Анализ авиационных двигателей

Специализированные технологии вибрационного анализа, различные по инструментальному исполнению, мобильные и_стя1щанагунб1ъ, используются для анализа работоспособности авиационных двигателей. Технологии вибрационного контроля и анализа применимы для определения превышения допустимых вибраций в турбовентиляторных и реактивных двигателях. Приборы объединены в логические модули и обрабатывают данные по вибрациям для оценки состояния двигателя. Переносные диагностические блоки помогают механику указать источник неисправности, в то время как непрерывно работающие датчики сообщают пилоту о любых отклонениях от оптимального режима работы.

Расчет машин и инженерное дело

Данные по вибрации становятся важной частью создания и применения новых машин и производственных процессов. Сведения, получаемые от подобных или таких же машин, могут пригодиться на этапе предварительного проектирования. Испытания прототипа новой машины и системы допускаются на конечном этапе проектирования, и результаты тестирования дополняют проект.

 

Оборудование для вибрационных измерений

Данные по вибрации получают в результате следующих процедур: (1) прикрепляя датчик к машине в разных местах, обычно на корпус и посадочные места подшипников, и (2) портативным анализатором, подсоединенным к датчику и записывающему устройству.

Датчики

Датчик для вибрационных измерений - это акселерометр. Он содержит пьезоэлектрические пластины, преобразующие механическую энергию в электрические сигналы. Часто пластины нагружены массой, которая движется под воздействием вибраций и оказывает давление на пьезоэлементы, которые отзываются на это электрическими сигналами.

Портативный анализатор вибраций

Портативный анализатор вибраций содержит микропроцессор, который преобразует электрические сигналы в единицы ускорения во времени, выполняет БПФ и запоминает данные. Он может быть запрограммирован на подачу сигнала тревоги с выводом данных на индикатор, данные из памяти анализатора могут быть скопированы на персональный или более мощный компьютер для выполнения сложного анализа, архивирования, восстановления записи.

Источники вибрации

Все механизмы с движущимися частями в процессе нормальной работы порождают силы. Когда состояние механизмов меняется вследствие износа, изменения условий эксплуатации, нагрузки и т.д., то же происходит и с силами. Понимание динамики механизма и того, какие силы вызывают соответствующие частотные компоненты колебаний, является ключом к пониманию источников вибрации.

Вибрации происходят совсем не случайно, имеются физические причины, так называемые вынуждающие воздействия, и каждая компонента вибрационного портрета вызывается только ей присущим вынуждающим воздействием. Компоненты, которые создают портрет, представляют собой дискретные максимумы в БПФ, или кривой частотного представления.

Форма вибрационных колебаний является результатом разбалансировки сил. Уточним, что баланс в движущийся системе имеет место, когда, несмотря на все силы, генерируемые ею и воздействующие на нее, система находится в состоянии равновесия. В реальных условиях, однако, всегда имеется некоторый уровень раз-балансировки, и все машины вибрируют в не-которой степени. В этом разделе обсуждаются распространенные источники вибраций вращающихся механизмов, а также механизмов, совершающих возвратно-поступательные и/или линейные движения.

Вращающиеся механизмы

Вращающиеся механизмы имеют один или более элементов, которые вращаются на валу, такие как подшипники качения, крыльчатки и другие роторы. В отлично сбалансированной машине все роторы вращаются точно вокруг осевой линии и все силы уравновешены. Однако в промышленных механизмах обычно имеет место разбалансировка. В дополнение к ней, вибрация может быть вызвана нестабильностью среды, протекающей через вращающийся механизм.

Разбалансировка ротора

Механическая разбалансировка - не единственная форма потери равновесия сил, которые воздействуют на вращающиеся элементы колебания, или колебания, повторяющиеся через определенный интервал времени, называемый периодом Т. Рис. 43.6 иллюстрирует форму кривой периодического движения во времени опоры подшипника паровой турбины. Величина смещения откладывается по вертикали, или оси Y, а время - по горизонтали, или оси Х. Кривая, показанная на рис. 43.6, является суммой всех вибрационных компонент, генерируемых вращающимся элементом и структурой опоры подшипника турбин.

Гармоническое движение

Простейший вид периодического движекг* или вибрации, показанной на рис. 43.7, назьаа- ется гармоническим. Гармонические движения повторяются каждый раз, когда вращающийся элемент совершает один полный цикл.

Зависимость между смещением и времена* для гармонического движения может быть выражена как:

X = X0sm cot.

 

 

2к

 

Рис. 43.6. Типичное периодическое движение

 

 

43.8. Пример вибрационной кривой

 

Максимальная величина смещения Хд называгаа амплитудой. Период Т обычно измеряется ■ sr>njax, а его обратная величина - частота ■л -пин/, измеряется в циклах за секунду, или

Другое представление частоты - круговая частота со, измеряемая в радианах в секунду: со=2nf.

Из рис. 43.6 видно, что полный цикл вибраций завершается за 360°, или 2л радиан (то есть за один полный оборот). От этой точки функция начинает новый цикл.