震源药柱自动装药机的研究与设计.pdf

3 8爆破器材E 】【p l o s i v eM a t e d a l s第4 1 卷第6 期 d o I l O ．3 9 6 圳．j s m ．1 0 0 1 { 3 5 2 ．2 0 1 2 ．0 6 ．0 1 l 震源药柱自动装药机的研究与设计 孙涛王青松李卫陆志猛 中国航天科技集团四院四十二研究所 湖北襄阳，“1 0 0 3 阳暂要] 通过分析粉状震源药柱装药工艺过程及其要求，确定了自动装药机的总体方案。采用定容装药及分步 压装药思想，研究并设计了炸药计量及下料机构、凸轮分割机构、管壳抓取机构、振动压实机构等。试验结果表明 分步压装药能有效保证装药密度一致性和均匀性，整机装药质量精度为 1 0 0 0 3 5 g ，装药密度精度为 1 o ．0 5 ∥c m 3 ，能满足粉状震源药柱生产工艺连续化、自动化的需要。＼ [ 关键词] 震源药柱自动装药分步压装振动 [ 分类号] T H 5 0 ．5T D 2 3 5 ．2 2 引言 震源药柱是一种用于地质勘探的重要爆破器 材。目前，我国粉状震源药柱生产多采用单管立式 或六头卧式螺旋装药机”1 ，装药工序仍主要是手工 作业，人员众多，装药效率低，产品质量不易保证，无 法与其他工序设备组成自动化生产线。为适应连续 自动化粉状震源药柱生产线的需要，采用现代先进 技术设计了粉状震源药柱自动装药机。 1 粉状震源药柱装药的基本要求1 粉状震源药柱的装药量精度及装药密度直接关 系到震源药柱的产品质量，装药量超出误差范围则 产品不合格，装药密度过小将显著影响爆炸效果，而 装药密度过大将有可能拒爆”1 。根据生产要求，对 于直径为6 0m m 、长4 5 0m m 的震源药柱，装药量在 lk 左右，装药密度o ．9 5 一1 ．0 5g ／c m 3 。为了保证 每发震源药柱的装药质量和密度，首先要保证药粉 能定量、均匀地装入到每个管壳中，其次装入到管壳 的药粉要压实，满足装药密度要求。 震源药粉受到明火j 静电及摩擦等因素影响时 易燃易爆”1 ，在设计自动装药机时必须考虑这些危 险因素，主要是机械各零件要选用合适材料，动力、 电控等要满足防爆要求。1 ， 2 装药机总体结构设计及时序分析 通过对目前普遍采用的螺旋装药方式分析，并 经过多种方案比较和实验，确定采用依靠药粉自由 下落、计量轮定容装药、外部振动填实的分步压装药 模式”“。自动装药机的主要结构有药粉计量及下 料机构、主要保证药粉均匀落人管壳的振动机构、用 于使装入的药粉有一定压实度的压药机构、间歇式 凸轮分割机构、清刷压药头机构及管壳抓取机构等。 自动装药机的整体结构如图l 所示。 1 一压药机构；2 一药粉计量及下料机构； 3 一间歇式凸轮分割机构；4 一管壳振动机构 5 一震源药柱管壳；6 一管壳抓取机构 图1 总体结构设计图 为了实现分步压装药的设计思想，同时使装药 机具有较高的生产效率，需要合理安排装药机工作 时序。针对直径为6 0m m 、长4 5 0m m 的震源药柱 根据生产经验，其装药时序安排如图2 所示。在一 个1 0 分度的工位上分别布置4 组装药机构、4 组压 药机构及一个管壳抓取机构，每个管壳在分度盘上 转一圈即完成全部装药，管壳抓取机构负责空管壳 和装好药的管壳交换。由于工位采用环型布置，各 工位是并行工作的，平均装填1 发药柱约需5s ，这 样一台装药机的装药效率可达7 2 0 发／小时，生产效 率大大提高了。 收稿日期2 0 1 2 _ 0 7 聃 作者简介孙涛 1 9 7 7 一 ．男，硕士，工程师，主要从事民爆中自动化设备技术研究。E ■“I 8 u n l a 0 8 q qc o m 万方数据 2 0 1 2 譬1 曼县、一～ 。 震源药柱自动装药机的研究与设计孙涛等 图2 装药机工作时序图 为了保证安全生产，在设计中主要执行机构均 采用气动”1 ，用到的所有传感器都为本安防爆型， 对整机实施隔离操作，整机要充分接地，与药粉接触 的部件采用不发火材质，并安装火情雨淋装置。 3 自动装药主要机构的工作原理 3l 药粉计量及下料机构 为满足产品质量要求，装药前要准确地计量药 量，以保证震源药柱质量。根据实验经验，设计出的 药粉计量及下料机构如图3 所示。 l 一料仓；2 一气动振动器；3 一摆动气缸； 4 一计量轮；5 一出料斗；6 一震源药柱管壳 图3 计量及下料机构简图 料仓用于装药粉，在料仓上装有气动振动器。 计量轮上下对称方向各有一个凹腔，‘凹腔体积按药 粉堆积密度及 _ 次出药量精确计算。计量轮由一个 摆动气缸带动旋转，可让计量轮每次旋转L 1 8 0 0 。其 工作原理是通过振动器振荡保证药粉能完全填充 计量轮的凹腔，然后计量轮旋转1 8 0 。，有药粉的凹 腔转到下方．药粉随即落入出料斗并落入管壳中，而 没药粉的凹腔转到上方，进行下一个计量下料循环。 在实际生产中，可以根据药柱类型不同调整凹腔体 积，从而改变下药量。计量轮采用的聚四氟材质，密 封板采用铝材质．摩擦强度弱，不积累静电，能保证 安全生产。 3 ．2 管壳振动机构 J如果药粉仅经过计量下料机构就落人到管壳 中，装药就会不均匀。经大量实验，通过振动能有效 控制药粉装填均匀性”⋯。因此，设计了管壳振动 机构，如图4所示。 1 一震源药柱管壳；2 一顶块；3 一振动板； 4 一气动振动器；5 一弹簧6 一顶升气缸 图4 管壳振动机构简图 ＼ 机构主要由顶块、振动板、气动振动器、弹簧及 顶升气缸组成。顶升气缸将振荡装置顶起，同时也 将震源药柱管壳顶起，与位于上部的药粉计量及下 料机构出料斗对接。这时气动振动器振动产生的振 动力持续作用在管壳底部，使落人管壳的药粉均匀 向周目空隙扩散，此时药粉由松散状态变得较为密 实、均匀。 3 ．3 压药机构 压药机构采用气缸作为压药动力直接压药，并 安装有压力传感器和比例控制阀，能动态控制压药 压力。为满足压药密度和深度要求，需对压药压力 实时检测和控制，可通过采用闭环伺服控制技术来 实现”“，如图5 。 攀泌母鼢 L 巨圈．- 匹翌匹卫翌到 图5 压药控制原理简图 万方数据 4 0 爆破器材＆p l o s l v e ，№t e 巧a l s 第4 1 卷第6 期 锁、体积小、高速性能好等显著特点。从上管壳开[ 2 ] 魏口棼，何卫东，王泽山，等H ’2 炸药性能特征[ J ] 塑，竺乏篙翼呸篓窑堡甓i 銮景鍪i 銮差 Ⅲ喜冀蓬竺翟勰；撬妊静一性删n 塑三姿曼翌三次萼药、，i 坠譬挈哩瓷篓翌、里姿⋯。手茗。，磊矗茁；』j i ⋯“⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 压药及成品j 线。多工位自嫩行单元均装有传感[ 4 ] ；茹象，张芸立，簇宏光，等．分獍压装药工艺及装药 器，只有每个工位的动作均执行完毕，电机才启动， 参数的实验卉究[ J ] 兵工自动花j 2 0 0 9 ，2 8 1 j 3 3 ． 4实验验证 [ 7 ] 陈之林，胡好胜，贾红梅，等微振型粉状乳化炸药装 罂燃鐾麓銎 要懑足兰塞曩㈦薹萎冀鬈羹器嚣嚣篙嚣嚣实效 警受用誊际生掌望竺塑攀孽箜 譬擎矍。妻矍苎 ⋯盂妥主；茹磊；；三主美茹籀蔷』；j i 茹 做了l o 发1 k g 的震源药柱，称其质量，对得到的数 ⋯ 据做统计处理，结果见表1 。从表l 可以看出装填 [ 9 ] 栗蜂雷，颜事龙 于巍清．粉状乳化炸药纸筒灌装方法 n e4 2 n dI n 5 t i 赫南．0 f t h eF 0 u n hA c a d e m yo fc A s c H u b 矗x i a n g y 8 “g ，“1 0 0 3 万方数据