[发明专利]弹性支承器振动应变监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及振动应变监测领域，特别地，涉及用于中小型航空涡轴发动机高速转子运行的状态监测和振动故障识别的方法。

背景技术

长期以来，在航空发动机研制过程中，都是依靠在机匣上安装加速度计或速度计来获得转子在运转时传递到机匣的振动信息。具体做法是在发动机靠前、后支点附近安装边的垂直和水平位置安装传感器座，再用M5螺栓将加速度计或速度计装在传感器座上，实现对发动机的振动监测。

现有技术对大中型的、刚性支承且转速在18000r/min以下的航空发动机转子的振动监测，这些信号也许足够了。但对中小型的、鼠笼式弹性支承器加挤压油膜阻尼器柔性支承且转速在3000r/min以上的航空涡轴发动机转子的振动监测，这些信号就显得很不够，尤其是发动机转子存在振动故障运行时的振动监测。由于鼠笼式弹性支承器加挤压油膜阻尼器的减振作用大，机匣振动信号已不能完全反映高速转子-支承系统的振动信息，相反还参杂了机匣局部振动信息。尤其是在发动机靠后支点附近安装边的垂直和水平位置安装传感器座，离发动机转子后支点太远，中间隔着几层薄壁机匣。因此，此点是转子振动？或者是薄壁机匣振动？还是安装座振动？有时都难以区分。因此，现有技术中的机匣振动信号已不能完全反映高速转子-支承系统的振动信息，相反还参杂了机匣局部振动信息，亟需开发一种能够精确监测转子-支承系统的振动信息的监测方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种弹性支承器振动应变监测方法，以解决现有的机匣振动信息无法准确反映弹性支承器的振动应变及弹性支承器的挤压油膜阻尼器不能可靠地工作在油膜线性区的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种弹性支承器振动应变监测方法，弹性支承器的支撑本体包括轴承座和沿轴承座的周向分布的多根弹性笼条，多根弹性笼条的端部沿支撑本体的径向向外延伸形成安装边，轴承座的圆周外壁与机匣之间形成空隙，且空隙内充满滑油以形成挤压油膜阻尼器；该监测方法包括：

在至少一个弹性笼条上粘接应变片，应变片经引线连接至设于机匣外的振动应变测量仪，经振动应变测量仪检测应变片的振动应变值；

判断检测得到的振动应变值是否大于预设的振动应变报警阈值，若大于则生成报警信号。

进一步地，振动应变报警阈值根据弹性支承器的结构参数预先制定，应变片的振动应变值的计算公式如下：

ε＝(k·3h·y)/l²

上式中，ε为应变片的振动应变值，k为校准系数，h为应变片对应的弹性笼条的厚度，1为应变片对应的弹性笼条的长度，y为轴承座的设计振幅量，其中，k的取值范围为0.8～1.2；振动应变报警阈值为代入各结构参数后得到的应变片的振动应变值。

进一步地，设定校准系数k的步骤如下：

将应变片对应的弹性笼条的安装边固定，激励弹性支承器的轴承座绕其轴心周向晃动；

检测应变片的振动应变值和轴承座的振幅量；

根据应变片的振动应变值的计算公式得到校准系数k。

进一步地，设计振幅量y的取值范围为：y≤0.4c，其中，c为挤压油膜的径向间隙。

进一步地，应变片粘接在弹性笼条上靠近安装边的根部。

进一步地，监测方法还包括：

采用动态信号分析仪对振动应变测量仪检测的振动应变值进行实时分析并显示振动应变值对应的频谱图，以判断转子运行的故障。

进一步地，弹性支承器为两个，分别位于航空涡轴发动机的转子的前轴承处和后轴承处，监测方法还包括：

采用动态信号分析仪接收前轴承处实时检测的振动应变值以生成前轴承处轴颈的第一轴心轨迹图；

动态信号分析仪接收后轴承处实时检测的振动应变值以生成后轴承处轴颈的第二轴心轨迹图；

动态信号分析仪根据第一轴心轨迹图和第二轴心轨迹图拟合生成双信号轴心轨迹图，以判断转子运行的故障。

进一步地，转子的运行故障包括：转子不平衡、转子不对中、转子支承间隙与轴承座连接松动、转子与静子件碰摩、挤压油膜涡动、转子内部积液、滚动主轴承故障及齿轮振动故障中的至少一种。

本发明具有以下有益效果：