摘　要：主軸承故障是某型係列發動機的多發性、危（wēi）險性故（gù）障（zhàng）。針對主軸承所存在的問題，探討了部隊現行的主軸承狀態監（jiān）控的主（zhǔ）要（yào）措（cuò）施，就進（jìn）一（yī）步改進某型係列發動機的綜合監控措施提出可行性建議。
　　關鍵詞：航空發動機（jī）；軸（zhóu）承；狀（zhuàng）態監控（kòng）；振動
　　某型係列發動機主軸承是指支承發動機高、低壓（yā）轉子轉動（dòng）的軸承（chéng），是高、低壓轉子的主支點，共有6個。主軸承工作環境惡劣，加上發動機設（shè）計上的缺陷，導致故障率高、危害性大。為（wéi）了有效預防軸承故障，目前主要采用滑油監控、軸承（chéng）“三項值”檢查及振動監（jiān）控等三種（zhǒng）監控技術手段（duàn）。通過（guò）對主軸承的（de）監（jiān）控，部分故障得到了一定的控製，但主軸承失效（xiào）仍然是危及飛行安全的主要問題。為了保證發動機（jī）可靠工作，需要進一步完善主軸承的狀態監控措（cuò）施。本（běn）文對部隊現行的主軸承監控措施存在的問題進行了分析，並就進一步完善對某型係列發動機主軸承的（de）綜合監控措施，提出改進建議。
　　1　主軸承及其故（gù）障情況概述
　　某型係列發動機服役部隊（duì）多年，從部隊（duì）使用維修（xiū）情況來看，某（mǒu）些關鍵部件的（de）質量安全問題非常突出，故障（zhàng）層出不窮。通過梳理該係列發動機在多年的使用和修理過程中暴露的1000多起較大故障，並對主要的多發性、危險性（xìng）故障進行深入分析，發現該係（xì）列發動機所暴露的（de）故障中，由於設計和製造缺陷造成的（de）占絕大多數。目前，直（zhí）接危及（jí）飛行（háng）安全的主要問題是發動機主軸承失效。
　　主軸承故障中，三（sān）號支點和五號支點軸承故障率高（gāo）、危害性大，占所有主（zhǔ）軸承失效故障的（de）90%以上，是影響發動機使用安全的主要故（gù）障。故障（zhàng）原因（yīn）主要是設計缺陷：一是兩大軸（zhóu）承均位於高、低壓轉子間，工作環境惡（è）劣，承受的負荷（hé）也較大；二是潤滑係統設計不（bú）完善，軸承潤滑（huá）散（sàn）熱不好。這兩（liǎng）大軸承故（gù）障屬於高（gāo）危故障，尤其是五（wǔ）號支點軸承故（gù）障（zhàng），可導致高低壓（yā）渦（wō）輪軸抱軸、斷裂，引起發動機空（kōng）中（zhōng）停車，極有可能造成嚴重飛行事（shì）故。
　　發動機（jī）主軸承在高溫、高速以及（jí）複雜的載荷環境（jìng）下工作，工作（zuò）環境十分惡劣。由於載荷的複雜（zá）性（xìng）和不確（què）定性，加之潤滑條件、裝配以（yǐ）及材料、結構尺寸（cùn）誤差等（děng）軸承內在的隨機性因素（sù），使得發動機主軸（zhóu）承失效模式呈現複合性、多樣性。按（àn）過去的（de）方法對發動機實行嚴格的飛行小（xiǎo）時數（shù）（總循環累積）控製，不能（néng）有（yǒu）效避（bì）免維護周期內主軸（zhóu）承突然失效問題的（de）發生。因此（cǐ），從（cóng）外場飛行的安全（quán）性出發，對某型係列發動機主軸承采（cǎi）取相關的綜合監控措施，對於改善發動機（jī）的經濟性、可靠性和安（ān）全性具有十分關鍵的作用。
　　2　現行監控措施及其存在的問題
　　滑油監控、軸承“三項值（zhí）”檢查和飛參振動監控（kòng），是目前外（wài）場檢查發現某型係列發動（dòng）機主軸承故障的三項主（zhǔ）要手段，綜合運（yùn）用三種手段可以監控發動機狀態，發現（xiàn）故障征兆，將大部分軸承故障把在地麵。但是，目前的（de）技（jì）術手段仍然存（cún）在很大的（de）局限性。比如，滑油分析和軸承（chéng）“三項值”檢查隻能在地麵（miàn）進行，而從部隊（duì）監控現狀來看（kàn），軸承故障在很多情況下具有隱蔽性，早期損（sǔn）傷很難發現，在地麵檢查正常的情況下，也不能排除在空中軸（zhóu）承發生異常的可能性。一（yī）旦在空中出（chū）現軸承工作異常，飛參振動監（jiān）控又無法實現對軸承損傷的提前告（gào）警，在這種情況下，現有的監控措施就顯得無能為力，往往隻能等到軸承嚴重破壞（huài），振動值超限，出現“CO”信號（hào）告警，引起發動（dòng）機（jī）空中停車，甚至會導致（zhì）嚴重飛行事故。針對上述問題，迫切需要研究（jiū）空中軸承損傷提前告警的技術措施。
　　3　基於振動分析的主軸承（chéng）監控（kòng）措施探討
　　發動機（jī）振動是很複雜的，激振源主要有轉子激振源、氣動激振源、軸承激振源、齒輪激振源等。機載傳感器測量的振（zhèn）動值是發動機轉子（zǐ）部件工（gōng）作狀況的綜合反映，其限製值主要是保護發動機結構件和外部附件不至於遭受（shòu）振動破壞，軸承振動信（xìn）號（hào）比較複雜，相對於其它激振源較弱（ruò），其監測往往根據特（tè）點采用專門的方法進行，因此用振動總量來（lái）監控軸承實際上有很大的不確定性。
　　現（xiàn）有的飛（fēi）參振動監控（kòng）措施局限性很大（dà），發動機裝機工作時用於（yú）振動（dòng）監控的隻（zhī）有一個振動傳感器，且隻能對（duì）振動速度進行監測，加之振動傳感（gǎn）器距（jù）離主軸承較遠，無法直接反映由（yóu）主軸承損傷導致的振動值增（zēng）大情況，這使得所得到的振動值的可用性和有效性受到很大影（yǐng）響。為此，根據一（yī）些文獻中介紹（shào）的基於（yú）振動（dòng）分析的滾動軸承故障診斷方法，結合某型係列發動機的特點，提出以下改進措施。
　　3.1 在現有一個振動（dòng）信（xìn）號測試點（diǎn）的基礎上，增（zēng）加振動信號測（cè）試點的數量
　　選擇（zé）測試點時，盡量選擇能夠直（zhí）接反映軸承損傷狀況的、距離3號支點軸承和5號支點軸承較近的位置。這樣可以（yǐ）大大增加所測得振（zhèn）動值（zhí）的可靠性，從而使得根據振動值（zhí）的變（biàn）化特點來判斷主（zhǔ）軸承是否損傷更加有（yǒu）效，且有利（lì）於發現軸承（chéng）的早期損傷。
　　3.2 增加所采用的振動傳感器的類型
　　結（jié）合國（guó）內外（wài）研究（jiū）人員在進行滾動軸承振（zhèn）動分析時（shí）廣泛選用的振動傳感器類型，根據滾（gǔn）動軸承損傷所產生的振動信號特點，可以考慮增加采用（yòng）振（zhèn）動加速度傳感器，這樣能夠克服（fú）隻采（cǎi）用振動速度傳（chuán）感器不能全麵精確地反映軸承振動特征的缺點。
　　3.3 提（tí）高振動傳感器的采樣頻率
　　為了能（néng）夠（gòu）對振動信號進行頻譜（pǔ）分析，提取出不同頻段的振動能量分布情況，從而更有效地對軸承進行故障診斷，需要提高振動傳感器的采樣頻率。同（tóng）時，為了適應這一改變，需（xū）要增加飛參記錄器的存儲容量，來滿足振動信號實時記錄（lù）的需要。
　　3.4 采用更為先進的振動信號處理與分（fèn）析算法
　　目前在發動（dòng）機綜合監控實（shí）施過程中，對於振動信號隻是根據經驗觀察其表象特征，根據振動曲線上的幅值、尖峰、台階、漸變等信（xìn）息（xī）來判斷軸承工作狀況，這種（zhǒng）方法具有很大的隨意性，實際實施過程中很不嚴格。為（wéi）此，可（kě）以（yǐ）考慮應用先進的振動（dòng）信號特征（zhēng）提取和故障診斷技術，利用先進（jìn）的信號處理算法深（shēn）入分析軸承（chéng）振動信號的特點，客觀全麵地反映軸承的振動特征，從而更為有效地（dì）進行軸承故障診斷（duàn）。
　　4　結語
　　本文提出的（de）上述措施，必將大大提（tí）高基於振（zhèn）動分析的（de）主軸（zhóu）承狀（zhuàng）態監控與故障診斷（duàn）的有效性。當然，這些措施實（shí）施（shī）起來並非易事，需要克服的難點和解決的關（guān）鍵技術很多。尤其是在發動（dòng）機上工作的主軸承發生不同類型的早期損（sǔn）傷以後，將會（huì）引（yǐn）起發動（dòng）機不同（tóng）部位的振動信號產生怎樣的變化，不同的損傷怎樣（yàng）進行區分，目前並不是很清楚。要獲得這些信息（xī），必須做大量的試驗，根據試驗結果做進一（yī）步深入的研究。
　　參（cān）考文獻
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　　[2]馮衛國，朱建國，楊（yáng）善惠.某型發動機使用情況綜述[J].空軍裝備·增刊，2004，11：8-14.
　　[3]王獻鋒.航空發動機主軸承外場監（jiān）控技術[J].航空維修工（gōng）程，2005，1：28-29.