Terveysvalvonnan avulla älykkäiden laakeriratkaisujen kehittäminen auttaa parantamaan lentokoneiden luotettavuutta. Tämän projektin tarkoituksena on kehittää älykäs laakerijärjestelmä maatestausvarmennuskoneeseen, jossa on erittäin korkea propulsiotehokkuus (UHPE), mukaan lukien täysin integroitu omalla käyttövoimalla toimiva langaton anturijärjestelmä seuraavan sukupolven lentokoneille. Tämä artikkeli tarjoaa yleiskatsauksen olemassa oleviin älykkäiden laakereiden teknologioihin, esitellen integroidun anturijärjestelmän rakenteen, keskittyen lentokoneen valvottaviin parametreihin ja tunnistusteknologioiden valintamenetelmiin. Tällä hetkellä suurinta osaa kehitetyistä älykkäistä laakereista voidaan käyttää auto-, rautatie- ja muilla teollisuudenaloilla. Niiden saatavuus on rajallinen, eivätkä ne sovellu suihkumoottoreiden kokemaan ankariin ympäristöihin (kuten korkeaan lämpötilaan ja korkeaan tärinätasoon). Ensisijaisia valvontasisältöjä ovat tärinä, lämpötila, kuorma, karan liike, nopeus ja kulumisjäämät. Valitse sopiva tunnistustekniikka, joka perustuu kestävyyden luokitusmenetelmään äärimmäisissä olosuhteissa moottorin sisällä sekä kokoon, painoon, herkkyyteen, työtaajuusalueeseen, asennustapaan, tietojenkäsittelyvaatimuksiin sekä energiankeruun ja langattoman siirron energiankulutukseen.
Ijohdanto
Vierintälaakeri on yksi suihkumoottorin tärkeimmistä osista. Suihkumoottorien laakereiden kunnonvalvonta auttaa havaitsemaan laakerivikoja ja ennustamaan laakerien käyttöikää. Kehitetty älykäs integroitu anturilaakeri voi toteuttaa online-kunnonvalvonnan. Laakeria kutsutaan älykkääksi laakeriksi, joka koostuu pienistä pienitehoisista antureista ja jolla on oma energiansyöttökyky langattomaan viestintään ja tiedonsiirtoon. Älykäs laakerinäkökenttä nostaa verkkokunnonvalvonnan uudelle tasolle. Kuitenkin tällä hetkellä suurinta osaa olemassa olevista älykkäistä laakeritekniikoista voidaan käyttää autoissa, rautateillä, tuulivoimalaitteissa jne. Suihkumoottoreiden monimutkaisen ja haastavan ympäristön ja käyttöolosuhteiden vuoksi, mukaan lukien erittäin korkea karan nopeus, korkea tärinätaajuus ja Korkeassa lämpötilassa älymoottoreissa käytettävien älykkäiden laakereiden kehitys on hyvin rajallista. Suihkumoottorin pääakseli ja turbiinin laakerit ovat alttiina noin 200 asteen ja 300 asteen lämpötiloille. Korkean lämpötilan voiteluöljy muodostaa anturille myös ankaran ympäristön. Muita haasteita ovat rajallinen syöttöteho, rajoitettu tila ja langallisten kanavien saatavuus sekä korkeita lämpötiloja kestävien elektronisten komponenttien saatavuus markkinoilla. Lisäksi magneettisten antureiden tai materiaalien käyttö suihkumoottorin laakereiden ympärillä on tiukasti rajoitettua, koska ne voivat adsorboida metalliroskat ja aiheuttaa tukkeutumisen. Suihkumoottoreissa laakerit asennetaan suljettuihin metallikoteloihin, mikä rajoittaa voimakkaasti langatonta tiedonsiirtoa. Siksi, vaikka tekniikka on edistynyt merkittävästi viime vuosina, älymoottoreiden älykkäiden laakereiden tutkimus ja kehittäminen on edelleen haaste.
Tämän työn ensimmäinen vaihe on määrittää anturikomponentit, joita käytetään laakerin kunnon valvontaan ankarissa ympäristöissä, joissa suihkumoottori sijaitsee, sekä sensorin integrointi älykkääseen laakeriin, joka pystyy mittaamaan sarjan laakerin tilaa osoittavia parametreja. Samalla kehitämme energiankeräysteknologiaa, jolla voidaan kerätä ja siirtää tietoa langattomasti, mikä on olennainen osa älykkäitä laakereita.
Hankkeen päätarkoitus
*Tunnista markkinoilla olevat anturit, jotka soveltuvat suihkumoottorien laakereiden kunnon valvontaan, erityisesti sellaiset, jotka voivat toimia suihkumoottoreiden korkeissa lämpötiloissa ja syövyttävissä voiteluöljyympäristöissä, ja käytä niitä suihkumoottoreissa;
*Tunnista pienitehoiset anturit energiankulutuksen vähentämiseksi;
*Tunnistaa ja kehittää suihkumoottoriympäristöihin sopivia energiankeräystekniikoita;
*Optimoi anturijärjestelmän energiankulutus ja kehitä energianjakelustrategia;
*Kehitä langaton viestintäjärjestelmä tiedonsiirtoon suihkumoottorin metallirungon kautta.
Valitun tekniikan ja älykkään anturijärjestelmän todentamiseksi laboratoriossa tehdään sarja testejä osille ja pienille laakeritasoille. Testipää on suunniteltu pienten laakereiden testialustaan simuloimaan suihkumoottoreiden todellista ympäristöä. Tämä artikkeli keskittyy älykkäiden laakerianturikomponenttien kehittämiseen. Ensinnäkin tässä artikkelissa esitetään yhteenveto olemassa olevasta älykkäästä laakeriteknologiasta ja käsitellään anturijärjestelmän kohtaamia haasteita suihkumoottoriympäristössä. Tämän jälkeen tässä artikkelissa kuvataan anturin valintamenetelmää ja älykkään laakerin rakennetta ja lopuksi tehdään johtopäätös.
Yhteenveto älykkäästä laakeriteknologiasta
Kolmen viime vuosikymmenen aikana anturilaakerien kehittämisessä on tehty paljon työtä. Aluksi tutkimus keskittyi useiden antureiden asentamiseen laakeriin mittaamaan parametreja, jotka voivat osoittaa laakerin tilan. Tärinä, nopeus ja lämpötila pidetään tärkeimpinä parametreina laakerin tilan on-line seurannassa. Sen jälkeen se laajenee kattamaan kuormituksen ja voitelun valvonnan.
Älykkäiden yksiköiden asennus on tärkeä näkökohta älykkäiden laakereiden kehittämisessä. Anturiyksikkö asennettiin ensin laakerijalustalle, joka kehitettiin upottamaan anturi laakerirenkaaseen. Useimpien markkinoilla olevien laakereiden anturit on kytketty langallisen kunnostetun rengasjärjestelmän kautta. Useimpia näistä laakereista voidaan käyttää auto- ja rautatieteollisuudessa, kuten rautatieteollisuudessa integroiduilla antureilla varustettuun akselikotelon laakeriyksikköön asennettava holkki. Sanalla sanoen anturilaakeritekniikan kehityksessä on tapahtunut suurta edistystä. Toistaiseksi saatavilla olevien hyödykkeiden, kuten akselikotelon laakerit, NSK:n liike ja ohjaus, aktiiviset anturilaakerit ja integroidut pyörivät anturilaakerit, määrä on kuitenkin edelleen rajallinen. Tutkimuksen painopiste on siirtynyt anturoivasta laakerista (langallinen anturiyksikkö) älykkääseen laakeriin (self powered wireless sensor system). Älykkäiden laakerien online-valvonnan virtalähteen poistamiseksi langattomat anturijärjestelmät ja energiankeräämiseen käytettävät omatehoiset anturiyksiköt ovat erittäin suosittuja. Älykäs laakeri omalla energiansyötöllä ja langattomalla anturijärjestelmällä on kuitenkin vielä tutkimus- ja kehitysvaiheessa, eikä tuotetta ole vielä markkinoilla? Samoin ohutkalvoanturien ja MEMS:n kehitys on siirtänyt tutkimuksen painopisteen antureiden upottamiseen laakerien sisä- ja ulkorenkaisiin. Suurin osa anturi- ja älykkäiden laakeritekniikoiden kehittämisestä on sovellettu rautatie- ja autoteollisuudessa, mutta vähemmän huomiota on kiinnitetty suihkumoottorien laakereihin. Perinteisesti suihkumoottorien laakereita valvotaan mittaamalla tärinää ja öljyjätteen valvontaa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on kehittää integroitu älykäs laakerijärjestelmä uuden sukupolven suihkumoottorille perustuen olemassa olevaan älykkään laakeriteknologian ja suihkumoottorien laakereiden käyttöolosuhteiden tuntemukseen.
Suihkumoottoreiden älykkäiden laakereiden kehittämisen haasteita
Kuten edellä mainittiin, vaikka muilla aloilla käytettyjä älylaakereita on kehitetty, suihkumoottoreihin ei ole vieläkään saatavilla älylaakereita joidenkin suurten haasteiden vuoksi. Tämän tutkimuksen alkuvaiheessa nämä haasteet tulivat selvemmiksi, mikä auttoi tunnistamaan suihkumoottoreiden anturiteknologioita.
Suihkumoottorin laakerit toimivat suurella nopeudella (3,000rpm - 10, 000rpm), korkealla lämpötilalla (＞ 200 astetta) ja suurella tärinällä (＞ 100 g). Lisäksi suihkumoottori pysyy ns. hot soak -tilassa varastoimaan lämpöä, joka ei voi haihduttaa lämpöä edes moottorin lakkaa toimimasta, jolloin laakerin lämpötila nousee 250 asteeseen.
Suihkumoottoreiden ympäristön simuloimiseksi suunnitellut laakereiden testit suoritetaan 150-250 asteen kulmassa. Tämä on suuri haaste useimmille olemassa oleville elektronisille laitteille, koska ne toimivat vain 80 asteen ympäristöissä. Korkean lämpötilan ympäristöön sopivien antureiden ja niihin liittyvien teknologioiden löytäminen on suurin este älykkäiden laakereiden kehittämisessä suihkumoottoreille. Yli 90 prosenttia kiihtyvyysantureista on suunniteltu ja valmistettu käytettäviksi alle 80 asteen ympäristöissä.
Toinen haaste on korkea karan nopeus (3,000rpm - 10,000rpm), joka luo korkean värähtelyympäristön suurella amplitudilla. Tämä ei ainoastaan vaikeuta anturin kestävyyden parantamista, vaan asettaa myös suuren haasteen tärinän, häkin nopeuden ja muiden arvojen mittaamiseen (katso lisätietoja alta). Lisäksi suihkumoottoreiden suorituskyvyn simuloimiseksi testipenkissä käytetään pienempiä laakereita, joten se pyörii suuremmalla nopeudella (välillä 25,000 rpm - 30,000 rpm) saavuttaa samankaltainen nousuhalkaisija kuin suihkumoottoreilla.
Lämpötilarajojen lisäksi suihkumoottoreiden älykkäät laakerit vaativat alhaisen energiankulutuksen mahdollistaakseen langattoman tehon ja tiedonsiirron asianmukaisilla energiankeräystekniikoilla. Suihkumoottorien ympäristössä on muitakin rajoituksia, kuten alhainen energiankulutus (joka johtaa rajoitettuun ilmassa tapahtuvaan tiedonkäsittelyyn ja tallennustilaan), pieni anturin asennustila, joustamaton moottorin suunnittelu asiakkaan vaatimusten lisäämisen jälkeen, magneettisten anturien käyttökyvyttömyys metalliromun tukkeutumisen vuoksi. ja kyvyttömyys käyttää optisia antureita (öljyn käyttö heikentää optista suorituskykyä).
Korkeat lämpötilavaatimukset täyttävät anturit on myös testattava sen varmistamiseksi, että ne voidaan altistaa suihkumoottoreiden korkean lämpötilan (kuten 180 asteen) voiteluöljylle. Yleensä suihkumoottoreissa käytetään kaasumoottoriöljyjä ja/tai korkean lämpöstabiilisuuden (HTS) öljyjä. Nämä öljyt ovat aggressiivisia ja voivat aiheuttaa kemiallisia vaurioita anturiin korkeassa lämpötilassa pitkään. Voiteluaineet voivat myös vahingoittaa moottorin antureiden liittimiä ja kaapeleita.
Korkeissa lämpötiloissa, jos anturi on tarpeen kiinnittää laakeriin/koteloon, on valittava sopiva liima tai epoksihartsi, koska useimpia liimoja ei voida käyttää korkeissa lämpötiloissa. Ennen käyttöä on myös tarkastettava syövyttävän öljyympäristön vaikutus liimaan. Valitun anturin ja sen liittimen ja kaapelin tarkistamiseksi tässä tutkimuksessa suoritettiin esitesti korkean lämpötilan voiteluöljyympäristössä ennen kuin se integroitiin pieneen laakerointipenkkiin.
Antureiden valinta
Yksi tärkeimmistä tehtävistä integroitujen älykkäiden laakereiden kehittämisessä on valita huolellisesti suihkumoottorien laakereiden käyttöolosuhteisiin sopivat kaupalliset off the shelf (COTS) -anturit. Aluksi, ennen täysin integroitujen älylaakereiden kehittämistä asennettuihin/upotettuihin laakereihin, anturit asennettiin laakerijalustoihin testipenkissä. Kuten edellä mainittiin, älykkäiden laakereiden kehittämisen aikana harkitaan käytettävän antureita, jotka pystyvät mittaamaan tärinää, lämpötilaa, häkin nopeutta, karan siirtymää ja kuormitusta.
Sen varmistamiseksi, että älylaakeriin valitaan sopivin anturi, valitaan COTS-anturi kuvan 1 mukaisella menetelmällä. Ilmailuteollisuudessa COTS-anturipohjaiset ratkaisut ovat saaneet kustannusten alentamiseksi yhä enemmän huomiota. Kaikkien suihkumoottoreissa käytettävien COTS-anturien on täytettävä ilmailuteollisuuden mainitsemat korkeat suorituskykystandardit. Anturien valinta perustuu kirjallisuudesta ja standardeista saatuihin tietoihin ja tietämykseen laakereiden valvonnasta, laakerin suunnittelusta, laakerin ympäristöstä ja käyttöolosuhteista sekä muista vaatimuksista. Valintaprosessi voidaan jakaa kahteen osaan: a) oikeiden menetelmien ja teknologioiden tunnistaminen; b) Tunnetun tekniikan mukaisimman anturin tunnistaminen. Ensimmäisessä osassa yksilöidään tiettyjen parametrien mittaamiseen soveltuvat tekniikat. Esimerkiksi laakerin lämpötilan mittaamiseen on monia käytettävissä olevia menetelmiä, kuten termopari, MEMS-tekniikka jne. Tässä sovelluksessa termopari valitaan MEMS-tekniikan sijaan, koska lämpöparin ei tarvitse syöttää sähköenergiaa ja se voi mittaa lämpötila laajalla alueella. Ensimmäisessä osassa tunnistettuihin tekniikoihin perustuen toinen osa keskittyy tiettyjen antureiden valintaan (mallinnus ja valmistus).
Valitse suihkumoottoreiden älykkäitä laakereita varten anturit, jotka pystyvät mittaamaan tärinää, häkin nopeutta ja kuormitusta. Seuraavissa alaosissa on tietoja valinnasta.
01 Tärinä
Tärinänvalvonta on yksi tärkeimmistä ja yleisimmin käytetyistä laakerien kunnonvalvontamenetelmistä, koska tärinävalvonta voi tuottaa diagnostista tietoa laakerin ominaistaajuuden mukaan viallisten komponenttien tunnistamiseksi. Pienetkin viat laakerin liitospinnassa, jos niitä ei havaita ajoissa, voivat johtaa laakerin vaurioitumiseen. Geometrian, vierintäelementtien lukumäärän ja karan nopeuden mukaan vierintälaakerien viat tuottavat tietyn taajuuden. Odotettu vikojen taajuus voidaan laskea käyttämällä viitteessä 16 annettua kaavaa. Näiden taajuuksien havaitseminen auttaa ennustamaan suihkumoottorin laakerien käyttöikää. Suunniteltuja laakerikokeita varten odotettu vikataajuus on laskettu laakerin suunnittelun ja karan nopeuden perusteella. Nämä laskelmat tarjoavat tietoa sopivan anturin valitsemiseksi testilaakeriin.
Jotta tärinää voidaan mitata tehokkaasti, onko anturia käytettävä tärinän mittaamiseen? Se asennetaan laakeriin kosketusalueen viereen (lähelle kuorma-aluetta), jossa laakerin vierintäelementti koskettaa suoraan kulkurataa. Kuorman lähellä oleva alue, johon anturi on asennettu, on myös suihkumoottorin laakerin korkean lämpötilan alue, ja lämpötila voi olla jopa 250 astetta. Suihkumoottorin nopea nopeus johtaa korkeaan vikatiheyteen. Siksi lataustilan kiihtyvyysanturitekniikka täyttää vaatimukset, kun taas siirtymään ja tärinään perustuvat tekniikat eivät ole sopivia.
In addition to the stringent requirements for the accelerometer temperature and frequency range, the sensor resonant frequency is also important. For the required frequency range (>25 kHz), resonanssitaajuuden on oltava vähintään kaksi kertaa kiihtyvyysmittarin käyttötaajuus? kolminkertaistaa. Tämä tarkoittaa, että kiihtyvyysmittarin resonanssitaajuus on vähintään 50 kHz. Kiihtyvyysmittarin resonanssi ja toimintataajuus ovat kääntäen verrannollisia herkkyyteen, eli mitä suurempi resonanssitaajuus, sitä pienempi herkkyys ja päinvastoin. Tässä tapauksessa korkeampi resonanssitaajuus on edullinen, koska herkkyyttä voidaan säätää vahvistimella.
Asennustapa on toinen tekijä, joka on otettava huomioon valittaessa antureita. Sen varmistamiseksi, että kiihtyvyysanturi on kiinnitetty tukevasti laakeriin korkeassa tärinä- ja lämpötilaympäristössä, saatavilla on vain pultti- ja ruuvikiinnitteisiä antureita. Kiihtyvyysanturia ei ole mahdollista kiinnittää laakeriin liima-asennuksella, koska se ei vain vähennä toimintaa ja resonanssitaajuutta, vaan toimii myös värähtelyn vaimentajana. Lisäksi korkean lämpötilan ympäristössä liimauskyky heikkenee ajan myötä, mikä ei voi täyttää pitkäaikaisen toiminnan vaatimuksia.
Valintamenetelmässä määriteltyjen kriteerien mukaisesti seulottiin satoja eri valmistajien toimittamia COTS-kiihtyvyysantureita ja vain kahdeksan anturia täytti toimintataajuuden, resonanssitaajuuden ja muiden ominaisuuksien vaatimukset. Karan nopeus on erittäin nopea (25,000 rpm - 30, 000 rpm); Siksi on odotettavissa, että myös vikataajuus kehittyy kohti spektrin korkeampaa päätä. Harmonisilla taajuuksilla 5 ja 10 odotetut vikataajuudet ovat 28 kHz ja 56 kHz. Näiden kiihtyvyysantureiden toiminta- ja resonanssitaajuudet ovat yli 15 kHz ja 45 kHz. Kaksi kiihtyvyysmittaria, joilla on suurin resonanssitaajuus, on valittu, taajuudet 90 kHz ja 100 kHz. Molempien kiihtyvyysantureiden toimintataajuus on 20 kHz. Lisäksi on antureita, joiden toimintataajuus on jopa 30 kHz. Annettu toimintataajuus on kuitenkin korkeampi kuin muilla kiihtyvyysantureilla, mutta resonanssitaajuus on laakerivikataajuuden synnyttämän harmonisen taajuuden sisällä. Siksi tämän kiihtyvyysmittarin käyttö on epäkäytännöllistä, eikä sitä käytetä testissä.
02 Häkin nopeus
Suihkumoottoreissa laakerikomponenttien pyörimisnopeus on erittäin nopea, ja liukuminen kiskojen ja vierintäelementtien välillä aiheuttaa varhaisen vian. Liittyvien pintojen välinen suhteellinen liukuminen tuottaa suuren määrän pintaleikkausjännitystä. Suurinopeuksisissa laakereissa liukuminen aiheuttaa vierintäelementin todellisen nopeuden teoreettista arvoa pienemmäksi. Luistovaikutusta ei voi seurata tärinällä, mutta sitä voidaan seurata häkin nopeutta mittaamalla.
Häkin pyörimisnopeutta voidaan mitata kosketuksettomilla menetelmillä, kuten pyörrevirralla, kapasitiivisella anturilla, magneettisensorilla ja optisella anturilla. Kuitenkin useista syistä johtuen suihkumoottorin ankara ympäristö rajoittaa magneettisten, kapasitiivisten ja optisten antureiden käyttöä. Esimerkiksi ilmaöljysäiliöön ei saa laittaa magneettisia komponentteja, koska magneettianturit keräävät kulumisjäämiä aiheuttaen vaaraa. Optiset anturit eivät voi tehdä tarkkoja mittauksia, koska valo taittuu ja hajoaa laakerien voiteluöljyympäristössä. Kapasitiivisen anturin mittausalue on rajallinen ja voiteluöljyllä on merkittävä vaikutus mittaustarkkuuteen.
Pyörrevirta-anturi täyttää kaikki suihkumoottorin laakerikehikon pyörimisnopeuden mittausvaatimukset, mukaan lukien korkea lämpötila, korkea pyörimisnopeus ja moottorin laakerin ympärillä oleva vapaa tila. Häkin nopeus mitataan laskemalla aika, jonka jokainen pallo kulkee pyörrevirran ilmaisuanturin läpi. Kuten kuvassa 2 näkyy, joka kerta kun pallo kulkee anturin läpi, syntyy vääristynyt neliöaalto magneettikentän häiriön vuoksi. Kun pulssi syntyy, kun tietty nopeus saavutetaan, tätä nopeutta kutsutaan kytkentätaajuudeksi ja se voidaan laskea kertomalla pallojen määrä häkin nopeudella. Alamittaisen testipenkin laakerin teoreettinen arvo häkkinopeuden arvo on noin puolet karan nopeudesta. Välillä 12500 rpm - 15000 rpm pallojen lukumäärä on 20. Tuloksena oleva kytkentätaajuus on välillä 250000 - 300000. Näin korkean kytkentätaajuuden arvon mittaaminen on haaste useimmille COTS-antureille. Yhdistämällä muita huomioitavia tekijöitä, kuten lämpötila, anturin toiminta-alue ja reaktioaika, pallon pinta-ala ja öljyn upotuskyky, suihkumoottorin laakereille sopivan pyörrevirta-anturin valinta tulee haastavaksi.
Kuva 2 Häkin pyörimisnopeuden mittaus kytkentätaajuudella
Lämpötila laakerin ympärillä ilmaöljyurassa voi olla jopa 200 astetta. Tyypillinen pyörrevirta-anturi koostuu elektronisiin komponentteihin yhdistetystä anturiyksiköstä, joka kestää korkeita 80 asteen lämpötiloja. Ratkaisu tähän ongelmaan on käyttää kaapeleita erottamaan anturiyksikkö elektronisista komponenteista. Valitettavasti tämä hidastaa huomattavasti anturin vasteaikaa ja vähentää kytkentätaajuutta. Useimpien korkeissa lämpötiloissa käytettävien pyörrevirta-anturien kytkentätaajuus voi olla vain muutama sata hertsiä, kun taas suihkumoottorin pitimen nopeusmittauksen kytkentätaajuus on noin useita tuhansia hertsejä. Yksi mahdollinen ratkaisu on puristaa häkkiä, joka voidaan mitata turbiinianturilla jokaisessa syklissä. Tämä perustuu kuitenkin mahdollisuuteen korvata olemassa olevat suihkumoottorin laakerit.
Pyörrevirtaanturin valinta perustuu usein sen mittausalueeseen, anturin pinta-alaan ja mittauskohteen kokoon. Vastaavasti mittausalue liittyy suoraan anturin kokoon, eli kun mittapään koko kasvaa, myös mittausalue kasvaa ja päinvastoin. Tietyn kohteen kohdalla on kuitenkin suositeltavaa, että anturin koko on pienempi tai yhtä suuri kuin kohdekoko (katso kuva 2). Havaitsemisen maksimoimiseksi mittauskohteen (esim. häkin) muodon tulisi mieluiten olla suorakaiteen muotoinen (katso kuva 2). Jos kyseessä on kuulalaakeri, pyörrevirta-anturin näkyvä pinta-ala on hyvin pieni, joten on parempi valita pienempi anturi. Tämä kuitenkin puolestaan kaventaa anturin mittausaluetta. Tätä voidaan säätää, jos anturi on asennettu laakerin viereen. Lisäksi suurella nopeudella pyörivässä häkissä voi olla pieni aksiaalinen siirtymä, mikä edellyttää anturin asentamista turvalliselle etäisyydelle, jotta vältetään kosketus laakeriin käytön aikana.
Yhdistettynä kaikkiin valintaprosessin haasteisiin havaittiin, että vain kaksi pyörrevirta-anturia täytti ehdot, ja ne valittiin älykkäiden laakerien kehittämiseen. Nämä kaksi anturia testataan pienessä laakerin testipenkissä laakerin pysymisen mittaamiseksi? Pyörimisnopeuden kyky on arvioitava. Myöhemmin hankkeessa selvitetään myös erityisesti suunniteltujen häkkien toteutettavuutta.
03 Lataa
Suihkumoottorin laakeri kantaa kuorman sekä aksiaalisesti että radiaalisesti. Laakerin kuormituksen reaaliaikainen seuranta voi auttaa ymmärtämään moottorin dynaamista tilaa monimutkaisissa käyttöolosuhteissa. Punnituskennoja käytetään yleensä kuorman mittaamiseen, mutta suuren painonsa ja koonsa vuoksi ne eivät ole käytännöllisiä, joten ne eivät sovellu suihkumoottorien laakereihin. Siksi tässä sovelluksessa valitaan vaihtoehtoinen menetelmä kuorman arvioimiseksi mittaamalla kiinteän laakerirenkaan elastinen muodonmuutos venymämittarilla. Venymän mittaamiseen on monia menetelmiä, ja kolme niistä voi soveltua suihkumoottoreiden ankaraan ympäristöön, mukaan lukien vastusvenymämittarit, valoritilät ja pinta-akustiset aaltolaitteet. Valosäleikön mittausjärjestelmä on erittäin suuri ja vaatii paljon energiaa toiminnan tukemiseksi. Samoin SAW-antureita on kehitettävä edelleen, jotta ne pystyvät mittaamaan rasitusta suihkumoottoreiden ankarissa ympäristöissä. Siksi tässä projektissa valitaan vastusvenymämittari mittaamaan suihkumoottorin laakerin venymä.
Ulkorenkaan elastisen muodonmuutoksen mittaamiseksi on suositeltavaa asentaa venymämittari suoraan laakerin (kiinteään) ulkorenkaaseen. Venymämittari asennetaan laakerin ulkopuolelle, ja radiaaliset ja aksiaaliset jännitykset on mitattava toisiopuolelta. Ulomman renkaan venymämittari altistuu korkeille lämpötiloille aina 250 asteeseen asti. Kuten edellä mainittiin, sopiva liima (tai liima) tulee valita pitkän ajan mittauksen suorittamiseksi. Vastaavasti voiteluaineen kemiallinen aggressiivisuus heikentää tietyn ajan kuluttua myös sidosvaikutusta. Siksi venymämittari on suojattava aggressiiviselta voiteluöljyltä. Kun venymämittarin liittimien väliin vuotaa öljyä, se aiheuttaa välittömästi anturivian.
Lisäksi suihkumoottorin laakerin ulkorengas käy läpi käytön aikana vakavia lämpötilamuutoksia, ja jännitysmittaus riippuu suurelta osin sen ympäristön lämpötilasta. Tarkkojen venymämittaustulosten saamiseksi on käytettävä lämpötilakompensaatiota. Se voidaan toteuttaa T-tyypin venymämittarilla (katso kuva 3), ja differentiaalinen jännitys voidaan mitata perustamalla levysiltapiiri. Tämä on kuitenkin toinen haaste, koska laakerirenkaissa on käytettävissä rajoitetusti tilaa, erityisesti kilparadan puolella. Kuva 3 osoittaa, että radiaalisen jännityksen mittaamiseksi venymämittari tulee asentaa holkin ulkopuolelle. Testattavan ulkorenkaan kokonaisleveys on kuitenkin 5,5 mm. Ottaen huomioon kaikki rajoitukset ja vaatimukset, tunnustetaan, että vain kahden tyyppisiä T-venymäantureita voidaan soveltaa testilaakeriin. Näiden kahden venymämittarin mitat ovat 5,6 mm × 5,6 mm (suorakulmainen) × 5,4 mm (pyöreä).
Cpoissulkeminen
Alustavien tutkimusten perusteella on selvää, että suihkumoottoreiden ankara ympäristö asettaa suuren haasteen älykkäiden laakerien kehitykselle. Kaksi päähaastetta - korkea lämpötila ja suuri nopeus sekä monet muut haasteet rajoittavat myös suihkumoottorien laakereiden anturien valintaa. Kirjallisuuden kuvauksen ja alan kokemuksen perusteella suihkumoottorien laakereiden valvontaan valitut tärkeimmät parametrit ovat tärinä, lämpötila, häkin nopeus, karan siirtymä ja kuormitus. Ilmailun laakereihin sopivan anturitekniikan valitsemiseksi käytetään metodologiaa. COTS-antureiden kattavan seulonnan jälkeen havaitaan, että vain muutama anturi täyttää vaatimukset. Tulevassa työssä keskitytään valitun anturin esitestaukseen korkeassa lämpötilassa ja öljyn upotusympäristössä ennen testiä pienellä laakerin testialustalla.
Lisää WBM:stäKartiorulla:
WBM valmistaa erittäin tarkkoja kartiomaisia rullia: Kapasiteetti: 10 miljoonaa kpl kuukaudessa Jäännöskapasiteetti: 4 miljoonaa kpl kuukaudessa; 5 rullan tuotantolinjaa; 7 kylmäsuuntauskonetta (3 kansallista, 4 kotimaista); Lämpökäsittelykapasiteetti: 9 tonnia päivässä.
Tervetuloaota yhteyttä WBM:äänLisätietoja!