发动机振动信号分析方法研究及软件设计

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1、西北工业大学硕士学位论文发动机振动信号分析方法研究及软件设计姓名：孙开锋申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：吴亚锋20030301西北工业大学硕士学位论文摘要本文基于虚拟仪器技术设计开发了一套适用于航空发动机飞行试验振动信号处理与信息提取的应用软件。针对航空发动机振动试验数据，讨论了经典的信号处理方法及其具体实现。研究了小波变换技术在发动机试验振动数据处理中的应用。应用虚拟仪器技术，借助LabWindwos／CVI软件开发平台，设计开发了应用软件，并将该软件应用于发动机试验的振动数据处理，结果表明，该软件功能齐全、操作方便，达到了设计

2、要求。本文工作为我国航空发动机的设计、制造和试验提供了一种有效的工具。关键词：信号处理小波变换虚拟仪器发动机振动西北工业大学硕士学位论文ABSTRACTAvibrationsignalprocessingsoftwaresystemisdevelopedontheaero-enginetestingwhichisbasedonthevirtualinstrument(VI)technologyinthepaper．Theclassicsignalprocessingmethodsarediscussedandthewavelettransform

3、isinvestigated．Usingthesemethods，asofcwaresystemisdevelopedwiththetoolofLabWindows／CVIandthissoftwaresystemisappliedtothepracticaldataanalysisandprocessing．Currentapplicationshowsthatthesoftwarehasintegratedfunctionandisconveniencetouse．Alltheworkinthispaperofferedalleffectiv

4、esoftwaredevelopmenttooltodesign，manufactureandtestofaero·engine．Keywords：Signalprocessing鼢yelettransformsVirtualinstrumemAero—enginevibrationII。。。。．，。。。。，。三塑呈：譬呈耋蝥三薹墨耋耋-。．。。，，。。。。。．。，一第一章前言§1．1发动机振动及振动问题1．发动机的振动问题航空发动机是飞机的心脏，是一种高速旋转的流体机械，其运行中的振动问题十分突出。无论是在新机的研制过程，还是定型机的使用中，均

5、存在着不同程度的振动问题。在新机的研制试验过程中。由于设计中的考虑不足或制造中的工艺和装配问题，都会使得发动机在运行中产生振动；对于定型使用的发动机，尽管出厂前均实施了严格的转子平衡，并对主要部件进行了振动测试，但由于运输途中的磕碰，使用中的磨损、损伤及腐蚀，使得其振动品质不断恶化。振动的危害是十分严重的，轻则造成飞行员情绪紧张，影响操作；重则损伤发动机部件，减少使用寿命，危及飞行安全。据统计，发动机的结构强度故障90％以上是由振动导致或与振动有关。同时振动也会造成发动机燃油消耗量的增加，导致能源的浪费。近年来，随着我国逐渐从航空发动机的仿制道路

6、转向独立自主研制以来，由于结构和气动方面的要求，航空发动机的振动问题日益引起人们的重视。2．发动机振动的产生发动机结构复杂，零件很多，工作情况多变，激起发动机振动的力和因素很多。不仅不同类型发动机中各种激振力的大小不同、性质各异，就是同一种型号发动机中各台发动机的激振力的情况也有差别。这些激振力主要来自转子的不平衡，其根源是转子的动平衡超差及轴承的影响。其次是零件产生的激振力，例如各种齿轮的轮齿撞击，轴承制造误差、磨损或缺陷，传动轴和齿轮的不平衡。各种旋转零件装配不当，紧度、间隙或同心度超差等都能产生激振力。西北工业大学硕士学位论文另一类激振力是

7、由气体产生的，例如进气道中气流畸变，压气机放气或喘振，燃烧室燃烧不均匀和振荡燃烧以及噪声导致的随机激振力，喷油嘴个别堵塞或损坏、燃油管设计不当或油管振坏引起的不正常燃烧等都会产生对发动机的激振力。涡轮螺旋桨发动机因桨叶数目有限，桨叶后气流不均或遇到发动机上某些零、组件阻碍也能激起发动机振动。此外发动机上还有多种因素可能引起自激振动等。由于激振力是各式各样的，它们的大小不同，频率迥异，再加以发动机中某些结构的非线性，使得发动机的振动频带很宽、形式复杂。§1．2发动机振动分析的目的及内容借助计算机技术运用信号处理的方法对航空发动机飞行试验中所获得的振

8、动数据进行分析处理，提取其振动特征量，能使我们更充分的了解发动机的工作特性，为进一步更好地设计、改进、制造和使用发动机提供必要的依据。发