藥倉(cāng)推藥鏈故障仿真研究

管佳偉，李志剛，潘潤(rùn)超

(南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 南京 210094)

彈藥自動(dòng)裝填技術(shù)是目前火炮發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]，自動(dòng)化藥倉(cāng)是自動(dòng)裝填系統(tǒng)的重要組成部分，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和輸送模塊藥，而輸送模塊藥工作主要由藥倉(cāng)中推藥鏈系統(tǒng)完成。藥倉(cāng)推藥鏈?zhǔn)且环N典型的鏈傳動(dòng)系統(tǒng)，具有多邊形效應(yīng)[2]，在傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生沖擊和周期性動(dòng)載荷，傳動(dòng)速度具有不均勻性。對(duì)于鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性的研究，常晨雨等[3]利用Adams對(duì)推煤機(jī)構(gòu)中的牽引鏈進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，獲得了牽引鏈的相關(guān)運(yùn)動(dòng)特性；倪健健等[4]利用Adams對(duì)某送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，分析了鏈傳動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)和載荷情況，為后期有限元分析提供一定的理論依據(jù)；王文龍[5]利用多體動(dòng)力學(xué)軟件RecurDyn對(duì)煤礦傳送裝置中的鏈傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，獲得了鏈節(jié)與鏈輪輪齒之間的沖擊力分布圖，為鏈傳動(dòng)的沖擊振動(dòng)研究提供理論參考；Radu Velicu等[6]對(duì)汽車工業(yè)中的鏈傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析研究，得出鏈輪的設(shè)計(jì)取決于鏈輪與鏈條之間的接觸半徑和接觸角，并提出了優(yōu)化鏈輪設(shè)計(jì)的方案；曾慶良等[7]等在ANAYS中建立刮板輸送鏈有限元模型，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，得到了鏈傳動(dòng)在不同轉(zhuǎn)速下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)輸送鏈提出了一些優(yōu)化建議。與其他一般的鏈傳動(dòng)相比，由于火炮的工作環(huán)境更加惡劣，尤其在作戰(zhàn)情況下，周圍會(huì)有大量塵土和砂石，會(huì)引起鏈傳動(dòng)潤(rùn)滑條件發(fā)生變化，導(dǎo)致推藥鏈在傳動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)磨損故障。對(duì)于鏈傳動(dòng)磨損故障方面的研究，徐偉通等[8]采用RecurDyn軟件對(duì)正常狀態(tài)和磨損狀態(tài)下的扶梯驅(qū)動(dòng)鏈系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，分析結(jié)果表明磨損后鏈傳動(dòng)動(dòng)載荷增大；Perawat Thongjitr等[9]對(duì)滾子鏈的表面硬度和耐磨性進(jìn)行試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明表面硬化可以提高滾子鏈的耐磨性，并且具有較好的抗剪強(qiáng)度和韌性；朱榮濤[10]對(duì)煤礦刮板運(yùn)輸機(jī)中鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的零部件磨損機(jī)理進(jìn)行研究，得出了產(chǎn)生磨損的內(nèi)在原因，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

本文利用Adams與Matlab對(duì)正常狀態(tài)、滾輪磨損狀態(tài)、鏈輪磨損狀態(tài)以及兩種磨損狀態(tài)同時(shí)存在下的藥倉(cāng)推藥鏈系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真，獲得了多種磨損故障下藥倉(cāng)推藥鏈系統(tǒng)響應(yīng)特性，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，可以為藥倉(cāng)推藥鏈磨損故障的診斷和預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。

1 藥倉(cāng)推藥鏈系統(tǒng)工作原理

整個(gè)藥倉(cāng)推藥鏈系統(tǒng)由推藥電機(jī)、減速器、編碼器、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、鏈節(jié)、滾輪、銷軸、推藥鏈頭、滾輪定位板和藥筒等組成。推藥鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主動(dòng)鏈輪內(nèi)孔與減速器傳動(dòng)軸相連，推藥電機(jī)與減速器相連接，當(dāng)需要進(jìn)行推藥工作時(shí)，推藥電機(jī)會(huì)接收到指令開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，為主動(dòng)鏈輪提供驅(qū)動(dòng)力矩，主動(dòng)鏈輪與鏈條嚙合，從而帶動(dòng)整個(gè)推藥鏈工作，同時(shí)從動(dòng)鏈輪也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)鏈輪內(nèi)孔與編碼器軸相連，編碼器會(huì)實(shí)時(shí)反饋從動(dòng)鏈輪的角位移給控制系統(tǒng)，以保證推藥動(dòng)作的控制精度。鏈條運(yùn)動(dòng)同時(shí)也會(huì)帶動(dòng)推藥鏈頭運(yùn)動(dòng)，鏈頭在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)推動(dòng)藥筒內(nèi)的模塊藥，將模塊藥推入藥協(xié)調(diào)器中，再由藥協(xié)調(diào)器將模塊藥送入炮膛內(nèi)，完成發(fā)射藥的自動(dòng)裝填。

圖1 推藥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 藥倉(cāng)推藥鏈聯(lián)合仿真模型建立

對(duì)藥倉(cāng)推藥鏈進(jìn)行聯(lián)合仿真首先要建立藥倉(cāng)推藥鏈動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)藥倉(cāng)推藥鏈的實(shí)物構(gòu)造，在SolidWorks軟件中創(chuàng)建藥倉(cāng)推藥鏈三維模型，對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化后將其保存成x_t文件格式，在Adams中導(dǎo)入藥倉(cāng)推藥鏈三維模型，賦給每個(gè)零件材料，根據(jù)各個(gè)零部件的裝配關(guān)系建立約束副，以及接觸關(guān)系，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)[11]。模型各部件拓?fù)潢P(guān)系為：鏈節(jié)之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，滾輪和鏈節(jié)之間也通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，滾輪定位板與大地為固定副連接，主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪與大地為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。

對(duì)于藥倉(cāng)推藥鏈控制系統(tǒng)模型的建立，選擇Matlab軟件中的Simulink模塊，將Adams中的模型導(dǎo)出為Simulink機(jī)械子系統(tǒng)模塊，結(jié)合Simulink中的控制模塊搭建聯(lián)合仿真系統(tǒng)，如圖2所示，采用工程上常用的PID控制算法對(duì)藥倉(cāng)推藥鏈進(jìn)行控制[12]。將從動(dòng)鏈輪角位移理想曲線與實(shí)際的角位移曲線誤差作為控制量，調(diào)整主動(dòng)鏈輪端的力矩大小。理想軌跡曲線如圖3所示，屬于s型軌跡，將藥筒內(nèi)所有的模塊藥推入藥協(xié)調(diào)器中，從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度為33 rad。模塊藥與藥筒之間的摩擦阻力作為負(fù)載作用于鏈條鏈頭端。在仿真過(guò)程中，對(duì)鏈條的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)輸出，如從動(dòng)鏈輪角速度和角加速度，以及從動(dòng)鏈輪軸端受力情況。

圖2 聯(lián)合仿真系統(tǒng)模型線路圖

圖3 理想軌跡曲線

3 正常狀態(tài)下藥倉(cāng)推藥鏈聯(lián)合仿真分析

完成聯(lián)合仿真系統(tǒng)搭建后，對(duì)藥倉(cāng)推藥鏈進(jìn)行仿真，設(shè)置仿真時(shí)間為3 s，Adams與Simulink之間數(shù)據(jù)交互間隔為0.005 s，選用變步長(zhǎng)仿真。仿真結(jié)束后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，通過(guò)Simulink中的數(shù)據(jù)記錄模塊采集推藥鏈的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)特性，結(jié)果如圖4～圖6。

圖4 從動(dòng)鏈輪角速度曲線

由圖4可得，依據(jù)理想軌跡對(duì)鏈條運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，從動(dòng)鏈輪從0.75 s開(kāi)始加速，到1.25 s時(shí)勻加速段結(jié)束，1.25 s到1.75 s時(shí)間段屬于勻速運(yùn)動(dòng)階段，由于受鏈傳動(dòng)多邊形效應(yīng)影響，角速度并不是恒定的，在33rad/s附近上下波動(dòng)，且速度變化具有一定的周期性，進(jìn)而驗(yàn)證了本次仿真的正確性，1.75 s到2.25 s是勻減速運(yùn)動(dòng)階段，速度降至零。從動(dòng)鏈輪的整個(gè)角速度變化曲線與理想軌跡速度曲線基本貼合，速度波動(dòng)較小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。

圖5為從動(dòng)鏈輪角加速度曲線，在從動(dòng)鏈輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)階段，由于受多邊形效應(yīng)影響，鏈輪的轉(zhuǎn)速會(huì)出現(xiàn)加速減速的周期性變化[13]，所以其角加速度曲線與理想的角加速度曲線相差較大，而且鏈條在與鏈輪嚙合時(shí)也存在一些沖擊性的加速度，圖中加速度絕對(duì)值的最大值為4 628 rad/s2。

圖6為從動(dòng)鏈輪軸受力曲線，因?yàn)殒湕l發(fā)生運(yùn)動(dòng)是從0.75 s開(kāi)始到2.25 s結(jié)束的，為了便于觀察，取該時(shí)間段內(nèi)的從動(dòng)鏈輪軸受力曲線進(jìn)行研究。從受力曲線上也可以明顯的看出鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)，受力波形變化由小到大具有一定的周期性。并且從動(dòng)鏈輪軸每一次受力從零開(kāi)始到達(dá)峰值，最后又回到零，變化過(guò)程平滑，沒(méi)有突變的情況，也反映出鏈條在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中比較平穩(wěn)。在1.42 s時(shí)，從動(dòng)鏈輪軸端受力最大值為958.8 N。

圖6 從動(dòng)鏈輪軸受力曲線

4 藥倉(cāng)推藥鏈故障狀態(tài)聯(lián)合仿真分析

在一般的鏈傳動(dòng)工作過(guò)程中，鏈條上的滾輪(滾子)會(huì)反復(fù)與鏈輪進(jìn)行嚙合，并且受多邊形效應(yīng)影響，兩者在嚙合過(guò)程中會(huì)不可避免的出現(xiàn)沖擊碰撞，久而久之，滾輪和鏈輪會(huì)出現(xiàn)一定的磨損情況。除此之外，鏈傳動(dòng)過(guò)程中，鏈條上的滾輪除了與鏈輪進(jìn)行嚙合，還會(huì)與上下滾輪定位板發(fā)生接觸，這也會(huì)導(dǎo)致滾輪出現(xiàn)磨損的情況。更重要的是，作為火炮自動(dòng)化藥倉(cāng)的一部分，在火炮進(jìn)行射擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，使得周圍的塵土砂石到處飛揚(yáng)，這就導(dǎo)致藥倉(cāng)推藥鏈條中不可避免的混入一些雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)會(huì)進(jìn)一步加劇鏈條上滾輪和鏈輪的磨損。滾輪和鏈輪是推藥鏈最重要的2個(gè)部件，一旦出現(xiàn)磨損，就會(huì)影響推藥鏈的推藥精度，會(huì)引起推藥卡滯，推藥不到位等情況，對(duì)整個(gè)自動(dòng)裝填系統(tǒng)性能造成影響。

4.1 滾輪磨損故障注入及仿真分析

磨損是零部件常見(jiàn)的失效形式，通常意義上是指零部件的幾何尺寸因?yàn)闄C(jī)械作用而減小，導(dǎo)致其失去基本工作性能，而造成機(jī)械故障。由于磨損是一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)過(guò)程，為了方便研究，針對(duì)滾輪磨損故障研究時(shí)，假設(shè)在推藥鏈工作過(guò)程中，從動(dòng)鏈輪沒(méi)有出現(xiàn)磨損情況，磨損只存在于滾輪上，且鏈條上滾輪的磨損是均勻的[14]。當(dāng)滾輪出現(xiàn)磨損時(shí)，滾輪直徑會(huì)減小，直徑的減小量即為滾輪的磨損量。對(duì)三維仿真模型上的滾輪尺寸進(jìn)行修改，模擬滾輪磨損故障。

在三維仿真模型中注入不同磨損量的滾輪磨損故障，采用同樣的控制策略，保持其他參數(shù)不變的情況下進(jìn)行聯(lián)合仿真，獲得滾輪磨損故障下藥倉(cāng)推藥鏈相關(guān)運(yùn)動(dòng)特性，從中選取具有代表性的運(yùn)動(dòng)特性圖進(jìn)行分析，如圖7～圖9所示，為滾輪磨損0.9 mm時(shí)的推藥鏈運(yùn)動(dòng)特性圖。

圖7為滾輪磨損0.9 mm后推藥鏈條工作過(guò)程中從動(dòng)鏈輪角速度曲線圖，從動(dòng)鏈輪的角速度曲線的整體趨勢(shì)與理想速度軌跡相符，但與正常狀態(tài)下的推藥鏈從動(dòng)鏈輪角速度曲線相比，單位時(shí)間內(nèi)的速度變化幅度更大，鏈傳動(dòng)多邊形效應(yīng)被放大，速度最小值出現(xiàn)了負(fù)值情況，最大值也超過(guò)了40 rad/s，達(dá)到了47 rad/s，說(shuō)明整個(gè)推藥鏈運(yùn)動(dòng)過(guò)程很不平穩(wěn)，時(shí)快時(shí)慢，抖動(dòng)情況明顯。此外，當(dāng)時(shí)間到2.25 s后，鏈條的運(yùn)動(dòng)仍沒(méi)有停止，從動(dòng)鏈輪的速度一直在零刻度附近波動(dòng)，這是由于滾輪磨損導(dǎo)致推藥鏈運(yùn)動(dòng)無(wú)法滿足精度要求，仿真中從動(dòng)鏈輪無(wú)法停止在末位，存在穩(wěn)態(tài)誤差。由此可以預(yù)測(cè)，當(dāng)重復(fù)進(jìn)行推藥工作時(shí)，誤差會(huì)不斷累加，最終會(huì)導(dǎo)致推藥鏈推藥動(dòng)作出現(xiàn)錯(cuò)誤。

圖7 滾輪磨損后從動(dòng)鏈輪角速度曲線圖

圖8 滾輪磨損后從動(dòng)鏈輪角加速度曲線圖

圖9 滾輪磨損后從動(dòng)鏈輪軸受力曲線圖

根據(jù)從動(dòng)鏈輪的角加速度曲線也可以看出滾輪磨損后鏈條運(yùn)動(dòng)極其不平穩(wěn)，如圖8所示，從動(dòng)鏈輪角加速度有明顯的突變，且角加速度曲線上的絕對(duì)值峰值為31 420 rad/s2是正常情況下的6.79倍。這主要是因?yàn)闈L輪磨損后，鏈條在與鏈輪發(fā)生嚙合時(shí)兩者之間的間隙增大，從而會(huì)產(chǎn)生了沖擊加速度。間隙的增大同時(shí)也對(duì)從動(dòng)鏈輪軸的受力造成了影響，如圖9可知，滾輪與鏈輪之間間隙增大，兩者在進(jìn)行嚙合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多次碰撞，即出現(xiàn)反復(fù)嚙合的情況，導(dǎo)致原本正常狀態(tài)下的從動(dòng)鏈輪受力單峰變成了多峰的情況，曲線也不再平滑，峰值變化頻率較高。雖然磨損后的從動(dòng)鏈輪軸受力曲線上的最值與正常狀態(tài)下從動(dòng)鏈輪受力曲線的最值相近，但峰值的變化已經(jīng)沒(méi)有明顯的周期性。

4.3 鏈輪磨損故障注入及仿真分析

在推藥鏈三維仿真模型中注入鏈輪磨損故障，對(duì)鏈輪上輪齒的外廓進(jìn)行修改，如圖10中黑色實(shí)線是鏈輪磨損前的輪齒外廓，虛線表示鏈輪磨損后的外廓。隨著鏈輪上磨損量的不斷增大，其齒溝圓半徑也會(huì)不斷增大[15]。

圖10 鏈輪磨損示意圖

在藥倉(cāng)推藥鏈仿真模型中注入不同磨損量的鏈輪磨損故障，在其他條件不變的情況下對(duì)其進(jìn)行聯(lián)合仿真，獲得了鏈輪磨損故障下的推藥鏈相關(guān)運(yùn)動(dòng)特性，為了提高可比性，在保證與滾輪磨損量相同的條件下，選取其中具有代表性的運(yùn)動(dòng)特性曲線進(jìn)行分析，如圖11～圖13所示，為鏈輪磨損0.9 mm時(shí)的藥倉(cāng)推藥鏈運(yùn)動(dòng)特性曲線圖。

圖11 鏈輪磨損后從動(dòng)鏈輪角速度曲線

圖11為鏈輪磨損0.9 mm后角速度曲線圖，整體趨勢(shì)變化基本符合理想規(guī)劃速度曲線，但速度變化幅度較大，在1.61 s時(shí)，曲線上的角速度最大值達(dá)到了61 rad/s，幾乎是同時(shí)刻理想速度值的2倍，在2 s附近存在角速度最小值為 -8.7 rad/s。由此可知鏈輪磨損后，整個(gè)鏈條工作過(guò)程波動(dòng)明顯，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)。對(duì)比滾輪磨損后從動(dòng)鏈輪角速度曲線變化，鏈輪磨損后的角速度曲線在鏈傳動(dòng)系統(tǒng)剛啟動(dòng)后的一小段時(shí)間內(nèi)變化幅度較小，而滾輪磨損后的角速度曲線在一開(kāi)始就出現(xiàn)明顯抖動(dòng)，說(shuō)明磨損量相同時(shí)，鏈輪磨損比滾輪磨損啟動(dòng)階段的推藥鏈運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。這是因?yàn)殡m然鏈輪磨損了，但在鏈條剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的一小段時(shí)間內(nèi)，滾輪與鏈輪之間不存在嚙合間隙，與正常狀態(tài)下的鏈條傳動(dòng)相同，只有當(dāng)后面的滾輪與鏈輪進(jìn)行嚙合時(shí)，速度才表現(xiàn)出不穩(wěn)定的情況。除此之外，鏈輪磨損后推藥鏈運(yùn)動(dòng)到達(dá)末端位置的精度比滾輪磨損后到達(dá)末端位置的精度更高，因?yàn)殒溳喣p后的從動(dòng)鏈輪角速度到達(dá)末位后波動(dòng)幅度較小。

圖12 鏈輪磨損后從動(dòng)鏈輪角加速度曲線

圖13 鏈輪磨損后滾輪與鏈輪嚙合示意圖

圖14 鏈輪磨損后從動(dòng)鏈輪軸受力曲線圖

鏈輪磨損后，在1.18 s時(shí)，是從動(dòng)鏈輪角加速度的最大絕對(duì)值為23 640 rad/s2，如圖12所示，是正常狀態(tài)下從動(dòng)鏈輪角加速度最大絕對(duì)值的5.1倍，接近滾輪磨損情況下的從動(dòng)鏈輪角加速度最大絕對(duì)值，但是與滾輪磨損時(shí)的從動(dòng)鏈輪角加速度曲線對(duì)比，鏈輪磨損后的從動(dòng)鏈輪角加速度曲線上的出現(xiàn)峰值的次數(shù)更多，這表明鏈輪磨損后，滾輪與鏈輪嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊加速度的頻率更高。這是因?yàn)殒溳喣p后，鏈輪齒溝圓半徑增大，如圖13所示，滾輪與鏈輪的嚙合精度下降，嚙合時(shí)滾輪無(wú)法準(zhǔn)確固定在鏈輪齒槽內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)滑移的現(xiàn)象。圖14為鏈輪磨損后從動(dòng)鏈輪軸受力曲線圖，圖中受力曲線的峰值為1 125 N，比正常狀態(tài)和滾輪磨損狀態(tài)時(shí)的值更高一些。雖然受力不均勻性明顯，與相同磨損量下滾輪磨損后從動(dòng)鏈輪軸的受力曲線要好一些，受力峰值變化頻率小。

4.4 兩種故障模式同時(shí)存在仿真分析

分別對(duì)滾輪磨損和鏈輪磨損下的推藥鏈運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真分析后，考慮兩種磨損故障同時(shí)存在的情況。由于磨損故障比較復(fù)雜，為了便于分析，對(duì)不同磨損量下的復(fù)合磨損故障進(jìn)行仿真時(shí)，保持滾輪磨損量和鏈輪磨損量是相同的。從多組磨損量仿真分析結(jié)果中選取一組具有代表性的藥倉(cāng)推藥鏈運(yùn)動(dòng)特性曲線進(jìn)行分析，本文中，為了便于對(duì)比分析，選取滾輪和鏈輪磨損量均為0.9 mm，仿真結(jié)果如圖15～圖17。

圖15 復(fù)合磨損下從動(dòng)鏈輪角速度曲線圖

圖15為復(fù)合磨損下從動(dòng)鏈輪角速度曲線圖，在復(fù)合磨損情況下，鏈輪角速度在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始就出現(xiàn)明顯的抖動(dòng)，并且在運(yùn)動(dòng)結(jié)束段，速度仍然波動(dòng)，說(shuō)明鏈條運(yùn)動(dòng)精度較差，與滾輪單獨(dú)磨損時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性一致。復(fù)合磨損時(shí)，雖然能完成整個(gè)推藥動(dòng)作，角速度變化曲線與理想曲線相差較大，復(fù)合磨損下的從動(dòng)鏈輪角速度最大值為78rad/s，與其他兩種磨損模式單獨(dú)存在時(shí)相比，角速度變化幅度更大。圖16為復(fù)合磨損時(shí)從動(dòng)鏈輪角加速度曲線圖，在復(fù)合磨損下，從動(dòng)鏈輪角加速度絕對(duì)值最大值達(dá)到了33 660 rad/s2是正常狀態(tài)下從動(dòng)鏈輪角加速度絕對(duì)值最大值的7.27倍，接近相同磨損量下滾輪磨損后的從動(dòng)鏈輪角加速度曲線。但相比滾輪磨損時(shí)的角加速度曲線，復(fù)合磨損下從動(dòng)鏈輪角加速度曲線出現(xiàn)峰值的頻率更高，與鏈輪磨損時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性相符。

圖16為從動(dòng)鏈輪軸受力曲線圖，圖中主動(dòng)鏈輪軸受力峰值為1 326 N，比正常狀態(tài)和滾輪磨損狀態(tài)下從動(dòng)鏈輪軸所受的力大很多，相比磨損量為0.9 mm時(shí)的鏈輪磨損，雖然兩者鏈輪磨損量相同，但由于滾輪磨損的加入，從動(dòng)鏈輪軸上產(chǎn)生的力變得更大。原本在正常狀態(tài)下受力曲線上的單峰被分解為多個(gè)峰，且峰值變化頻率較高，與滾輪磨損時(shí)的從動(dòng)鏈輪軸受力曲線相符合，鏈輪與滾輪嚙合時(shí)存在反復(fù)碰撞，受力不均勻性明顯。

圖16 復(fù)合磨損下從動(dòng)鏈輪角加速度曲線圖

5 結(jié)論

通過(guò)聯(lián)合仿真，獲得了兩種故障模式獨(dú)立存在與同時(shí)存在時(shí)藥倉(cāng)推藥鏈的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性。仿真結(jié)果表明兩種故障模式都會(huì)導(dǎo)致推藥鏈運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，從動(dòng)鏈輪軸端的受力不均勻性明顯，推藥鏈的整體工作性能下降。即使在相同的磨損量下，兩種磨損故障對(duì)推藥鏈運(yùn)動(dòng)性能的影響仍有不同之處，滾輪磨損時(shí)，推藥鏈推藥動(dòng)作到達(dá)末位時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)情況，到位精度更低，受力不均勻性更加明顯；而鏈輪磨損狀態(tài)下，在鏈運(yùn)動(dòng)起始階段從動(dòng)鏈輪角速度變化幅度較小，但隨著推藥運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行會(huì)逐漸增大，相比同等磨損量下的滾輪磨損故障，鏈輪磨損后從動(dòng)鏈輪在鏈傳動(dòng)過(guò)程中沖擊加速度的頻率更高；當(dāng)兩種磨損故障同時(shí)存在時(shí)，推藥鏈會(huì)具備兩種故障模式下的運(yùn)動(dòng)特性，工作性能更差。

采用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)自動(dòng)裝填系統(tǒng)中藥倉(cāng)推藥鏈所存在的磨損故障進(jìn)行模擬仿真，可以獲得推藥鏈磨損狀態(tài)下的系統(tǒng)工作特性，可以為以后推藥鏈磨損故障的預(yù)測(cè)和診斷提供可靠的理論依據(jù)，對(duì)推藥鏈的日常維護(hù)工作有參考價(jià)值。