本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)，尤其涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常都在1萬(wàn)轉(zhuǎn)以上，在其研發(fā)過(guò)程中，為了獲得第一手資料來(lái)促進(jìn)后續(xù)的優(yōu)化改良，需要通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)來(lái)獲取上，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究發(fā)現(xiàn)原有的靜態(tài)檢測(cè)方法無(wú)法有效的監(jiān)測(cè)出疲勞裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)。現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮閏n202411092811.9的專利公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，采用渦流檢測(cè)技術(shù)及降速試驗(yàn)方法，通過(guò)預(yù)制疲勞源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)試驗(yàn)臺(tái)架上的試驗(yàn)軸進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速、載荷等參數(shù)下的疲勞源裂紋擴(kuò)展情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，提供了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，如何實(shí)現(xiàn)滿足真正航發(fā)高速運(yùn)行時(shí)的缺陷變化信號(hào)捕捉及分析成為了該項(xiàng)研究工作的新技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

2、一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：

3、步驟一：在試驗(yàn)主軸中心孔預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的圓周方向同軸安裝一個(gè)導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置，所述導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置與試驗(yàn)主軸中心孔內(nèi)表面保持固定間距，所述導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置包括導(dǎo)軌、滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

4、所述滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱內(nèi)封裝有仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器、信號(hào)處理單元和無(wú)線通訊模塊，所述仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器的檢測(cè)面正對(duì)試驗(yàn)主軸中心孔內(nèi)表面；

5、所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱沿著導(dǎo)軌高速旋轉(zhuǎn)；

6、步驟二：設(shè)置所述滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱的旋轉(zhuǎn)速度滯后于試驗(yàn)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，使得所述仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器與試驗(yàn)主軸中心孔內(nèi)表面形成異步相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

7、步驟三：獲取試驗(yàn)主軸中心孔預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)陣列渦流檢測(cè)信號(hào)圖。

8、進(jìn)一步的,步驟二中，所述異步相對(duì)運(yùn)動(dòng)為所述仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器與試驗(yàn)主軸同時(shí)同向但不同速的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；且當(dāng)所述試驗(yàn)主軸為變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)置所述滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與試驗(yàn)主軸同步變速，二者保持恒定的相對(duì)速度。

9、進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)主軸與所述滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱二者旋轉(zhuǎn)的相對(duì)速度為仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器的極限檢測(cè)速度。

10、進(jìn)一步的，步驟三中，對(duì)獲取的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，預(yù)先建立動(dòng)態(tài)補(bǔ)償算法模型，根據(jù)試驗(yàn)主軸和滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱的實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)速度和動(dòng)態(tài)特性，調(diào)整檢測(cè)信號(hào)的基線和幅度進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)充，克服干擾。

11、進(jìn)一步的，所述動(dòng)態(tài)補(bǔ)充算法模型的構(gòu)建包括：

12、(1)試驗(yàn)主軸及滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱運(yùn)動(dòng)路徑獲?。涸诓煌D(zhuǎn)速加載中，試驗(yàn)主軸和滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱受力產(chǎn)生振動(dòng)、強(qiáng)離心、結(jié)構(gòu)熱膨脹，通過(guò)計(jì)算機(jī)分別模擬并繪制出在多因素影響下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑以及滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱內(nèi)檢測(cè)傳感器的運(yùn)動(dòng)路徑；

13、(2)信號(hào)預(yù)補(bǔ)償：根據(jù)模擬計(jì)算的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑和檢測(cè)傳感器的運(yùn)動(dòng)路徑生成模擬相對(duì)提離路線圖，根據(jù)模擬相對(duì)提離路徑圖生成第一次動(dòng)態(tài)信號(hào)補(bǔ)償數(shù)據(jù)鏈；

14、進(jìn)一步，將第一次動(dòng)態(tài)信號(hào)補(bǔ)償數(shù)據(jù)鏈轉(zhuǎn)換為傳感器動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中進(jìn)行傳感器動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)加載，確保在監(jiān)測(cè)過(guò)程中檢測(cè)傳感器克服抖動(dòng)提離，獲取有效監(jiān)測(cè)信號(hào)；

15、(3)監(jiān)測(cè)信號(hào)修正：將獲取的監(jiān)測(cè)信號(hào)通過(guò)預(yù)先建立的渦流檢測(cè)信號(hào)-提離值轉(zhuǎn)換模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，獲取實(shí)際相對(duì)提離路線圖，并在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，對(duì)模擬相對(duì)提離路線圖和實(shí)際相對(duì)提離路線圖進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而，生成第二次動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)鏈，對(duì)實(shí)際獲取的監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行第二次動(dòng)態(tài)信號(hào)補(bǔ)償，對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)監(jiān)測(cè)信號(hào)的基線和幅度，實(shí)現(xiàn)信號(hào)修正。

16、進(jìn)一步的，所述渦流檢測(cè)信號(hào)-提離值轉(zhuǎn)換模型的建立，具體方法為：采用數(shù)值模擬技術(shù)模擬所述步驟二中所述仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器相對(duì)試驗(yàn)主軸因振動(dòng)產(chǎn)生的提離值及該提離下對(duì)應(yīng)的渦流檢測(cè)信號(hào)值，并構(gòu)建整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程下所述仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器相對(duì)試驗(yàn)主軸的渦流檢測(cè)信號(hào)-提離值轉(zhuǎn)換模型。

17、進(jìn)一步的，監(jiān)測(cè)方法還包括建立裂紋擴(kuò)展階段智能識(shí)別模型；

18、通過(guò)收集不同類(lèi)型、不同大小和不同深度的裂紋的頻域特征和時(shí)域特征作為裂紋樣本進(jìn)行裂紋識(shí)別模型的訓(xùn)練和構(gòu)建；

19、將修正后的監(jiān)測(cè)信號(hào)導(dǎo)入裂紋擴(kuò)展階段智能識(shí)別模型，進(jìn)行裂紋擴(kuò)展階段的自動(dòng)識(shí)別，進(jìn)行監(jiān)測(cè)結(jié)果的快速反饋。

20、與現(xiàn)有的相比，本申請(qǐng)可以獲得包括以下技術(shù)效果：

21、本發(fā)明通過(guò)在試驗(yàn)主軸中心孔內(nèi)設(shè)置與之保持固定提離的導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置，并設(shè)計(jì)封裝有仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器、信號(hào)處理單元和無(wú)線通訊模塊一體化的滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱沿導(dǎo)軌進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，使仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器與試驗(yàn)主軸形成異步相對(duì)運(yùn)動(dòng)，異步相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速度穩(wěn)定，相對(duì)速度為仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器的極限檢測(cè)速度，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的裂紋擴(kuò)展情況的有效動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，模擬真實(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)對(duì)缺陷變化信號(hào)捕捉和分析。同時(shí)，由于異步相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速度穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了信噪比的提高。

技術(shù)特征：

1.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟二中，所述異步相對(duì)運(yùn)動(dòng)為所述仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器與試驗(yàn)主軸同時(shí)同向但不同速的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；且當(dāng)所述試驗(yàn)主軸為變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)置所述滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與試驗(yàn)主軸同步變速，二者保持恒定的相對(duì)速度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述試驗(yàn)主軸與所述滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱二者旋轉(zhuǎn)的相對(duì)速度設(shè)置為仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器的極限檢測(cè)速度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟三中，對(duì)獲取的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，預(yù)先建立動(dòng)態(tài)補(bǔ)償算法模型，根據(jù)試驗(yàn)主軸和滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱的實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)速度和動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)充，克服干擾。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)補(bǔ)償算法模型的構(gòu)建包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述渦流檢測(cè)信號(hào)-提離值轉(zhuǎn)換模型的建立，具體方法為：采用數(shù)值模擬技術(shù)模擬所述步驟二中所述仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器相對(duì)試驗(yàn)主軸因振動(dòng)產(chǎn)生的提離值及該提離下對(duì)應(yīng)的渦流檢測(cè)信號(hào)值，并構(gòu)建整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程下所述仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器相對(duì)試驗(yàn)主軸的渦流檢測(cè)信號(hào)-提離值轉(zhuǎn)換模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)方法還包括建立裂紋擴(kuò)展階段智能識(shí)別模型；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及試驗(yàn)主軸動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速試驗(yàn)臺(tái)主軸疲勞裂紋擴(kuò)展監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明在試驗(yàn)主軸中心孔預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的圓周方向同軸設(shè)置一個(gè)與之保持固定提離的導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置，并設(shè)計(jì)封裝有仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器、信號(hào)處理單元和無(wú)線通訊模塊一體化的滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)箱沿導(dǎo)軌進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，使仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器與試驗(yàn)主軸形成同時(shí)、同向且保持穩(wěn)定相對(duì)速度的異步相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且相對(duì)速度為仿形陣列渦流檢測(cè)傳感器的極限檢測(cè)速度，確保渦流檢測(cè)傳感器可有效獲取檢測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的裂紋擴(kuò)展情況的有效動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，模擬真實(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)對(duì)缺陷變化信號(hào)捕捉和分析。

技術(shù)研發(fā)人員：林俊明,李維,信琦,林澤森,王亞婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：愛(ài)德森（廈門(mén)）電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19