论文部分内容阅读
滑油磨粒静电监测技术对有效降低发动机磨损类故障风险、保障飞机安全、可靠运行具有重要意义。发动机磨损颗粒本身是带电荷的,但是摩擦磨损无法保证颗粒形态。因此,需要人工控制颗粒形态,研制滑油颗粒注入装置,模拟滑油管路环境来掌握发动机磨损颗粒荷电规律,从而为发动机故障进行提前预判。本文研究了滑油颗粒荷电及注入装置,涵盖了荷电机理、荷电装置、滑油颗粒注入装置;搭建了振动荷电实验平台和滑油颗粒静电监测实验平台,并由此开展了多种材料颗粒荷电规律研究以及毫米级颗粒监测实验研究。具体内容包括:首先,详细阐述了荷电机理,分析了航空发动机滑油系统四种基本的磨损形式。介绍了人工、振动及电晕三种荷电方式,分析出最优方式,通过实验数据表明:相同时间条件下振动荷电方式比人工搅拌荷电方式的荷电量更多。另外,由于研制铜材料的法拉第筒在线切割加工过程中,其内筒深度没达到直径3倍,若采用电晕荷电方式会导致较大误差,因此,颗粒荷电考虑振动荷电方式。其次,设计制造了振动荷电方式的摩擦荷电装置,并开展了四种常见的航空发动机金属材料铝、铁、铜、铬的荷电规律试验研究。利用Orign软件对试验数据进行处理,并利用Matlab软件预测了更小微米级颗粒的荷电规律。研究表明:在一定时间范围内,荷电量与振动荷电时长存在线性关系,之后,会有减小趋势;颗粒直径与荷电量存在一定线性关系。接着,研制了滑油注入装置,首次研究了三种不同方案的颗粒注入装置,通过对比分析方案三为最优。所以着重研究了方案三,对其核心部件并联结构进行流体仿真分析,针对并联结构的多种形状,利用fluent软件分析了T字形和Y字形两种形状。仿真结果表明:Y字形结构较优。接着对Y字形的45°、60°、90°三种不同角度进行优化分析,结果表明:45°为最优角度。由于三种装置均授权了国家专利,因此可以为发动机滑油颗粒静电监测技术研究提供参考思路。最后,分析了颗粒在管道中的运动轨迹,搭建了滑油循环系统实验静电监测平台,开展了滑油系统毫米级颗粒静电监测试验研究。研究表明:随着滑油粘度的增大,荷电量的初始值减小;荷电后的铝颗粒注入滑油系统,会随着运行时间的增多,荷电量逐渐增大至峰值后有减小趋势;滑油中放入金属颗粒比没有放入时的荷电量平均值大些;在空气中荷电后的颗粒注入滑油后整体荷电量变大。