轴承故障诊断的新技术

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

轴承故障诊断的新技术介绍了F110发动机采用JetSCANTM技术检验轴承剥落颗粒的优越性。 　　现代喷气发动机零件在高速高温条件下运转，发动机的主轴承要能承受发动机内部的速度和压力载荷以及飞机产生的振动及回转载荷。在每一轴承的滚珠或滚棒与轴承跑道之间很小的接触面积上要支承高达6800千克力的发动机载荷。 　　在轴承表面重复应力循环的结果是不可避免地出现金属疲劳，从而会导致轴承表面材料的"剥落"，发展下去会产生轴承的断裂及发动机的失效。为避免事故的发生，要求对发动机滑油系统中的剥落碎屑进行检测。对于单发飞机，这种检测十分关键，漏检会导致机毁人亡。 　　虽然，采用一种叫做联合滑油分析大纲（JOAP）对于检测某些类型发动机是成功的（它是通过检测滑油中细小的磨损颗粒数来进行的），但对于检测剥落这种故障是不成功的。这是因为这种类型的碎屑为数太多，不适宜用这种滑油分析大纲来进行检验。这就意味着要将检测器采集到的碎屑进行分类和目视检验。只是有些轴承的位置是在发动机内很深处，碎屑检测器到轴承处的路径很长，而且受到阻碍，其结果是检测器只能取得很少量的碎屑而无法判断即将发生的故障，从而要求对碎屑检测器上的碎屑作严格规定，因为小到0.125微米的颗粒有时即表明可能出现故障。这些小颗粒要放在同一检测器中进行评估，而且是在非理想条件下进行，有时甚至在机场维护区内进行。另一个问题是，在正常维修时可能混入一些维修时带进来的同样大小的颗粒，难以与轴承剥落颗粒区分开，常造成发动机不必要的维修及替换和分解。 　　新近美国空军开始采用一种新的检测轴承故障的技术，即采用自动化的轴承碎屑检测及分类系统，通过提前正确诊断轴承故障来改善飞行安全及维修。现在该系统正进行安装来监控GE公司的F110发动机（装备F-16战斗机）。 　　该系统的商业名称叫做JetSCANTM，是一种SEM / EDX（扫描电子显微镜/能量分散X射线）系统，它是一种带有能量耗散X射线的扫描电镜。顾名思义，该系统主要是一架高精度电子显微镜。系统的EDX部分则是用来检测碎屑的材料成分的。之所以选用它是因为该系统已在英国皇家空军使用，不经改装即可用于现有发动机。 　　虽然该设备复杂，但足够"结实"，可以用于一般条件下并可移动到使用部位。同时由于它容易操作，要求培训很少。在航线上应用时，只需将碎屑检测器经目视检查后，打包并送到JetSCANTM进行分析。 　　分析时，将碎屑检测器放在溶剂中除油，再将碎屑压入胶片中。可将24个样品装入系统中并将相应的细节输入计算机。操作人员进行自动校准后进行分析。检测每一样品中的所有碎屑的尺寸和成分（用EDX传感器），然后将每一粒碎屑的成分与发动机的轴承、齿轮及其他滑油系统零件相对比，与每种材料的极限成分对比。每一样品分析时间只需一分钟。一旦超过规定极限，即发出维修警告。 　　目前，美国空军基地有13台这样的检验系统。