1.2  国内外相关领域研究现状及发展趋势
1.2.1  身管检测技术简介
1.2.2  国外相关领域技术研究现状
1.2.3  国内相关领域技术研究现状
1.2.4  火炮身管内径测量的发展趋势
1.3  本课题研究目的及主要内容
1.3.1  本课题主要研究目的
火炮身管的内膛参数是火炮的一项重要性能参数,直接影响火炮的战斗。身管加工制造出来需要检测其内膛参数,测试其加工质量。另外,在使用火炮的过程中,虽然身管內膛炮钢具有高强度高硬度的特点,仍然会出现一些损伤,比如挂铜烧灼之类。这些损伤如不及时处理,到达一定程度时会严重影响火炮射击精度及安全。比如在射击完成后,火炮身管内膛可能会出现烧灼之类的细小裂纹。在反复的射击中,发射弹数会越来越多,而这些细小裂纹也会随之越来越多,越来越深,沿着管壁不断扩张。当某些裂纹扩张到一定深度时,火炮身管就会发生脆性断裂或突然破坏掉[13]。因此,火炮身管内膛参数的检测必不可少,而对于其内径的检测是重要项目,能反映很多实际问题。而当前国内对其检测的手段还比较落后,测试系统尚不完善,研制和开发自动化身管內膛参数参数系统就显得尤为重要。本课题针对这一情况,设计出一款自动化身管内径检测系统,并做了具体的结构设计,以实现身管内径的自动化精确检测,它针对于滑膛炮,但稍加改变即可适用于线膛炮身管检测,具有一定的通用性。
1.3.2  本课题研究的主要内容
首先,本文介绍了课题的研究背景及研究意义、国内外相关技术的发展现状和发展趋势,明确了本课题的研究目的。其次,本文介绍了身管内径检测爬机的总体设计方案,对于系统设计的要求,方案的比较以及最终方案的确定和具体组成作了详尽的叙述,确定总体设计方案。然后,对于身管检测爬机所需的传感器等元件进行选型,明确检测方法原理。最后对于具体检测爬机的各个部分的结构设计,参数计算以及最终装配进行了详细说明,利用SolidWorks三文软件进行建模仿真,完成最终设计。
2  总体方案设计
2.1  身管检测爬机系统设计要求
2.1.1  测试系统要求:
火炮身管内径智能检测系统需要达到以下要求:
检测对象:Φ125mm口径的滑膛炮身管内径;
内径测量范围:Φ125±0.5mm;
轴向位移测量精度:±1mm;
对于一个身管内径截面需要同时测量其水平和垂直方向的参数;
运动组件长度:<420mm;
测量重复性:≤0.05mm;
测量精度:0.005mm;
可以手动设置测量参数,检测过程自动化;
工作环境温度:-10℃~+40℃
供电电压:220V(AC)±10%,50Hz;
具有标定功能。
2.1.2  爬机系统机械结构设计要求
检测系统的小型化:被检测身管的口径较小,爬机工作空间有限,因此检测爬机个各部分功能部件应尽量小型化,以适应检测实际工况。
身管检测爬机各模块的简单化:模块的简单化能使测试系统尽可能得提高检测效率。在系统结构能够完成检测功能、达到检测目的的条件下,将能在火炮身管外部完成的功能部件分离出来,放置在身管外;将可以从管外提供能量的机构从系统中分离出来,在管外进行能量供给。尽量减少身管检测系统在身管内部的部分,使得身管爬机最大化利用有限的空间,达到检测的精确度要求,并且容易文护,测试结果更加可靠。
防振动:检测爬机在管内行走时,由于电机工作及行进路径的问题,可能出现振动,会对测试精度造成一定的影响,因此爬机在身管内行走时应具有防振动功能。
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