一种发动机轴承故障智能检查仪的设计

李薇

摘要：主轴轴承是航空发动机的重要零件之一，它的运行状态直接影响着飞机的安全和飞行性能。为了实现航空发动机手动转子试车时的轴间和其他滚动轴承的故障检测，本设备通过测量振动加速度有效值和监听耳机声音来判断轴承是否存在故障以及进行故障定位。该设备还可扩展应用于燃汽轮机和其它机械手动转子试车时的轴间和其它滚动轴承的振动检测。

关键词：航空发动机 轴承 故障

中图分类号：TH133 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00

在飞机发动机中，最关键的零部件之一是主轴轴承，根据统计，主轴轴承故障占飞机机械故障的60%以上，因此，主轴轴承故障定期检查和及时排除对飞机的性能和飞行安全有着直接影响，对提高飞机运行的可靠性、降低维修费用也起到重要作用。

发动机轴承故障检查仪通过检测和分析航空发动机手动转子试车时的轴间和其他滚动轴承的振动值，结合监听耳机声音的来判断轴承是否存在故障以及进行故障定位。

1 项目方案

发动机轴承故障检查仪采用模块化设计，系统电路设计分为5个模块，即信号输入模块、信号调理模块、数据处理模块、显示驱动模块和电源模块。在分别规定其相互间的接口信号及要求后，对5个模块进行设计，并按接口要求完成整个产品的整合与测试。其模块结构如图1所示。

2 硬件设计

2.1 信号输入模块与信号调理模块

信号输入模块实现振动信号的采集、放大与放大比例选择，与信号调理模块接口，并对信号按照用户的选择进行调理。

信号放大器根据用户选择的“1：1”或“1：10”开关设定合适的放大倍数；滤波器的截止频率可以通过编程来设定，这样可以实现用户对工作频段的选择；系统采用AD公司的AD736 有效值转换器将振动加速度信号转换成有效值信号；AD转换器 采用AD公司的7822，用于将模拟信号转换成数字信号传输给处理模块。

2.2 数据处理模块

数据处理模块根据频率选择按钮选择的频段对滤波器的截止频率进行设定，同时发送控制信号给AD转换器，接收AD转换器的数据，进行振动加速度有效值的百分比转换后，发送控制信号给LED驱动电路。

2.3 显示驱动模块

该模块根据数据处理模块计算的结果点亮相对应的发光二极管，用来表示振动加速度的有效值大小，同时驱动用来指示用户所选择频段的发光二极管。该模块还将调理和匹配后的振动信号输出到耳机，供判断故障使用。

由于需要驱动的发光二极管较多，设计对单片机的IO口进行了扩展，扩展后驱动模块可以满足驱动发光二极管的需要。

2.4 电源模块

电源模块主要功能是在面板电源按钮被按下后后，由按钮控制芯片输出使能信号，控制DC-DC转换器开始工作，提供给电路+5V和-5V的稳定电压。当面板电源按钮再次按下后，按钮控制芯片切断DC-DC转换器的工作。

3 软件设计

软件为单片机程序，采用C语言进行设计，软件的框图如图2所示。

4 测试情况

发动机轴承故障检查仪测量数据见表1。

由表中数据可以看出，实测结果均与理论数值相符，该设备达到了设计要求。

5 结语

发动机轴承故障检查仪操作简单、使用方便、性能稳定，为发动机维护提供了可靠的保证，目前已应用到了某型飞机发动机的轴承故障检测中。该设备还可扩展应用于燃汽轮机和其它机械手动转子试车时的轴间和其它滚动轴承的振动检测。

参考文献

[1]吉晨.《航空发动机轴承故障智能诊断方法研究》.北京化工大学，2014硕士论文，P4.