航空發動機檢測技術論文
在科學技術不斷髮展的過程中發動機系統越來越複雜，發動機檢測技術也在不斷提升。小編為大家整理的，希望你們喜歡。
篇一
航空發動機磨損故障檢測技術
摘要：為了研究航空發動機磨損故障檢測技術，本文主要介紹了：油液理化分析法、光譜分析方法、磁塞分析法以及鐵譜分析方法。同時介紹了這幾種故障檢測技術的應用。目前主要通過滑油光譜分析儀和鐵譜分析儀針對滑油系統中所含的金屬元素含量和磨屑進行檢測，以得到的金屬元素含量和磨屑引數的資料為基礎對發動機的故障進行檢測。本文研究可以作為航空發動機磨損故障檢測過程中的參考。
關鍵詞：航空;發動機;磨損故障;鐵譜分析
前言
在科學技術不斷髮展的過程中發動機系統越來越複雜，這些複雜的系統雖然使飛機的飛行更加穩定，但是一旦在飛行過程中發動機發生故障就會造成飛機的失控，帶來不可挽回的重大損失，因此應當及時的對發動機的故障進行檢測以保證飛行的安全和可靠，從多年的發動機維修經驗中可以看出航空發動機功能失效和失控主要是因為發動機內部機件存在的異常機械磨損所造成的。
1.航空發動機機械磨損故障的常用檢測技術及其應用
由於機械磨損對航空發動機的影響是非常大的，因此我國的很多民航機構都在致力於研究航空發動機機械磨損的檢測，目前，在我國，對航空發動機磨損進行檢測時候主要有以下幾種方法：首先是磁塞分析方法;其次是油品理化效能分析法;再次是光譜分析法;最後是鐵譜分析法。其中每一種不同的檢測技術都有不同的檢測範圍，其中光譜分析的檢測有效範圍為小於5微米，最大範圍為10微米。鐵譜分析的有效範圍為1-200微米，而磁塞分析的有效範圍為大於50微米。下面對這些技術的檢測原理以及每種方法的具體應用進行簡單的介紹。
1.1 磁塞分析法及其應用
在對滑油系統中磨損顆粒進行收集的過程中比較簡單的方法就是磁塞分析法。磁塞分析法的原理是在迴路中的綜合油箱中插入磁塞，這樣能夠在將油液中的磁性顆粒過濾出來的同時將其定期取出。為了對吸附的磁性顆粒進行分析判斷，並判別顆粒的大小和數量等特徵，維護人員需要藉助放大鏡或肉眼進行觀察，進而可以判斷是否需要更換潤滑油。這是一種簡單快捷的方法。能夠檢測尺寸較大的金屬磨屑，但是這種方法主要存在著對於微小顆粒和非磁性顆粒沒有作用的缺點。
在進行檢測的時候在發動機潤滑系統中永久的安裝著磁塞、封油閥和一個磁性探頭構成了整個磁塞，磁鐵會在探頭插入以後暴露在迴圈著的潤滑油中，為了防止漏油，，應當定期的把磁性探頭取下時以保證主體內的封油閥會自動封閉油出口，通過對線路動作的控制可以在磁塞磨屑過多的時候將主機停止執行。必須在潤滑系統中能得到最大捕獲磨屑機會的地方安裝磁塞，最好裝在管子的彎曲部位。
1.2 油液理化分析法
滑油的油品質量會在發動機逐漸使用的過程中劣化，就會影響潤滑效果，因此首先為了確定最經濟有效的更換滑油的週期以減少機械磨損故障的發生可能性應當對滑油理化指標的變化情況進行監控。然後為了提高滑油使用的科學性、有效性應當以檢測結果為基礎進一步的對滑油的衰變特性進行分析。基於以上兩個目的進行油液理化分析。
在具體的故障檢測過程中首先要弄清楚油液降解和汙染的主要途徑及其重要表徵引數：其中油液降解的主要表徵引數有粘度、總酸值、總鹼值、氧化深度、硝化深度、確酸鹽、抗氧劑水平、抗磨劑水平等，這種油液變質方式的途徑主要有氧化、硝化、磺化、添粘以及加劑損耗。而油液汙染的主要途徑有燃料稀釋、水分、冷卻劑、積碳以及固體雜質，表徵引數主要有閃點、粘度、燃料水平、水含量、冷卻劑水平、不溶物含量以及積碳水平。
具體的油液理化分析測試方法和內容如下：戊燒不溶性實驗測試、不溶物含量、積碳水平;粘度實驗測量粘度;總酸、鹼實驗測量總酸值和總鹼值;相對密度實驗、閃點實驗測量燃料水平;紅外分析實驗測量氧化程度、銷化深度、硝酸鹽、抗氧劑水平、抗磨劑水平、冷卻劑水平。
1.3 光譜分析方法及其應用
在原子物理學的介紹中，帶正電的原子核和圍繞其運轉的電子組成了物質結構的原子，由於各層電子所含的能量級在正常情況下是最低的，這時的原子狀態成為基態，當諸如光照、電弧衝擊、轄射等外來能量被基態吸引以後，核外電子在吸收能量以後就會從能量較低的能級躍遷到能量較高能級的軌道上去，是原子處於激發狀態。由於這時候原子是非常不穩定的，返回基態的趨勢比較強，在原子由激發態返回基態的過程中，吸收的能量會以一定頻率的電磁波形式被福射出去。
為了瞭解所對應元素的含量，應當通過一定的方法將用特徵波長的射線激發原子後福射強度的變化測量出來，這就是原子吸收光譜分析法。另外一方面，為了測得其發射輻射線的特徵波長，利用一定的方法將含有多種金屬元素的原子激發後的輻射線特徵波長測量出來，這就是指的原子發射光譜分析法。滑油光譜分析既有缺點也有優點，優點主要是能夠及時的發現發動機內部機件早期的粘著磨損和磨屑磨損故障徵兆，同時具有較高的靈敏度，但是對於疲勞磨損故障徵兆很難發現，同時磨屑準確度太低。
在光譜分析法的應用中，首先對資料進行處理，然後進行模式識別。在資料處理的和模式識別的過程中應用BP神經網路工具來實現，通過滑油光譜分析可以定性判斷出發動機內部構件磨損等故障，主要包括：主軸承嚴重磨損、附件機匣軸承和軸承保持架磨損、附件機內齒輪磨損、軸間軸承磨損、離心通風器殼體磨損、封嚴圈嚴重磨損等。
1.4 鐵譜分析方法及其應用
採用磁性的方法，以磁譜儀為工具將於潤滑油中的金屬磨屑分離出來就是鐵譜分析技術，同時將分離出來的金屬磨屑按其尺寸大小依次、不重疊地沉澱到一塊透明的基片上得到譜片，在進行觀察的過程中進行分析就可以得到磨屑的形態特徵、尺寸大小及其差異，這樣就得到了磨屑的表面形貌和成分。另外，在鐵譜顯微鏡上加裝相應的光密度計分析大小磨屑的相對含量。運用鐵譜分析技術能夠有效的檢測機械磨損，同時還可以研究磨損機理。
鐵譜分析方法的不足主要表現在以下幾個方面：首先是存在著一定的誤差，無法有效的控制這些誤差;然後運用鐵譜分析方法的操作人員的專業水平和經驗必須要達到很高的要求;最後，對於一般人員進行現場快速分析的工作不適合應用鐵譜分析方法。
在鐵譜分析法的應用過程中，首先確定主要表徵磨屑的引數，然後進行BP神經網路的程式設計，並有灰色關聯度在MATLAB中實現故障的模式識別，最後實現鐵譜資料分析GUI介面的實現。這樣由錄入的表徵磨屑的引數，直接輸出訓練後的矩陣，進而刻意判斷出屬於那種故障模式，在人機互動的過程中使結果更加直觀。
2.總結
通過前面的研究可以看出有多中方法可以對航空發動機磨損故障進行檢測，但是在具體的檢測過程中應當綜合應用各種方法，有效的檢測到發動機的故障，避免發生安全事故，後續還應當對上述各種技術的具體應用進行更加深入的研究。
參考文獻：
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[2]佟彥斌.關於金屬磨損自修復技術對汽車發動機磨損維修的應用[J].城市建設理論研究***電子版***，2011，03***21***：143-145.
[3]李詠.油液分析技術在發動機磨損故障中的運用[J].實驗科學與技術，2014，34***01***：36-38.
篇二
航空發動機鈦合金襯套的檢測技術
摘 要：航空發動機內部有很多型別的襯套，其中包括碳鋼和鈦合金類襯套。為了順利完成該型別零件的檢測任務，經過多次的試驗分析，摸索資料，我們逐漸掌握了該型別零件的檢測方法，為後續加工該型別的零件摸索出了一套成熟的檢測經驗。
關鍵詞：襯套 ; 測量; 薄壁 ; 壁厚差 ; 圓柱度
中圖分類號：V26 文獻標識碼：A
襯套作為航空發動機某部位的重要組成部分，用於殼體內部齒輪和軸承的安裝，襯套的材料有碳鋼和鈦合金類之分，為了減輕發動機的重量，以鈦合金種類的襯套居多。鈦合金襯套在加工中極易變形，所以有自己獨特的一套加工工藝方法，加工後的襯套的檢測更是難上加難，一直以來都沒有什麼特別好的檢測方法，檢測效率低下。本文就從襯套的通用和專用的檢測方法入手，闡述了鈦合金襯套如何在自由狀態下做到準確的測量。
1問題的提出
由於襯套壁薄，為了防止銑加工三個Ф20mm的月牙槽時變形，先將三個均勻的月牙槽銑削出來，以精加工的內孔為基準，用液性塑料漲緊夾具裝夾，精車外圓，但是工件壁太薄，極易變形，對溫度也很敏感，而且存在應力集中現象，檢測結果不合格，現場加工尺寸與成品檢驗尺寸存在一定差異。為解決此問題，工藝方法上採取了縮嚴加工尺寸公差的方法，將零件尺寸加工至中差範圍，但同時也增加了測量的難度。由於內孔尺寸為mm，外圓尺寸為 mm，而且內孔有3個1mm深的月牙槽，加工極易變形，加工的圓柱度、內孔和外圓的圓柱度要求分別為0.005mm。 [1]。
1.1 檢測方案分析
由於圖紙中規定的設計基準為測量基準，而襯套壁薄，且內孔均勻分佈著三個Ф20mm的月牙槽，測量面較短，所以零件檢測難度較大，以下針對三個技術條件和兩個尺寸的檢測方案及過程進行分析論證。
1.2對外圓圓柱度及尺寸mm的檢測方案分析
圓柱度公差帶是半徑差值為0.005mm的兩個圓柱面之間的區域，且圓柱面必須位於半徑差為0.005mm的兩個同軸圓柱面之間。
2檢測方案分析
2.1方案一：
外圓圓柱度對於軸類零件檢測可以利用頂針孔，在偏擺儀上檢測。而對於襯套類零件沒有頂針孔，這樣就必須藉助於槓桿千分尺測量。由於檢測尺寸mm和檢測外圓的圓柱度的檢測部位相同，所以在用外徑槓桿千分尺檢查的mm同時也能檢測外圓的圓柱度，即多點測量。
首先按外圓尺寸mm要求，選用100～125mm的外徑槓桿千分尺，再用100mm的塊規校對外徑槓桿千分尺，校對槓桿千分尺後記錄修正值，用外徑槓桿千分尺對外圓進行多點測量，記錄所測數值。每一部位測得的實際值為外圓的近似值，所測值中，最大值與最小值之差為外圓圓柱度，且半徑差不大於0.005mm。在測量過程中，由於所測量的是薄壁零件，所有測量力不能太大，但必須保證在測量過程中側頭與襯套表面連續接觸，否則易造成零件變形，測量力也不能太小，做大力度適中，否則不能反映出零件的真實狀態，測量出的零件數值不是零件的真實值。通常選用的靜態測量力應小於1N。[2]
2.2方案二：
用V形塊法檢查圓柱度，用千分尺檢查外圓尺寸。
將襯套放在平臺上的V形塊內，用夾緊裝置固定，且襯套可以自由轉動。將千分表裝入萬能表座的表架內，調整千分表位置使之位於襯套的最高點。在被測零件迴轉一週過程中，測量某個橫截面的最大與最小讀數，連續測量若干個橫截面，取其中各橫截面所測得的所有讀數中最大與最小讀數值公差的一半，即為該零件的圓柱度誤差。
3檢測方案的確定
經過實際測量比較用外徑槓桿千分尺測外徑圓柱度和外徑尺寸方便準確，而且在實際檢測中操作方便易行，對於有合格資質的檢驗人員來說都可以做到準確的檢測，但在實際操作中要注意測量力的因素。
4內孔圓柱度及內孔尺寸的檢測
選用75～100mm外徑千分尺和100mm塊規，校對外徑千分尺，記錄修正值，然後作為內徑千分尺的對錶基準，使微分筒鎖定在對應的數值95.03mm，對應檢測公差為0.017mm的高精度內徑，需選用內徑千分表測量。選擇合適的測量頭安裝好，調節測量頭長度，將內徑千分表的測量頭壓入外徑千分尺的測砧與測微螺旋中間，看千分表的指示讀數，調節壓入量，固定測量頭使內徑千分表的壓入量為0.30mm，將表圈轉動，指標對零，使內徑千分表前後微動找到最小值，再將內徑千分表測量頭壓入零件內，前後微動找到最大值與最小值。由於內孔上有
三個Ф20mm的月牙槽，很難找到測量點，測頭的輔助支架有一邊僅能靠在內孔一點上，所以測得內孔直徑不夠準確。以支架支在兩槽中間測頭測兩槽的邊緣，並在三個方向上下多點測量，以達到測量真實值的目的。[3]
5測量內孔對外圓的跳動
5.1檢測分析
內孔對外圓的跳動測量的是徑向跳動誤差，徑向跳動誤差是指在旋轉表面的同一橫截面內，被測表面各點與基準軸線之間最大值與最小值距離之差，並以各個橫截面測出其最大跳動作為整個被測圓柱面的徑向跳動量。檢查徑向跳動時一定要注意基準，因為基準不同，測量結果就不同，襯套工藝規程圖紙上規定要求以襯套外圓作為零件的測量基準。[4]
5.2檢測方案
先將V形塊和平臺擦拭乾淨，將襯套豎直放在V形槽內，用夾緊裝置固定，並能自由轉動。將槓桿百分表裝在表座的夾孔內夾緊，調整萬能表座位置，使百分表接觸頭與襯套表面接觸，將襯套轉動一週，取該橫截面的最大值，在測得若干個橫截面後取最大值即為內孔的跳動誤差。
結語
通過上述對鈦合金襯套的工藝分析及主要尺寸的檢測，利用通用的檢測技術檢測了測量難度較大的薄壁零件，從以上的分析中可以看出所採用的檢測方法具有較強的科學性和實用性。實踐證明，通過上述方法檢測出的結果準確性較高，而且可以將上述的檢測方法應用到類似的零件檢測當中，並不侷限於鈦合金類零件。若將上述檢測方法加以推廣應用，可以為新機研製節省大量的研製經費。
參考文獻
[1]張玉，劉玉.幾何量公差與測量技術 [J].瀋陽：東北大學出版社.1999.
[2]汪愷.形狀和位置公差標準應用指南 [M]北京：中國標準出版社.2000.
[3]王如根，高坤華.航空發動機新技術[M]. 北京：航空工業出版社。2003年79-399
[4]武凱.航空薄壁件加工變形分析與控制[M].南京：南京航空航天大學.2002.