The law of barrel wear and its application

A power function relation between number of rounds and barrel wear amount is created based on the test data from firing of large-caliber barrels. The function is optimized to fully fit the test data. A new concept of diameter change rate of bore is proposed and the law of barrel wear is put forward by means of comparing the diameter change rates for large-caliber barrels with different calibers. It is shown that the law of barrel wear is successful in barrel life prediction.

主成分分析和灰色模型组合的身管多点烧蚀磨损量预测

身管是火炮类武器的关键零件,对其烧蚀磨损量进行预测,有助于保持火炮作战效能。针对火炮身管沿轴向各点烧蚀磨损量需分别建立数学模型进行预测问题,提出一种组合烧蚀磨损量预测方法。采用主成分分析(principal component analysis,PCA)方法对身管多点烧蚀磨损量进行数据空间降维,提取反映烧蚀磨损量变化的主成分,利用灰色模型对主成分进行多步预测,通过PCA逆运算获得身管内膛多点烧蚀磨损量预测值。结果表明,在历史数据较少的条件下,通过选择合适的预测步数可获得较为准确的预测值,为身管内膛多点烧蚀磨损量的预测提供了一种新的有效途径。

枪管用环保镀层摩擦行为研究

传统枪管内膛表面采用的六价铬镀层,高温耐磨性好,但对环境污染严重。为开发环保镀层,采用超景深三维显微镜、扫描电子显微镜表征了室温和高温(400℃)摩擦磨损试样,对比分析了六价铬、三价铬、钴-镍和镍-钨四种电镀层的磨损特征。研究结果表明:在500℃定性回火后,三价铬、镍-钨、六价铬和钴-镍镀层硬度依次递减,与六价铬层相比,三价铬层脆性大,镍-钨和钴-镍镀层韧性高;室温下与H62黄铜对摩后,六价铬和三价铬镀层摩擦程度较轻,钴-镍和镍-钨镀层呈现明显粘着特征,二者摩擦系数高于两种铬层;400℃下与08Al钢对摩后,六价铬呈粘着磨损特征,摩擦程度较大;三价铬层摩擦系数相对较高;镍-钨镀层呈磨粒磨损特征,摩擦系数与六价铬接近,摩擦程度相对较轻。

不同环境温度下身管钢的摩擦机理研究

轻武器、火炮身管在服役过程中受到火药燃气和弹丸的高温摩擦作用而产生磨损,导致内膛形貌发生变化和身管寿命的降低。为揭示身管材料的高温摩擦磨损机理,采用PCrNi3MoV身管钢与H90黄铜球配副,在200、400、600℃的环境温度下,使用UMT-3型摩擦磨损试验机进行了摩擦磨损试验并开展了机理分析。采用三维白光干涉表面形貌仪、XRD、SEM、EDS等设备对磨痕表面及断面的形貌、结构和成分进行了分析。研究结果表明:由于温度的增加会导致黄铜球塑性变形加重从而增加摩擦接触面积,磨损过程中压入身管钢表面深度加深,导致摩擦力增大,氧化物层下的基体发生剧烈的塑性变形,摩擦系数会随着温度的升高而增大。但是身管钢的磨损率呈现出随着温度升高先增大再降低的规律,这与在不同温度下身管钢和黄铜的强度变化以及氧化物层的厚度有关。

火炮身管烧蚀磨损状态下弹带挤进过程仿真分析

为探究火炮身管膛线不同磨损状态下弹带挤进过程中的受力及动态响应情况,基于Johnson-Cook本构关系模型建立了不同磨损状态下的身管模型,并利用有限元显式分析求解了弹炮耦合模型,得到了不同身管磨损状态下弹带受力及弹丸运动响应结果,包括挤进过程弹体速度、加速度、法向位移等运动曲线。由仿真结果可以看出:膛线不均匀磨损会导致弹丸在挤进过程中产生较大的径向位移和振动,烧蚀产生的烧蚀坑及裂缝会加剧这一现象;但轴向速度、位移变化平滑,加速度受弹底压力影响较大。

基于极度梯度提升模型的火炮身管寿命预测

为提高火炮身管寿命预测的精度,将身管内径磨损量作为寿命预测指标,提出基于极度梯度提升(XGBoost)模型的火炮身管寿命预测算法。以火炮弹射数为输入,身管内径磨损量为输出,通过集成多个弱学习器反复训练来拟合前一个弱学习器预测值与实际值之间的残差,从而生成强学习器,并通过在损失函数后加入正则化项及采用剪枝技术降低模型过拟合的风险。基于某型火炮实测数据进行验证,结果表明:该模型不仅有效解决了火炮弹射量与身管内径磨损量之间的映射关系,且相比支持向量机、BP神经网络、灰色模型等现有算法显著提升了身管寿命预测精度。

基于应变的火炮身管健康监测和剩余寿命评估的可行性研究

火炮发射过程中产生的烧蚀磨损和疲劳使身管性能逐渐衰退直至不能使用,更为严重的是,时而发生的膛炸事故对人员生命和武器装备安全构成威胁,身管发射安全隐患始终存在。传统的身管寿命评估方法,包括基于尺寸、图像、温度和初速变化来预测身管剩余使用寿命的方法,尚不能科学、准确地评估身管健康状态和剩余使用寿命。针对该问题,在深入分析身管内膛损伤物理机制的基础上,提出以发射时身管外壁面应变为损伤特征参数的身管健康监测方法,揭示了应变与弹丸-身管-发射药系统之间的内在映射关系,阐释了该方法的基本原理以及如何用于评估身管剩余使用寿命。火炮实弹射击数据和数值模拟结果均证实了该方法的科学性、可靠性和实用性。

A Study on Criteria for Barrel Lifetime

Several criteria for barrel lifetime were summarized and discussed. Based on large amount of test data,the advantages and disadvantages of the criteria were analyzed and the requirements for the easy and practical criterion were put forward. Then,a new criterion based on the radical wear at the start points of the barrel lands was proposed. The close interrelationship between the radical wear and interior ballistic characteristics was illuminated theoretically and experimentally. The research results show the great value of this criterion to solve the problem of barrel lifetime.

基于优化灰色BP神经网络的柴油机缸套磨损预测

为了精准预测柴油机缸套磨损量,有效预防柴油机故障的发生,文章提出了一种灰色理论与BP神经网络相结合的残差修正算法,通过对缸套磨损量小样本数据建立灰色GM (1,1)模型,生成灰色数据序列,再建立灰色残差值的BP神经网络预测模型。通过验证表明,灰色神经网络组合模型的气缸套磨损量预测精度高,整体性能好,为实现柴油机智能化监测提供新的技术路径。

基于EDEM的衬板改型及提升筒速补偿低效能机理研究

为提高破煤效率,以黄河大通发电厂内?4.04 m×5.54 m磨煤机为研究对象,探究了不同腔型衬板磨损前后磨介运动的演变过程,以磨介流动状态、碰撞关系、破煤效率、衬板承受冲击能量等进行了衬板改型优化,同时采用调节筒速促进磨损衬板高效破煤的方式,探究了筒速变化带来的介质流动变化规律。结果表明,改进后的衬板型腔使得破煤效率提高了21.7%,同时延长了衬板使用寿命。采用提高筒速补偿衬板磨损带来的破煤率低下是可行的,最大可使破煤率提升98.6%,也造成衬板法向、切向累计接触能量分别提高144.9%,54.9%,加速磨损衬板的淘汰,两种方式均可为提高煤料利用率和生产效益提供理论指导。

退火和深冷处理对7075铝合金滚磨光整加工性能的影响

为探索冷热处理对7075铝合金试件滚磨光整加工效果的影响,对原始态、退火态和深冷态(深冷处理9 h)试样进行滚磨光整加工实验和摩擦磨损实验,记录加工过程中试件表面粗糙度值和质量等数据,采用扫描电子显微镜和超景深光学显微镜,表征试件的表面形貌和磨痕形貌,采用能谱仪分析磨痕表面元素的成分。结果表明,滚磨光整加工后,深冷态试样表面粗糙度下降率和材料去除率较原始态有明显提高,且表面一致性高,表面光亮度最好。摩擦磨损实验中,深冷态试件的摩擦系数波动最小,总体变化更加平稳,其磨损机制主要为粘着磨损。

基于灰色线性回归组合模型的火炮身管寿命预测

为了准确预测出火炮身管寿命终止时的最大射弹数,提高火炮的实用性能,该文对火炮身管内径磨损量的数学模型进行了研究。该文提出采用灰色系统理论分析的方法,将灰色模型与线性回归模型相融合,建立了灰色线性回归组合模型,得到了身管内径磨损量与射弹数的数学关系式。将该新模型与传统的灰色模型分别应用于某型火炮的身管寿命预测,通过数据对比表明了该灰色线性回归组合模型方法的有效性,使预测精度得到了提高。

火炮身管静态多参数测量系统的研究

针对目前火炮身管静态参数测量系统存在的精度不高、效率低、结构分散等问题,研制了一种集身管内径、烧蚀磨损及身管弯曲度测量于一体的新型高精度火炮身管测量系统。该测量系统综合利用精密机械制造、光学测试、图像采集与处理、计算机控制及软件设计等学科技术,采用了模块化设计方法,将各测量模块装置在身管膛内行走机构载体上,应用该系统对某两型火炮身管进行实际测量,各项参数指标均符合设计要求,满足了火炮身管静态多参数测量的需求。

基于激光测量的身管磨损量检测系统研制

火炮身管内膛磨损量是其使用和预测火炮寿命的主要参数之一,准确的测量内膛磨损量对于提高射击精度和预测火炮剩余寿命都有着重要作用。文中提出了用激光测距原理测量身管内径,求解磨损量的方法;阐述了整个检测系统研制方案及其实现过程。系统经过测试,表明该系统测试精度高,误差在0 05mm以下,检测速度快,大大提高了检测效率,达到了预定设计要求。

灰色系统理论在火炮内弹道性能变化量中的应用

为了研究火炮内膛质量状况与内弹道性能改变量之间的不确定相关性,提出采用灰色系统理论进行分析的方法,并建立了GM(1,N)计算模型,通过利用该模型对某大口径加农炮进行计算,结果表明:弹丸膛口速度计算值与实测值的相对差小于0.3%,膛压的相对差小于2%。

国内外火炮身管烧蚀磨损问题研究进展

为提高火炮身管抗烧蚀性,延长火炮寿命,提高火炮的使用精度,对火炮身管烧蚀磨损问题进行深入研究。归纳总结国内外火炮身管延寿的各种措施,对目前计算火炮身管烧蚀磨损的分析计算方法(经验公式法、壁温估算烧蚀磨损法、热化学烧蚀模型法)进行对比分析。该研究可为相关人员在了解目前国内外对火炮身管延寿方面的研究情况提供参考。

火炮身管烧蚀磨损的灰色预测模型

为了准确地获得火炮身管烧蚀磨损量变化情况,根据火炮在发射过程中的膛内特性,分析了火炮身管的烧蚀磨损规律,利用灰色系统理论,结合灰色Verhulst模型特性,提出了一种火炮身管的烧蚀磨损量的预测模型,并在传统的灰色Verhulst模型基础上进行了预测模型的优化。通过对某型火炮身管烧蚀磨损量的数据验证及对比,证明了优化灰色Verhulst模型的准确性,为火炮在实际应用过程中的身管烧蚀磨损的准确预测及火炮身管寿命的判决提供了一种可行的求解方法。

BP神经网络的身管寿命预测方法

作为影响火炮寿命的炮膛烧蚀和磨损,其作用过程是一个相当复杂的综合过程。到目前为止,还不能建立起一个较好的数学模型来计算火炮内膛烧蚀磨损量。针对这种情况,在实测数据的基础上,提出了采用BP(Back Propagation)神经网络的方法,利用其优越的非线性逼近能力和泛化能力来计算炮膛烧蚀磨损量,并根据最大烧蚀磨损量进行身管寿命预测。

枪炮身管疲劳和磨损及其健康监测研究

疲劳和磨损是影响枪炮身管寿命的两个重要因素。本研究简述了枪炮身管抗疲劳和磨损技术研究进展,并对身管烧蚀磨损寿命和疲劳寿命评估现状进行评述,指出以药室增长量或膛线起始部位,径向磨损量预测身管剩余寿命科学依据不足,且未考虑疲劳和磨损的耦合作用促使裂纹萌生和扩展速率加速的现象。鉴于传统的寿命预测技术不能准确预测身管失效时间,身管健康监测已成为确保枪炮安全服役的重要手段。任一发弹射击时身管外表面产生的应变包含了弹、炮、药三者的综合信息,文中提出以应变增量为身管损伤状态特征值,基于实测身管外壁面应变和局部应变法,建立身管健康状态、外壁面应变和寿命(射弹数)三者之间的内在联系,对枪炮设计、试验、使用和维护具有重要的理论意义和应用价值。

塑料挤出机螺杆、机筒耐磨损、耐腐蚀的强化与应用

对塑料挤出机、注塑机螺杆、机筒的磨损、腐蚀原因及提高螺杆、机筒耐磨损、耐腐蚀的方法、制造与应用作了较详尽的介绍。