本發(fā)明涉及無損檢測，尤其涉及一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速通常都在1萬轉(zhuǎn)以上，在其研發(fā)過程中，為了獲得第一手資料來促進(jìn)后續(xù)的優(yōu)化改良，需要通過試驗(yàn)臺試驗(yàn)來獲取上，通過長時間的研究發(fā)現(xiàn)原有的靜態(tài)檢測方法無法有效的監(jiān)測出疲勞裂紋擴(kuò)展趨勢?，F(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮閏n202411092811.9的專利公開了一種發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋的實(shí)時監(jiān)測方法，采用渦流檢測技術(shù)及降速試驗(yàn)方法，通過預(yù)制疲勞源，實(shí)現(xiàn)了對試驗(yàn)臺架上的試驗(yàn)軸進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速、載荷等參數(shù)下的疲勞源裂紋擴(kuò)展情況的動態(tài)監(jiān)測，提供了動態(tài)監(jiān)測研究基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，如何實(shí)現(xiàn)滿足真正航發(fā)高速運(yùn)行時的缺陷變化信號捕捉及分析成為了該項(xiàng)研究工作的新技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

2、一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，包括如下步驟：

3、步驟一：在試驗(yàn)主軸中心孔預(yù)設(shè)監(jiān)測點(diǎn)的圓周方向同軸安裝一個導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置，所述導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置與試驗(yàn)主軸中心孔內(nèi)表面保持固定間距，所述導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置包括導(dǎo)軌、滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱、驅(qū)動電機(jī)；

4、所述滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱內(nèi)封裝有仿形陣列渦流檢測傳感器、信號處理單元和無線通訊模塊，所述仿形陣列渦流檢測傳感器的檢測面正對試驗(yàn)主軸中心孔內(nèi)表面；

5、所述驅(qū)動電機(jī)用于驅(qū)動所述滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱沿著導(dǎo)軌高速旋轉(zhuǎn)；

6、步驟二：設(shè)置所述滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱的旋轉(zhuǎn)速度滯后于試驗(yàn)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，使得所述仿形陣列渦流檢測傳感器與試驗(yàn)主軸中心孔內(nèi)表面形成異步相對運(yùn)動；

7、步驟三：獲取試驗(yàn)主軸中心孔預(yù)設(shè)監(jiān)測點(diǎn)疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)時監(jiān)測陣列渦流檢測信號圖。

8、進(jìn)一步的,步驟二中，所述異步相對運(yùn)動為所述仿形陣列渦流檢測傳感器與試驗(yàn)主軸同時同向但不同速的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；且當(dāng)所述試驗(yàn)主軸為變速轉(zhuǎn)動時，設(shè)置所述滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與試驗(yàn)主軸同步變速，二者保持恒定的相對速度。

9、進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)主軸與所述滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱二者旋轉(zhuǎn)的相對速度為仿形陣列渦流檢測傳感器的極限檢測速度。

10、進(jìn)一步的，步驟三中，對獲取的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，預(yù)先建立動態(tài)補(bǔ)償算法模型，根據(jù)試驗(yàn)主軸和滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱的實(shí)時旋轉(zhuǎn)速度和動態(tài)特性，調(diào)整檢測信號的基線和幅度進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)的動態(tài)補(bǔ)充，克服干擾。

11、進(jìn)一步的，所述動態(tài)補(bǔ)充算法模型的構(gòu)建包括：

12、(1)試驗(yàn)主軸及滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱運(yùn)動路徑獲?。涸诓煌D(zhuǎn)速加載中，試驗(yàn)主軸和滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱受力產(chǎn)生振動、強(qiáng)離心、結(jié)構(gòu)熱膨脹，通過計算機(jī)分別模擬并繪制出在多因素影響下，監(jiān)測點(diǎn)的運(yùn)動路徑以及滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱內(nèi)檢測傳感器的運(yùn)動路徑；

13、(2)信號預(yù)補(bǔ)償：根據(jù)模擬計算的監(jiān)測點(diǎn)的運(yùn)動路徑和檢測傳感器的運(yùn)動路徑生成模擬相對提離路線圖，根據(jù)模擬相對提離路徑圖生成第一次動態(tài)信號補(bǔ)償數(shù)據(jù)鏈；

14、進(jìn)一步，將第一次動態(tài)信號補(bǔ)償數(shù)據(jù)鏈轉(zhuǎn)換為傳感器動態(tài)參數(shù)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，在監(jiān)測過程中進(jìn)行傳感器動態(tài)參數(shù)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的實(shí)時加載，確保在監(jiān)測過程中檢測傳感器克服抖動提離，獲取有效監(jiān)測信號；

15、(3)監(jiān)測信號修正：將獲取的監(jiān)測信號通過預(yù)先建立的渦流檢測信號-提離值轉(zhuǎn)換模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，獲取實(shí)際相對提離路線圖，并在數(shù)據(jù)處理過程中，對模擬相對提離路線圖和實(shí)際相對提離路線圖進(jìn)行對比，進(jìn)而，生成第二次動態(tài)信號數(shù)據(jù)鏈，對實(shí)際獲取的監(jiān)測信號進(jìn)行第二次動態(tài)信號補(bǔ)償，對應(yīng)調(diào)節(jié)監(jiān)測信號的基線和幅度，實(shí)現(xiàn)信號修正。

16、進(jìn)一步的，所述渦流檢測信號-提離值轉(zhuǎn)換模型的建立，具體方法為：采用數(shù)值模擬技術(shù)模擬所述步驟二中所述仿形陣列渦流檢測傳感器相對試驗(yàn)主軸因振動產(chǎn)生的提離值及該提離下對應(yīng)的渦流檢測信號值，并構(gòu)建整個監(jiān)測過程下所述仿形陣列渦流檢測傳感器相對試驗(yàn)主軸的渦流檢測信號-提離值轉(zhuǎn)換模型。

17、進(jìn)一步的，監(jiān)測方法還包括建立裂紋擴(kuò)展階段智能識別模型；

18、通過收集不同類型、不同大小和不同深度的裂紋的頻域特征和時域特征作為裂紋樣本進(jìn)行裂紋識別模型的訓(xùn)練和構(gòu)建；

19、將修正后的監(jiān)測信號導(dǎo)入裂紋擴(kuò)展階段智能識別模型，進(jìn)行裂紋擴(kuò)展階段的自動識別，進(jìn)行監(jiān)測結(jié)果的快速反饋。

20、與現(xiàn)有的相比，本申請可以獲得包括以下技術(shù)效果：

21、本發(fā)明通過在試驗(yàn)主軸中心孔內(nèi)設(shè)置與之保持固定提離的導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置，并設(shè)計封裝有仿形陣列渦流檢測傳感器、信號處理單元和無線通訊模塊一體化的滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱沿導(dǎo)軌進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，使仿形陣列渦流檢測傳感器與試驗(yàn)主軸形成異步相對運(yùn)動，異步相對運(yùn)動的相對速度穩(wěn)定，相對速度為仿形陣列渦流檢測傳感器的極限檢測速度，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的裂紋擴(kuò)展情況的有效動態(tài)監(jiān)測，模擬真實(shí)航空發(fā)動機(jī)高速運(yùn)行時對缺陷變化信號捕捉和分析。同時，由于異步相對運(yùn)動的相對速度穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了信噪比的提高。

技術(shù)特征：

1.一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟二中，所述異步相對運(yùn)動為所述仿形陣列渦流檢測傳感器與試驗(yàn)主軸同時同向但不同速的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；且當(dāng)所述試驗(yàn)主軸為變速轉(zhuǎn)動時，設(shè)置所述滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與試驗(yàn)主軸同步變速，二者保持恒定的相對速度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述試驗(yàn)主軸與所述滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱二者旋轉(zhuǎn)的相對速度設(shè)置為仿形陣列渦流檢測傳感器的極限檢測速度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟三中，對獲取的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，預(yù)先建立動態(tài)補(bǔ)償算法模型，根據(jù)試驗(yàn)主軸和滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱的實(shí)時旋轉(zhuǎn)速度和動態(tài)特性，進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)的動態(tài)補(bǔ)充，克服干擾。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述動態(tài)補(bǔ)償算法模型的構(gòu)建包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述渦流檢測信號-提離值轉(zhuǎn)換模型的建立，具體方法為：采用數(shù)值模擬技術(shù)模擬所述步驟二中所述仿形陣列渦流檢測傳感器相對試驗(yàn)主軸因振動產(chǎn)生的提離值及該提離下對應(yīng)的渦流檢測信號值，并構(gòu)建整個監(jiān)測過程下所述仿形陣列渦流檢測傳感器相對試驗(yàn)主軸的渦流檢測信號-提離值轉(zhuǎn)換模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，監(jiān)測方法還包括建立裂紋擴(kuò)展階段智能識別模型；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及試驗(yàn)主軸動態(tài)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，公開一種航空發(fā)動機(jī)高速試驗(yàn)臺主軸疲勞裂紋擴(kuò)展監(jiān)測方法，本發(fā)明在試驗(yàn)主軸中心孔預(yù)設(shè)監(jiān)測點(diǎn)的圓周方向同軸設(shè)置一個與之保持固定提離的導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)裝置，并設(shè)計封裝有仿形陣列渦流檢測傳感器、信號處理單元和無線通訊模塊一體化的滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱，通過驅(qū)動電機(jī)控制滑動旋轉(zhuǎn)檢測箱沿導(dǎo)軌進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，使仿形陣列渦流檢測傳感器與試驗(yàn)主軸形成同時、同向且保持穩(wěn)定相對速度的異步相對運(yùn)動，且相對速度為仿形陣列渦流檢測傳感器的極限檢測速度，確保渦流檢測傳感器可有效獲取檢測信號，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的裂紋擴(kuò)展情況的有效動態(tài)監(jiān)測，模擬真實(shí)航空發(fā)動機(jī)高速運(yùn)行時對缺陷變化信號捕捉和分析。

技術(shù)研發(fā)人員：林俊明,李維,信琦,林澤森,王亞婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：愛德森（廈門）電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19