某型航空涡扇发动机试车振动异常现象分析

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1、么力，年4月沈阳航空工业学院学报Apr.2的7第24卷第2期10山滋alofsheny出堪L场1ituteofAer’onauti以EngineeringVol.24No.2文章编号:1(X)7一1385(2以y7)02一以刃1一03某型航空涡扇发动机试车振动异常现象分析回恩状王克明(沈阳航空工业学院飞行器动力与能源工程学院，辽宁沈阳11(X)34)摘要:对某型航空涡扇发动机在试车中出现的振动过大现象进行了测量和分析。在对发动机进行时域、频域和三维谱阵等分析后，发现发动机的振动与转频变化密切相关。根据发动机转子不平衡和不对中等故障的振动特征，发现不平衡振动是导致

2、01号发动机在试车中振动异常的原因;02号发动机试车振动中不对中特征明显。所得出的结论对该型航空发动机的故障诊断有一定的参考价值。关健词:航空发动机;振动分析;故障诊断;转子不平衡;转子不对中中图分类号:v263，4文献标识码:A航空发动机结构复杂、零部件众多、工作条件有明显的以旋转频率为特征的周期成分。苛刻，生产过程中有很多因素可能引起发动机的但时域分析不太容易看出所包含信息与故障振动异常。航空发动机的振动主要是由发动机转之间的联系，所以人们在工程中引人了频域分析。子部件旋转运动所引起的，本文就是根据发动机1.2频域分析的转子故障振动特征，对发动机的整机振动进

3、行工程上所测得的信号一般为时域信号，然而研究。在发动机的加工和装配过程中，常因转子由于故障的发生、发展往往引起信号频率结构的叶片、轮盘等旋转部件材质不均匀、加工和装配误变化。通过对所测信号的了解，观测发动机的动差等原因而产生质量偏心川或转子对中不良等态特征，往往需要频域信息。现象。当残余不平衡量或转子对中偏差过大时，频谱分析的目的是把复杂的时间历程波形，在发动机运转中会产生很大的不平衡力，导致发经傅里叶变换分解为若干单一的谐波分量来研动机的振动过大现象。发动机在试车中也常出现究，以获得信号的频率结构以及各谐波幅值和相因转子装配质量问题，而造成发动机振动超标问位信

4、息。题，严重的影响了工厂的正常生产。本文分析的频域分析是机械故障诊断中用的最广泛的信两台发动机在试车中出现了振动超标现象，两台号处理方法之一。频谱图形有离散谱和连续谱之发动机在本文中被简称为01号和02号发动机。分，前者与周期性及准周期信号相对应，后者与非通过振动信号的分析，发现01号发动机不平衡振周期信号及随机信号相对应。动现象明显，02号发动机有不对中的振动故障特2发动机转子不平衡和不对中振动征。的原理和特征1时域和频域分析方法特点2.1不平衡振动产生原理和振动特征1.1时域分析在所有的旋转机械中，转子的不平衡都不同时域分析的信号是最原始的信号，所以包含程度

5、地存在。它的特征是产生一个与转速频率相信息量大。时域分析波形有直观和易于理解等特同的正弦振动。不平衡是转动部件由于质量偏心点。某些振动信号在时域分析波形中具有明显的而造成的一种故障形式，当质心偏离转子轴心线振动特点，这时可以利用时域波形做出初步判断。或转子质量对轴心线呈不均匀分布时，转子转动如对于旋转机械，其不平衡故障较严重时，信号中将产生离心力、离心力矩或者两种情况同时发生。离心惯性力F的大小与偏心质量M、偏心矩e及收稿日期:2仪刀一02一似旋转角速度。有关系，即F二族田2。发动机转子作者简介:回恩状(1982一)，男，辽宁辽阳县人，在读硕士不平衡有以下的振动

6、特征川[2]:沈阳航空工业学院学报第24卷(1)在临界转速时振动幅值最大，当转速偏常机匣中机匣后机匣离临界转速时振幅下降。在发动机转速经过临界转速时相位也有明显的变化。(2)在频谱图上基频峰值显著高于其分频和倍频峰值。(3)振动的频率和转速的频率一致，特别是在临界转速附近，振动波形是比较规则的正弦波形。2.2不对中振动产生原理和振动特征甲食翻‘发动机转子是由压气机和涡轮两个部件组成的，两转子由联轴器相连接。对双转子发动机而圈1发动机水平和垂直测点位!示意圈言，高压转子和低压转子两个同心轴系中间有的靠中介轴承来支承。受加工、装配精度的影响，轴承和轴系会产生一定的不

7、对中，如果不对中量过大，将产生与转速同频的不平衡振动，还可能会出现二倍转速频率的振动，在频谱图上有明显的二次谐波谱值。发动机转子不对中偏差引起的振动有以下的特征[3]:(1)转子轴向振动增大，并大于0.5倍径向振动值。(2)在频谱图上可观察到转速二倍频或三倍频峰值高于基频峰值的典型现象。圈2临界转速时前水测点自谱圈3发动机试车振动数据与分析如图3所示:3.1发动机的振动测点分布介绍发动机在试车中，在发动机的前机匣、中机匣和后机匣处分别测取水平和垂直2个方向的振动，共6个测点，分别是:前机匣水平测点(简称“前水”)，前机匣垂直测点(简称“前垂”)，中机匣水平测点(

8、简称“中水”)，中机匣垂