某型装备抛壳器断裂故障原因分析

刘立强 崔栓柱 王佳伟

1－3石家庄海山实业发展总公司 河北 石家庄 050208

一、故障现象

某型装备属于双管气退式自动化工作产品，在工作中交替承受4000Kg以上的冲击载荷，各机件设计要求材料性能强韧兼优，能够承受一定当量的负荷冲击，在该装备在连续使用5年左右，在定期检修时发现抛壳器断裂故障，故障图片见图1。

图1 抛壳器断裂故障图片

二、机理分析

抛壳器的工作受设备机心的操纵，当左机心后退作用抛壳器时，机心首先作用卡锁，压缩卡锁簧，然后作用抛壳器的换向凸棱，将抛壳器转到右边，即卡锁凸齿进入机体右边限位槽中；当右机心作用抛壳器时，抛壳器则由右转换到左，卡锁凸齿进入机体左边的槽中，在抛壳器体弧面作用下进入抛壳道，当机心复进时，将壳体抛出外。

抛壳器在工作过程中主要用于引导从弹膛内抽出的弹壳脱离机心抓手，待机心前冲时，将弹壳抛出机外。抛壳器体尾端插入炮箱方孔，前端弧形凸部与机体凹槽结合，并在凹槽内沿凹槽在抛壳器卡锁和卡锁簧的作用下左右转动。抛壳器卡锁受机心作用顶起卡锁时，压缩卡锁簧，抛壳器卡锁凸棱退出机体上的抛壳器卡锁凹槽，抛壳器完成换向。

正常工作时，抛壳器既要承受排除壳体时向下的抽壳力，还承受抛壳体时向前的撞击力，工作频率为3000～3400赫兹/分钟，抛壳器在这一秒钟内就要左右转换50多次，同时还要保证工作的准确性，抛壳器体在工作时承受较大冲击载荷，抛壳器长期工作在高强度冲击载荷作用下，抛壳器中间位置安装抛壳器卡锁槽靠近梯形斜面根部受力较大，此处为材料厚度改变部位，在此应力集中部位极易产生疲劳源，造成机件裂纹，裂纹扩展至一定程度还会造成断裂。

三、故障原因分析

(一)疲劳断裂。疲劳裂纹是机件断裂的一个重要原因，抛壳器在工作过程中主要用于引导从弹膛内抽出的弹壳脱离机芯抓手，待机芯前冲时，将壳体抛出机外。抛壳器体尾端插入机体方孔，前端弧形凸部与炮箱凹槽结合，并在凹槽内沿凹槽在抛壳器卡锁和卡锁簧的作用下左右转动。抛壳器卡锁受机芯作用顶起卡锁时，压缩卡锁簧，抛壳器卡锁凸棱退出机体上的抛壳器卡锁凹槽抛壳器换向。该装备在正常工作频率为3000～3400赫兹/分钟，抛壳器在这一秒钟内就要左右转换50多次，同时还要保证复进和排壳体的准确性，这个交变载荷的振幅与频率都是很高的，抛壳器长期在这样的交变载荷作用下，材料极易疲劳，造成机件裂纹，裂纹扩展至一定程度造成断裂。

在故障件返回后，对故障件断口进行金相分析，分析显示故障件裂纹源头在抛壳器安装抛壳器卡锁槽靠近梯形斜面根部，此处为材料厚度改变部位，机件受力时，在断面改变的地方会产生应力集中(见图2)。

图2 裂纹源图片

(二)受强力断裂。某型装备的工作环境是一个连续、高强度的运动过程，而抛壳器是其中非常重要的一环，各系统的协同工作需要每一个环节都必须精确无误，那个环节出现问题，就会产生这样或那样的故障，此次抛壳器断裂，从断口颜色及故障件断口金相放大照片判断，应为非裂纹扩展断裂，而是受强大外力挤压，断口处应力集中，而导致的突然折断。正常工作时，如果链条部分拉力过大大、链条散链性不好、排链不畅，链条在工作时跳动、碰撞、挤压、高速通过供链口时会卡滞或在链条箱入口处堆积造成排链受阻，特别是在长时间工作的情况下，更容易产生此现象。链条受阻后，链条堆积在拨弹轮处，使拨弹轮不能转动，此时右机芯已前冲，迫使抛壳器强行左转，左机芯内机件完成前冲向上顶压抛壳器，但左机件在此位置无法进入左机芯，在拨弹轮及其它传动件作用力下强行下压抛壳器，抛壳器前端弧形凸部固定在机体凹槽内，在上下交错力的作用下产生断裂。

四、故障定位

抛壳器体中间换向凸棱部位工作时承受较大冲击载荷，抛壳器长期工作在高强度冲击载荷作用下，在抛壳器体中间位置梯形斜面根部处产生疲劳裂纹，机件疲劳是机件裂纹主要原因。

五、结语

某型装备是工作在连续、高速环境中，各运动件的运动协调等环节都需要重点检查，试射前应先检查各机件的协调性，重点检查选择器左右行程顺畅无卡滞，检查抛壳器及卡锁及机体上的卡锁槽有无啃伤，检查各运动机件的各项配合数据应符合要求。