[发明专利]基于SIMPACK的电扶梯梯级链建模与故障仿真方法

权利要求书

1.一种基于SIMPACK的电扶梯梯级链建模与故障仿真方法，其特征在于，包括：

S1、根据电扶梯梯级链的结构及其之间的力学关系，绘制电扶梯梯级链的拓扑结构图；

S2、利用动力学仿真软件SIMPACK的链传动模块建立电扶梯梯级链的实体模型，并设置电扶梯梯级链各个部件的物理属性；

S3、根据电扶梯梯级链的拓扑结构和电扶梯梯级链各个部件的物理属性，设置电扶梯梯级链模型中各部件之间的连接关系，得到电扶梯梯级链模型；

S4、在所述电扶梯梯级链模型中设置传感器模型；

S5、对所述电扶梯梯级链模型进行在线时间积分计算，根据在线时间积分计算结果验证所述电扶梯梯级链模型的正确性；

S6、在SIMPACK中进行所述电扶梯梯级链模型的正常状态、链节距伸长故障状态、销轴和套筒磨损故障状态、滚子和齿轮磨损故障状态的仿真，并在正常状态和各种故障状态下分别进行离线积分计算；

S7、在SIMPACK软件的后处理器中提取正常状态和各种故障状态下的仿真数据和离线积分计算结果，对所述仿真数据和离线积分计算结果进行数据分析，得到电扶梯梯级链的各个故障形式下的故障数据规律。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电扶梯梯级链模型的结构包括梯级链、梯级链轮、主动轴、从动轴、导板和张紧装置；

所述电扶梯梯级链模型包括四个链轮、两个轴承、八个导轨和一个张紧装置，第一链轮和第四链轮在上端，第二链轮和第三链轮在下端，上端的两个链轮由主动轴连接，并且两个链轮的相位角相等，下端的两个链轮由从动轴连接，并且两个链轮的相位角相等，第一链轮和第二链轮在一个平面，并由闭合的第一梯级链条连接，第三链轮和第四链轮在一个平面，并由闭合的第二梯级链条连接，前进侧上曲线区段导轨一即第一导轨、前进侧下曲线区段导轨一即第二导轨、返回侧下曲线区段导轨一即第三导轨、返回侧上曲线区段导轨一即第四导轨分别设置在第一梯级链条的路径上，前进侧上曲线区段导轨二即第五导轨、前进侧下曲线区段导轨二即第六导轨、返回侧下曲线区段导轨二即第七导轨、返回侧上曲线区段导轨二即第八导轨分别设置在第二梯级链条的路径上，张紧装置安装在下端与从动轴连接。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述电扶梯梯级链模型中，所述主动轴设置绕z轴转动的自由度，是27号铰接的体，并且定义gamma方向的运动，主动轴采用27号铰接类型，使得主动轴恒速转动，所述第一链轮和第四链轮分别安装在主动轴的两端，并且与主动轴之间的铰接方式设置为零自由度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述电扶梯梯级链模型中，所述从动轴定于三个方向的自由度，分别是x、y、gamma，即所述从动轴设置绕z轴转动的自由度和横向及纵向的自由度，并设置一定的刚度和阻尼,所述第二链轮和第三链轮分别安装在从动轴的两端，并且第二链轮和第三链轮与从动轴之间的铰接方式设置为零自由度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述电扶梯梯级链模型中，所述导轨分别依次设置在第一梯级链和第二梯级链的路径上，起导向作用，使得梯级链按照既定的路径传递；

在所述电扶梯梯级链模型中，所述张紧装置与从动轴连接并建立弹簧力，用于调节从动轴的位置，所述张紧装置与从动轮之间定义1号弹簧力。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述S4中的在所述电扶梯梯级链模型中设置传感器模型，包括：

在电扶梯梯级链模型的从动轴上设置加速度传感器，所述加速度传感器定义在从动轴上，测量正常状态和各种故障状态下从动轴的横向振动加速度仿真数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S7中的在SIMPACK软件的后处理器中提取正常状态和各种故障状态下的仿真数据和离线积分计算结果，在SIMPACK软件的后处理器中提取正常状态和各种故障状态下的仿真数据和离线积分计算结果，对所述仿真数据和离线积分计算结果进行数据分析，得到电扶梯梯级链的各个故障形式下的故障数据规律，包括：

通过设置子结构链条的链节距参数得到链节距伸长状态故障；

通过设置子结构链条的销轴外径和套筒内径参数得到销轴和套筒磨损状态；

通过设置子结构链条的滚子外径和链轮结构的齿沟圆弧半径和齿面圆弧半径参数得到滚子和齿轮磨损状态；

在SIMPACK软件的后处理器中提取正常状态和链节距伸长故障状态、销轴和套筒磨损故障状态、滚子和齿轮磨损故障状态下的仿真数据和离线积分计算结果，所述仿真数据包括从动轴横向振动加速度数据，对提取的正常状态和各种故障状态下的仿真数据进行时域和频域分析，得到数据的时域和频域特征值，所述时域和频域特征值包括平均值、方差、峭度、重心频率、均方频率和/或频率方差，并对正常状态与各种故障状态下仿真数据的时域和频域特征值进行比较，根据数据特征值的分析和比较结果得到电扶梯梯级链的故障数据规律。