航空发动机整机振动的分析和控制方法_徐秋实.pdf

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1、航空科学技术12AeronauticalScience………&…Technology………………航空科学技术July.152014Vol.25No.0712-16July.152014Vol.25No.07航空发动机整机振动的分析和控制方法徐秋实*中航工业沈阳发动机设计研究所，辽宁沈阳110015摘　要：航空发动机整机振动故障是发动机工作中较为常见和危害较大的故障。本文综述了整机振动常见的故障类型,并介绍了整机振动的故障检测、分析和控制，对减小发动机整机振动的负面影响有一定参考价值。关键词：航空发动机；整机振动；故障检测

2、；轴承参数；振动控制中图分类号：V235.1　　文献标识码：A文章编号：1007-5453（2014）07-00012-05随着航空发动机推力和旋转速度的增长，发动机结构承故障；（11）局部共振；（12）转轴裂纹；（13）旋转失速与喘振；受的动态强度和振动载荷越来越大，在工作阶段发生振动故（14）不均匀气流涡动。航空发动机整机振动故障诊断的关键障的可能性也逐步增大。为此，振动故障状态需要被准确的监在于找到发动机振动状态参数与振动故障特征参数之间的[3]视和诊断，从而提高航空发动机的安全性、可靠性和寿命，增对应关系。强航空

3、发动机的适航性并减少飞机事故和维护费用。整机振动故障将严重影响航空发动机性能。在飞行中过量的振动会2整机振动分析[1]增加磨损，造成疲劳损伤，甚至导致严重故障和系统损伤。对整机振动进行有效的测量和分析，建立故障模式和识[4]因此，如何准确分析、早期诊断并及时排除发动机振动故障是别系统是减振排故的关键。发动机研制中十分重要的课题。2.1轴承故障检测方法发动机轴承发生故障的特征包括：（1）疲劳剥落损伤时，1典型故障类型轴承在运转中因为碰撞而产生冲击脉冲，在轴承剥落坑处碰安装在飞机或试验台架上的航空发动机，是一个无限多撞产生的

4、冲击力的脉冲宽度一般都很小，约为微秒级；（2）随自由度的振动系统。所谓发动机的整机振动，是指该系统在各着磨损的进行，振动加速度峰值和均方根（RMS）值缓慢上种激振力作用下所产生的响应。发动机故障会产生独特的发升，振动信号呈现较强的随机性，峰值与RMS值的比值从5左[2]动机整机振动，故障不同，振动特征也不同。右逐渐增加到5.5~6（；3）胶合时，外圈温度和振动加速度都有[3]发动机整机振动的主要故障类型包括以下几种：（1）转急剧上升的趋势。子不平衡、转子不对中；（2）转动件与静子件碰摩；（3）发动2.1.1超高频故障检测

5、机转子热弯曲；（4）发动机同心度问题；（5）发动机主轴承故文献[5]研究了使用接触和非接触振动传感器研发一障；（6）附件传动齿轮、轴承损坏，齿轮的振动故障，齿轮故障个用于预测/诊断涡轮发动机轴承的超高频（UHF）振动监如齿面磨损、齿面胶合和擦伤、齿面接触疲劳、弯曲疲劳与测系统的可行性，其中对Impact公司的UHF振动监测系统断齿、齿面烧伤等；（7）轴承座连接松动、转子支承结构间隙Impactenergy进行了研究，该系统可对高频振动/声发射数据超差；（8）弹性支承故障；（9）油膜振荡；（10）挤压油膜阻尼器的特征进行提

6、取和分析，以评估涡轮发动机轴承和齿轮箱的收稿日期：2014-05-19；录用日期：2014-06-27*通讯作者.Tel.:024-24281756-6E-mail:xuqiushi7589@126.com引用格式：XuQiushi.Analysisandcontrolmethodsofwholeaeroenginevibration[J].AeronauticalScience&Technology,2014,25(07):12-16.徐秋实.航空发动机整机振动的分析和控制方法[J].航空科学技术，2014,25(07

7、):12-16.徐秋实:航空发动机整机振动的分析和控制13健康程度。ImpactEnergy系统的工作流程如图1所示。实际工作文献[8]采用小波变换对整机振动故障的碰摩现象中，从多传感系统获得声振数据（可在1～100kHz的振动声学进行了识别。根据5个可能的振源：不平衡、轴承滚珠旋转范围清楚的识别具体的故障频率），采用多频谱特征提取模块（BSF）、轴承外跑道接触（BPFO）、轴承内跑道接触（BPFI）、处理高带宽数据，提取宽带和窄带数据的时域和频域特征，并碰摩，采用与之相关联的小波参数重构信号。为了识别每个将这些特征作为

8、故障分类器模块的输入。文献试验结果表明，振源，定义一系列滤波器，每个滤波器能隔离相关振源的对超高频振动监测系统具备在频谱的多倍波段和隔离波段初步应频率，因此，使用直接滤波算法对原始信号进行滤波。该[5]提取有用故障和预测信息特征的能力。方法的优点是小波分析能实时识别振源，且能隔离非线性时间相关源。先进的多谱之后，采用