航空发动机检测技术论文
航空发动机检测技术论文
在科学技术不断发展的过程中发动机系统越来越复杂，发动机检测技术也在不断提升。学习啦小编为大家整理的航空发动机检测技术论文，希望你们喜欢。
航空发动机检测技术论文篇一
航空发动机磨损故障检测技术
摘要：为了研究航空发动机磨损故障检测技术，本文主要介绍了：油液理化分析法、光谱分析方法、磁塞分析法以及铁谱分析方法。同时介绍了这几种故障检测技术的应用。目前主要通过滑油光谱分析仪和铁谱分析仪针对滑油系统中所含的金属元素含量和磨屑进行检测，以得到的金属元素含量和磨屑参数的数据为基础对发动机的故障进行检测。本文研究可以作为航空发动机磨损故障检测过程中的参考。
关键词：航空;发动机;磨损故障;铁谱分析
前言
在科学技术不断发展的过程中发动机系统越来越复杂，这些复杂的系统虽然使飞机的飞行更加稳定，但是一旦在飞行过程中发动机发生故障就会造成飞机的失控，带来不可挽回的重大损失，因此应当及时的对发动机的故障进行检测以保证飞行的安全和可靠，从多年的发动机维修经验中可以看出航空发动机功能失效和失控主要是因为发动机内部机件存在的异常机械磨损所造成的。
1.航空发动机机械磨损故障的常用检测技术及其应用
由于机械磨损对航空发动机的影响是非常大的，因此我国的很多民航机构都在致力于研究航空发动机机械磨损的检测，目前，在我国，对航空发动机磨损进行检测时候主要有以下几种方法：首先是磁塞分析方法;其次是油品理化性能分析法;再次是光谱分析法;最后是铁谱分析法。其中每一种不同的检测技术都有不同的检测范围，其中光谱分析的检测有效范围为小于5微米，最大范围为10微米。铁谱分析的有效范围为1-200微米，而磁塞分析的有效范围为大于50微米。下面对这些技术的检测原理以及每种方法的具体应用进行简单的介绍。
1.1 磁塞分析法及其应用
在对滑油系统中磨损颗粒进行收集的过程中比较简单的方法就是磁塞分析法。磁塞分析法的原理是在回路中的综合油箱中插入磁塞，这样能够在将油液中的磁性颗粒过滤出来的同时将其定期取出。为了对吸附的磁性颗粒进行分析判断，并判别颗粒的大小和数量等特征，维护人员需要借助放大镜或肉眼进行观察，进而可以判断是否需要更换润滑油。这是一种简单快捷的方法。能够检测尺寸较大的金属磨屑，但是这种方法主要存在着对于微小颗粒和非磁性颗粒没有作用的缺点。
在进行检测的时候在发动机润滑系统中永久的安装着磁塞、封油阀和一个磁性探头构成了整个磁塞，磁铁会在探头插入以后暴露在循环着的润滑油中，为了防止漏油，，应当定期的把磁性探头取下时以保证主体内的封油阀会自动封闭油出口，通过对线路动作的控制可以在磁塞磨屑过多的时候将主机停止运行。必须在润滑系统中能得到最大捕获磨屑机会的地方安装磁塞，最好装在管子的弯曲部位。
1.2 油液理化分析法
滑油的油品质量会在发动机逐渐使用的过程中劣化，就会影响润滑效果，因此首先为了确定最经济有效的更换滑油的周期以减少机械磨损故障的发生可能性应当对滑油理化指标的变化情况进行监控。然后为了提高滑油使用的科学性、有效性应当以检测结果为基础进一步的对滑油的衰变特性进行分析。基于以上两个目的进行油液理化分析。
在具体的故障检测过程中首先要弄清楚油液降解和污染的主要途径及其重要表征参数：其中油液降解的主要表征参数有粘度、总酸值、总碱值、氧化深度、硝化深度、确酸盐、抗氧剂水平、抗磨剂水平等，这种油液变质方式的途径主要有氧化、硝化、磺化、添粘以及加剂损耗。而油液污染的主要途径有燃料稀释、水分、冷却剂、积碳以及固体杂质，表征参数主要有闪点、粘度、燃料水平、水含量、冷却剂水平、不溶物含量以及积碳水平。
具体的油液理化分析测试方法和内容如下：戊烧不溶性实验测试、不溶物含量、积碳水平;粘度实验测量粘度;总酸、碱实验测量总酸值和总碱值;相对密度实验、闪点实验测量燃料水平;红外分析实验测量氧化程度、销化深度、硝酸盐、抗氧剂水平、抗磨剂水平、冷却剂水平。
1.3 光谱分析方法及其应用
在原子物理学的介绍中，带正电的原子核和围绕其运转的电子组成了物质结构的原子，由于各层电子所含的能量级在正常情况下是最低的，这时的原子状态成为基态，当诸如光照、电弧冲击、辖射等外来能量被基态吸引以后，核外电子在吸收能量以后就会从能量较低的能级跃迁到能量较高能级的轨道上去，是原子处于激发状态。由于这时候原子是非常不稳定的，返回基态的趋势比较强，在原子由激发态返回基态的过程中，吸收的能量会以一定频率的电磁波形式被福射出去。
为了了解所对应元素的含量，应当通过一定的方法将用特征波长的射线激发原子后福射强度的变化测量出来，这就是原子吸收光谱分析法。另外一方面，为了测得其发射辐射线的特征波长，利用一定的方法将含有多种金属元素的原子激发后的辐射线特征波长测量出来，这就是指的原子发射光谱分析法。滑油光谱分析既有缺点也有优点，优点主要是能够及时的发现发动机内部机件早期的粘着磨损和磨屑磨损故障征兆，同时具有较高的灵敏度，但是对于疲劳磨损故障征兆很难发现，同时磨屑准确度太低。
在光谱分析法的应用中，首先对数据进行处理，然后进行模式识别。在数据处理的和模式识别的过程中应用BP神经网络工具来实现，通过滑油光谱分析可以定性判断出发动机内部构件磨损等故障，主要包括：主轴承严重磨损、附件机匣轴承和轴承保持架磨损、附件机内齿轮磨损、轴间轴承磨损、离心通风器壳体磨损、封严圈严重磨损等。
1.4 铁谱分析方法及其应用
采用磁性的方法，以磁谱仪为工具将于润滑油中的金属磨屑分离出来就是铁谱分析技术，同时将分离出来的金属磨屑按其尺寸大小依次、不重叠地沉淀到一块透明的基片上得到谱片，在进行观察的过程中进行分析就可以得到磨屑的形态特征、尺寸大小及其差异，这样就得到了磨屑的表面形貌和成分。另外，在铁谱显微镜上加装相应的光密度计分析大小磨屑的相对含量。运用铁谱分析技术能够有效的检测机械磨损，同时还可以研究磨损机理。
铁谱分析方法的不足主要表现在以下几个方面：首先是存在着一定的误差，无法有效的控制这些误差;然后运用铁谱分析方法的操作人员的专业水平和经验必须要达到很高的要求;最后，对于一般人员进行现场快速分析的工作不适合应用铁谱分析方法。
在铁谱分析法的应用过程中，首先确定主要表征磨屑的参数，然后进行BP神经网络的编程，并有灰色关联度在MATLAB中实现故障的模式识别，最后实现铁谱数据分析GUI界面的实现。这样由录入的表征磨屑的参数，直接输出训练后的矩阵，进而刻意判断出属于那种故障模式，在人机交互的过程中使结果更加直观。
2.总结
通过前面的研究可以看出有多中方法可以对航空发动机磨损故障进行检测，但是在具体的检测过程中应当综合应用各种方法，有效的检测到发动机的故障，避免发生安全事故，后续还应当对上述各种技术的具体应用进行更加深入的研究。
参考文献：
[1]谢小鹏.基于能量耗损的发动机故障诊断方法研究[J].润滑与密封，2011，36(05)：117-119.
[2]佟彦斌.关于金属磨损自修复技术对汽车发动机磨损维修的应用[J].城市建设理论研究(电子版)，2011，03(21)：143-145.
[3]李咏.油液分析技术在发动机磨损故障中的运用[J].实验科学与技术，2014，34(01)：36-38.
航空发动机检测技术论文篇二
航空发动机钛合金衬套的检测技术
摘 要：航空发动机内部有很多类型的衬套，其中包括碳钢和钛合金类衬套。为了顺利完成该类型零件的检测任务，经过多次的试验分析，摸索数据，我们逐渐掌握了该类型零件的检测方法，为后续加工该类型的零件摸索出了一套成熟的检测经验。
关键词：衬套 ; 测量; 薄壁 ; 壁厚差 ; 圆柱度
中图分类号：V26 文献标识码：A
衬套作为航空发动机某部位的重要组成部分，用于壳体内部齿轮和轴承的安装，衬套的材料有碳钢和钛合金类之分，为了减轻发动机的重量，以钛合金种类的衬套居多。钛合金衬套在加工中极易变形，所以有自己独特的一套加工工艺方法，加工后的衬套的检测更是难上加难，一直以来都没有什么特别好的检测方法，检测效率低下。本文就从衬套的通用和专用的检测方法入手，阐述了钛合金衬套如何在自由状态下做到准确的测量。
1问题的提出
由于衬套壁薄，为了防止铣加工三个Ф20mm的月牙槽时变形，先将三个均匀的月牙槽铣削出来，以精加工的内孔为基准，用液性塑料涨紧夹具装夹，精车外圆，但是工件壁太薄，极易变形，对温度也很敏感，而且存在应力集中现象，检测结果不合格，现场加工尺寸与成品检验尺寸存在一定差异。为解决此问题，工艺方法上采取了缩严加工尺寸公差的方法，将零件尺寸加工至中差范围，但同时也增加了测量的难度。由于内孔尺寸为mm，外圆尺寸为 mm，而且内孔有3个1mm深的月牙槽，加工极易变形，加工的圆柱度、内孔和外圆的圆柱度要求分别为0.005mm。 [1]。
1.1 检测方案分析
由于图纸中规定的设计基准为测量基准，而衬套壁薄，且内孔均匀分布着三个Ф20mm的月牙槽，测量面较短，所以零件检测难度较大，以下针对三个技术条件和两个尺寸的检测方案及过程进行分析论证。
1.2对外圆圆柱度及尺寸mm的检测方案分析
圆柱度公差带是半径差值为0.005mm的两个圆柱面之间的区域，且圆柱面必须位于半径差为0.005mm的两个同轴圆柱面之间。
2检测方案分析
2.1方案一：
外圆圆柱度对于轴类零件检测可以利用顶针孔，在偏摆仪上检测。而对于衬套类零件没有顶针孔，这样就必须借助于杠杆千分尺测量。由于检测尺寸mm和检测外圆的圆柱度的检测部位相同，所以在用外径杠杆千分尺检查的mm同时也能检测外圆的圆柱度，即多点测量。
首先按外圆尺寸mm要求，选用100～125mm的外径杠杆千分尺，再用100mm的块规校对外径杠杆千分尺，校对杠杆千分尺后记录修正值，用外径杠杆千分尺对外圆进行多点测量，记录所测数值。每一部位测得的实际值为外圆的近似值，所测值中，最大值与最小值之差为外圆圆柱度，且半径差不大于0.005mm。在测量过程中，由于所测量的是薄壁零件，所有测量力不能太大，但必须保证在测量过程中侧头与衬套表面连续接触，否则易造成零件变形，测量力也不能太小，做大力度适中，否则不能反映出零件的真实状态，测量出的零件数值不是零件的真实值。通常选用的静态测量力应小于1N。[2]
2.2方案二：
用V形块法检查圆柱度，用千分尺检查外圆尺寸。
将衬套放在平台上的V形块内，用夹紧装置固定，且衬套可以自由转动。将千分表装入万能表座的表架内，调整千分表位置使之位于衬套的最高点。在被测零件回转一周过程中，测量某个横截面的最大与最小读数，连续测量若干个横截面，取其中各横截面所测得的所有读数中最大与最小读数值公差的一半，即为该零件的圆柱度误差。
3检测方案的确定
经过实际测量比较用外径杠杆千分尺测外径圆柱度和外径尺寸方便准确，而且在实际检测中操作方便易行，对于有合格资质的检验人员来说都可以做到准确的检测，但在实际操作中要注意测量力的因素。
4内孔圆柱度及内孔尺寸的检测
选用75～100mm外径千分尺和100mm块规，校对外径千分尺，记录修正值，然后作为内径千分尺的对表基准，使微分筒锁定在对应的数值95.03mm，对应检测公差为0.017mm的高精度内径，需选用内径千分表测量。选择合适的测量头安装好，调节测量头长度，将内径千分表的测量头压入外径千分尺的测砧与测微螺旋中间，看千分表的指示读数，调节压入量，固定测量头使内径千分表的压入量为0.30mm，将表圈转动，指针对零，使内径千分表前后微动找到最小值，再将内径千分表测量头压入零件内，前后微动找到最大值与最小值。由于内孔上有
三个Ф20mm的月牙槽，很难找到测量点，测头的辅助支架有一边仅能靠在内孔一点上，所以测得内孔直径不够准确。以支架支在两槽中间测头测两槽的边缘，并在三个方向上下多点测量，以达到测量真实值的目的。[3]
5测量内孔对外圆的跳动
5.1检测分析
内孔对外圆的跳动测量的是径向跳动误差，径向跳动误差是指在旋转表面的同一横截面内，被测表面各点与基准轴线之间最大值与最小值距离之差，并以各个横截面测出其最大跳动作为整个被测圆柱面的径向跳动量。检查径向跳动时一定要注意基准，因为基准不同，测量结果就不同，衬套工艺规程图纸上规定要求以衬套外圆作为零件的测量基准。[4]
5.2检测方案
先将V形块和平台擦拭干净，将衬套竖直放在V形槽内，用夹紧装置固定，并能自由转动。将杠杆百分表装在表座的夹孔内夹紧，调整万能表座位置，使百分表接触头与衬套表面接触，将衬套转动一周，取该横截面的最大值，在测得若干个横截面后取最大值即为内孔的跳动误差。
结语
通过上述对钛合金衬套的工艺分析及主要尺寸的检测，利用通用的检测技术检测了测量难度较大的薄壁零件，从以上的分析中可以看出所采用的检测方法具有较强的科学性和实用性。实践证明，通过上述方法检测出的结果准确性较高，而且可以将上述的检测方法应用到类似的零件检测当中，并不局限于钛合金类零件。若将上述检测方法加以推广应用，可以为新机研制节省大量的研制经费。
参考文献
[1]张玉，刘玉.几何量公差与测量技术 [J].沈阳：东北大学出版社.1999.
[2]汪恺.形状和位置公差标准应用指南 [M]北京：中国标准出版社.2000.
[3]王如根，高坤华.航空发动机新技术[M]. 北京：航空工业出版社。2003年79-399
[4]武凯.航空薄壁件加工变形分析与控制[M].南京：南京航空航天大学.2002.
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