Permezz ta 'monitoraġġ tas-saħħa, l-iżvilupp ta' soluzzjonijiet ta 'bearing intelliġenti se jgħin biex titjieb l-affidabbiltà tal-magni tal-ajru. L-għan ta 'dan il-proġett huwa li tiġi żviluppata sistema ta' ġarr intelliġenti għall-magna tal-verifika tat-test fuq l-art b'effiċjenza ta 'propulsjoni ultra-għolja (UHPE), inkluża sistema ta' sensorju mingħajr fili li taħdem għal rasha integrata bis-sħiħ għall-inġenju tal-ajru tal-ġenerazzjoni li jmiss. Dan id-dokument jipprovdi ħarsa ġenerali lejn it-teknoloġiji eżistenti ta 'bearings intelliġenti, li turi l-istruttura tas-sistema ta' sensing integrata, li tiffoka fuq il-parametri li għandhom jiġu mmonitorjati minn aeroengines u l-metodi ta 'għażla ta' teknoloġiji ta 'sensing. Fil-preżent, ħafna mill-bearings intelliġenti li ġew żviluppati jistgħu jintużaw f'industriji tal-karozzi, ferrovjarji u oħrajn. Id-disponibbiltà tagħhom hija limitata u mhumiex adattati għall-ambjent ħarxa (bħal temperatura għolja u livell għoli ta 'vibrazzjoni) li jesperjenzaw il-magni bil-ġett. Il-kontenut tal-monitoraġġ primarju jinkludi vibrazzjoni, temperatura, tagħbija, moviment tal-magħżel, veloċità u debris tal-ilbies. Agħżel teknoloġija ta 'sensing xierqa bbażata fuq il-metodu ta' klassifikazzjoni tad-durabilità taħt ambjent estrem ġewwa l-magna, kif ukoll id-daqs, il-piż, is-sensittività, il-medda tal-frekwenza tax-xogħol, il-metodu ta 'installazzjoni, ir-rekwiżiti tal-ipproċessar tad-dejta u l-konsum tal-enerġija tal-ġbir tal-enerġija u t-trasmissjoni mingħajr fili.
Introduzzjoni
Rolling bearing hija waħda mill-aktar partijiet importanti fil-magna tal-ġett. Il-monitoraġġ tal-kundizzjoni tal-bearings tal-magna tal-ġett huwa ta 'għajnuna biex jinstabu difetti fil-berings u jbassru l-ħajja tal-bearings. Il-bearing ta 'sensing integrat intelliġenti żviluppat jista' jirrealizza monitoraġġ tal-kundizzjoni onlajn. Il-bearing jissejjaħ intelliġenti bearing, li huwa magħmul minn sensuri żgħar ta 'enerġija baxxa u għandu kapaċità ta' provvista ta 'enerġija awto għal komunikazzjoni mingħajr fili u trażmissjoni tad-dejta. Il-kamp viżiv tal-bearing intelliġenti se jippromwovi l-monitoraġġ tal-kundizzjoni onlajn għal livell ġdid. Madankollu, fil-preżent, ħafna mit-teknoloġiji tal-bearing intelliġenti eżistenti jistgħu jintużaw fil-karozzi, ferroviji, tagħmir tal-enerġija mir-riħ, eċċ Minħabba l-ambjent kumpless u ta 'sfida u l-kundizzjonijiet operattivi ta' magni bil-ġett, inkluż veloċità estremament għolja tal-magħżel, frekwenza għolja ta 'vibrazzjoni u temperatura għolja, l-iżvilupp ta 'bearings intelliġenti li jistgħu jintużaw f'magni bil-ġett huwa limitat ħafna. Ix-xaft prinċipali ta 'magna bil-ġett u l-bearings għal turbina huma esposti għal temperaturi ta' madwar 200 grad u 300 grad rispettivament. Iż-żejt lubrikanti b'temperatura għolja jippreżenta wkoll ambjent ħarxa għas-sensorju. Sfidi oħra jinkludu qawwa ta 'input limitata, spazju limitat u disponibbiltà ta' kanali bil-fili, u indisponibbiltà ta 'komponenti elettroniċi reżistenti għal temperatura għolja fis-suq. Barra minn hekk, l-użu ta 'sensors manjetiċi jew materjali madwar il-bearings tal-magna tal-ġett huwa strettament ristrett, peress li jistgħu jassorbu debris tal-metall u jikkawżaw imblukkar. F'magni bil-ġett, il-bearings huma installati f'kaxex tal-metall issiġillati, li jillimitaw severament it-trażmissjoni tad-dejta mingħajr fili. Għalhekk, għalkemm it-teknoloġija għamlet progress sinifikanti f'dawn l-aħħar snin, ir-riċerka u l-iżvilupp ta 'bearings intelliġenti għal magni bil-ġett għadhom sfida.
L-ewwel pass ta 'dan ix-xogħol huwa li jiġu ddeterminati l-komponenti tas-sensuri użati għall-monitoraġġ tal-kundizzjoni tal-bearing fl-ambjent ħarxa fejn tinsab il-magna tal-ġett, kif ukoll l-integrazzjoni tas-sensur fil-bearing intelliġenti li jista' jkejjel serje ta 'parametri li jindikaw l-istatus tal-bearing. Fl-istess ħin, niżviluppaw teknoloġija ta 'ġbir ta' enerġija li tista 'tiġbor u tittrasmetti data mingħajr fili, li hija parti ewlenija ta' berings intelliġenti.
Għan Prinċipali tal-Proġett
* Identifika s-sensuri fis-suq li huma adattati għall-monitoraġġ tal-kundizzjoni tal-bearings tal-magni bil-ġett, speċjalment dawk li jistgħu joperaw f'ambjenti ta 'temperatura għolja u żejt lubrikanti korrużiv ta' magni bil-ġett, u użahom f'magni bil-ġett;
* Identifika sensuri ta 'enerġija baxxa biex tnaqqas il-konsum tal-enerġija;
* Identifika u tiżviluppa teknoloġiji ta 'ġbir ta' enerġija adattati għal ambjenti ta 'magni bil-ġett;
* Ottimizza l-konsum tal-enerġija tas-sistema tas-sensuri u tiżviluppa strateġija ta 'distribuzzjoni tal-enerġija;
* Żviluppa sistema ta 'komunikazzjoni mingħajr fili għat-trażmissjoni tad-dejta permezz ta' chassis tal-metall tal-magna tal-ġett.
Sabiex tivverifika t-teknoloġija magħżula u s-sistema tas-sensuri intelliġenti, se jsiru serje ta 'testijiet fuq partijiet u livelli żgħar ta' ġarr fil-laboratorju. Kap tat-test huwa ddisinjat għas-sodda tat-test ta 'berings żgħar biex jissimulaw l-ambjent reali ta' magni bil-ġett. Dan id-dokument jiffoka fuq l-iżvilupp ta 'komponenti intelliġenti tas-sensorju tal-bearing. L-ewwelnett, dan id-dokument jiġbor fil-qosor it-teknoloġija tal-bearing intelliġenti eżistenti, u jiddiskuti l-isfidi li jiffaċċjaw is-sistema tas-sensuri fl-ambjent tal-magna tal-ġett. Wara dan, dan id-dokument jiddeskrivi l-metodu tal-għażla tas-sensorju u l-istruttura ta 'bearing intelliġenti, u finalment jagħti l-konklużjoni.
Sommarju tat-teknoloġija tal-bearing intelliġenti
Fl-aħħar tliet deċennji, sar ħafna xogħol fl-iżvilupp ta 'berings sensing. Inizjalment, ir-riċerka ffukat fuq l-installazzjoni ta 'sensuri multipli fuq il-bearing biex ikejlu l-parametri li jistgħu jindikaw l-istatus tal-bearing. Il-vibrazzjoni, il-veloċità u t-temperatura huma kkunsidrati bħala l-aktar parametri importanti għall-monitoraġġ on-line tal-istatus tal-bearing. Imbagħad jiġi estiż biex jinkludi monitoraġġ tat-tagħbija u tal-lubrikazzjoni.
L-installazzjoni ta 'unitajiet intelliġenti hija aspett importanti fl-iżvilupp ta' berings intelliġenti. L-unità tas-sensorju ġiet installata l-ewwel fuq il-pedestall tal-bearing, li ġie żviluppat biex idaħħal is-sensor fiċ-ċirku tal-bearing. Is-sensuri tal-biċċa l-kbira tal-bearings fis-suq huma konnessi permezz ta 'sistema ta' ċirku irranġat bil-fili. Ħafna minn dawn il-bearings jistgħu jintużaw fl-industriji tal-karozzi u tal-ferroviji, bħall-kmiem li għandhom jiġu installati fl-unità tal-ġarr tal-kaxxa tal-fus b'sensors integrati fl-industrija ferrovjarja. Fi ftit kliem, sar progress kbir fl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-bearing tas-sensing. Madankollu, sa issa, in-numru ta 'komoditajiet disponibbli, bħal berings tal-kaxxa tal-fus, moviment u kontroll NSK, berings tas-sensuri attivi, u berings tas-sensorju rotanti integrati, għadu limitat. Il-fokus tar-riċerka nbidel minn sensing bearing (unità tas-sensor bil-fili) għal bearing intelliġenti (sistema tas-sensor bla fili li taħdem għal rasha). Sabiex titneħħa l-provvista tal-enerġija għall-monitoraġġ onlajn tal-bearings intelliġenti, is-sistemi tas-sensuri mingħajr fili u l-unitajiet tas-sensuri li jaħdmu għal rashom għall-ġbir tal-enerġija huma popolari ħafna. Madankollu, il-bearing intelliġenti b'provvista ta 'enerġija awto u sistema ta' sensorju mingħajr fili għadu fl-istadju ta 'riċerka u żvilupp, u għad m'hemm l-ebda prodott fis-suq? Bl-istess mod, l-iżvilupp ta 'sensuri ta' film irqiq u MEMS biddel il-fokus tar-riċerka għall-inkorporazzjoni ta 'sensuri fiċ-ċrieki ta' ġewwa u ta 'barra tal-bearings. Ħafna mill-iżvilupp ta 'sensing u teknoloġiji intelliġenti tal-bearing ġew applikati għall-industriji tal-ferrovija u tal-karozzi, iżda ngħatat inqas attenzjoni lill-bearings tal-magni tal-ġett. Tradizzjonalment, il-bearings tal-magni bil-ġett huma mmonitorjati billi jitkejlu l-vibrazzjoni u l-monitoraġġ tad-debris taż-żejt. L-għan ta 'din ir-riċerka huwa li tiżviluppa sistema ta' ġarr intelliġenti integrata għal ġenerazzjoni ġdida ta 'magna tal-ġett ibbażata fuq l-għarfien eżistenti tat-teknoloġija tal-bearing intelliġenti u l-kundizzjonijiet operattivi tal-bearings tal-magni tal-ġett.
Sfidi fl-Iżvilupp ta' Bearings Intelliġenti għal Magni Jet
Kif issemma hawn fuq, għalkemm ġew żviluppati berings intelliġenti użati f'oqsma oħra, għad m'hemm l-ebda berings intelliġenti disponibbli għall-magni bil-ġett minħabba xi sfidi kbar. Fil-fażi inizjali ta 'dan l-istudju, dawn l-isfidi saru aktar ċari, u għenu biex jiġu identifikati teknoloġiji tas-sensuri għall-magni bil-ġett.
Il-bearings tal-magna tal-ġett joperaw b'veloċità għolja (3,000rpm - 10,000rpm), temperatura għolja (＞ 200 grad) u vibrazzjoni għolja (＞ 100g). Barra minn hekk, il-magna tal-ġett tibqa 'fl-hekk imsejjaħ stat ta' soak sħun biex taħżen is-sħana, li ma tistax tinħela s-sħana anke wara li l-magna tieqaf taħdem, u b'hekk tgħolli t-temperatura tal-bearing għal 250 grad.
Sabiex jiġi simulat l-ambjent tal-magni bil-ġett, it-testijiet ippjanati tal-bearings se jsiru f'150 grad sa 250 grad. Din hija sfida kbira għall-biċċa l-kbira tat-tagħmir elettroniku eżistenti, peress li jistgħu jaħdmu biss f'ambjenti sa 80 grad. Is-sejba ta 'sensuri u teknoloġiji relatati adattati għal ambjent ta' temperatura għolja huwa l-ostaklu ewlieni fl-iżvilupp ta 'bearings intelliġenti għal magni bil-ġett. Aktar minn 90% tal-aċċellerometri huma ddisinjati u manifatturati għall-użu f'ambjenti taħt it-80 grad.
It-tieni sfida hija l-veloċità għolja tal-magħżel (3,000rpm - 10,000rpm), li toħloq ambjent ta 'vibrazzjoni għolja b'amplitudni għolja. Dan mhux biss jagħmilha aktar diffiċli biex tittejjeb id-durabilità tas-sensor, iżda wkoll toħloq sfida kbira għall-kejl tal-vibrazzjoni, il-veloċità tal-gaġġa u valuri oħra (ara hawn taħt għad-dettalji). Barra minn hekk, sabiex tiġi simulata l-prestazzjoni tal-magni bil-ġett, jintużaw berings iżgħar fuq il-bank tat-test, u għalhekk se taħdem għal veloċità ogħla (bejn 25,000 rpm u 30,000 rpm) biex jinkiseb dijametru tal-pitch simili għal dak tal-magni bil-ġett.
Minbarra l-limiti tat-temperatura, berings intelliġenti għal magni bil-ġett jeħtieġu konsum baxx ta 'enerġija biex jippermettu enerġija mingħajr fili u trażmissjoni tad-dejta bl-użu ta' teknoloġiji xierqa ta 'ġbir ta' enerġija. Hemm aktar restrizzjonijiet fl-ambjent tal-magna tal-ġett, bħal rekwiżiti ta 'konsum baxx ta' enerġija (li jirriżultaw f'ipproċessar u ħażna limitati tad-dejta fl-arja), spazju żgħir ta 'installazzjoni tas-sensuri, disinn tal-magna inflessibbli wara li żżid ir-rekwiżiti tal-klijenti, inabbiltà li tuża sensuri manjetiċi minħabba imblukkar ta' debris tal-metall , u inkapaċità li tuża sensuri ottiċi (l-użu taż-żejt se jfixkel il-prestazzjoni ottika).
Għal sensuri li jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'temperatura għolja, għandhom jiġu ttestjati wkoll biex jiġi żgurat li jkunu jistgħu jiġu esposti għat-temperatura għolja (bħal 180 grad) żejt lubrikanti ta' magni bil-ġett. B'mod ġenerali, magni bil-ġett jużaw żjut tal-magni tal-gass u/jew żjut ta 'stabbiltà termali għolja (HTS). Dawn iż-żjut huma aggressivi u jistgħu jikkawżaw ħsara kimika lis-sensor f'ambjent ta 'temperatura għolja għal żmien twil. Il-lubrikanti jistgħu wkoll jagħmlu ħsara lill-konnetturi u l-kejbils tas-sensuri fil-magna.
Fir-rigward ta 'temperaturi għoljin, jekk ikun meħtieġ li twaħħal is-sensor mal-bearing/housing, trid tagħżel il-kolla jew ir-reżina epossidika xierqa, peress li l-biċċa l-kbira tal-adeżivi ma jistgħux jintużaw f'temperaturi għoljin. Qabel l-użu, l-impatt tal-ambjent taż-żejt korrużiv fuq il-kolla għandu wkoll jiġi spezzjonat. Sabiex jivverifika s-sensor magħżul u l-konnettur u l-kejbil tiegħu, dan l-istudju wettaq test minn qabel f'ambjent taż-żejt lubrikanti b'temperatura għolja qabel ma ġie integrat f'bank tat-test tal-bearing żgħir.
Għażla ta' sensuri
Wieħed mill-kompiti l-aktar importanti fl-iżvilupp ta 'berings intelliġenti integrati huwa li tagħżel bir-reqqa s-sensuri kummerċjali off the shelf (COTS) adattati għall-kundizzjonijiet operattivi tal-bearings tal-magni bil-ġett. Inizjalment, qabel l-iżvilupp ta 'berings intelliġenti kompletament integrati f'berings immuntati/inkorporati, is-sensuri kienu mmuntati f'pedestalli tal-bearing fuq il-bank tat-test. Kif imsemmi hawn fuq, huwa kkunsidrat li jintużaw sensuri li kapaċi jkejlu l-vibrazzjoni, it-temperatura, il-veloċità tal-gaġġa, l-ispostament tal-magħżel u t-tagħbija matul l-iżvilupp ta 'bearings intelliġenti.
Biex jiġi żgurat li jintgħażel is-sensor l-aktar adattat għall-bearing intelliġenti, is-sensor COTS jintgħażel bl-użu tal-metodu muri fil-Figura 1. Fl-industrija aerospazjali, sabiex jitnaqqsu l-ispejjeż, is-soluzzjonijiet ibbażati fuq is-sensor COTS irċevew aktar u aktar attenzjoni. Kwalunkwe sensuri COTS li għandhom jiġu skjerati f'magni bil-ġett jeħtieġ li jilħqu l-istandards ta 'prestazzjoni għolja msemmija mill-industrija tal-ajruspazju. L-għażla tas-sensuri hija bbażata fuq l-informazzjoni u l-għarfien tal-monitoraġġ tal-bearing miksuba mil-letteratura u l-istandards, id-disinn tal-bearing, l-ambjent tal-ġarr u l-kundizzjonijiet operattivi, u rekwiżiti oħra. Il-proċess tal-għażla jista 'jinqasam f'żewġ partijiet: a) identifikazzjoni ta' metodi u teknoloġiji korretti; b) Identifikazzjoni tas-sensor l-aktar adattat għall-arti preċedenti. L-ewwel parti tidentifika t-tekniki applikabbli għall-kejl ta 'parametri speċifiċi. Pereżempju, hemm ħafna metodi disponibbli biex titkejjel it-temperatura tal-bearing, bħal thermocouple, teknoloġija MEMS, eċċ Għal din l-applikazzjoni, ir-raġuni għaliex it-thermocouple jintgħażel minflok it-teknoloġija MEMS hija li t-thermocouple m'għandux għalfejn jidħol enerġija elettrika u jista ' kejjel it-temperatura f'firxa wiesgħa. Ibbażat fuq it-tekniki identifikati fl-ewwel parti, it-tieni parti tiffoka fuq l-għażla (immudellar u manifattura) ta 'sensors speċifiċi.
Agħżel sensuri li kapaċi jkejlu l-vibrazzjoni, il-veloċità tal-gaġġa u t-tagħbija għal berings intelliġenti ta 'magni bil-ġett. Is-subsezzjonijiet li ġejjin jipprovdu dettalji tal-għażla.
01 Vibrazzjoni
Il-monitoraġġ tal-vibrazzjoni huwa wieħed mill-aktar metodi importanti u użati b'mod komuni għall-monitoraġġ tal-kundizzjoni tal-bearing, minħabba li l-monitoraġġ tal-vibrazzjoni jista 'jipprovdi informazzjoni dijanjostika skont il-frekwenza karatteristika speċifika tal-bearing biex jiġu identifikati komponenti difettużi. Anke difetti żgħar fuq il-wiċċ tat-tgħammir tal-bearing, jekk ma jinstabux fil-ħin, jistgħu jwasslu għal falliment tal-bearing. Skont il-ġeometrija, in-numru ta 'elementi tal-irrumblar u l-veloċità tal-magħżel, id-difetti tal-berings tal-irrumblar se jipproduċu frekwenza speċifika. Il-frekwenza tad-difetti mistennija tista' tiġi kkalkulata bl-użu tal-formula mogħtija f'Referenza 16. L-iskoperta ta 'dawn il-frekwenzi hija ta' għajnuna biex titbassar il-ħajja tal-bearings tal-magni tal-ġett. Għat-testijiet tal-bearing ippjanati, il-frekwenza tad-difett mistennija ġiet ikkalkulata abbażi tad-disinn tal-bearing u l-veloċità tal-magħżel. Dawn il-kalkoli jipprovdu informazzjoni għall-għażla tas-sensor xieraq għall-bearing tat-test.
Sabiex titkejjel b'mod effettiv il-vibrazzjoni, is-sensor għandu jintuża biex ikejjel il-vibrazzjoni? Huwa installat fuq il-bearing ħdejn iż-żona tal-kuntatt (ħdejn iż-żona tat-tagħbija), fejn l-element tal-irrumblar tal-bearing jikkuntattja direttament ir-raceway. Iż-żona ħdejn it-tagħbija fejn huwa installat is-sensor hija wkoll iż-żona ta 'temperatura għolja tal-bearing tal-magna tal-ġett, u t-temperatura tista' tkun għolja sa 250 grad. Il-veloċità mgħaġġla tal-magna tal-ġett twassal għal frekwenza għolja ta 'difett. Għalhekk, it-teknoloġija tal-aċċellerometru tal-mod tal-iċċarġjar tissodisfa r-rekwiżiti, filwaqt li t-teknoloġiji bbażati fuq l-ispostament u l-vibrazzjoni mhumiex xierqa.
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 (>25kHz), il-frekwenza reżonanti għandha tkun mill-inqas id-doppju tal-frekwenza operattiva tal-aċċelerometru? triplu. Dan ifisser li l-aċċellerometru għandu frekwenza reżonanti ta 'mill-inqas 50 kHz. Ir-reżonanza u l-frekwenza operattiva tal-aċċellerometru huma inversament proporzjonali għas-sensittività, jiġifieri, iktar ma tkun għolja l-frekwenza tar-reżonanza, inqas tkun is-sensittività, u viċi versa. F'dan il-każ, il-frekwenza ta 'reżonanza ogħla hija preferuta, minħabba li s-sensittività tista' tiġi kkontrollata mill-amplifikatur.
Il-metodu ta 'installazzjoni huwa fattur ieħor li għandu jitqies meta jintgħażlu sensuri. Biex jiġi żgurat li l-aċċellerometru jkun immuntat b'mod sikur fuq il-bearing f'ambjenti ta 'vibrazzjoni għolja u temperatura għolja, sensors immuntati bil-bolt u bil-kamin biss huma disponibbli. Mhuwiex fattibbli li twaħħal l-aċċellerometru fuq il-bearing permezz ta 'installazzjoni adeżiva, minħabba li mhux biss tnaqqas l-operazzjoni u l-frekwenza tar-reżonanza, iżda wkoll taġixxi bħala attenwatur tal-vibrazzjoni. Barra minn hekk, fl-ambjent ta 'temperatura għolja, il-kapaċità li teħel se tonqos maż-żmien, li ma tistax tissodisfa r-rekwiżiti ta' tħaddim fit-tul.
Skont il-kriterji definiti fil-metodu tal-għażla, ġew skrinjati mijiet ta 'aċċellerometri COTS ipprovduti minn manifatturi differenti, u tmien sensuri biss issodisfaw ir-rekwiżiti ta' frekwenza operattiva, frekwenza ta 'reżonanza u karatteristiċi oħra. Il-veloċità taż-żarżur hija mgħaġġla ħafna (25,000 rpm - 30,000 rpm); Għalhekk, huwa mistenni li l-frekwenza tad-difett tiżviluppa wkoll lejn it-tarf ogħla tal-ispettru. Fi frekwenzi armoniċi ta '5 u 10, il-frekwenzi ta' difetti mistennija huma 28 kHz u 56 kHz, rispettivament. Il-frekwenzi operattivi u reżonanti ta 'dawn l-aċċellerometri huma akbar minn 15kHz u 45kHz, rispettivament. Intgħażlu ż-żewġ aċċellerometri bl-ogħla frekwenza ta 'reżonanza, bi frekwenzi ta' 90kHz u 100kHz rispettivament. Il-frekwenza operattiva taż-żewġ aċċellerometri hija 20kHz. Barra minn hekk, hemm sensuri bi frekwenza operattiva sa 30kHz. Madankollu, il-frekwenza operattiva mogħtija hija ogħla minn aċċellerometri oħra, iżda l-frekwenza reżonanti taqa 'fil-frekwenza armonika ġġenerata mill-frekwenza tad-difett tal-bearing. Għalhekk, l-użu ta 'dan l-aċċelerometru mhuwiex prattiku u mhux se jintuża fit-test.
02 Veloċità tal-gaġġa
F'magni bil-ġett, il-veloċità li ddur tal-komponenti tal-bearing hija mgħaġġla ħafna, u ż-żerżiq bejn il-korsa u l-elementi tal-irrumblar jikkawża falliment bikri. Iż-żerżiq relattiv bejn l-uċuħ tat-tgħammir se jipproduċi ammont kbir ta 'shear stress tal-wiċċ. Għal berings f'rotazzjoni b'veloċità għolja, iż-żliq se jikkawża li l-veloċità attwali tal-element tal-irrumblar tkun aktar baxxa mill-valur teoretiku. L-effett ta 'żlieq ma jistax jiġi mmonitorjat bil-vibrazzjoni, iżda jista' jiġi mmonitorjat billi titkejjel il-veloċità tal-gaġġa.
Il-veloċità rotazzjonali tal-gaġġa tista 'titkejjel b'metodi mingħajr kuntatt bħal eddy current, sensur abilità, sensor manjetiku u sensor ottiku. Madankollu, minħabba serje ta 'raġunijiet, l-ambjent ħarxa tal-magna tal-ġett jillimita l-użu ta' sensuri manjetiċi, abilità u ottiċi. Pereżempju, mhuwiex permess li jitqiegħdu komponenti manjetiċi fit-tank taż-żejt tal-arja, minħabba li s-sensuri manjetiċi se jiġbru debris tal-ilbies, li jikkawżaw periklu. Is-sensuri ottiċi ma jistgħux jagħmlu kejl preċiż minħabba li d-dawl jiddiffratt u jxerred fl-ambjent taż-żejt lubrikanti tal-bearing. Il-firxa tal-kejl tas-sensor abilità hija limitata, u ż-żejt lubrikanti għandu impatt sinifikanti fuq l-eżattezza tal-kejl.
Is-sensor tal-kurrent eddy jissodisfa r-rekwiżiti kollha għall-kejl tal-veloċità rotazzjonali tal-gaġġa tal-bearing tal-magna tal-ġett, inkluża temperatura għolja, veloċità rotazzjonali għolja u l-ispazju disponibbli madwar il-bearing tal-magna. Il-veloċità tal-gaġġa titkejjel billi jiġi kkalkulat il-ħin għal kull ballun biex jgħaddi mis-sonda ta 'skoperta tal-kurrent eddy. Kif muri fil-Figura 2, kull darba li l-ballun jgħaddi mis-sonda, se tiġi ġġenerata mewġa kwadra mgħawġa minħabba interferenza tal-kamp manjetiku. Meta jiġi ġġenerat polz meta tintlaħaq ċerta rata, din ir-rata tissejjaħ frekwenza ta 'swiċċjar u tista' tiġi kkalkulata billi jiġi mmultiplikat in-numru ta 'blalen bil-veloċità tal-gaġġa. Għall-bearing fuq il-bank tat-test ta 'daqs żgħir, il-valur teoretiku tal-veloċità tal-gaġġa huwa madwar nofs il-veloċità tal-magħżel. Bejn 12500 rpm u 15000 rpm, in-numru ta 'blalen huwa 20. Il-frekwenza tal-bidla li tirriżulta hija bejn 250000 u 300000. Il-kejl ta' valur ta 'frekwenza ta' swiċċjar daqshekk għoli huwa sfida għall-biċċa l-kbira tas-sensuri COTS. Il-kombinazzjoni ta 'fatturi oħra li jeħtieġ li jiġu kkunsidrati, bħat-temperatura, il-firxa tas-sonda u l-ħin ta' reazzjoni, l-erja tal-wiċċ tal-ballun u l-immersjoni taż-żejt, l-għażla ta 'sensor ta' kurrent eddy adattat għall-bearings tal-magni bil-ġett issir sfida.
Fig. 2 Kejl tal-veloċità rotazzjonali tal-gaġġa bi frekwenza tal-iswiċċjar
It-temperatura madwar il-bearing fil-kanal taż-żejt tal-arja tista 'tkun għolja sa 200 grad. Senser tipiku tal-kurrent eddy jikkonsisti f'unità sensing konnessa ma 'komponenti elettroniċi, li jistgħu jifilħu temperatura għolja ta' 80 grad. Is-soluzzjoni għal din il-problema hija li tuża kejbils biex tissepara l-unità sensing mill-komponenti elettroniċi. Sfortunatament, dan inaqqas ħafna l-ħin tar-rispons tas-sensor u jnaqqas il-frekwenza tal-iswiċċjar. Il-frekwenza tal-bidla tal-biċċa l-kbira tas-sensuri tal-kurrent eddy li jistgħu jintużaw f'temperaturi għoljin jistgħu jilħqu biss ftit mijiet ta 'hertz, filwaqt li l-frekwenza tal-bidla tal-kejl tal-veloċità tad-detentur tal-magna tal-ġett hija madwar diversi eluf ta' hertz. Soluzzjoni waħda possibbli hija li tapplika għafsa fil-gaġġa li tista 'titkejjel minn sensor tat-turbina għal kull ċiklu. Madankollu, dan huwa bbażat fuq il-fattibbiltà li jiġu sostitwiti disinji eżistenti tal-bearings tal-magni tal-ġett.
L-għażla tas-sonda tal-kurrent eddy ħafna drabi hija bbażata fuq il-firxa tal-kejl tagħha, iż-żona tas-sonda u d-daqs tal-mira tal-kejl. Bl-istess mod, il-firxa tal-kejl hija direttament relatata mad-daqs tas-sonda, jiġifieri, meta d-daqs tas-sonda jiżdied, il-medda tal-kejl tiżdied ukoll, u viċi versa. Madankollu, għal mira partikolari, huwa rakkomandat li d-daqs tas-sonda jkun inqas jew ugwali għad-daqs tal-mira (ara l-Figura 2). Sabiex tiġi massimizzata l-iskoperta, il-forma tal-oġġett tal-kejl (eż. gaġġa) għandha preferibbilment tkun rettangolari (ara l-Figura 2). Jekk huwa ball bearing, l-erja tal-wiċċ viżibbli tas-sonda tal-kurrent eddy hija żgħira ħafna, għalhekk huwa aħjar li tagħżel sonda li hija iżgħar. Madankollu, dan imbagħad jonqos il-firxa tal-kejl tas-sonda. Dan jista 'jiġi aġġustat jekk is-sensor huwa mmuntat ħdejn il-bearing. Barra minn hekk, il-gaġġa li ddur b'veloċità għolja jista 'jkollha ammont żgħir ta' spostament axjali, li jeħtieġ li s-sensor jiġi installat f'distanza sigura biex jiġi evitat kuntatt mal-bearing waqt it-tħaddim.
Flimkien ma 'l-isfidi kollha fil-proċess ta' għażla, instab li żewġ sondi tal-kurrent eddy biss issodisfaw il-kundizzjonijiet, u ġew magħżula għall-iżvilupp ta 'bearings intelliġenti. Dawn iż-żewġ sondi se jiġu ttestjati fuq il-bank tat-test tal-bearing żgħir biex titkejjel iż-żamma tal-bearing? Il-kapaċità tal-veloċità li ddur għandha tiġi evalwata. Aktar tard fil-proġett, se tiġi esplorata wkoll il-fattibbiltà ta 'gaġeġ iddisinjati apposta.
03 Tagħbija
Il-bearing tal-magna tal-ġett iġorr it-tagħbija kemm assjali kif ukoll radjali. Il-monitoraġġ f'ħin reali tat-tagħbija fuq il-bearing jista 'jgħin biex jifhem l-istat dinamiku tal-magna taħt kundizzjonijiet operattivi kumplessi. Iċ-ċelloli tat-tagħbija normalment jintużaw biex ikejlu t-tagħbija, iżda minħabba l-piż u d-daqs tqil tagħhom, mhumiex prattiċi, għalhekk mhumiex adattati għal berings tal-magni tal-ġett. Għalhekk, f'din l-applikazzjoni, jintgħażel metodu alternattiv biex jevalwa t-tagħbija billi titkejjel id-deformazzjoni elastika taċ-ċirku tal-bearing fiss bi strain gauge. Hemm ħafna metodi biex titkejjel it-tensjoni, u tlieta minnhom jistgħu jkunu applikabbli għall-ambjent ħarxa ta 'magni bil-ġett, inklużi strain gauges tar-reżistenza, gradilji tad-dawl u apparati tal-mewġ akustiku tal-wiċċ. Is-sistema tal-kejl tal-ħakk tad-dawl hija kbira ħafna u teħtieġ ħafna enerġija biex tappoġġja l-operat. Bl-istess mod, is-sensuri SAW jeħtieġ li jiġu żviluppati aktar sabiex ikunu jistgħu jkejlu r-razza fl-ambjent ħarxa tal-magni bil-ġett. Għalhekk, strain gauge tar-reżistenza huwa magħżul f'dan il-proġett biex ikejjel ir-razza tal-bearing tal-magna tal-ġett.
Sabiex titkejjel id-deformazzjoni elastika taċ-ċirku ta 'barra, huwa rakkomandat li tinstalla l-istrain gauge direttament fuq iċ-ċirku ta' barra tal-bearing (fiss). L-istrain gauge għandu jiġi installat barra l-bearing, u r-razez radjali u axjali għandhom jitkejlu tul in-naħa sekondarja. Fuq iċ-ċirku ta 'barra, l-istrain gauge huwa espost għal temperaturi għoljin sa 250 grad C. Kif imsemmi hawn fuq, adeżiv adattat (jew kolla) għandu jintgħażel biex jitlesta l-sensing ta 'żmien twil. Bl-istess mod, wara perjodu ta 'żmien, l-aggressività kimika tal-lubrikant iddgħajjef ukoll l-effett tat-twaħħil. Għalhekk, l-istrain gauge għandu jkun protett minn żejt lubrikanti aggressiv. Meta l-infiltrazzjoni taż-żejt iseħħ bejn il-konnetturi tal-gauge tal-istrain, immedjatament tikkawża ħsara fis-sensorju.
Barra minn hekk, waqt it-tħaddim, iċ-ċirku ta 'barra tal-bearing tal-magna tal-ġett jgħaddi minn bidliet severi fit-temperatura, u l-kejl tar-razza jiddependi ħafna mit-temperatura tal-ambjent tiegħu. Sabiex jinkisbu riżultati preċiżi tal-kejl tat-tensjoni, għandu jiġi applikat kumpens tat-temperatura. Jista 'jiġi realizzat permezz ta' strain gauge tat-tip T (ara l-Figura 3), u tensjoni differenzjali tista 'titkejjel billi jiġi stabbilit ċirkwit ta' pont tal-pjanċa. Madankollu, minħabba l-ispazju limitat disponibbli fuq iċ-ċrieki tal-bearing, speċjalment fuq in-naħa tar-raceway, dan jippreżenta sfida oħra. Il-Figura 3 turi li sabiex titkejjel ir-razza radjali, l-istrain gauge għandu jiġi installat barra l-ferrule. Madankollu, il-wisa 'total taċ-ċirku ta' barra li għandu jiġi ttestjat huwa 5.5 mm. Meta wieħed iqis il-limitazzjonijiet u r-rekwiżiti kollha, huwa rikonoxxut li żewġ tipi biss ta 'T-strain gauges huma applikabbli għall-bearing tat-test. Id-dimensjonijiet ta 'dawn iż-żewġ strain gauges huma 5.6 mm × 5.6 mm (rettangolari) × 5.4mm (tond).
Conklużjoni
Permezz ta 'riċerka preliminari, huwa ċar li l-ambjent ħarxa tal-magni bil-ġett joħloq sfida kbira għall-iżvilupp ta' berings intelliġenti. Tnejn mill-isfidi ewlenin - temperatura għolja u veloċità għolja, kif ukoll ħafna sfidi oħra jillimitaw ukoll l-għażla tas-sensuri għall-bearings tal-magni tal-ġett. Ibbażat fuq id-deskrizzjoni tal-letteratura u l-esperjenza tal-industrija, l-aktar parametri importanti magħżula għall-monitoraġġ tal-bearings tal-magna tal-ġett huma vibrazzjoni, temperatura, veloċità tal-gaġġa, spostament tal-magħżel u tagħbija. Jintuża metodoloġija biex tagħżel it-teknoloġija tas-sensing adattata għall-bearings tal-avjazzjoni. Wara screening komprensiv tas-sensuri COTS, jinstab li ftit sensuri biss jissodisfaw ir-rekwiżiti. Ix-xogħol futur se jiffoka fuq it-test minn qabel tas-sensor magħżul fl-ambjent ta 'temperatura għolja u immersjoni taż-żejt qabel it-test fuq is-sodda tat-test tal-bearing żgħir.
Aktar dwar WBMRoller għax-xejn:
WBM tipproduċi rombli għax-xejn ta 'preċiżjoni għolja: Kapaċità: 10 miljun biċċa fix-xahar; Kapaċità residwa: 4 miljun biċċa fix-xahar; 5 linji ta 'produzzjoni tar-rombli; 7 magni tat-titjir kiesaħ (3 Nazzjonali, 4 Domestiċi); Kapaċità ta 'trattament tas-sħana: 9 tunnellati kuljum.
Merhbaikkuntattja lil WBMgħal aktar informazzjoni!