满颖

(沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 产品检验检测中心计量处，辽宁 沈阳110043)

0 引言

发动机结构故障常常可以通过其振动特性反应出来，这是因为结构的振动特性在结构完好的状态和故障状态存在差异，这种差异包含了故障的信息，通过对振动信号进行处理，就能够推断出有关故障进一步的情况。发动机轴承振动故障诊断是发动机装配试车及维修排故过程中重要部分，发动机轴承振动噪声是否符合要求，是发动机可否正常交付使用的关键指标。轴承的状态监测与故障诊断在了解轴承的性能状态和及早发现潜在故障等方面起着至关重要的作用，准确诊断发动机轴承故障，能够提高发动机的安全可靠性，降低空中停车率，避免重大飞行事故的发生。

1 轴承振动故障测试现状

现阶段国内航空发动机轴承振动测试应用尚不广泛，部分生产及维修单位，仍沿袭俄罗斯的要求对某型号发动机进行轴承振动状态的测试，所使用的仪器为俄罗斯生产的ВАДИМ 牌振动诊断仪，具有针对性强、测量振动加速度小、指示方式与常规的测振仪不同等特点。要保证发动机轴承噪声故障诊断的准确性，做到对发动机轴承状态的准确判断，首先应该保证用于振动噪声测量的测试设备的准确度。如何保证轴承振动检查仪的测量准确度是亟需解决的问题。

2 轴承振动检查仪

轴承振动检查仪主要由振动传感器、专用电缆、测量和指示部分及耳机组成，仪器输出信号在由20 个单个发光二极管指示仪组成的线条上显示，其读数与仪器测量范围最大值的离散度为5%，如图1 所示。

图1 轴承振动检查仪

轴承振动检查仪用于诊断航空发动机转动时齿轮和轴承的摆动。该仪器使用压电式振动传感器BK －315 作为初级转换器，其输出电压与振动加速度成正比。该电压经过连接电缆传输到测量和指示部分，可以通过选择测量范围1∶ 1 或1∶ 10 的电压匹配放大器和分配器，经过放大器的电压通过所选滤波器供向检波器的输入端和连接耳机的功率放大器，最终以指示灯的状态及耳机输出音量反应出所测振动加速度的大小。

根据轴承振动检查仪在轴承噪声诊断中的使用，以及被校准轴承振动检查仪特性及计量性能要求，该设备的技术指标主要从以下几个方面考虑:①仪器的幅值非线性度;②信号的触发水平;③耳机的输出电压;④仪器的幅频特性。

3 校准方法选择及校准装置配置

由于轴承振动检查仪特殊的结构特点及测量范围，不能够按照《工作测振仪检定规程》对其进行检定/校准。目前，国内某家发动机维修单位已开展轴承振动检查仪的测试项目，但由于缺少参考和经验，其所能够实现的测试项目仍不够完善。借鉴其校准方法，对轴承振动检查仪采用比较法校准，将被校传感器和标准传感器同时安装在校准振动台上，通过被校振动检查仪与标准测振仪相比较而获得被校轴承振动传感器示值误差。为了使二者获得相同的振动输入，通常采用“背靠背”联接，然后再将它们安装到振动台上。我单位所使用的校准装置的标准传感器是通过螺栓固定在振动台内部，被校轴承振动检查仪传感器自带磁力，可直接吸附在振动台台面上，与标准加速度计形成“背靠背”状态。

轴承振动检查仪校准装置由信号发生器、功率放大器、振动台、振动传感器、电荷放大器、数字电压表和振动参数显示仪等设备构成，如图2 所示。

图2 轴承振动检查仪校准原理图

校准时，由信号发生器产生频率与被校轴承振动检查仪基础频率一致的正弦波信号，该信号经功率放大器放大后，作为激励源供给振动台，使振动台产生于输入信号频率一致的振动，可通过调整功率放大器的增益来改变振动的幅值和加速度。标准测振仪的传感器与被校检查仪的传感器同时测量振动台产生的振动加速度，标准测振仪的传感器输出信号经电荷放大器放大后，进入显示仪经过运算并显示振动加速度值，被校准振动检查仪也同时显示测量结果。

4 校准时注意事项

当用比较法校准时，为了获得较高的准确度，须注意如下几个问题:

1)被校轴承振动检查仪的传感器与标准测振仪的传感器，必须沿其灵敏度轴背靠背的安装，以便使两个传感器承受同样的振动输入;

2)为使两传感器的安装面之间不产生相对运动，要求安装支架的平板必须有足够的刚度和硬度，安装面要平直而光滑，并且两安装面之间必须严格的平行;

3)对振动台的要求是，台面加速度失真应小于5%，横向运动分量应小于10%，这样普通试验用振动台只要经过细心选择和调整都能满足使用;

4)输出电压的测量必须准确。

5 校准结果的不确定度分析

轴承振动检查仪校准结果的不确定度来源主要包括以下几个方面:①标准测振仪的误差;②)环境因素的影响;③读数误差。

根据实际统计计算发现，校准轴承振动检查仪时不确定度贡献最大的分量为读数误差，分析主要原因是由于该仪器示值以发光二极管指示，而二极管的亮度的不同存在一定的区间，校准时应尽量保证各校准点的量度值一定，以减小人为造成的非线性误差。

6 结语

发动机轴承振动的测试和故障的诊断越来越受到重视，测试的准确性也越发重要，轴承振动检查仪的校准技术也应该随之不断完善和规范，下一步将结合实际使用情况重点对其幅频特性进行分析，同时将通过大量试验将校准结果的不确定度进行量化，提高校准的准确性。