v2500发动机振动配平简析

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1、V2500发动机振动配平简析【摘要】航空燃气涡轮发动机是一种高速旋转机械,转子虽然经过严格的平衡，但工作时依然存在振动现象。在发动机正常使用过程中，随着轴承和叶片的磨损，燃烧室以及高低压压气机、涡轮叶片灰尘的积累，发动机的振动值会慢慢变大，因此需要配平。但在实际工作中，工作者依然对配平程序表示不解和困惑，一方面相对于发动机配平常见的三圆平衡法，IAE使用的是三矢平衡法；另一方面，通过机载计算机程序仅仅是简单的输入数据，甚至仅需要按动数个按键，不能对配平方法有一个完整、连贯的认识。本文将介绍V2500发动机振动监控系统及三矢平衡法的原理，并简要分析V2500发动

2、机配平两种方法的实现方法。【关键词】振动;平衡；三矢法；V25000引言V2500发动机是IAE公司推出的一款市场占有率较高的双转子、轴流式，高涵道比单通道推力级别、单通道推力级别涡轮风扇发动机。V2500除了采用避免有害振动的结构设计外，还配备了一套完整的机载振动监控和故障诊断设备，为一线维护及发动机趋势、性能监控提供了支持。此外，AMM中还提供了纠正发动机振动值偏离的相关程序，借助机载计算机程序即可完成发动机配平的计算工作。1V2500的振动监视系统及三矢平衡法现实中的振动现象很复杂的，发动机振动是其结构受到激振力作用后的响应。如气体流经发动机的通道、燃烧

3、不均匀形成的气体激振力，转子不平衡、风扇、齿轮传动及轴承振动等引起的机械激振力，以及声学激振等。这些激振力综合作用的结果，使发动机产生了一种随机性的振动现象。这种振动现象很难用理论计算方法进行分析，而需要采用一个完整的监控系统实现对振动的监控与故障诊断。V2500发动机的振动监控系统包括采集和分析两大部分，采集部分包括安装在风扇机匣左上方将振动转化为电信号的压电晶体传感器，以及将Nl、N2转速转换为频率的相关转速传感器；EVMU作为分析部分收集自压电晶体的振动频率信号，以及来自转速传感器的Nl、N2转速频率信号。在EVMU中，左右侧发动机的模拟信号通过通道模块

4、完成滤波，并将加速度及N1转速信号传输给平衡模块完成不平衡位置和幅值的计算，最后通过数据生成模块接受发送来自诸如CFDS的数字信号。通过振动监控系统，实现了V2500振动值的实时监控、不平衡数据、频率及咨询等级的计算、分析、存储，并通过CFDS系统完成振动值的航段报告、加速度计构型等功能。通过对发动机振动的全方位监控，保障了发动机的正常工作。对于三矢平衡法，是在平衡测试中以转子的不平衡量应用三个向量的关系，以确定出转子的轻点方位和大小。在第一次试车得到残余不平衡量的向量■及相位角alo以0B的长度为半径等比例在极坐标纸上作出基圆。由相位角al确定0B。在任意一

5、个已知方位(一般放在B0的延长线上)加一已知配重Q,再一次试车测得第二个向量■及向量角a2,则向量■表示的是残余不平衡量与试调平衡量的合成向量。连接BE,把BE平移至原点0得到0C,则向量■则等同于试调平衡量单纯存在时所代表的不平衡量大小向量。已知配重Q在0Q延长线上，则0C与0Q的夹角B实为试调不平衡量滞后于试调配重Q所在位置的角度，令■,0即为滞后相位角。由向量的相互关系及余弦定律，求得向量・，■=■BE2=0E2+0B2-20B-0E•cos(al-a2)■=■sinP=■•sin(aH-aH)■=■GO*•Q应用OB起顺时针旋转B,便可找到重心方位，其

6、反向延长线即为轻点方向。在轻点方向加载Q2二GO,即可消除转子的残余不平衡量。2V2500配平方法的实现V2500发动机风扇叶片的配平有两种方法，其中一步法是IAE以大量发动机试车数据为基础，统计出各转速下振动时的滞后相位角及质量系数，并以此为参考，通过实际发动机振动值、转速、相位角计算出配平配重及安装相位角；试重法则是通过加装试重块的方式求出发动机的残余不平衡量，运用数学工具计算出配平配重及安装相位角。发动机实际振动数据的采集直接决定着配平效果。振动值数据可以采用地面数据、人工输入数据和飞行数据。当飞机在空中N1转速稳定在设置的特定的转速上和规定的时间时，飞

7、行数据由被EVMU自动记录；在地面可以通过试车将N1转速稳定在85%、83%、81%三个推荐转速获得振动数据。不管是人工手动配平还是通过EVMU计算配平方案，都要考虑配平块的初始构型。因此，要确认EVMU记录的配平块初始构型和实际配平块的构型一致，获得24颗螺栓(进口整流锥法兰盘)上配平块及A、B两种螺栓孔的位置，其中A孔作为进气整流锥整流罩的安装孔是不能安装配平块的。最后还需要确认36颗螺栓(前风扇叶片固定环)上的配平块位置。不管是24颗还是36颗螺栓，均为面向发动机,从定位标志点逆时针开始计数。这里还需要引入一个概念，即配平块的组合，IAE将配平块的组合细

8、分为两类：一类称为配重组(weight