[发明专利]供输弹机构装配质量的声振监测与缺陷定位方法

说明书

本发明公开一种利用结构振动响应信号分析并确定供输弹系统构件损伤类故障的方法，根据对不同结构的供输弹系统常见缺陷故障或可能的潜在装配质量问题的分析，初步确定激励和响应点位置，要求所形成的跨点导纳（跨点频响函数）能够覆盖可能的缺陷与故障，对实时采集的供输弹系统构件的激励信号、振动与声压响应信号，做出供输弹机构的多个跨点导纳，分析结构各跨点导纳中的频率值、阻尼信息及其变化规律，提取敏感的故障特征信息，运用PSO理论和方法，对复杂供输弹系统冲击振动响应信号的特征参量提取技术与特征参量集进行优化，从而进行供输弹机构装配质量监测与缺陷故障定位定量；本发明可广泛用于供输弹系统由于装配质量引起故障的在线诊断。

技术领域

本发明一种供输弹机构装配质量的声振监测与缺陷定位方法，属于自动供输弹系统故障诊断技术领域。

背景技术

新形势部队加大了训练的力度，各种武器装备经历了前所未有的考验，装备在使用过程中逐渐暴露出设计中的问题，使用者与设计者之间的不相协调的问题终将暴露出来。舰炮、坦克炮、自行火炮等各种中大口径火炮普遍被要求加大火力密度，供输弹系统的射速不断提高，使得各机构的动作要在动态条件下完成交接弹，增加了机构运动的不可靠性。在供输弹系统研制过程中，零部件加工制造的局部质量问题，包括材料缺陷、尺寸公差积累，都会在装配成形后展现出来。供输弹系统在使用了一段时间后，特别是大载荷的射击试验以后容易出现松动和变位情况，改变了原始的装配状态，机构运动性能变差导致了缺陷故障、停射甚至卡滞。装备的可靠性问题逐渐突出出来，引起军方和工业部门的高度关注。

供输弹机构装配质量与缺陷的定位定量诊断的目标在于判断其是否处于正常状况，若出现异常，分析缺陷产生的原因、部位以及严重程度，并预测发展的趋势；通过分析在执行机构和驱动装置上测得的冲击、振动和声响应的大小和变化规律，做出跨点频率响应曲线，进一步提取信号特征、分类识别缺陷，探究其程度和发生的部位。供输弹系统多使用于中大口径火炮系统，射速相对于高速自动机来说较低，结构复杂，例如某大口径舰炮供输弹系统包括输弹、扬弹、摆弹、转弹、推弹、抽壳等几个大的运动，各运动机构连续转换，各机构主要是串联式结构，大小零件数千多个，装配关系极其复杂，拉杆的微小尺寸变化，会在后续运动中被放大，形成运动卡滞因素；零件间连接的松紧程度不但影响各机构组成系统的固有特性，也影响弹药的运动响应特性，成为供输弹执行机构故障的诱发因素。利用多个跨点之间的传递关系，特别是弹药在几个典型运动之间转换时的传递特性，进行火炮供输弹机构运行时的装配质量和缺陷诊断，是充分利用结构固有特性变化进行故障诊断的经典应用，其适用性主要是。

（1）从装备使用来讲，由于自动供输弹系统较为复杂，构件大且紧凑，不易拆卸，故障部位不易察觉，通常只能看到弹药卡滞、射击停止的结果，很难确定故障部位和程度，找准故障根源，实行射击前的在线测试和装配质量诊断有重要的实际意义。

（2）从供输弹机构原理、研制生产过程和零部件装配关系来看，自动供输弹系统机（结）构复杂紧凑，高度集成，包括动力驱动、机械机构传动和机电系统检测控制几个方面，相互配合稍有差异便会停射卡滞，早期裂纹更是难以发现，甚至会造成安全事故。自动供输弹系统构件较大，装配制造工艺容易出现多种缺陷，进行射前在线检测装配质量可以及早发现问题，避免射击过程中出现卡弹等故障。

（3）供输弹机构的多跨点传递函数（频响函数）是系统的固有特性，供输弹机构一经装配成型进入射前状态，就将完全确定。一台装配质量良好的供输弹系统结构固有特性可以在实弹射击之前完整获得，可能出现的装配缺陷也能提前获取其固有特性的差异并进行定量描述，其特征和规律可存储于专用诊断装置中，也可通过通讯接口进入供输弹装备的故障诊断系统中。诊断模型和诊断方法在供输弹系统研制结束时已事前完成，并成为供输弹系统的一部分，实弹射击前按程序走一遍，即可发现装配质量问题以便及早排除。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种供输弹机构装配质量的声振监测与缺陷定位方法，解决火炮自动供输弹系统机构装配质量、缺陷故障诊断中存在的技术问题。