一種發(fā)動機軸承故障智能檢查儀的設計

李薇

摘要：主軸軸承是航空發(fā)動機的重要零件之一，它的運行狀態(tài)直接影響著飛機的安全和飛行性能。為了實現(xiàn)航空發(fā)動機手動轉(zhuǎn)子試車時的軸間和其他滾動軸承的故障檢測，本設備通過測量振動加速度有效值和監(jiān)聽耳機聲音來判斷軸承是否存在故障以及進行故障定位。該設備還可擴展應用于燃汽輪機和其它機械手動轉(zhuǎn)子試車時的軸間和其它滾動軸承的振動檢測。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機 軸承 故障

中圖分類號：TH133 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

在飛機發(fā)動機中，最關(guān)鍵的零部件之一是主軸軸承，根據(jù)統(tǒng)計，主軸軸承故障占飛機機械故障的60%以上，因此，主軸軸承故障定期檢查和及時排除對飛機的性能和飛行安全有著直接影響，對提高飛機運行的可靠性、降低維修費用也起到重要作用。

發(fā)動機軸承故障檢查儀通過檢測和分析航空發(fā)動機手動轉(zhuǎn)子試車時的軸間和其他滾動軸承的振動值，結(jié)合監(jiān)聽耳機聲音的來判斷軸承是否存在故障以及進行故障定位。

1 項目方案

發(fā)動機軸承故障檢查儀采用模塊化設計，系統(tǒng)電路設計分為5個模塊，即信號輸入模塊、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示驅(qū)動模塊和電源模塊。在分別規(guī)定其相互間的接口信號及要求后，對5個模塊進行設計，并按接口要求完成整個產(chǎn)品的整合與測試。其模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 信號輸入模塊與信號調(diào)理模塊

信號輸入模塊實現(xiàn)振動信號的采集、放大與放大比例選擇，與信號調(diào)理模塊接口，并對信號按照用戶的選擇進行調(diào)理。

信號放大器根據(jù)用戶選擇的“1：1”或“1：10”開關(guān)設定合適的放大倍數(shù)；濾波器的截止頻率可以通過編程來設定，這樣可以實現(xiàn)用戶對工作頻段的選擇；系統(tǒng)采用AD公司的AD736 有效值轉(zhuǎn)換器將振動加速度信號轉(zhuǎn)換成有效值信號；AD轉(zhuǎn)換器 采用AD公司的7822，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸給處理模塊。

2.2 數(shù)據(jù)處理模塊

數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)頻率選擇按鈕選擇的頻段對濾波器的截止頻率進行設定，同時發(fā)送控制信號給AD轉(zhuǎn)換器，接收AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，進行振動加速度有效值的百分比轉(zhuǎn)換后，發(fā)送控制信號給LED驅(qū)動電路。

2.3 顯示驅(qū)動模塊

該模塊根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊計算的結(jié)果點亮相對應的發(fā)光二極管，用來表示振動加速度的有效值大小，同時驅(qū)動用來指示用戶所選擇頻段的發(fā)光二極管。該模塊還將調(diào)理和匹配后的振動信號輸出到耳機，供判斷故障使用。

由于需要驅(qū)動的發(fā)光二極管較多，設計對單片機的IO口進行了擴展，擴展后驅(qū)動模塊可以滿足驅(qū)動發(fā)光二極管的需要。

2.4 電源模塊

電源模塊主要功能是在面板電源按鈕被按下后后，由按鈕控制芯片輸出使能信號，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器開始工作，提供給電路+5V和-5V的穩(wěn)定電壓。當面板電源按鈕再次按下后，按鈕控制芯片切斷DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作。

3 軟件設計

軟件為單片機程序，采用C語言進行設計，軟件的框圖如圖2所示。

4 測試情況

發(fā)動機軸承故障檢查儀測量數(shù)據(jù)見表1。

由表中數(shù)據(jù)可以看出，實測結(jié)果均與理論數(shù)值相符，該設備達到了設計要求。

5 結(jié)語

發(fā)動機軸承故障檢查儀操作簡單、使用方便、性能穩(wěn)定，為發(fā)動機維護提供了可靠的保證，目前已應用到了某型飛機發(fā)動機的軸承故障檢測中。該設備還可擴展應用于燃汽輪機和其它機械手動轉(zhuǎn)子試車時的軸間和其它滾動軸承的振動檢測。

參考文獻

[1]吉晨.《航空發(fā)動機軸承故障智能診斷方法研究》.北京化工大學，2014碩士論文，P4.