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1、弹用涡喷发动机某次振动故障的诊断与分析 孙扬 ( 航天工业总公司3 1 所， 北京， 1 0 0 0 7 4 ) 摘要:介绍了弹用涡喷发动机某 次振动故障的现象，简要地论述了弹用涡喷发动机振动故障诊 断的理论基础，以振动信号频谱分析为主要手段，着重分析了这次振动故障的原因. 主题词:弹用涡喷发动机 振动故障故障诊断 频谱分析 1 引言 弹用涡喷发动机属于高速旋转机 械， 在高转速、高负荷和高温的 环境下工作。发动机工 作条件恶劣， 使发动机在工作期间容易出现振动故障。振动故障是涡喷发动机结构可靠性的 主要威胁之一， 轻者损坏零部件 ， 重者使整机失效。这不仅会在经济上造成损失， 而且会影响 发
2、动机研制工作进度。某型弹用祸喷发动机在研制过程中曾出现这类故障， 造成整机失效， 困扰研制人员较长时间。 本文论述了 振动故障诊断的理论基础， 介绍了弹用涡喷发动机振动监测和诊断系统， 应 用了弹用涡喷发动机振动监测和诊断系统分析了这次弹用涡喷发动机的振动故障。 a振动故障诊断的理论基础概述川 发动机相对于动平衡位置作 微幅 振动时， 其主导方程为: m x + c z 十 kx =A f ( t )( 1 ) 其中m 、c 、k 分别为质量阻尼 刚度矩阵; z . S , x 分别为振动位移、 速度、 加速度列阵. f ( t ) 是待诊断 确定的激励力列阵 ， A 是0 、1 元素构成的转
3、换矩阵. 令 一 :， 贝i (1) 式 表 示 一 M X +K Y= F( t ) ( 2 ) “ 一二 : ， 一 ; :， 一 0Af(r) 3 6 6匕 测量方程为: Y=儿x( 3 ) 其中H 是由0 、I 元素构成的转换矩阵。 对于线性系统而言， 其频响函 数与传递函数等价。 由( 1 ) 式可得到频响函数: H ( j co ) = 一 一牛一 -c o m+ j C t) c+rc ( 4 ) 如果设 激振力为 A .f ( t ) = 艺f e “ ( 5 ) 则 响应 力为 X 二 X 关 e i “ 一 。 Z m + j c u c + k ( 6 ) 测得的响应为
4、: 一 二 一 利 L x ( 7 ) 通常情况下， 如果响应中 含有哪些频率成分， 则就有相应的激振源; 频率 分量响应幅值变 化， 通常 表现相 应激振力的幅 值变化， 对这些变化的分析可以 诊断出故障。 3弹用涡喷发动机振动监侧和诊断系统川 图1 是弹用涡喷发动 机振动监测和诊断 系统。图中1 是弹用涡喷发动 机， 2 是压电加速 度传感器( B ( 2) 转子系统不对中; ( 3 ) 转子系统裂纹12 。 转子系统不平衡 量偏大可 能 性可以 排除，因为如果是 转子系统不平衡量偏大，发动机振动信号 基频成分也应该偏大。 从 上面 振动频谱的时间顺序上来考虑 是 整机振动值， 如果是转子
5、系统裂纹引 起二 倍频异常， 转子系统裂纹应该已 经较大且应该越 来 越严重， 而实际情况却不是。 所以转 子系 统裂纹的可能性也可以排除。 因此， 可知发 动机 振 动故障由发动机转子系统不对中 所起。 由 于发动 机振动异常， 试验后分解了发动机。 通过分解知道: 发动 机后轴承内 环烧结在 一 起， 轴承保持架出现飞 边、 变成深色， 滚珠变成黑色， 滑油油 池有 黑色片状物积聚。 又根 据参加发动机装配的人员反映，滑油管路残留未 冲洗干净的加工铝削。 发动机分解后， 清洗发动机滑油油路， 换上新的轴承， 发动机试 车台 试车工作正常， 发 动机振动状况良好。 5结论 由以上的振动频谱分
6、析和发动机分解结果可知发动机这次振动故障的原因为:发动 机 后支 承滚动轴承由于滑油压力变化残留 在滑油管路中的铝削被带入后轴承， 异物的引入造 成 滚动轴承异常磨损，发动机轴承异常工作引起发动 机转子系统不对中。 动机整机振动值虽然未超过报警值 l o g , 理， 将会引发灾难性故障。 值得注意的是， 发 但发动机后支承滚动轴承已经损坏， 如果不及时处 参 考 文 献 顾家柳 旋转机械振动诊断技术展望， 航空学报，1 9 8 9 . 2 刘雄、屈梁生转子监测和诊断系统，西安 交通大学出 版社，1 9 9 1 . 7 屈梁生、陈岳东 计算机辅助监测与诊断技术，西安交通大学出 版社，1 9 8
7、 9 . 1 2 一卜CJ 0口6 OJ3 1且 4 刘学 文 某发动机振动测试系统， 航天工 业总公司3 1 所，1 9 9 2 5 黄文虎 、夏松波等设备故障诊断原理、 技术及应用， 北京:科学出版社， 6 孙扬弹 用涡喷发动机振动故障诊断技术探讨，推进技术， 1 9 9 7 . 1 2 三戈含0口囚穴瑙尝11刊粤壕少班拐袋牟份娜甘吸 、-0艺 牛 一 畏 万爹借刁辱植咬 了 一一 一 一 一一一 -一 一一 一一- c尸份口一人 写已已 O eses. ， 一林 乡 - 一 .一 琴 诫 二 一 粉 一 纽 玉 少洲?。汽一出 于嘴谨，、攫操 当粗蒸绷洛蜡宾洲寡得侧刊圈 七巴已.二加目川
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