S spremljanjem zdravja bo razvoj inteligentnih ležajnih rešitev pomagal izboljšati zanesljivost letalskih motorjev. Namen tega projekta je razviti inteligentni nosilni sistem za verifikacijski stroj za testiranje na tleh z ultra visoko učinkovitostjo pogona (UHPE), vključno s popolnoma integriranim brezžičnim senzorskim sistemom z lastnim napajanjem za naslednjo generacijo letal. Ta članek ponuja pregled obstoječih tehnologij inteligentnih ležajev, prikazuje strukturo integriranega sistema zaznavanja, s poudarkom na parametrih, ki jih bodo spremljali letalski motorji, in izbirnih metodah tehnologij zaznavanja. Trenutno je večino razvitih inteligentnih ležajev mogoče uporabiti v avtomobilski, železniški in drugih industrijah. Njihova razpoložljivost je omejena in niso primerni za težka okolja (kot so visoke temperature in visoke ravni vibracij), ki jih doživljajo reaktivni motorji. Primarne vsebine spremljanja vključujejo vibracije, temperaturo, obremenitev, gibanje vretena, hitrost in ostanke obrabe. Izberite ustrezno tehnologijo zaznavanja na podlagi metode razvrščanja vzdržljivosti v ekstremnih okoljih znotraj motorja, pa tudi glede na velikost, težo, občutljivost, delovni frekvenčni pas, način namestitve, zahteve za obdelavo podatkov in porabo energije pri zbiranju energije in brezžičnem prenosu.
Iuvod
Kotalni ležaj je eden najpomembnejših delov reaktivnega motorja. Spremljanje stanja ležajev reaktivnih motorjev je koristno za odkrivanje napak ležajev in napovedovanje življenjske dobe ležajev. Razviti inteligentni integrirani senzorski ležaj lahko realizira spletno spremljanje stanja. Ležaj se imenuje inteligentni ležaj, ki je sestavljen iz majhnih senzorjev z nizko porabo energije in ima sposobnost samooskrbe z energijo za brezžično komunikacijo in prenos podatkov. Inteligentno vidno polje ležajev bo dvignilo spletno spremljanje stanja na novo raven. Vendar pa je trenutno večino obstoječih tehnologij inteligentnih ležajev mogoče uporabiti v avtomobilih, železnicah, opremi za vetrne elektrarne itd. Zaradi zapletenega in zahtevnega okolja in pogojev delovanja reaktivnih motorjev, vključno z izjemno visoko hitrostjo vretena, visoko frekvenco tresljajev in visoke temperature, je razvoj inteligentnih ležajev, ki se lahko uporabljajo v reaktivnih motorjih, zelo omejen. Glavna gred reaktivnega motorja in ležaji turbine so izpostavljeni temperaturam približno 200 stopinj oziroma 300 stopinj. Visokotemperaturno mazalno olje predstavlja tudi težko okolje za senzor. Drugi izzivi vključujejo omejeno vhodno moč, omejen prostor in razpoložljivost žičnih kanalov ter nedostopnost elektronskih komponent, odpornih na visoke temperature, na trgu. Poleg tega je uporaba magnetnih senzorjev ali materialov okoli ležajev reaktivnih motorjev strogo omejena, saj lahko adsorbirajo kovinske ostanke in povzročijo blokado. Pri reaktivnih motorjih so ležaji nameščeni v zaprtih kovinskih ohišjih, kar močno omejuje brezžični prenos podatkov. Čeprav je tehnologija v zadnjih letih močno napredovala, je torej raziskava in razvoj inteligentnih ležajev za reaktivne motorje še vedno izziv.
Prvi korak tega dela je določitev senzorskih komponent, ki se uporabljajo za spremljanje stanja ležaja v težkem okolju, kjer se nahaja reaktivni motor, kot tudi integracija senzorja v inteligentnem ležaju, ki lahko meri vrsto parametrov, ki kažejo status ležaja. Hkrati razvijamo tehnologijo zbiranja energije, ki lahko brezžično zbira in prenaša podatke, kar je ključni del inteligentnih ležajev.
Glavni namen projekta
*Identificirajte senzorje na trgu, ki so primerni za spremljanje stanja ležajev reaktivnih motorjev, zlasti tistih, ki lahko delujejo v okoljih z visoko temperaturo in jedkim mazalnim oljem reaktivnih motorjev, in jih uporabite v reaktivnih motorjih;
*Identificirajte senzorje nizke porabe energije za zmanjšanje porabe energije;
*Identifikacija in razvoj tehnologij zbiranja energije, primernih za okolja reaktivnih motorjev;
*Optimizirati porabo energije senzorskega sistema in razviti strategijo distribucije energije;
*Razviti brezžični komunikacijski sistem za prenos podatkov prek kovinskega ohišja reaktivnega motorja.
Da bi preverili izbrano tehnologijo in inteligentni senzorski sistem, bo v laboratoriju opravljena serija testov na delih in majhnih nivojih ležajev. Preskusna glava je zasnovana za preizkušanje majhnih ležajev za simulacijo realnega okolja reaktivnih motorjev. Ta članek se osredotoča na razvoj inteligentnih komponent senzorjev ležajev. Ta članek najprej povzema obstoječo tehnologijo inteligentnih ležajev in razpravlja o izzivih, s katerimi se srečuje senzorski sistem v okolju reaktivnih motorjev. Nato ta dokument opisuje metodo izbire senzorja in strukturo inteligentnega ležaja ter na koncu poda zaključek.
Povzetek tehnologije inteligentnih ležajev
V zadnjih treh desetletjih je bilo veliko dela vloženega v razvoj zaznavnih ležajev. Sprva se je raziskava osredotočila na namestitev več senzorjev na ležaj za merjenje parametrov, ki lahko kažejo stanje ležaja. Vibracije, hitrost in temperatura veljajo za najpomembnejše parametre za on-line spremljanje statusa ležajev. Nato se razširi na spremljanje obremenitve in mazanja.
Vgradnja inteligentnih enot je pomemben vidik pri razvoju inteligentnih ležajev. Senzorska enota je bila najprej nameščena na ležajni podstavek, ki je bil razvit v vgradnjo senzorja v ležajni obroč. Senzorji večine ležajev na trgu so povezani preko žičnega prenovljenega obročnega sistema. Večino teh ležajev je mogoče uporabiti v avtomobilski in železniški industriji, na primer tulec za namestitev v ležajno enoto pestnice z integriranimi senzorji v železniški industriji. Z eno besedo, velik napredek je bil dosežen pri razvoju tehnologije zaznavanja ležajev. Vendar pa je do zdaj število razpoložljivih izdelkov, kot so ležaji osne škatle, gibanje in krmiljenje NSK, ležaji z aktivnimi senzorji in integrirani ležaji z vrtljivimi senzorji, še vedno omejeno. Težišče raziskav se je premaknilo z zaznavnega ležaja (žična senzorska enota) na inteligentni ležaj (samostojni brezžični senzorski sistem). Da bi odstranili napajanje za spletno spremljanje inteligentnih ležajev, so zelo priljubljeni brezžični senzorski sistemi in samonapajalne senzorske enote za zbiranje energije. Vendar pa je inteligentni ležaj s samooskrbo z energijo in brezžičnim senzorskim sistemom še vedno v fazi raziskav in razvoja, na trgu pa še ni nobenega izdelka? Podobno je razvoj tankoslojnih senzorjev in MEMS premaknil fokus raziskav na vgradnjo senzorjev v notranje in zunanje obroče ležajev. Večina razvoja tehnologij zaznavanja in inteligentnih ležajev je bila uporabljena v železniški in avtomobilski industriji, manj pozornosti pa je bilo namenjene ležajem reaktivnih motorjev. Tradicionalno se ležaji reaktivnih motorjev spremljajo z merjenjem vibracij in spremljanjem ostankov olja. Namen te raziskave je razviti integrirani inteligentni ležajni sistem za novo generacijo reaktivnih motorjev, ki temelji na obstoječem znanju o tehnologiji inteligentnih ležajev in pogojih delovanja ležajev reaktivnih motorjev.
Izzivi pri razvoju inteligentnih ležajev za reaktivne motorje
Kot je navedeno zgoraj, čeprav so bili razviti pametni ležaji, ki se uporabljajo na drugih področjih, še vedno ni na voljo pametnih ležajev za reaktivne motorje zaradi nekaterih večjih izzivov. V začetni fazi te študije so ti izzivi postali jasnejši in pomagali identificirati senzorske tehnologije za reaktivne motorje.
Ležaji reaktivnega motorja delujejo pri visoki hitrosti (3,000rpm - 10,000rpm), visoki temperaturi (＞ 200 stopinj) in močnih vibracijah (＞ 100g). Poleg tega reaktivni motor ostane v tako imenovanem vročem stanju za shranjevanje toplote, ki ne more odvajati toplote niti po prenehanju delovanja motorja, s čimer se temperatura ležaja dvigne na 250 stopinj.
Da bi simulirali okolje reaktivnih motorjev, bodo načrtovani preskusi ležajev izvedeni pri 150 stopinjah do 250 stopinj. To je velik izziv za večino obstoječih elektronskih naprav, saj lahko delujejo samo v okoljih do 80 stopinj. Iskanje senzorjev in sorodnih tehnologij, primernih za okolje z visoko temperaturo, je glavna ovira pri razvoju inteligentnih ležajev za reaktivne motorje. Več kot 90 odstotkov merilnikov pospeška je zasnovanih in izdelanih za uporabo v okoljih pod 80 stopinjami.
Drugi izziv je visoka hitrost vretena (3,000rpm - 10,000rpm), ki ustvarja visoko vibracijsko okolje z visoko amplitudo. To ne le oteži izboljšanje vzdržljivosti senzorja, ampak predstavlja tudi velik izziv za merjenje vibracij, hitrosti kletke in drugih vrednosti (za podrobnosti glejte spodaj). Poleg tega so za simulacijo delovanja reaktivnih motorjev na preskusni napravi uporabljeni manjši ležaji, tako da bo delovala pri višji hitrosti (med 25,000 rpm in 30,000 rpm) da se doseže premer koraka, podoben tistemu pri reaktivnih motorjih.
Poleg temperaturnih omejitev pametni ležaji za reaktivne motorje zahtevajo nizko porabo energije, da omogočijo brezžično napajanje in prenos podatkov z uporabo ustreznih tehnologij zbiranja energije. Obstajajo dodatne omejitve v okolju reaktivnih motorjev, kot so zahteve glede nizke porabe energije (kar ima za posledico omejeno obdelavo in shranjevanje podatkov v zraku), majhen prostor za namestitev senzorjev, neprilagodljiva zasnova motorja po dodajanju zahtev strank, nezmožnost uporabe magnetnih senzorjev zaradi blokade kovinskih ostankov in nezmožnost uporabe optičnih senzorjev (uporaba olja bo ovirala optično delovanje).
Za senzorje, ki izpolnjujejo zahteve glede visoke temperature, jih je treba tudi preizkusiti, da se zagotovi, da so lahko izpostavljeni visokim temperaturam (na primer 180 stopinj) mazalnemu olju reaktivnih motorjev. Na splošno reaktivni motorji uporabljajo olja za plinske motorje in/ali olja visoke toplotne stabilnosti (HTS). Ta olja so agresivna in lahko dolgotrajno kemično poškodujejo senzor v okolju z visoko temperaturo. Maziva lahko poškodujejo tudi konektorje in kable senzorjev v motorju.
Glede na visoke temperature, če je treba tipalo prilepiti na ležaj/ohišje, morate izbrati ustrezno lepilo ali epoksi smolo, saj večina lepil ni primerna za uporabo pri visokih temperaturah. Pred uporabo je treba preveriti tudi vpliv korozivnega oljnega okolja na lepilo. Za preverjanje izbranega senzorja ter njegovega konektorja in kabla je ta študija izvedla predtest v okolju z visokotemperaturnim mazalnim oljem, preden je bil integriran v majhno preskusno napravo za ležaje.
Izbira senzorjev
Ena najpomembnejših nalog pri razvoju integriranih inteligentnih ležajev je skrbna izbira komercialnih senzorjev (COTS), primernih za pogoje delovanja ležajev reaktivnih motorjev. Na začetku, pred razvojem popolnoma integriranih pametnih ležajev v nameščenih/vdelanih ležajih, so bili senzorji nameščeni v ležajnih podstavkih na preskusni napravi. Kot je navedeno zgoraj, se med razvojem inteligentnih ležajev šteje za uporabo senzorjev, ki lahko merijo vibracije, temperaturo, hitrost kletke, premik vretena in obremenitev.
Da bi zagotovili izbiro najprimernejšega senzorja za pametni ležaj, se senzor COTS izbere z uporabo metode, prikazane na sliki 1. V vesoljski industriji so rešitve, ki temeljijo na senzorju COTS, deležne vedno več pozornosti, da bi zmanjšali stroške. Vsi senzorji COTS, ki bodo nameščeni v reaktivnih motorjih, morajo izpolnjevati visoke standarde zmogljivosti, ki jih omenja vesoljska industrija. Izbira senzorjev temelji na informacijah in znanju o spremljanju ležajev, pridobljenem iz literature in standardov, načrtovanju ležajev, okolju in pogojih delovanja ležajev ter drugih zahtevah. Izbirni proces lahko razdelimo na dva dela: a) določitev pravilnih metod in tehnologij; b) Identifikacija najprimernejšega senzorja za stanje tehnike. Prvi del opredeljuje tehnike, ki se uporabljajo za merjenje določenih parametrov. Obstaja na primer veliko razpoložljivih metod za merjenje temperature ležaja, kot so termočlen, tehnologija MEMS itd. Za to aplikacijo je termočlen izbran namesto tehnologije MEMS zato, ker termočlen ne potrebuje vnosa električne energije in lahko meri temperaturo v širokem območju. Na podlagi tehnik, opredeljenih v prvem delu, se drugi del osredotoča na izbiro (modeliranje in izdelavo) specifičnih senzorjev.
Izberite senzorje, ki lahko merijo vibracije, hitrost kletke in obremenitev za pametne ležaje reaktivnih motorjev. Naslednji pododdelki podajajo podrobnosti o izbiri.
01 Vibracije
Nadzor vibracij je ena najpomembnejših in najpogosteje uporabljenih metod za spremljanje stanja ležajev, saj lahko nadzor vibracij zagotovi diagnostične informacije glede na specifično karakteristično frekvenco ležaja za prepoznavanje okvarjenih komponent. Tudi majhne napake na naležni površini ležaja, če jih ne odkrijemo pravočasno, lahko povzročijo okvaro ležaja. Glede na geometrijo, število kotalnih elementov in hitrost vretena bodo napake kotalnih ležajev povzročile določeno frekvenco. Pričakovano frekvenco napak je mogoče izračunati s formulo, podano v Referenci 16. Zaznavanje teh frekvenc je koristno za napovedovanje življenjske dobe ležajev reaktivnih motorjev. Za načrtovane preskuse ležajev je bila pričakovana pogostnost napak izračunana na podlagi konstrukcije ležaja in hitrosti vretena. Ti izračuni zagotavljajo informacije za izbiro ustreznega senzorja za preskusni ležaj.
Da bi učinkovito izmerili vibracije, ali je senzor uporabljen za merjenje vibracij? Nameščen je na ležaj poleg kontaktne površine (v bližini obremenitve), kjer se kotalni element ležaja neposredno dotika tekalne steze. Območje v bližini tovora, kjer je nameščen senzor, je tudi visokotemperaturno območje ležaja reaktivnega motorja, temperatura pa lahko doseže 250 stopinj. Visoka hitrost reaktivnega motorja vodi do visoke frekvence napak. Zato tehnologija merilnika pospeška za način polnjenja izpolnjuje zahteve, medtem ko tehnologije, ki temeljijo na premikanju in vibracijah, niso primerne.
In addition to the stringent requirements for the accelerometer temperature and frequency range, the sensor resonant frequency is also important. For the required frequency range (>25 kHz), mora biti resonančna frekvenca vsaj dvakrat večja od delovne frekvence merilnika pospeška? trojni. To pomeni, da ima merilnik pospeška resonančno frekvenco vsaj 50 kHz. Resonanca in delovna frekvenca merilnika pospeška sta obratno sorazmerni z občutljivostjo, to pomeni, da višja kot je resonančna frekvenca, manjša je občutljivost in obratno. V tem primeru je prednostna višja resonančna frekvenca, ker lahko občutljivost nadzoruje ojačevalnik.
Način namestitve je še en dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri izbiri senzorjev. Za zagotovitev, da je merilnik pospeška varno pritrjen na ležaj v okoljih z visoko vibracijo in visoko temperaturo, so na voljo samo senzorji, nameščeni z vijaki in vijaki. Merilnika pospeška ni mogoče prilepiti na ležaj z lepilno namestitvijo, ker ne le zmanjša delovanje in resonančno frekvenco, temveč deluje tudi kot dušilec tresljajev. Poleg tega se bo v okolju z visoko temperaturo sposobnost lepljenja sčasoma zmanjšala, kar ne more izpolniti zahtev dolgotrajnega delovanja.
V skladu z merili, opredeljenimi v metodi izbire, je bilo pregledanih na stotine merilnikov pospeška COTS različnih proizvajalcev, le osem senzorjev pa je izpolnjevalo zahteve delovne frekvence, resonančne frekvence in drugih lastnosti. Hitrost vretena je zelo visoka (25,000 rpm - 30,000 rpm); Zato je pričakovati, da se bo frekvenca napak razvijala tudi proti višjemu koncu spektra. Pri harmoničnih frekvencah 5 in 10 sta pričakovani frekvenci napake 28 kHz oziroma 56 kHz. Delovne in resonančne frekvence teh merilnikov pospeška so večje od 15 kHz oziroma 45 kHz. Izbrana sta dva merilnika pospeška z najvišjo resonančno frekvenco, in sicer s frekvenco 90 kHz oziroma 100 kHz. Delovna frekvenca obeh merilnikov pospeška je 20 kHz. Poleg tega obstajajo senzorji z delovno frekvenco do 30 kHz. Vendar je navedena delovna frekvenca višja kot pri drugih merilnikih pospeška, vendar resonančna frekvenca spada znotraj harmonične frekvence, ki jo ustvarja frekvenca okvare ležaja. Zato je uporaba tega merilnika pospeška nepraktična in ne bo uporabljena v testu.
02 Hitrost kletke
Pri reaktivnih motorjih je vrtilna hitrost sestavnih delov ležajev zelo visoka in drsenje med vodilnimi stezami in kotalnimi elementi bo povzročilo zgodnjo odpoved. Relativno drsenje med parnimi površinami bo povzročilo veliko površinsko strižno napetost. Pri ležajih pri visoki hitrosti vrtenja bo drsenje povzročilo, da bo dejanska hitrost kotalnega elementa nižja od teoretične vrednosti. Učinka zdrsa ni mogoče spremljati z vibracijami, lahko pa ga spremljamo z merjenjem hitrosti kletke.
Hitrost vrtenja kletke je mogoče izmeriti z brezkontaktnimi metodami, kot so vrtinčni tokovi, kapacitivni senzor, magnetni senzor in optični senzor. Vendar pa zaradi vrste razlogov surovo okolje reaktivnega motorja omejuje uporabo magnetnih, kapacitivnih in optičnih senzorjev. Na primer, ni dovoljeno vstavljanje magnetnih komponent v rezervoar za zračno olje, ker bodo magnetni senzorji zbrali ostanke obrabe, kar bo povzročilo nevarnost. Optični senzorji ne morejo opraviti natančnih meritev, ker se svetloba lomi in razprši v okolju mazalnega olja za ležaje. Merilno območje kapacitivnega senzorja je omejeno, mazalno olje pa pomembno vpliva na merilno natančnost.
Senzor vrtinčnih tokov izpolnjuje vse zahteve za merjenje hitrosti vrtenja ležajne kletke reaktivnega motorja, vključno z visoko temperaturo, visoko hitrostjo vrtenja in razpoložljivim prostorom okoli ležaja motorja. Hitrost kletke se meri z izračunom časa, v katerem vsaka kroglica preide skozi sondo za zaznavanje vrtinčnih tokov. Kot je prikazano na sliki 2, bo vsakič, ko gre krogla skozi sondo, zaradi interference magnetnega polja ustvarjen popačen kvadratni val. Ko se generira impulz, ko je dosežena določena hitrost, se ta stopnja imenuje preklopna frekvenca in jo je mogoče izračunati tako, da se število kroglic pomnoži s hitrostjo kletke. Za ležaj na premajhni preskusni napravi je teoretična vrednost hitrosti kletke približno polovica hitrosti vretena. Med 12500 rpm in 15000 rpm je število kroglic 20. Posledična preklopna frekvenca je med 250000 in 300000. Merjenje tako visoke vrednosti preklopne frekvence je izziv za večino senzorjev COTS. Če združimo druge dejavnike, ki jih je treba upoštevati, kot so temperatura, območje sonde in reakcijski čas, površina krogle in potopljenost v olje, postane izbira senzorja vrtinčnih tokov, primernega za ležaje reaktivnih motorjev, zahtevna.
Slika 2 Merjenje vrtilne hitrosti kletke s preklopno frekvenco
Temperatura okrog ležaja v utoru za zračno olje je lahko do 200 stopinj. Tipičen senzor vrtinčnih tokov je sestavljen iz zaznavne enote, povezane z elektronskimi komponentami, ki lahko prenesejo visoko temperaturo 80 stopinj. Rešitev te težave je uporaba kablov za ločitev senzorske enote od elektronskih komponent. Na žalost bo to močno upočasnilo odzivni čas senzorja in zmanjšalo frekvenco preklopov. Preklopna frekvenca večine senzorjev za vrtinčne tokove, ki jih lahko uporabljamo pri visokih temperaturah, lahko doseže le nekaj sto hercev, medtem ko je preklopna frekvenca merjenja vrtljajev nosilca reaktivnega motorja okoli nekaj tisoč hercev. Ena od možnih rešitev je uporaba stiskanja v kletki, ki ga lahko izmeri turbinski senzor za vsak cikel. Vendar to temelji na izvedljivosti zamenjave obstoječih konstrukcij ležajev reaktivnih motorjev.
Izbira sonde za vrtinčne tokove pogosto temelji na njenem merilnem območju, območju sonde in velikosti merilne tarče. Podobno je merilno območje neposredno povezano z velikostjo sonde, to pomeni, da ko se velikost sonde poveča, se poveča tudi merilno območje in obratno. Vendar je za dano tarčo priporočljivo, da je velikost sonde manjša ali enaka ciljni velikosti (glejte sliko 2). Da bi povečali zaznavanje, naj bo oblika merilnega predmeta (npr. kletke) po možnosti pravokotna (glej sliko 2). Če gre za kroglični ležaj, je vidna površina sonde za vrtinčne tokove zelo majhna, zato je bolje izbrati manjšo sondo. Vendar pa bo to zožilo merilno območje sonde. To je mogoče nastaviti, če je senzor nameščen poleg ležaja. Poleg tega ima lahko kletka, ki se vrti z veliko hitrostjo, majhen aksialni premik, zaradi česar mora biti senzor nameščen na varni razdalji, da se prepreči stik z ležajem med delovanjem.
Skupaj z vsemi izzivi v procesu izbire se je izkazalo, da le dve vrtinčni sondi izpolnjujeta pogoje in sta bili izbrani za razvoj inteligentnih ležajev. Ti dve sondi bosta testirani na napravi za testiranje majhnih ležajev za merjenje zadrževanja ležaja? Oceni se zmožnost hitrosti vrtenja. Kasneje v projektu bo raziskana tudi izvedljivost posebej oblikovanih kletk.
03 Obremenitev
Ležaj reaktivnega motorja nosi obremenitev tako aksialno kot radialno. Spremljanje obremenitve ležaja v realnem času lahko pomaga razumeti dinamično stanje motorja v kompleksnih pogojih delovanja. Tehtalne celice se običajno uporabljajo za merjenje obremenitve, vendar zaradi velike teže in velikosti niso praktične, zato niso primerne za ležaje reaktivnih motorjev. Zato je v tej aplikaciji izbrana alternativna metoda za oceno obremenitve z merjenjem elastične deformacije fiksnega ležajnega obroča z merilnikom napetosti. Obstaja veliko metod za merjenje napetosti in tri od njih so lahko uporabne v težkih okoljih reaktivnih motorjev, vključno z merilniki napetosti upora, svetlobnimi rešetkami in napravami za površinske akustične valove. Merilni sistem svetlobne rešetke je zelo velik in potrebuje veliko energije za podporo delovanja. Podobno je treba dodatno razviti senzorje SAW, da bi lahko merili napetost v težkih okoljih reaktivnih motorjev. Zato je v tem projektu izbran merilnik upora za merjenje deformacije ležaja reaktivnega motorja.
Za merjenje elastične deformacije zunanjega obroča je priporočljivo namestiti merilnik napetosti neposredno na ležajni (fiksni) zunanji obroč. Merilnik napetosti mora biti nameščen zunaj ležaja, radialne in aksialne napetosti pa se merijo vzdolž sekundarne strani. Na zunanjem obroču je merilnik napetosti izpostavljen visokim temperaturam do 250 stopinj C. Kot je navedeno zgoraj, je treba izbrati ustrezno lepilo (ali lepilo) za dokončanje dolgotrajnega zaznavanja. Podobno bo po določenem času tudi kemična agresivnost maziva oslabila učinek lepljenja. Zato je treba merilnik napetosti zaščititi pred agresivnim mazalnim oljem. Ko pride do pronicanja olja med konektorji merilnika napetosti, bo to takoj povzročilo okvaro senzorja.
Poleg tega je med delovanjem zunanji obroč ležaja reaktivnega motorja podvržen močnim temperaturnim spremembam, meritev deformacije pa je v veliki meri odvisna od temperature okolja. Da bi dobili točne rezultate merjenja deformacij, je treba uporabiti temperaturno kompenzacijo. To je mogoče realizirati z merilnikom napetosti tipa T (glej sliko 3), diferencialno napetost pa je mogoče izmeriti z vzpostavitvijo vezja ploščatega mostu. Vendar zaradi omejenega prostora na ležajnih obročih, zlasti na strani dirkalne steze, to predstavlja še en izziv. Slika 3 prikazuje, da je treba za merjenje radialne deformacije merilnik deformacije namestiti zunaj obroča. Vendar je skupna širina zunanjega obroča, ki ga je treba testirati, 5,5 mm. Glede na vse omejitve in zahteve je priznano, da sta za preskusni ležaj uporabni le dve vrsti merilnikov napetosti T. Mere teh dveh merilnikov napetosti so 5,6 mm × 5,6 mm (pravokotne) × 5,4 mm (okrogle).
Cvključevanje
S predhodnimi raziskavami je jasno, da težko okolje reaktivnih motorjev predstavlja velik izziv za razvoj inteligentnih ležajev. Dva izmed glavnih izzivov - visoka temperatura in visoka hitrost, ter številni drugi izzivi tudi omejujejo izbiro senzorjev za ležaje reaktivnih motorjev. Na podlagi opisa literature in izkušenj v industriji so najpomembnejši parametri, izbrani za spremljanje ležajev reaktivnih motorjev, vibracije, temperatura, hitrost kletke, premik vretena in obremenitev. Za izbiro tehnologije zaznavanja, primerne za letalske ležaje, se uporablja metodologija. Po celovitem pregledu senzorjev COTS je bilo ugotovljeno, da le nekaj senzorjev izpolnjuje zahteve. Prihodnje delo se bo osredotočilo na predtestiranje izbranega senzorja v okolju visoke temperature in potopljenosti v olje pred preskusom na preskusni napravi za majhne ležaje.
Več o WBMStožčasti valj:
WBM proizvaja visoko natančne stožčaste valje: Kapaciteta: 10 milijonov kosov na mesec; Preostala zmogljivost: 4 milijone kosov na mesec; 5 valjčnih proizvodnih linij; 7 strojev za hladno zrezovanje (3 domači, 4 domači); Zmogljivost toplotne obdelave: 9 ton na dan.
Dobrodošli vkontaktirajte WBMza več informacij!