Измерители вибрации

Одним из параметров, характеризующих техническое состояние авиадвигателя, является вибрация. Вибрация возникает, в основном, от наличия неуравновешенных центробежных сил, вызванных дисбалансом вращающихся частей двигателя. Разрушение, повышенный износ частей конструкции двигателя ведут к возрастанию вибрации, поэтому, контролируя в процессе эксплуатации амплитуды вибрации, можно судить о его техническом состоянии.

Контроль уровня роторной вибрации газотурбинного авидвигателя позволяет судить о его техническом состоянии. Об эффективности виброконтроля при применение бортовых средств дает возможность обнаружить до 35% всех неисправностей авиадвигателя, встречающихся в эксплуатации.

Вибрация авиадвигателя вызывается периодически изменяющимися центробежными силами и описывается уравнением:

s = Ssinωt

где s.S- соответственно текущее значение и амплитуда виброперемещения;

ω - круговая частота вибрации.

Параметрами, характеризующими вибрацию, являются ее частота f, амплитуда виброперемещения S, виброскорость V; и виброускорение а_в или виброперегрузка n_y. Они связаны между собой, следущими соотношениями:

V = ṡ = Sωcosωt

а_в = ¨s = - Sω² sinωt

n_в = а_в : g= f² s : 250

где g - ускорение свободного падения:

Для измерения скорости вибрации и виброускорения применяются измерители вибрации ИВ-154, ИВ-200, ИВ-300, ИВ-41АМ. В этих измерителях используется инерционный метод, позволяющий измерить вибрацию объекта относительно массы, упруго сочлененной с вибрирующим объектом.

Следовательно, виброизмерительный преобразователь (ВИП) параметров вибрации состоит из корпуса (вибрирующего элемента), инерционной массы (невибрирующего элемента), соединенной с корпусом при помощи пружин, и передающего магнитоиндукционного преобразователя (МИП), который обеспечивает передачу сигнала ВИП на расстояние.

Входным параметром ВИП является перемещение его корпуса относительно инерционного пространства, а выходным - перемещение корпуса относительно магнита.

Основной величиной, характеризующей датчик, явля­ется его чувствительность К, которая вычисляется по формуле

К =U 1,41 : V

Где: U - напряжение на выходе датчика;

V - скорость вибрации, измеряемая датчиком и вычисляемая по формуле:

V = 2πfs

f - частота либрации;

S - амплитуда смещения.

Турбовинтовые двигатели работают практически при постоянной частоте вращения вала винта, и частота вибраций постоянна, а нормирование ее уровня ведется по значению виброускорения.

Так как частота вращения роторов турбореактивных двигателей изменяется в зависимости от требуемой тяги в некотором диапазоне, то контролировать вибрацию необходимо также в определенном частотном диапазоне, а нормировать уровень вибрации следует по допустимому значению виброскорости

В настоящее время на современных ВС устанавливаются измерители ИВ-50Б, ИВ-90СФ с пьезоэлектрическми датчиками. Принцип действия датчиков основан на использовании пьезоэффекта, заключающегося в том, что при сжатии или растяжении некоторых кристаллов на их гранях появляется электрический заряд, значение которого пропорционально действующей силе:

q = dF

Где:q-электрический заряд, Кл/м; d-пьезоэлектрическая постоянная, К/Н;

F - сила, приложенная к кристаллу.

Пьезодатчик (рис.2) состоит из двух и более кварцевых пьезопластин 1, между которыми расположен металлический электрод 2, имеющий изолированный вывод 3. Внешние стороны пьезопластин электрически соединены с корпусом 4.

Рис.38.Конструкция пьезоэлектрического датчика.

Измеряемое усилие F действует на пластинки во время вибрации двигателя так, что на их внутренних гранях, соприкасающихся с электродом, возникают (одноименные отрицательные пьезоэлектрической: заряды, а на внешних — положительные. Заряд с электрода подается на вход усилителя.

Чувствительность датчика определяется зарядом, возникающим на пьезоэлементе при изменении усилия.

Для увеличения чувствительности датчика его составляют из нескольких пластин, располагая их столбиком таким образом, что механически они оказываются включенными последовательно, а электрически - параллельно .