本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛行器的動(dòng)力源，其工作狀態(tài)直接影響著飛行器的安全性和可靠性。直升機(jī)上的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)故障環(huán)境惡劣，不僅需要承受高溫和較大應(yīng)力，而且還需要承受很大的交變負(fù)載。同時(shí)直升機(jī)通常在惡劣環(huán)境起降，直升機(jī)的懸停、低空飛行等因素極易造成發(fā)動(dòng)機(jī)的損傷、磨損和腐蝕，另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝、使用、維護(hù)等因素的影響，振動(dòng)成為渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的主要故障之一。為降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的持久性和可靠性，對(duì)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)以及故障辨識(shí)尤為重要。
通常影響發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的因素很多，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝、附件的正常磨損、維修水平和特殊的使用環(huán)境。發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在較高振幅下工作，極有可能造成發(fā)動(dòng)機(jī)部件的過度磨損和實(shí)效。因此針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)、振源辨識(shí)以及分析故障辨識(shí)尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的發(fā)動(dòng)機(jī)的損傷、磨損與腐蝕等問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括設(shè)置在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的表面的壓電加速傳感器，與壓電加速傳感器連接的數(shù)據(jù)采集模塊，以及與數(shù)據(jù)采集模塊連接且相互通訊的上位機(jī)；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括主控芯片arm，與高速以太網(wǎng)芯片w5300雙向通訊連接的rj-45網(wǎng)口，與主控芯片arm雙向通訊連接且用于通信的數(shù)據(jù)采集芯片fpga，與數(shù)據(jù)采集芯片fpga雙向通訊連接的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器sdram，與數(shù)據(jù)采集芯片fpga雙向通訊連接的a/d采集器，以及與a/d采集器連接的信號(hào)調(diào)理器，其中，主控芯片arm與信號(hào)調(diào)理器連接，信號(hào)調(diào)理器與壓電加速傳感器連接。
進(jìn)一步地，所述壓電加速傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)、齒輪箱、燃?xì)鉁u輪以及動(dòng)力渦輪上。
具體地，所述上位機(jī)包括與高速以太網(wǎng)芯w5300實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膔j-45網(wǎng)口，以及為rj-45網(wǎng)口提供驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明通過壓電加速傳感器采集信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)樣本密度自適應(yīng)數(shù)據(jù)記錄，然后將采集到的故障微弱信號(hào)通過a/d采集器傳輸給主控芯片arm，然后分析后傳遞到上位機(jī)進(jìn)行診斷。
(2)本發(fā)明通過設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)、齒輪箱、燃?xì)鉁u輪以及動(dòng)力渦輪上的壓電加速傳感器對(duì)振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)過程中對(duì)故障進(jìn)行診斷，將發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)上傳上位機(jī)進(jìn)行處理，這樣可有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用率。
(3)本發(fā)明通過對(duì)高頻振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)部件故障進(jìn)行詳細(xì)的分析，通過數(shù)據(jù)采集芯片fpga將數(shù)據(jù)信息同步傳遞到動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器sdram進(jìn)行存儲(chǔ)，在發(fā)生故障時(shí)，可調(diào)用查詢，對(duì)已經(jīng)存儲(chǔ)有的故障可直接進(jìn)行修護(hù)，對(duì)新的故障進(jìn)行上傳，這樣可更加方便對(duì)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)測(cè)管理。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例
如圖1所示，一種渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括設(shè)置在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的表面的壓電加速傳感器，與壓電加速傳感器連接的數(shù)據(jù)采集模塊，以及與數(shù)據(jù)采集模塊連接且相互通訊的上位機(jī)；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括主控芯片arm，與高速以太網(wǎng)芯片w5300雙向通訊連接的rj-45網(wǎng)口，與主控芯片arm雙向通訊連接且用于通信的數(shù)據(jù)采集芯片fpga，與數(shù)據(jù)采集芯片fpga雙向通訊連接的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器sdram，與數(shù)據(jù)采集芯片fpga雙向通訊連接的a/d采集器，以及與a/d采集器連接的信號(hào)調(diào)理器，其中，主控芯片arm與信號(hào)調(diào)理器連接，信號(hào)調(diào)理器與壓電加速傳感器連接。
其中，所述壓電加速傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)、齒輪箱、燃?xì)鉁u輪以及動(dòng)力渦輪上。
具體地，所述上位機(jī)包括與高速以太網(wǎng)芯w5300實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膔j-45網(wǎng)口，以及為rj-45網(wǎng)口提供驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器。
振動(dòng)監(jiān)測(cè)方式是通過在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝多套壓電及加速度傳感器采集壓氣機(jī)、齒輪箱、燃?xì)鉁u輪以及動(dòng)力渦輪的振動(dòng)數(shù)據(jù)，來自傳感器的信號(hào)經(jīng)調(diào)理、放大變成計(jì)算機(jī)可采集的電壓信號(hào)。計(jì)算機(jī)獲取信號(hào)后經(jīng)處理計(jì)算關(guān)鍵部件的振動(dòng)頻率信號(hào)后與標(biāo)稱值比較判斷以確定發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)源。
發(fā)動(dòng)機(jī)的振源來自很多環(huán)節(jié)，但動(dòng)力裝置的高頻振動(dòng)通常存在于發(fā)動(dòng)機(jī)的某些旋轉(zhuǎn)部件中，如燃?xì)鉁u輪旋轉(zhuǎn)、動(dòng)力渦輪旋轉(zhuǎn)、壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)、動(dòng)力輸出軸旋轉(zhuǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力附件旋轉(zhuǎn)等。
其中，燃?xì)鉁u輪故障源體現(xiàn)在燃?xì)鉁u輪有無外來物損傷、壓氣機(jī)和渦輪連接的安裝情況、燃?xì)鉁u輪主軸軸承有無受損。
動(dòng)力渦輪故障源體現(xiàn)在渦輪平衡狀態(tài)、動(dòng)力渦輪固定栓、齒輪箱與渦輪填隙片的厚度是否合適、軸承組有無過度磨損和損傷。
壓氣機(jī)故障源體現(xiàn)在壓氣機(jī)有無外來物損傷、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子及靜子葉片有無裂紋和損傷、壓氣機(jī)和渦輪準(zhǔn)直度是否符合標(biāo)準(zhǔn)、軸承組有無過度磨損和損傷。
動(dòng)力輸出軸故障源體現(xiàn)在動(dòng)力輸出軸的柔性連接頭有無裂紋和損傷、發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)身的準(zhǔn)直度、動(dòng)力輸出軸與機(jī)身的縱軸是否在同一條直線上。
發(fā)動(dòng)機(jī)本體故障源體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝支架是否固定可靠、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝支架墊片是否損傷、是否定期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試并且達(dá)標(biāo)。
數(shù)據(jù)采集模塊是以主控芯片arm芯片stm32f103zet6為主控核心，由數(shù)據(jù)采集芯片fpga芯片p2c5t144i8實(shí)現(xiàn)兩塊高速adc芯片ads1602。對(duì)加速度檢測(cè)的振動(dòng)信號(hào)同步采集，硬件tcp/ip協(xié)議棧芯片w5300來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)對(duì)上位機(jī)傳輸振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。采集主要是在主控芯片arm的控制下，通過數(shù)據(jù)采集芯片fpga對(duì)振動(dòng)信號(hào)的a/d模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器協(xié)助控制，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集，并通過以太網(wǎng)協(xié)議，將振動(dòng)信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)上，然后上位機(jī)對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)。
上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，但凡采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非創(chuàng)造性勞動(dòng)而做出的變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。