个换向限位与连接盘22上弧形段拨爪滑槽22-2的弧长相对应。第一电机1采用YB801-4变频电机，并安装在上板2上，其主轴与位于中板6和上板2之间的螺杆3另一端固连，第一电机1工作时可带动螺杆3在下料仓8内转动。第二电机16为涡轮减速电机并安装在框架的底座上，其双输出主轴15通过两副曲柄连杆机构14分别与第一滑动组件中的两个滑板铰接，在第二电机16驱动下，上板2在导向柱4和燕尾导轨副19的导引下在框架的顶部上下往复运动，从而使螺杆3除了在下料仓8内转动外，还合成有相对下料仓8的上下往复运动，其行程为50mm，频率为10～70次/分，由此模拟了分步压装工艺中的冲头动作。第一气缸7-1固连在中板6的下端面上，其活塞穿过中板6并通过连杆组件20与位于中板6上端面处堵料器23的两个对称位置铰接，在初始状态下，第一气缸7-1的电磁阀关闭且堵料器23下落堵住下料仓8的出料口，当第一气缸7-1的电磁阀打开时，堵料器23在第一气缸7-1活塞的举升力作用下始终处于抬起状态，下料仓5中的炸药造型粉可以由出料口并沿着导向套落入计时称重单元。第二气缸7-2和气控换向阀26均安装在中板6的上端面，第二气缸7-2的活塞与拨料连杆25的另一端铰接，拨料连杆25的撞块位于气控换向阀26的两个限位之间，当第二气缸7-2推动拨料连杆25运动且撞块与限位碰撞时，气控换向阀26控制第二气缸7-2的活塞改变运动方向，从而使拨料盘21-1上的拨爪21-2沿着连接盘22的弧形段拨料滑槽[22-2]往复运动。第三气缸7-3为两个并对称安装在框架的两个侧板10的外壁，其活塞分别与伸出侧板10的两个中板连接耳6-1固连；当需要更换标准透明杯9时，可通过第三气缸7-3驱动中板6沿V型导轨副向上移动。第四气缸7-4为两个且安装在框架的底座上，其活塞分别与下板12的两个对称位置固连，当需要对第二电机16等进行维护保养时，可通过第四气缸7-4驱动下板12沿V型导轨副向上移动。

再参见图1，计时称重单元包括电子天平11及放置在电子天平11上的标准透明杯9。电子天平放置在下板12上且使标准透明杯9正对导向套的下端口以盛放由分步压装模拟单元输送的炸药造型粉。在本优选实施例中，标准透明杯9的直径为90mm、高为210mm；电子天平11选用沈阳龙腾的Ex-5000A型高精度防爆电子天平，其量程为10Kg，动态测量精度为0.1g，采集速度高达20ms，且带有RS485通信端口，能够以20ms、25ms、30ms、35ms的速率实时称量下落到标准透明杯炸药造型粉的重量并将称量数据实时传送给计算机控制单元。

计算机控制单元包括装有采集卡、图形显示控件、存储器和测量软件包的计算机和打印机。存储器中存有以表格形式建立的测量结果数据库。测量软件包含有参数设置模块、控制模块、数据采集模块、计算模块、图形化模块、存储模块、输出模块。参数设置模块通过菜单界面和键盘接受人工输入的测试参数并放入存储器的相关表格中，测试参数包括被测炸药造型粉的名称、总量、螺杆的转速和往复运动的频率、操作人员姓名、测量时间、电子天平的采样速率等信息。控制模块根据相关测试参数设置第一电机1和第二电机16的工作频率、电子天平11的采样频率，当通过菜单界面接受到测量开始命令后，先后打开第一、第二气缸7-1、7-2的电磁阀、气控换向阀26，并向第一电机1、第二电机16的驱动电路输出驱动指令，由此控制分步压装模拟单元进入运行状态，当落到标准透明杯9的炸药造型粉的重量等于输入的总量时，控制分步压装模拟单元停止运行，即关闭第一气缸7-1的电磁阀和气控换向阀26并向第一电机1、第二电机16的驱动电路输出停止驱动指令。数据采集模块实时采集电子天平11的输出数据并将采集到的称量数据及其所对应的时刻点一一对应地送入存储模块。计算模块调用存储模块中的采样数据，根据内置算法v_i＝(w_i-w_i-1)/(t_i-t_i-1)计算炸药造型粉的瞬时流速，并将瞬时流速及其对应的时间段送入存储模块，式中：v_i表示瞬时流速；w_i表示t_i时刻落入标准透明杯中炸药造型粉的重量；w_i-1表示t_i-1时刻落入标准透明杯中炸药造型粉的重量。图形化模块调用图形显示控件和存储模块中的瞬时流速数据，在计算机屏幕上实时显示炸药造型粉的流速与时间关系曲线。存储模块除了存放测量过程中的临时数据外，在测量结束时将瞬时流速数据及其对应的时间段送入存储器的相关表格中。输出模块生成测量结果报表并通过打印机输出。计算控制单元的工作流程参见图6。

下面根据本发明优选实施例叙述本发明的作用过程。

在测量前给料斗5装入被测炸药造型粉并给相关电气通电。计算机上电后首先进行初始化并控制相关电气复位。当测量人员通过计算机菜单界面下达测量指令后，计算机向第一电机1、第二电机16输出驱动指令并同时打开第一气缸7-1、第二气缸7-2的电磁阀，此时，第一电机1、第二电机16带动螺杆3作旋转及沿轴线往复移动的合成运动，堵料器23在第一气缸7-1的作用下抬起，拨料盘21-1在第二气缸7-2、拨料连杆25、气控换向阀26的共同作用下，其上的拨爪21-2沿着弧形段滑槽22-2往复运动，与之对应的是，由料斗5进入下料仓8中的炸药造型粉在螺旋3的冲压和搅动以及拨爪21-2的拨动下，由下料仓8的出料口沿导向套逐渐落入到标准透明杯9中。在测量过程中，电子天平11实时将标准透明杯9中炸药造型粉的瞬时称量值送入计算机中，计算机中的测量软件包根据瞬时称量值计算出炸药造型粉的瞬时流速，并在显示器上实时显示被测炸药造型粉的流速时间关系曲线。当下料仓中的炸药造型粉全部落到标准透明杯后，计算机控制动力组件停止运行并生成可打印输出的测量结果报表，与此同时，堵料器23也回落到下料仓8的出料口处，至此一种炸药造型粉的测量过程结束。