航空发动机叶片-机匣碰摩故障的机匣振动加速度特征分析及验证

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1、第40卷第l期航空发动机Vo1．40No．12014年2月AeroengineFeb．2014航空发动机叶片一机匣碰摩故障的机匣振动加速度特征分析及验证陈果，，冯国权，姜广义，李成刚，王德友(1．南京航空航天大学民航学院，南京210016；2．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：为了提取叶片机匣碰摩状态下的机匣振动加速度特征，利用航空发动机转子系统模型的试验器，进行了转子叶片一机匣的单点碰摩和偏摩试验，通过频谱分析和倒频谱分析方法，分析了机匣振动加速度信号的碰摩特征，结果表明：机匣振动加速度具有明显的周

2、期冲击特征，其冲击频率为旋转频率与叶片数的积，在频谱上出现了该)中击频率及其倍频，冲击的大小受旋转频率调制，在频率上表现出冲击频率及其倍频两侧出现了以旋转频率为间隔的边频带族。从倒频谱图中可以明显看出转频及其倍频的倒频率成分，并用实际航空发动机试车数据验证了分析结果。关键词：碰摩；叶片～机匣；加速度信号；航空发动机；振动中图分类号：TB132文献标识码：Adoi：10．13477~．cnki．aeroengine．2014．01．002FeatureAnalysisandVerificationofCasingVibra

3、tionAccelerationforAeroengineBlade-casingRubbingFaultCHENGuo，FENGGuo—quan。，JIANGGuang—yi2，LICheng—ganga，WANGDe—you(1．CoRegeofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；2．AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shengyang11

4、0015，China)Abstract：Inordertoextractthecasingaccelerationvibrationcharacteristicsunderblade-casingrubbing，rotorblade—casingsingle-pointrubbingandpavia~rubbingexperimentswereperformedwithaeroenginerotortestrig．Bymeansofthefrequencyspectrumanalysisandthecepstrumana

5、lysismethods，thecasingvibrationaccelerationsignalswereanalyzedinordertoextracttherubbingfaultscharacteristics．Theresultsshowthatthecasingsignalsunderrubbinghaveobviousimpactcharacteristics；theimpactfrequencyequalstheproductofrotatingfrequencyandthenumberofblades；

6、thereistheimpactfrequencyanditsfrequencydoublinginthefrequencyspectrum；thesizeofimpactismodulatedbyrotatingfrequency，SOthattherearefamiliesofsidebandsonimpactfrequencyandbothsidesoffrequencydoubling，andthesidebandsintervalequalstherotatingfrequency．Thereareobviou

7、sfrequencycomponentsoftherotatingfrequencyanditsfrequencydoublingintheCepstrum．Theanalysisresultsareverifiedbyusingtheactualaeroenginetestdata．Keywords：rubbing；blade-casing；accelerationsignals；aeroengine；vibration0引言磨损、叶片折断直至机械失效Ⅱ。国内外学者对碰摩故障的动力学机理和碰摩试验进行了深人研究-o1，

8、认识为了继续提高航空发动机推重比和结构效率，发动机转、静件间隙被不断缩小，这就加剧了转静间的了由碰摩故障导致的波形截头、倍频、分频以及混沌等特征和现象，并通过试验验证了理论分析的正确碰摩可能性，其中叶片一机匣间的碰摩尤其突出。转、性[7-9]。然而，对于航空发动机而言，其碰摩故障的主静碰摩故障的严重后果将使转、静子的