航空发动机数字孪生驱动的高精度摩擦电轴承传感器

作     者：高帅 韩勤锴 褚福磊 GAO Shuai;HAN Qinkai;CHU Fulei

作者机构：重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 

基　　金：国家自然科学基金(12272199) 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年第45卷第21期

页      码：93-105页

摘      要：航空发动机轴承打滑损伤问题和保持架运行稳定性是制约自主航空发动机装备可靠服役的瓶颈问题。为实现航空发动机数字孪生体多物理参数采集,开发了一种基于摩擦电的高精度轴承保持架传感器。针对航空发动机轴承整体式保持架,利用固定在保持架侧表面上的含阵列式凸起的介电环和安装在轴承座上的叉指电极板构成非接触式独立自由层摩擦发电机。在滚道驱动滚动体,滚动体驱动保持架的作用下,介电环扫掠电极输出交流电信号。电信号的频率特征可作为评估轴承打滑与保持架转动稳定性的指标。研究了轴向载荷、内圈转速等工况对轴承打滑的影响,以及介电环材料、发电机内部间隙等结构参数对保持架传感器输出的影响。试验结果表明,在高转速工况下,轴向载荷增大,轴承打滑率降低的幅度更大。聚四氟乙烯材料的介电环输出性能较其他高分子材料提高了50%以上。并且,所提出的轴承保持架传感器应用在了双转子航空发动机试验台主轴承上,实现了高转速(5 900 r/min)下的打滑监测。该研究为滚动轴承智能化设计提供了技术参考,从智能零部件孪生单体虚实互动有望推广到航空发动机整体部件孪生形态;并论述了该研究对未来航发数字孪生技术的启发。

主 题 词：摩擦纳米发电机 航发轴承 打滑 数字孪生 保持架 

学科分类：082502[082502] 08[工学] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2023.29516

馆 藏 号：203156004...