航空发动机轴承故障信号传递路径研究

发布时间：2020-04-24 02:35

【摘要】：航空发动机轴承作为转子系统的支承部件,其运行状况的好坏将直接决定发动机的翻修间隔周期。一旦发生轴承失效,可能造成发动机空中停车事故。因此,建立对航空发动机主轴承的实时状态监测具有重要意义。本文以某型航空发动机主轴承为研究对象,利用有限元软件完成了对轴承故障信号可传递性机理研究、航空发动机振动测点优化布局研究及轴承故障信号传递路径分析。具体研究内容如下:(1)开展基于显式动力学的轴承故障信号可传递性机理研究。通过对建立的滚动轴承实验台有限元模型进行显式动力学仿真,提取实验台运转过程中故障轴承及实验台的振动响应,从应力和振动加速度两个方面研究滚动轴承故障信号在实验台中的传递机理;(2)开展航空发动机振动测点优化布局研究。对故障轴承进行动力学仿真,确定发动机轴承因滚道损伤而产生的冲击力时域特征。将该时域特征简化后,施加到航空发动机模型上,进行冲击响应分析,提取外机匣具备放置振动传感器条件测点的振动响应数据,通过对比这些测点响应情况,选择出对轴承故障较为敏感的振动测点,进而对安装在航空发动机机匣部位的振动传感器的布局进行优化,从而达到对发动机轴承的振动信号进行准确监测的目的;(3)开展航空发动机轴承故障信号传递路径分析。对发动机有限元模型进行结构固有特性分析,确定系统易激发的固有频率。以易激发固有频率为中心、两侧涵盖轴承特征频率为求解范围,进行有限元传递路径分析。通过求解轴承故障点到外机匣测点的多条路径的振动能量传递系数,确定轴承故障信号主要振动传递路径。掌握轴承故障信号传递的主传递路径,得到主要路径的固有频率,可指导、建议轴承故障诊断的解调带宽的选择。
【图文】：

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最后依据发动机承力框架选择轴承故障点到外机匣测点的多条振动传递逡逑路径，对之进行有限元传递路径分析，从而确定轴承故障信号主要振动传递路径。逡逑本文组织架构如图１－２所示。逡逑６逡逑

滚动轴承,实验台,实体模型

逦＾导到《３承故逡逑ｔ—１＾逡逑图２－４滚动轴承动力学分析流程逡逑Ｆｉｇ．邋２－４邋Ｄｙｎａｍｉｃ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｒｏｌｌｉｎｇ邋ｂｅａｒｉｎｇ逡逑２．３．２几何及有限元网格模型建立逡逑选用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ软件作为显式动力学分析的前处理，利用该软件灵活、逡逑高效的建模功能和划分网格功能，建立外圈故障轴承实验台实体模型。其中，需对逡逑模型进行简化，即忽略模型倒角、不计轴承各部件的弹性变形并不考虑油膜和径向逡逑游隙对模型的影响［５７１。由此，建立得到的几何实体模型，如图２－５所示。逡逑并建立轴承外圈故障，在轴承外圈滚道上预置如图２－６所示的缺陷，其大小为逡逑０？邋１邋ｍｍｘ0．５ｍｍｘ邋１２ｍｍ邋0逡逑Ｉ＃逡逑图２－５滚动轴承实验台实体模型逦图２－６滚动轴承缺陷处逡逑Ｆｉｇ．邋２－５邋Ｓｏｌｉｄ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｒｏｌｌｉｎｇ邋ｂｅａｒｉｎｇ邋ｔｅｓｔ邋ｒｉｇ逦Ｆｉｇ．邋２－６邋Ｄｅｆｅｃｔ邋ａｔ邋ｔｈｅ邋ｒｏｌｌｉｎｇ邋ｂｅａｒｉｎｇ逡逑对滚动轴承实验台各部件的材料进行设置，其具体各部件单元类型、材料参数逡逑如表２－２所示。逡逑１６逡逑
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V263.6

【参考文献】