发布时间 : 星期五 文章航空发动机整机振动故障诊断更新完毕开始阅读faa262db6fdb6f1aff00bed5b9f3f90f77c64d08
轴系不对中的主要特征为：
1) 振动信号的原始时间波形为畸变的正弦波。
2) 径向振动信号的频谱图中，以一倍频和二倍频分量为主，轴系不对中越严重，
其二倍频分量所占的比例就越大，多数情况超过一倍频分量。 3) 轴向振动的频谱成分中以一倍频幅值较大。 4) 连轴器两侧的轴向振动基本上是180°反向的。 5) 典型的轴心轨迹正进动。
6) 振动对负荷的变化比较敏感，一般振动幅值随负荷的增加而升高。 滚动轴承故障
滚动轴承是航空发动机及其试验设备最常用的部件之一，它的运行情况直接影响到整机的功能。检测轴承故障的方法很多，如振动分析、噪声分析、温度检测法、油样分析等。
滚动轴承的主要故障形式有：
1) 疲劳剥落 滚动轴承工作时，滚道和滚动体表面既承受载荷又相对滚动。由
于交变载荷的作用，首先在表面下一定深处（最大剪应力处）形成裂纹，继而扩展到接触表面发生剥落坑，最后发展到大面积剥落，这种现象就叫做疲劳剥落。
2) 磨损 由于滚道和滚动体的相对运动和尘埃异物的侵入等都会引起表面磨
损，而当润滑不良时更会加剧表面磨损。磨损使轴承的运转精度下降，同时也降低了机器的整体运行精度，振动及噪声随之增大。
3) 塑性变形 在工作负荷过重的情况下，轴承受到过大的冲击载荷或静载荷，
或者因为热变形引起额外的载荷，或者当有高硬度的异物侵入时，都会在滚道表面上形成凹痕或划痕。这将使轴承在运转时产生剧烈的振动和噪声。 4) 腐蚀 腐蚀也是滚动轴承的常见故障之一。当水分直接侵入轴承时就会引起
轴承腐蚀。高精度的轴承往往由于表面腐蚀，丧失精度而不能继续工作。 5) 胶合 所谓胶合是指一个表面上的金属粘附另一个表面上的现象。在润或不
良，高速重载的情况下，由于摩擦发热，轴承零件可能在极短的时间内达到很高的温度，从而导致表面烧伤及损坏。 齿轮故障
齿轮是航空减速器的主要传动部件，也是比较容易出故障的部件之一。航空发动机对齿轮传动的要求很高，既要求齿轮在高速、重载等恶劣条件下工作，有要求齿轮装置具有高平稳性、高可靠性和结构紧凑等良好的工作性能，由此使得齿轮发生故障的因素也日益增多。
齿轮由于制造误差、装配不当或在不适当条件（载荷、润滑等）下使用，会发生损伤，常见的损伤大约有四类：
1) 齿的断裂 有疲劳断裂和过负荷断裂两种。最常见的是疲劳断裂，通常先从
受力侧齿根产生龟裂、逐渐向齿端发展而致折断。过负荷断裂是由于机械系统速度的急剧变化、轴系共振、轴承破损、轴弯曲等原因，是齿轮产生不正常的一段接触，载荷集中到齿面一端而引起的。
2) 齿的磨损 由于金属微粒、污物、尘埃和沙粒等进入齿轮而导致材料磨损、
擦伤等均属磨损的情况。
3) 齿的疲劳 由于齿面接触应力超过材料允许的疲劳极限，表面层先是产生细
微裂纹，然后是小块剥落，甚至严重时整个齿断裂。 4) 齿面塑性变形 如压碎、皱纹等。 共振
共振现象，在航空发动机部件试验和整机试验中经常出现，它常常是由于转动轴、发动机外壳或附属结构如管道的固有频率，被转子基频（或基频的谐频）激励时产生的。有时也因为油膜轴承的刚性改变或齿轮传动的影响造成转动轴共振。航空发动机部件试验和整机试验中，不允许出现振动幅值较大的共振，否则会产生毁灭性的破坏。共振现象所引起的振动的主要特性是：(1)随着转速的增大或减小，振动幅值又十分明显的变化；(2)相位变化很大。 摩擦碰摩
摩擦碰摩故障在航空发动机及其部件试验过程中也时常出现，航空发动机旋转件转速很高，由于转子弯曲、转子不对中引起轴心变形，间隙不足和非旋转部件弯曲变形等原因引起转子与固定件接触碰摩而导致的异常震动时有发生。摩擦分全圆径环形摩擦和局部摩擦两种，摩擦碰摩故障的振动频率成分较为丰富，既有与转速频率相关的低频成分，也有与固有频率相关的高次谐波分量，并伴随有异常噪声。摩擦可以认为是对系统作宽频带的激励，当摩擦随转动而周期出现时，
还会激发轴频成分。 机械松动
在航空发动机实验过程中，松动可能导致严重的振动，松动是由于固紧基础松弛，轴承约束松弛，过大的轴承间隙等原因引起的，松动可以是任何已有不平衡、不对中所引起的振动问题更加严重。在出现松动的情况下，除了产生转频振动外，还会发生旋转基频的高次谐波（如 2f0，3f0等）振动及 1/2f0、1/3f0等分数级谐和共振，其一般特征是在转频的一系列频谱上产生异常大的振幅，且松动现象具有较高的定向性。 油膜涡动和油膜振荡
油膜涡动和油膜振荡是由滑动力学特性引起的自激振动。涡动频率一般为 ω = ~ Ω ，当油膜涡动产生后，随着工作转速的升高，其涡动频率也不断增加，半频谐波的振幅也不断增加，使转子振动加剧。油膜振荡的振动特征：特征频率<1/2Ω， ~ Ω ，常伴一倍频。 密封和间隙动力失稳
高速旋转机械的叶轮及密封装置，由于密封压力差及高转速，在转子与定子小间隙处容易产生激振力，导致转子运行失稳，发生异常振动。其振动特征为：特征频率小于二分之一的次谐波，常伴一倍频、分频、高倍频。 热弯曲故障
热弯曲现象发生在停车后，发动机处于冷却状态。由于热交换，转子下部比上部冷却速度快，故转子呈弓形状态。从而，产生很大的不平衡。再启动时，致使振动响应瞬时增大，乃至产生转静子碰摩现象。一旦温度均勻，转子的热弯曲很快消失，转静子碰摩现象消失和振动响应减小。热弯曲故障具有如下特点： 1) 振动响应具有明显的时间特征。转子热弯曲现象发生在发动机停车后，发动
机零件和内部气体很热，在自然冷却过程中，机匣因与外界冷气流接触易冷却。机内零件与气体冷却缓慢。机内热气上浮，冷气下沉，形成转子上热下冷，热膨胀伸缩不同，致使转子弯曲。产生很大的不平衡；
2) 振动响应具有明显的转速特征。对多台某祸扇发动机热弯曲转子的振动响应
整机测试结果统计结果显示最大振动响应幅值发生在转子支承型共振转速。该共振转速位于慢车之前；
3) 振动响应与转、静子间隙有着明显的关系。转、静子间隙对于转子热弯曲现
象是特别敏感的。热弯曲现象发生在发动机停车后，发动机正处于冷却状态。由于热交换，发动机转子下部较上部冷，故转子呈弓形，从而产生很大的不平衡。发动机再启动过程中或再启动将完成刚进入慢车转速时，发动机产生较大振动。大振动开始的转速在转子系统的共振转速附近。转子热弯曲较大时，在转、静子间隙较小处，产生碰摩现象。最小间隙处碰摩加剧了转子的振动响应。 转子裂纹故障
其产生原因主要是由于材料本身的缺陷、加工误差、安装失误、意外冲击或疲劳破损等。这些裂纹如不及吋发现，就会在交变载荷的作用下扩展、突变以至引起灾难性的断裂事故。转子裂纹故障具有如下特点：
1) 发动机转子产生裂纹后，便会有扭转振动、弯曲振动，甚至会有圆盘振动产
生，其状态极其复杂；早期裂纹造成的剧烈的显微幵裂会引起转子的自激振动，并可能具有稳定的周期，进而导致转子不平衡；
2) 裂纹产生后，在裂纹周围的有限区域内位错运动异常激烈，局部刚度受到影
响，转子动平衡变得比较困难；
3) 转子产生裂纹后，发动机临界转速降低，在起飞加速过程中，容易产生喘振
现象，还可能出现高次谐波和次谐波的振动，甚至会出现拟周期振动； 4) 恢复力为非线性时，系统的固有频率与振幅大小有关，非线性系统的强迫振
动会出现跳跃和滞后现象；
5) 裂纹和残余不平衡能激起响应的二次、三次、四次和更高次的简谐分量，当
转子升速或降速运行时，在临界转速的转速下，会产生相应的分数次共振，且在非共振区出现相位变化。 转子腔体积油故障
航空发动机大多压气机的结构采用鼓筒方式，压气机前后支承的封严装置在发动机调试和试制过程中漏油现象时有发生，结果导致鼓筒腔体积油。鼓筒腔体积油故障具有如下特点：
1) 当转子到达支撑临界附近后，液体会在腔体内形成积液团，其进动频率与转
子的临界转速产生不同步进动，导致转子自激振动，给轴承施加较大的动载