專(zhuān)利名稱(chēng)：探測(cè)至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承損傷的方法
探測(cè)至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承損傷的方法本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)磨損，特別是旋轉(zhuǎn)支撐發(fā)動(dòng)機(jī)至少一個(gè)轉(zhuǎn)軸的滾柱軸承的磨損情況。航空渦輪機(jī)中的滾柱軸承支撐著渦輪機(jī)高壓和低壓本體的軸。在相對(duì)于渦輪機(jī)固定殼體來(lái)支撐軸的傳統(tǒng)滾柱軸承和相對(duì)于第二軸來(lái)支撐第一軸的滾柱軸承(稱(chēng)之為“中介軸承”)之間形成區(qū)別。滾柱軸承的破裂會(huì)導(dǎo)致軸承所支撐軸的旋轉(zhuǎn)停止，進(jìn)而引起發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止，從而潛在危及安裝該渦輪機(jī)的飛機(jī)上的乘客生命安全。軸承破裂后，軸承碎片會(huì)進(jìn)入到渦輪機(jī)各個(gè)不同部件之間，使得渦輪機(jī)必須整體更換。對(duì)軸承磨損情況的探測(cè)，旨在其破裂之前，便可更換損傷的軸承，從而可以增加渦輪機(jī)的使用壽命。為了探測(cè)滾柱軸承的磨損情況，已知有許多簡(jiǎn)單方法，其中包括測(cè)量燃?xì)鉁u輪機(jī)的振動(dòng)信號(hào)，以便采用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)計(jì)算該信號(hào)的振動(dòng)功率(統(tǒng)計(jì)矩方法)，所謂的RMS方法包括計(jì)算平方平均的平方根等。然后，將該信號(hào)的振動(dòng)功率與根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的探測(cè)閾值進(jìn)行比較。如果信號(hào)功率超過(guò)了探測(cè)閾值，則探測(cè)到滾柱軸承存在磨損。這種方法只適用于在噪音小或無(wú)噪音環(huán)境下使用的渦輪機(jī)，例如，電氣工程渦輪機(jī)。航空渦輪機(jī)使用在噪聲非常大的環(huán)境中(燃燒噪音、氣動(dòng)流所造成的噪音、高壓軸和低壓軸轉(zhuǎn)速的無(wú)數(shù)諧波、涉及非平衡質(zhì)量的噪音等等)。為此，諸如前面所述方法則不適用。對(duì)于航空渦輪機(jī)，目前使用的是一種損傷數(shù)據(jù)庫(kù)，將發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承全部損傷情況匯集在一起。這種數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)選包括了發(fā)動(dòng)機(jī)軸承所有滾柱的損傷情況。例如，損傷數(shù)據(jù)庫(kù)包括具有中介滾柱軸承的損傷內(nèi)環(huán)和損傷外環(huán)特征的頻率。實(shí)際上，如果滾柱軸承外環(huán)表面存在損傷，那么，每當(dāng)滾動(dòng)部件接觸該損傷時(shí)，該損傷就會(huì)產(chǎn)生作用。為此，每個(gè)損傷的特征就是一個(gè)理論頻率或多個(gè)集中在一起作為缺陷指標(biāo)的理論頻率，這些理論頻率本身在損傷數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)匯聚一起。引起滾柱軸承損傷的頻率與該軸承所支撐的軸的轉(zhuǎn)速成比例，所述頻率通過(guò)渦輪機(jī)部件振動(dòng)而傳播。適合航空領(lǐng)域的探測(cè)方法是研究發(fā)動(dòng)機(jī)部件高速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)程度。為此，這種方法是在整個(gè)飛行周期期間獲取一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器給出的振動(dòng)信號(hào)，這些傳感器可探測(cè)渦輪機(jī)各個(gè)部件的振動(dòng)情況。然后，通過(guò)確認(rèn)振動(dòng)程度高于良好滾柱軸承的預(yù)定閾限，從而確定探測(cè)到滾柱軸承存在損傷，并為此而確認(rèn)相同的因素。例如，可參閱歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP 1，111，364，該申請(qǐng)介紹了這種方法的實(shí)施方式。然而，采用損傷滾柱軸承進(jìn)行的試驗(yàn)表明，采用這種方法進(jìn)行的探傷并不系統(tǒng)。實(shí)際上，自然振動(dòng)環(huán)境在渦輪機(jī)高速運(yùn)行時(shí)會(huì)影響到振動(dòng)傳感器的測(cè)量結(jié)果，這種環(huán)境導(dǎo)致很難看到反映損傷特征的振動(dòng)級(jí)。此外，SNECMA公司的專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R 2，913，769 Al公開(kāi)了一種探測(cè)方法，其中，在發(fā)動(dòng)機(jī)以低速可再次工作期間測(cè)量振動(dòng)信號(hào)。這種方法只能探測(cè)一個(gè)滾柱軸承的損傷情況。此外，現(xiàn)有技術(shù)的所有方法都限于探測(cè)確定的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(低速或高速)時(shí)一個(gè)滾柱軸承類(lèi)型的損傷情況。然而，一些損傷僅發(fā)生在高速或低速運(yùn)行時(shí)。
本發(fā)明申請(qǐng)者希望提出一種可探測(cè)待探測(cè)成組滾柱軸承損傷情況的通用方法，所述探測(cè)方法實(shí)施迅速，從而可以進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。此外，申請(qǐng)者嘗試提高探測(cè)精度，以便能夠可靠而重復(fù)地確定是否至少一個(gè)滾柱軸承損傷。為此，本發(fā)明涉及一種探測(cè)旋轉(zhuǎn)支撐發(fā)動(dòng)機(jī)至少一個(gè)轉(zhuǎn)軸的至少一個(gè)滾柱軸承損傷的方法，其特征在于，該方法包括了如下步驟a)確定測(cè)量周期，在該測(cè)量周期期間，軸的轉(zhuǎn)速會(huì)在低速和高速之間變化；b)在整個(gè)測(cè)量周期P期間，采集發(fā)動(dòng)機(jī)部件機(jī)械振動(dòng)的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)；c)在測(cè)量周期期間，采樣當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)；d)在測(cè)量周期期間，使采樣振動(dòng)信號(hào)與軸轉(zhuǎn)速的變化同步；e)將采樣的和同步的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，以便獲得根據(jù)軸轉(zhuǎn)速布置的頻率譜線(xiàn)；f)計(jì)算譜線(xiàn)的平均幅度，以便獲得該發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前振動(dòng)特征；g)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征和良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征之間的偏差比；以及h)將偏差比與預(yù)先設(shè)立的數(shù)據(jù)庫(kù)的缺陷指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，列出發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承理論損傷，以便確定該滾柱軸承的潛在損傷。本發(fā)明在此提出一種測(cè)量周期，在此測(cè)量周期期間，軸的轉(zhuǎn)速會(huì)在低速和高速之間變化，但是，顯然，本發(fā)明還適用于較低轉(zhuǎn)速和較高轉(zhuǎn)速之間，重要的是，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在兩個(gè)確定的轉(zhuǎn)速值之間是可變化的。優(yōu)選地，所述較高轉(zhuǎn)速為高速，而所述較低轉(zhuǎn)速為低速。采用本發(fā)明，可在很寬的軸轉(zhuǎn)速范圍上測(cè)量許多損傷情況，有些損傷只在某些轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)。換句話(huà)說(shuō)，本發(fā)明的方法可探測(cè)任何類(lèi)型的損傷，而且，這種情況適應(yīng)于成組的發(fā)動(dòng)機(jī)軸承。通過(guò)不同速度時(shí)的測(cè)量、振動(dòng)信號(hào)的同步和與良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征的比較等的結(jié)合可獲得精確探測(cè)。優(yōu)選地，良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征是發(fā)動(dòng)機(jī)的良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征。為此，所測(cè)量的偏差比表現(xiàn)了與滾柱軸承損傷相關(guān)的故障的特征，因?yàn)榱己谜駝?dòng)特征非常相關(guān)。通過(guò)與閾限所確定的偏差轉(zhuǎn)速相比較，則不必考慮隨發(fā)動(dòng)機(jī)變化的閾限值的分散情況，因?yàn)楸容^的依據(jù)，即良好狀態(tài)下參考特征，是針對(duì)探傷的發(fā)動(dòng)機(jī)而形成的。探測(cè)是為該發(fā)動(dòng)機(jī)定制的，這是探測(cè)精度的表示。發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征是通過(guò)計(jì)算在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)定壽命周期內(nèi)一優(yōu)選在所述發(fā)動(dòng)機(jī)壽命周期的開(kāi)始階段一所測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征的平均值而構(gòu)成的。實(shí)際上，在發(fā)動(dòng)機(jī)的最初飛行期間，很可能獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的較好特性(最良好的特性)，為此，這些飛行可作為參考。依然優(yōu)選地，關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征，通過(guò)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)系列特征進(jìn)行比較而事先已經(jīng)得到核驗(yàn)。有利的是，這種預(yù)先核驗(yàn)可避免將損傷特征用作偏差比計(jì)算的參考。依然還是優(yōu)選地，標(biāo)準(zhǔn)系列特征是采用同一系列發(fā)動(dòng)機(jī)的良好狀態(tài)下參考特征構(gòu)成。有利的是，這樣，可消除同一發(fā)動(dòng)機(jī)系列之間的差別，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部分表明是良好的發(fā)動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，形成一組適合于同一系列多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的良好狀態(tài)下參考特征。-通過(guò)測(cè)量所述良好狀態(tài)下參考特征和所述組內(nèi)其它良好狀態(tài)下參考特征之間的統(tǒng)計(jì)偏差，計(jì)算每個(gè)良好狀態(tài)下參考特征的系列偏離比(discordance ratio)；-從所述良好狀態(tài)下參考特征組中，去除那些偏離比高于確定的偏離比的良好狀態(tài)下參考特征，以及-根據(jù)剩余參考振動(dòng)特征，形成標(biāo)準(zhǔn)系列特征。由于上述步驟，從所述參考特征組中去除“害群之馬”，以便只保留良好概率高的參考特征。優(yōu)選地，通過(guò)測(cè)量所述良好狀態(tài)下參考特征和根據(jù)該組其它良好狀態(tài)下參考特征所形成的暫時(shí)系列特征之間的統(tǒng)計(jì)偏差，計(jì)算每個(gè)良好狀態(tài)下參考特征的系列偏離比。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述方法進(jìn)一步包括可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)方式來(lái)消除頻譜噪聲的步驟，所述噪聲消除是在計(jì)算譜線(xiàn)平均幅度之前進(jìn)行。有利的是，這種“消噪”步驟可使相關(guān)當(dāng)前振動(dòng)參考得以順利獲得。優(yōu)選地，通過(guò)對(duì)以恒定頻率采樣的信號(hào)再次采樣，在測(cè)量周期內(nèi)，根據(jù)軸轉(zhuǎn)速變化情況而采樣振動(dòng)信號(hào)，將該振動(dòng)信號(hào)同步到以與軸轉(zhuǎn)速成比例的頻率采樣的信號(hào)中。依然優(yōu)選地，通過(guò)計(jì)算有序域(order field)內(nèi)軸的角度路徑曲線(xiàn)和將當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)投影到所述角度路徑曲線(xiàn)上，在測(cè)量周期內(nèi)，根據(jù)軸轉(zhuǎn)速變化情況，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣，以便獲得經(jīng)同步的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征是所述發(fā)動(dòng)機(jī)系列所確定的標(biāo)準(zhǔn)系列特征。通過(guò)與該發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)有的參考特征比較，很容易獲得系列特征，而且也容易實(shí)施。實(shí)際上，單個(gè)系列參考特征可用于同一系列的許多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，而發(fā)動(dòng)機(jī)的參考特征，即個(gè)別參考特征，只用于一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著時(shí)間的推移，為了跟蹤多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況，必須應(yīng)用一種匯集有所述發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)特征的數(shù)據(jù)庫(kù)。該系列參考特征可緩解這種缺陷。優(yōu)選地，根據(jù)同一系列發(fā)動(dòng)機(jī)良好狀態(tài)下參考特征，形成標(biāo)準(zhǔn)系列特征。同樣，構(gòu)成前面所述標(biāo)準(zhǔn)系列特征的所有步驟均適用于發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前特征與系列參考特征的比較。下面參照附圖可以更好地理解本發(fā)明，附圖如下-

圖1為用于試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的本發(fā)明方法的不同步驟流程圖；-圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)部件的振動(dòng)信號(hào)測(cè)量周期的定義步驟，其中ο曲線(xiàn)圖加為隨著時(shí)間推移軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量情況；ο曲線(xiàn)圖2b為隨著時(shí)間推移軸加速度的測(cè)量情況；ο曲線(xiàn)圖2c為試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc，所述振動(dòng)信號(hào)是由加速度計(jì)在曲線(xiàn)圖加和2b確定的時(shí)間tl和t2之間測(cè)量的；-圖3為振動(dòng)信號(hào)的同步示例，其中ο曲線(xiàn)圖3a為測(cè)量周期P期間的軸加速度；ο曲線(xiàn)圖北為根據(jù)軸的轉(zhuǎn)數(shù)軸的角度路徑時(shí)間；ο曲線(xiàn)圖3c為當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc投影在曲線(xiàn)圖北上的投影，從而獲得同步的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vsync ；-圖4為發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前特征Sc的構(gòu)成步驟，其中ο曲線(xiàn)圖如為試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的同步當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vsync ；ο示意圖4b為試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)同步的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vsync的有序頻譜(orderspectrogram)；ο示意圖如為在測(cè)量周期P期間軸轉(zhuǎn)速加速度情況；ο示意圖4d為噪聲消除后的示意圖4b的有序頻譜；ο曲線(xiàn)圖如為根據(jù)無(wú)噪聲頻譜4d計(jì)算的當(dāng)前特征％ ；-圖5為偏差比的計(jì)算步驟，其中ο曲線(xiàn)圖fe為試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)義；ο曲線(xiàn)圖恥為試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征& ；ο表5c為發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承損傷數(shù)據(jù)庫(kù)的摘錄；ο曲線(xiàn)圖5d為曲線(xiàn)圖恥所示試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征^和曲線(xiàn)圖如所示其當(dāng)前特征義之間的偏差比；ο曲線(xiàn)圖k為曲線(xiàn)圖5d所示計(jì)算偏差比和表5c所列損傷之間的確認(rèn)比(recognition ratio)；-圖6為根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前特征的同一系列發(fā)動(dòng)機(jī)參考特征的形成步驟；-圖7為根據(jù)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參考特征Sref的標(biāo)準(zhǔn)系列特征Sfam的形成步驟；-圖8為試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的特征的驗(yàn)證步驟；以及-圖9為試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前特征％與該發(fā)動(dòng)機(jī)良好特征^的比較試驗(yàn)，以確定發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承的損傷情況。如圖1所示，該圖示出了本發(fā)明所述方法的構(gòu)成步驟。一般來(lái)講，本發(fā)明應(yīng)用于帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)軸和至少一個(gè)滾柱軸承的任何類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)。這些發(fā)動(dòng)機(jī)包括，例如，飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(即所謂的渦輪機(jī))或直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、陸上燃?xì)廨啓C(jī)、齒輪殼體、軸驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(axle engines)等等。本發(fā)明所基于的原則是，由于滾柱軸承損傷引起的頻率與該軸承所支撐的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速成比例。假設(shè)是，該頻率通過(guò)本身振動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件傳送給加速度傳感器上，尤其是以基本頻率。本發(fā)明的目的是，測(cè)量包含有多個(gè)滾柱軸承損傷的整體振動(dòng)信號(hào)。為了突出說(shuō)明這些損傷，在軸轉(zhuǎn)速變化期間，即在各個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)速度變化期間，測(cè)量所述振動(dòng)信號(hào)。(Si)測(cè)量周期P的確定根據(jù)本發(fā)明方法的第一步驟(Si)是在軸轉(zhuǎn)速N變化期間確定測(cè)量周期P。例如，軸轉(zhuǎn)速N在低速運(yùn)行和高速運(yùn)行之間變化。因?yàn)檗D(zhuǎn)速N變化很大，所測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)的類(lèi)型會(huì)非常不同，一個(gè)產(chǎn)生振動(dòng)作用的滾柱軸承的同一損傷會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而不同。測(cè)量周期P的這種確定與所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的當(dāng)前做法不同，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)更傾向在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)(即在恒定轉(zhuǎn)速時(shí))進(jìn)行這項(xiàng)操作，以便能夠獲得相同類(lèi)型的變化量，從而能夠進(jìn)行比較和識(shí)別。本發(fā)明申請(qǐng)者選擇了完全不同的另一種途徑，即優(yōu)先考慮所測(cè)量振動(dòng)的不同種類(lèi)，從而能夠探測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)所出現(xiàn)的許多損傷。此外，本發(fā)明申請(qǐng)者還選擇考慮的不僅是低速運(yùn)行，而且還包括高速運(yùn)行，而現(xiàn)有技術(shù)方法只是將重點(diǎn)放在很窄的速度范圍。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法需要針對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)速進(jìn)行不同的測(cè)量，結(jié)果，在對(duì)低速運(yùn)行和高速運(yùn)行時(shí)的探測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)，會(huì)引起理解錯(cuò)誤和損傷探測(cè)不準(zhǔn)確。通過(guò)選擇這種測(cè)量周期P，本發(fā)明申請(qǐng)者從而可克服與需要穩(wěn)定運(yùn)行分析相關(guān)的偏見(jiàn)，以及與需要給定轉(zhuǎn)速分析相關(guān)的偏見(jiàn)。于是，隨著時(shí)間的推移，根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速變化情況，確定測(cè)量周期P。下面，考慮檢測(cè)用于中介軸承的滾柱軸承中的損傷的情況，所述滾柱軸承相對(duì)于渦輪機(jī)高壓體的旋轉(zhuǎn)軸來(lái)旋轉(zhuǎn)支撐低壓體的旋轉(zhuǎn)軸，所述滾柱軸承包括連接到高壓軸上的外環(huán)和連接到低壓軸上的內(nèi)環(huán)。在渦輪機(jī)的情況下，本發(fā)明還適用于相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)固定部件而旋轉(zhuǎn)支撐一個(gè)轉(zhuǎn)軸的滾珠或滾柱軸承損傷的探測(cè)。下面，在本說(shuō)明的隨后描述中，Nl和N2分別表示所述軸承所支撐的渦輪機(jī)低壓軸和高壓軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)間速度。測(cè)量周期ρ的確定包括首先通過(guò)---例如---布置在發(fā)動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)速計(jì)探針來(lái)計(jì)算不同部件的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)速度允許為運(yùn)行范圍而選擇測(cè)量周期，這種運(yùn)行范圍在各次飛行中都是合適的且可重復(fù)的，這樣，針對(duì)每次飛行，都可進(jìn)行可比較的測(cè)量。為了能夠探測(cè)運(yùn)行范圍是否合適，應(yīng)計(jì)算轉(zhuǎn)速的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，如圖2b所示。優(yōu)選地，測(cè)量周期P應(yīng)具有最小持續(xù)時(shí)間，以便能夠進(jìn)行所述方法的后續(xù)步驟，例如，傅里葉變換。此外，考慮了最大周期，以便限制實(shí)施后續(xù)處理步驟時(shí)的儲(chǔ)存空間。在這種實(shí)施方式中，通過(guò)如下部分來(lái)確定測(cè)量周期P -對(duì)應(yīng)于低速的最小閾限和對(duì)應(yīng)于高速的最大閾限，根據(jù)每根軸的轉(zhuǎn)速(Ni，N2)，在所示示例中，最小閾限等于軸的最大轉(zhuǎn)速的20%，而最大閾限則相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的允許最大轉(zhuǎn)速。-每根軸轉(zhuǎn)速(N1，N2)導(dǎo)數(shù)的最小閾限和最大閾限，在所示示例中，最小閾限等于每分鐘允許最大轉(zhuǎn)速的10%，而最大閾限為---例如---每分鐘最大轉(zhuǎn)速的200%。-最小周期(此處為10秒)，在這個(gè)周期時(shí)，滿(mǎn)足前面條件，和最大分析周期(此處為100秒)。參照?qǐng)D2，在本發(fā)明的這種實(shí)施方式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)軸從空轉(zhuǎn)(低速)到全速(高速)加速期間，測(cè)量當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc。上面介紹了確定閾限和持續(xù)周期的傳統(tǒng)邏輯，但是，很顯然，模糊邏輯也是很方便的。即使沒(méi)能?chē)?yán)格滿(mǎn)足所有條件，模糊邏輯也允許確定可接受的測(cè)量周期P，從而減少了固定閾限的限定特征，增加了潛在測(cè)量周期P的數(shù)量，從而可進(jìn)行損傷探測(cè)。(S2)振動(dòng)信號(hào)的采集下一個(gè)步驟(S》是在整個(gè)測(cè)量周期P采集發(fā)動(dòng)機(jī)部件的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc。該信號(hào)來(lái)自預(yù)先布置在發(fā)動(dòng)機(jī)固定部件上的振動(dòng)傳感器(例如，加速度計(jì)或應(yīng)變儀)。(S3)振動(dòng)信號(hào)采樣然后，根據(jù)步驟S3中測(cè)量周期P期間軸的轉(zhuǎn)速N情況，采樣當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc。在該實(shí)施方式時(shí)，以大約幾個(gè)千赫茲的頻率，進(jìn)行當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc的采樣。(S4)振動(dòng)信號(hào)同步然后，適當(dāng)?shù)靥幚懋?dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc，以便診斷軸承損傷情況。為此，第一步包括根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速N的變化情況采樣當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc。滾柱軸承所支撐的軸的轉(zhuǎn)速N的變化對(duì)應(yīng)于滾柱軸承相對(duì)轉(zhuǎn)速的演變。換句話(huà)說(shuō)，振動(dòng)信號(hào)Vc與滾柱軸承相對(duì)轉(zhuǎn)速變化同步。在滾柱軸承、與發(fā)動(dòng)機(jī)固定部件相連而對(duì)其固定的外環(huán)，和其支撐軸的內(nèi)環(huán)的情況下，該滾柱軸承的相對(duì)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于滾柱軸承所支撐的軸的轉(zhuǎn)速。在共軸旋轉(zhuǎn)的中介軸承的情況下，相對(duì)轉(zhuǎn)速是兩根軸的轉(zhuǎn)速之間的差。對(duì)于對(duì)轉(zhuǎn)的中介軸承來(lái)講，相對(duì)轉(zhuǎn)速則是兩根軸轉(zhuǎn)速之和。為了更好理解振動(dòng)信號(hào)Vc同步原理，在簡(jiǎn)單形狀的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc上，采用同步步驟，如圖3c所示。參照?qǐng)D3c，在測(cè)量周期P期間，測(cè)量當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc，在測(cè)量周期P期間，滾柱軸承的相對(duì)轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)速N，會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加，與滾柱軸承連接的軸的轉(zhuǎn)速N增加，如圖3a所示，隨著時(shí)間的推移，當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc的頻率會(huì)越來(lái)越大，如圖3c所示。為此，如果隨著時(shí)間的推移希望以恒定分辨率來(lái)測(cè)量當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc的變化幅度，那么，在測(cè)量周期P開(kāi)始時(shí)，可很容易地分析當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc，因?yàn)檎仪€(xiàn)彼此隔開(kāi)，而在測(cè)量周期P結(jié)束時(shí)分辨率不夠，正弦曲線(xiàn)彼此靠近，分析用分辨率不夠。而后，在測(cè)量周期P結(jié)束時(shí)，當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc被壓縮。在現(xiàn)有技術(shù)中并不存在這種現(xiàn)象，因?yàn)闇y(cè)量是以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速進(jìn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有變化。申請(qǐng)者選擇以可變速度進(jìn)行檢查與現(xiàn)有技術(shù)的方法相反。實(shí)際上，選擇可變轉(zhuǎn)速測(cè)量周期對(duì)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講意味著放棄傳統(tǒng)處理方法，因?yàn)檫@些方法只適合于固定的信號(hào)。為了消除這種不利現(xiàn)象，將當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc與滾柱軸承相對(duì)速度，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同步。參照?qǐng)D3的曲線(xiàn)圖北，確定進(jìn)行滾柱軸承旋轉(zhuǎn)所必需的時(shí)間，曲線(xiàn)圖北由角度路徑曲線(xiàn)表示。滾柱軸承的一次旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于外環(huán)固定參考中內(nèi)環(huán)的一次轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)整合曲線(xiàn)圖3a的功能，可很容易地獲得曲線(xiàn)圖北，所述曲線(xiàn)圖3a代表了滾柱軸承相對(duì)于時(shí)間的相對(duì)轉(zhuǎn)速。這種同步在滑動(dòng)調(diào)制的形式下是存在的，可使當(dāng)前信號(hào)分布在整個(gè)測(cè)量周期P內(nèi)。參照?qǐng)D3c，然后，可將當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc投影在角度路徑曲線(xiàn)北上，以獲得同步當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Sync，該信號(hào)的正弦曲線(xiàn)有規(guī)律地彼此隔開(kāi)，表示當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc的不同頻率不再相關(guān)。對(duì)于投影，通過(guò)在角度路徑曲線(xiàn)北上有規(guī)律間隔各點(diǎn)的采樣，可對(duì)新的信號(hào)進(jìn)行采樣。圖3為當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc同步的示例，該信號(hào)對(duì)于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以毫不困難地變換為更復(fù)雜的振動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)速N的線(xiàn)性變化更小。對(duì)于一部分在低速時(shí)測(cè)量和一部分在高速時(shí)測(cè)量的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)VC，根據(jù)滾柱軸承相對(duì)速度，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行同步，從而使得隨后處理步驟更容易，下面將詳細(xì)介紹。更簡(jiǎn)單地是，通過(guò)隨轉(zhuǎn)速N變化而進(jìn)行的同步操作，以恒定頻率采樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換成以與該速度成比例的頻率采樣的信號(hào)。(S5)頻譜的編輯下一步驟(SQ是將采樣和同步振動(dòng)信號(hào)Vsync轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，以獲得根據(jù)軸轉(zhuǎn)速N排序的頻譜線(xiàn)，其對(duì)應(yīng)于根據(jù)N排序頻譜的編輯。這種類(lèi)型有序頻譜為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。應(yīng)該指出的是，因?yàn)楫?dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc的同步原因，可獲得諸如現(xiàn)有技術(shù)中的頻譜，其中，當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)Vc是以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速獲得的。正如步驟(S4)所詳細(xì)介紹的那樣，振動(dòng)信號(hào)的初期同步可形成一種頻譜，包括水平線(xiàn)，如圖4中的曲線(xiàn)圖4b所示。曲線(xiàn)圖如所示為該振動(dòng)信號(hào)與軸轉(zhuǎn)速同步，每個(gè)頻譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)于同步振動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。在數(shù)學(xué)上，同步振動(dòng)信號(hào)VSync的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率以級(jí)別的數(shù)學(xué)基準(zhǔn)分開(kāi)。為此，頻譜包括水平線(xiàn)，水平線(xiàn)的幅度在測(cè)量周期P內(nèi)變化，一根線(xiàn)的幅度以灰色的水平線(xiàn)(gray level)表示，如圖4的曲線(xiàn)圖4b所示。圖4b的頻譜為功率頻譜密度的頻譜，為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，其英文“PSD”為“功率頻譜密度”的縮寫(xiě)，這種頻譜的主要計(jì)算參數(shù)是快速傅里葉變換(FFT)的點(diǎn)數(shù)和快速傅里葉變換滑窗的覆蓋情況，這些參數(shù)均為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。顯然，還可以獲得其它類(lèi)型的頻譜，重要的是，這些都是根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速N來(lái)排列有序，從而獲得恒定有序的水平頻譜線(xiàn)。優(yōu)選地，實(shí)施有序頻譜的噪聲消除步驟，從而獲得一種頻譜，其只包括探測(cè)滾柱軸承損傷相關(guān)頻譜線(xiàn)。在對(duì)有序頻譜進(jìn)行編輯之后，該頻譜主要包括三種類(lèi)型的信息-細(xì)的水平線(xiàn)，表示與轉(zhuǎn)速相關(guān)的運(yùn)行情況的特征(例如，在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)情況下非均衡質(zhì)量、齒輪傳動(dòng)裝置、葉片通道、滾柱軸承)，這些水平線(xiàn)對(duì)應(yīng)于相關(guān)信息；-斜線(xiàn)，表示與其它機(jī)械獨(dú)立轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相關(guān)的運(yùn)行情況的特征，在轉(zhuǎn)速在低速運(yùn)行和高速運(yùn)行之間變化時(shí)，該分量是特別重要的。這些線(xiàn)的斜度涉及到振動(dòng)信號(hào)與軸轉(zhuǎn)速的同步。-能量平衡(energyflats)對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的方式，例如，對(duì)應(yīng)于掛架上渦輪機(jī)殼體結(jié)構(gòu)固有諧振的結(jié)構(gòu)方式。后兩種類(lèi)型的信息對(duì)應(yīng)于要去除的噪聲。本步驟旨在消除能量平衡(第三種類(lèi)型的信息)。實(shí)際上，噪聲消除算法包括的步驟有-采用預(yù)定尺寸的滑窗在頻譜的每個(gè)垂直線(xiàn)上滑動(dòng)(沿頻率)；-對(duì)每個(gè)滑窗，計(jì)算滑窗內(nèi)幅度平均值或百分比，確定結(jié)構(gòu)方式；-減去頻譜垂直線(xiàn)處的結(jié)構(gòu)方式，確定最大幅度值；-計(jì)算比例(最大幅度/結(jié)構(gòu)方式值)，以便形成無(wú)噪聲的有序頻譜的新的線(xiàn)；以及-傳遞給下一個(gè)垂直線(xiàn)。參照?qǐng)D4的頻譜圖4d，獲得與能量平衡相關(guān)無(wú)噪聲新的有序頻譜；該有序頻譜圖4d是無(wú)噪聲的。(S6)當(dāng)前振動(dòng)特征的形成然后，計(jì)算頻譜線(xiàn)的幅度的時(shí)間平均值(步驟S6)。該步驟是-在有序頻譜的每個(gè)水平線(xiàn)上滑動(dòng)，優(yōu)選地，所述頻譜已經(jīng)事先消除了噪聲；-沿時(shí)間軸線(xiàn)計(jì)算幅度的平均值。圖4的曲線(xiàn)圖如表示根據(jù)轉(zhuǎn)速級(jí)的頻譜線(xiàn)的幅度的平均值；該幅度平均值對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征％。其包括具有所述有序域內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)頻率特征的所有幅度。時(shí)間平均值，諸如本發(fā)明所實(shí)施的，是非常有利的，考慮了同步的初步步驟(S4)，將與其它滾柱軸承相關(guān)的轉(zhuǎn)速噪聲斜向分布在頻譜圖上。由于轉(zhuǎn)速噪聲呈斜狀，根據(jù)水平方向幅度平均值計(jì)算，可使轉(zhuǎn)速噪聲得以平滑。為此，后者在當(dāng)前振動(dòng)特征％中幅度較弱且恒定不變。為此，未被排序的都會(huì)通過(guò)平均效應(yīng)而減少，從而突出了有序現(xiàn)象出現(xiàn)，如，中介滾柱軸承損傷。
(S7)損傷的確定計(jì)算事先計(jì)算過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)％和發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)定良好振動(dòng)特征^之間的偏差比，其包括了具有有序域內(nèi)良好發(fā)動(dòng)機(jī)頻率特征的所有幅度。下面，詳細(xì)介紹發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征&的形成。-發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征&的形成發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征是每臺(tái)良好發(fā)動(dòng)機(jī)所特有的一種特征。發(fā)動(dòng)機(jī)的所述良好振動(dòng)特征包括每個(gè)振動(dòng)傳感器(或聲傳感器)、每個(gè)運(yùn)行方式(運(yùn)行范圍)和每個(gè)域(頻域，轉(zhuǎn)速的有序域等)的多個(gè)參考參數(shù)。良好振動(dòng)特征&的參考參數(shù)由如下部分組成平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，或中央值和四分位偏差。這些值都是根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)最初飛行的信息獲取和分析來(lái)評(píng)估，即，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最初當(dāng)前特征來(lái)評(píng)定。實(shí)際上，在最初飛行中，發(fā)動(dòng)機(jī)推定為沒(méi)有損傷的。發(fā)動(dòng)機(jī)良好特征^用作所述發(fā)動(dòng)機(jī)探測(cè)方法的實(shí)施參考。發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征^相當(dāng)于探測(cè)滾柱軸承損傷所有相關(guān)參數(shù)的測(cè)量，所述滾柱軸承的損傷探測(cè)是在良好發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行測(cè)量。因?yàn)榱己谜駝?dòng)特征^用作確定偏差比的參考，重要的是，這種良好振動(dòng)特征&有效地對(duì)應(yīng)于良好發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是損傷發(fā)動(dòng)機(jī)。如果屬于這種情況，良好滾柱軸承將被視為損壞且是相互的。實(shí)際上，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征Sd的最初驗(yàn)證步驟。-發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征&的驗(yàn)證為了驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征Ss，建立標(biāo)準(zhǔn)系列特征Sfam，該特征為發(fā)動(dòng)機(jī)系列良好特性的參考。在發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征^ (即每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)所特有的特征)形成后，該系列特征Sfam可驗(yàn)證這種良好振動(dòng)特征^是否代表發(fā)動(dòng)機(jī)的良好狀態(tài)。參考圖7，發(fā)動(dòng)機(jī)系列的系列特征Sfam是根據(jù)同一系列多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)振動(dòng)特征計(jì)算的，即所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)參考特征Sref。該系列特征Sfam是通過(guò)求出所述發(fā)動(dòng)機(jī)系列參考特征Sref的平均值(各個(gè)平均數(shù)的平均值和方差平均值)而評(píng)定的。發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)參考特征Sref是通過(guò)求出所述發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前各個(gè)特征的平均值(各個(gè)平均數(shù)的平均值和方差平均值)而評(píng)定的，如圖6所示。參考發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前各個(gè)特征的形成方法對(duì)應(yīng)于所述參考發(fā)動(dòng)機(jī)最初飛行時(shí)所實(shí)施前幾個(gè)步驟Sl到S6。參考圖7，為了根據(jù)參考特征Sref形成系列特征Sfam，例如，通過(guò)百分比方法或通過(guò)應(yīng)用所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的“除一個(gè)外其它全部都(all except one)”類(lèi)型的方法，去除極端參考特征Sref，確保參考特征Sref均代表發(fā)動(dòng)機(jī)的良好特性，所述技術(shù)人員所熟知的方法的英文代號(hào)為“留一交叉驗(yàn)證核實(shí)”，其中，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)參考特征Sref來(lái)講，參考特征Sref的偏離比是相對(duì)于暫時(shí)系列特征Y來(lái)計(jì)算的，所述暫時(shí)系列特征Y是根據(jù)其它發(fā)動(dòng)機(jī)的所有其它參考特征Sref而形成的。然后，核對(duì)參考特征Sref的系列偏離比，該偏離比不應(yīng)高于預(yù)定的偏離閾限。換句話(huà)說(shuō)，核驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的參考特征，其不應(yīng)偏離暫時(shí)系列特征過(guò)大(就統(tǒng)計(jì)偏差而言)。如果參考特征Sref超過(guò)偏離閾限時(shí)，則應(yīng)被視為無(wú)效。該方法被整合用于所有參考特征Sref，并依據(jù)成組的參考特征Sref，無(wú)效的信號(hào)特征被去除。剩余的各個(gè)參考特征被平均后獲得所述發(fā)動(dòng)機(jī)系列的系列特征Sfam。對(duì)于每臺(tái)新的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，可獲得系列特征Sfam，在發(fā)動(dòng)機(jī)最初飛行后，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的多個(gè)當(dāng)前振動(dòng)特征，形成良好振動(dòng)特征(Ss)。實(shí)際上，正是在其最初飛行后，發(fā)動(dòng)機(jī)的滾柱軸承才能夠良好的。為了驗(yàn)證該發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征^，必須核對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征^，該特征在統(tǒng)計(jì)偏差方面不應(yīng)偏離系列特征Sfam過(guò)大。優(yōu)選地，相對(duì)于系列特征Sfam，計(jì)算所述良好特征的新的偏離比。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征^與系列特征Sfam的比較表明偏差太大，所正在分析的發(fā)動(dòng)機(jī)的特性則被視為非典型性的通過(guò)更詳細(xì)的分析，可確定這種異常現(xiàn)象發(fā)生的原因。在所有情況下，未被驗(yàn)證過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征^都被排斥。如果驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)的良好特征Ss，該特征則用作發(fā)動(dòng)機(jī)損傷探測(cè)方法的參考。-偏差比Δ的計(jì)算參照?qǐng)D5，計(jì)算事先計(jì)算過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征Se (曲線(xiàn)圖5a)和事先核驗(yàn)過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征曲線(xiàn)圖5b)之間的偏差比Δ (曲線(xiàn)圖5d)。優(yōu)選地，有規(guī)律地計(jì)算偏差比Δ (例如，每次飛行一次)，以便跟蹤發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)滾柱軸承損傷的變化情況。采取不同方式將當(dāng)前振動(dòng)特征％和良好振動(dòng)特征^進(jìn)行比較。如果良好振動(dòng)特征&只是由幾次飛行構(gòu)成，一般小于十次，在有序域每個(gè)點(diǎn)上的變化是不準(zhǔn)確的，那么，如下式所示，計(jì)算阿爾法偏差比Δ α不失為明智之舉，其中，η對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)，在這些數(shù)下，不會(huì)出現(xiàn)明顯的偏差，％對(duì)應(yīng)于當(dāng)前振動(dòng)特征值，而&對(duì)應(yīng)于良好振動(dòng)特征值Δ α =最大(0，Se-(Ss = nx 方差“2))或者，當(dāng)良好振動(dòng)特征&足夠“富有(“rich")”時(shí)，一般大于十次飛行，計(jì)算有序域每個(gè)點(diǎn)的β偏差比△ β，這是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，如下代號(hào)“Ζ-計(jì)分(z-score)，，所示。Δ β = (Sds)/方差)"2換句話(huà)說(shuō)，通過(guò)比較，在當(dāng)前振動(dòng)特征％和良好振動(dòng)特征^之間獲得偏差比Δ (α或β)，從而可使損傷排序幅度表征化，與發(fā)動(dòng)機(jī)基本運(yùn)行相關(guān)的排序可通過(guò)計(jì)算偏差比而減去或平滑。換句話(huà)說(shuō)，偏差比△表示在當(dāng)前振動(dòng)特征％中所探測(cè)到的擾動(dòng)情況。本發(fā)明的偏差比Δ特別重要，因?yàn)槠淇紤]了發(fā)動(dòng)機(jī)的良好特征^，損傷探測(cè)就是據(jù)此而進(jìn)行的。此外，良好特征^是所述發(fā)動(dòng)機(jī)特有的，為此，所計(jì)算的偏差比比現(xiàn)有技術(shù)的僅根據(jù)閾限值獲得的偏差更相關(guān)?；蛘?，可將先前計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征％與先前介紹的系列特征Sfam直接比較，而不計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的良好特征Ss。有利的是，系列特征Sfam可在許多發(fā)動(dòng)機(jī)上使用，因而，可加快所述發(fā)動(dòng)機(jī)系列的磨損探測(cè)，發(fā)動(dòng)機(jī)的良好特征^無(wú)需在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)搜索良好特征Ss0(S8)損傷的確定設(shè)置一個(gè)缺陷指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，列出發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承理論損傷情況。該數(shù)據(jù)庫(kù)用有序域表示。這樣，通過(guò)逐個(gè)滾柱、逐個(gè)滾動(dòng)部件來(lái)掃描缺陷指標(biāo)，從而可以確定滾柱軸承損傷數(shù)量并確定該滾柱軸承，所述缺陷指標(biāo)是根據(jù)具有該滾柱軸承(逐個(gè)部件)特征的頻率建立的。
實(shí)際上，反映滾柱軸承損傷特征的頻率是取決于滾動(dòng)部件數(shù)量和軸轉(zhuǎn)速的滾柱軸承幾何尺寸的函數(shù)。反映損傷滾柱軸承頻率特征的倍數(shù)可以是整數(shù)倍數(shù)。為此，滾柱軸承的損傷用頻率梳(f￥，f2￥，f3￥，f4車(chē)，…，F(xiàn)n^)表示，其通過(guò)缺陷指標(biāo)(部分內(nèi)容如表5c所示)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。將所計(jì)算的偏差比△與損傷數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較。對(duì)于頻率梳的每個(gè)增加，頻率梳幅度的和除以該梳的齒數(shù)，即可計(jì)算該頻率梳的平均值。然后，根據(jù)每個(gè)頻率梳的最大值的計(jì)算，酌情確定當(dāng)前飛行時(shí)滾珠軸承的損傷情況。傳統(tǒng)上，計(jì)算頻率梳每個(gè)最大幅度和先前計(jì)算的偏差比Δ相關(guān)幅度之間的比率R，如圖5e所示。將該比率R與至少一個(gè)預(yù)定的損傷閾限進(jìn)行比較，以便確定所述滾柱軸承是否損壞。所以，根據(jù)采用不同良好發(fā)動(dòng)機(jī)所估算的平均值和試驗(yàn)時(shí)的不同獲取信息，確定良好滾柱軸承幅度水平。就損傷閾限而言，根據(jù)用損傷滾柱軸承進(jìn)行的試驗(yàn)情況或損傷滾柱軸承使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，所述損傷滾柱軸承類(lèi)似于應(yīng)為其確定閾限的滾柱軸承。根據(jù)本發(fā)明的有利布置，首先將最大幅度和良好滾柱軸承幅度水平之間的比率R與較低損傷閾限進(jìn)行比較。當(dāng)然，還應(yīng)仔細(xì)考慮比率R與兩個(gè)以上損傷閾限的比較，從而更好地確定滾柱軸承的損傷程度。
權(quán)利要求
1.一種探測(cè)旋轉(zhuǎn)支撐發(fā)動(dòng)機(jī)至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的至少一個(gè)滾柱軸承損傷的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a)確定測(cè)量周期P，在該周期期間，軸的轉(zhuǎn)速N在低速和高速之間變化；(步驟Si)b)在整個(gè)所述測(cè)量周期P期間，獲取發(fā)動(dòng)機(jī)部件機(jī)械振動(dòng)的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)(Vc)；(步驟S2)c)在所述測(cè)量周期P期間，采樣所述當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)(Vc)；(步驟S3)d)在所述測(cè)量周期P期間，將采樣振動(dòng)信號(hào)與軸轉(zhuǎn)速N的變化同步；(步驟S4)e)將采樣同步振動(dòng)信號(hào)(Vsync)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，以便獲得根據(jù)軸轉(zhuǎn)速而排列的頻率譜線(xiàn)；(步驟S5)f)計(jì)算所述譜線(xiàn)的平均幅度，以便獲得所述發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征(Se)；(步驟S6)g)計(jì)算所述發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征(Se)和良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征之間的偏差比(Δ)(步驟S7)；以及h)將偏差比(△)與預(yù)定數(shù)據(jù)庫(kù)缺陷指標(biāo)進(jìn)行比較，列出所述發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承理論損傷情況，以便確定該滾柱軸承的潛在損傷情況。(步驟S8)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征是所述發(fā)動(dòng)機(jī)的良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征(Ss)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征(Ss)是通過(guò)計(jì)算所述發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征平均值而形成，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的良好振動(dòng)特征是在發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的確定的時(shí)期內(nèi)測(cè)量的，所述確定的時(shí)期包括初期階段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)良好振動(dòng)特征(Ss)通過(guò)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)系列特征(Sfam)比較而事先驗(yàn)證過(guò)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)系列特征(Sfam)是根據(jù)同一系列發(fā)動(dòng)機(jī)良好狀態(tài)下參考特征(Sref)而形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于-形成同一系列多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的一組良好狀態(tài)下參考特征(Sref)，-通過(guò)測(cè)量所述良好狀態(tài)下參考特征(Sref)和該組內(nèi)其它良好狀態(tài)下參考特征(Sref)之間的統(tǒng)計(jì)偏差，計(jì)算每個(gè)良好狀態(tài)下參考特征(Sref)的系列偏離比，-根據(jù)該組良好狀態(tài)下參考特征(Sref)，去除偏離比高于預(yù)定偏離比的特征，以及-根據(jù)剩余參考振動(dòng)特征(Sref)，形成標(biāo)準(zhǔn)系列特征(Sfam)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于-通過(guò)測(cè)量所述良好狀態(tài)下參考特征(Sref)和該組其它良好狀態(tài)下參考特征(Sref)所形成的暫時(shí)系列特征之間的統(tǒng)計(jì)偏差，計(jì)算每個(gè)良好狀態(tài)下參考特征(Sref)的系列偏1 t 匕 ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)方式而消除頻譜噪音的步驟(S5)，所述噪音消除是在計(jì)算譜線(xiàn)幅度平均值(S6)之前進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過(guò)對(duì)以恒定頻率采樣的信號(hào)進(jìn)行再次采樣，將在測(cè)量周期P期間相對(duì)于軸速N變化而采樣的振動(dòng)信號(hào)，同步到以與軸速N成比例的頻率采樣的信號(hào)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1和9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過(guò)計(jì)算有序域內(nèi)軸的角度路徑曲線(xiàn)以及通過(guò)將所述當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)(Vc)投影到所述角度路徑曲線(xiàn)，在測(cè)量周期P內(nèi)，相對(duì)于軸速N的變化對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣，從而獲得同步當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)(Vsync)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征是為所述發(fā)動(dòng)機(jī)系列所確定的標(biāo)準(zhǔn)系列特征(Sfam)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)系列特征(Sfam)是根據(jù)同一系列發(fā)動(dòng)機(jī)良好狀態(tài)下參考特征(Sref)所形成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，其包括步驟如下在軸轉(zhuǎn)速N變化的測(cè)量周期P期間組內(nèi)采集發(fā)動(dòng)機(jī)部件機(jī)械振動(dòng)的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)(Vc)；在測(cè)量周期P期間采集信號(hào)(Vc)；將該信號(hào)相對(duì)于轉(zhuǎn)速N的變化而同步；將信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，以獲得根據(jù)轉(zhuǎn)速N排列的頻率譜線(xiàn)；計(jì)算譜線(xiàn)的平均幅度，以便獲得發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前振動(dòng)特征(Se)；計(jì)算所述特征(Se)和良好狀態(tài)下參考振動(dòng)特征(Ss)之間的偏差比(Δ)；并將偏差比(Δ)與預(yù)定數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的缺陷指標(biāo)進(jìn)行比較，列出發(fā)動(dòng)機(jī)滾柱軸承的理論損傷情況，以便確定滾柱軸承潛在的損傷。
文檔編號(hào)G01M13/04GK102597735SQ201080050247
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者朱利安·格拉夫頓 申請(qǐng)人:斯奈克瑪