航空发动机滑油系统金属屑末在线监测技术

针对航空发动机滑油系统中金属屑末在线监测难、检测灵敏度低的现状,基于电磁感应原理,理论推导出了金属屑末通过传感器线圈引起的感应线圈输出电压的表达式,仿真分析了金属颗粒通过传感器时的输出电压,并通过相敏检波(Phase Sensitive Detection, PSD)技术对传感器感应线圈采集到的信号进行解调处理,以提高传感器的采集灵敏度。实验验证了在使用频率为80 kHz、幅值为±10 V的正弦激励信号对13 mm管径进行监测时,传感器对铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为80μm,对非铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为350μm;为感应式金属屑末传感器的设计提供了理论和技术支持,为航空发动机滑油系统中的金属屑末在线监测提供了技术保障。

直升机中减三相流金属屑末可达性

直升机中间减速器(简称“中减”)在飞溅润滑下运转,轴承会因润滑不充分或磨损产生金属屑末,若油池底部的金属屑末信号器无法及时吸附报警则会导致直升机出现故障。为此,基于CFD理论,应用Fluent18.2软件建立中减固-液-气三相流模型,应用RNG k-ε湍流模型及动网格技术,基于欧拉-拉格朗日耦合计算方法,采用VOF-DPM耦合模型仿真计算并分析金属屑末的可达性程度,且与试验获得了良好的一致性。结果表明,金属屑末在刚射入机匣内部时以其自身的运动状态为主导,在齿轮将润滑油完全搅动后以齿轮的运动状态为主导,并且运动的随机性与无序性极大,碰到机匣壁面反弹后会发生轨迹突变;所有金属屑末在机匣内均围绕齿轮有离心运动的趋势,且金属屑末的平均速度与距齿轮的距离呈非线性负相关;金属屑末在机匣内的可达性较弱,会在导油管的凹槽与回油孔口沉积,导致直升机无法达到实时报警监测,需对金属屑末易沉积的机匣结构进行改进。

基于FPGA的滚动轴承油液屑末检测系统

润滑油液中的金属屑末可反映滚动轴承的当前磨损情况,针对油液中的金属屑末检测系统实时性差、检测率低的问题,文中设计了一种基于FPGA的滚动轴承油液金属屑末检测系统。系统通过分析新型四线圈电感式传感器的实现原理,设计了四线圈电感式传感器、调理电路、激励信号源和数字信号处理采集系统。通过不同性质的屑末实验,得到300μm的铁屑末通过时传感器产生的感应电压幅值差为0.665 V,400μm的铜屑末通过传感器时产生的感应电压幅值差为0.445 V。结果表明:系统具有检测实时性好、灵敏度高的特点,对滚动轴承中的油液质量和故障评估有重要意义。

基于振动与滑油信息决策融合的航空发动机主轴承状态监控方法

目的 解决实际工作条件下航空发动机滚动轴承运行状态在线监测及故障诊断问题。方法 首先选用有效值作为时域特征参数,提出特征能量作为频域特征参数,与滑油金属屑末数作为融合的振动及滑油屑末信息。基于模糊推理理论将上述参数进行融合,通过选取隶属度函数,定义模糊推理规则,进行振动信号及滑油金属屑末信息的融合分析诊断轴承故障。开展航空发动机主轴承剥落扩展试验,安装振动及滑油屑末检测系统,同步采集轴承剥落全程的振动及滑油屑末信息,并应用所提出方法对所测得数据进行分析。结果 随故障扩展,振动信号有效值参数为总体上升趋势。频域特征能量随故障扩展升高到一定程度后下降,并产生波动,对轴承早期故障诊断较为敏感。滑油屑末为诊断轴承故障的重要信息,其变化趋势为单调递增,轴承故障后期,滑油屑末信息变化较为显著,对轴承后期的故障诊断较为敏感。结论 基于模糊推理理论的振动和滑油屑末信息融合方法可将不同信号进行故障特征综合分析,并可有效判别轴承的运行状态。