CN109357832A - 一种航空发动机用点火装置振动试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种航空发动机用点火装置振动试验方法，提供了航空发动机点火装置振动试验过程操作的标准步骤；解决了产品振动试验的准确性以及批量产品振动试验结果的一致性问题；解决了夹具设计时材料选择、形状设计、夹具粗糙度要求、点火装置在夹具上安装位置的确定、点火装置在夹具上的紧固方式等问题，通过振动夹具的合理设计，保证点火装置与振动试验台的刚性连接；在振动试验过程中采用传感器进行监测，从传感器灵敏度选择、传感器安装角度、传感器控制点的选择、传感器的固定、传感器的接线等方面进行说明，确保试验过程中振动试验过程中信号检测结果的可靠性。

Description

一种航空发动机用点火装置振动试验方法

技术领域

本发明属于航空发动机用点火装置振动试验检测技术领域，具体为一种航空发动机用点火装置振动试验方法。

背景技术

二战时，许多的飞行器、舰艇、车辆及器材在使用后，意外的发现元器件失零的比例比较高，经研究发现，大都由于其结构无法承受本身所产生的长时间共振而引起原件松脱、崩裂，而至机件失零甚至造成巨大的损伤。随着对产品，尤其是汽车、航空、航天等产品可靠性要求的提高，作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的发展显得越来越重要。因此，振动试验的必要性就在于用于评定设备在其预期的运输和使用环境中的抗振能力。

目前，航空、航天、汽车装备等众多行业电子产品都会在其生产制造过程按照相应的行业标准、国家标准规定的试验方法进行振动可靠性筛选，目的在于确定所设计、制造的机器、构件在运输和使用过程中承受外来振动或者自身产生的振动而不至破坏，并发挥其性能、达到预定寿命的可靠性。

但是，目前涉及到标准规定的试验方法只规定了试验条件、试验装备、试验程序等内容，并未涉及到具体产品振动试验方法的实施过程，即通常要考虑到振动试验夹具设计、传感器的应用，才能保证在试验过程中，要尽可能不失真的将振动台输出的能量传递给产品，以达到模拟考核产品抗振强度的目的。

发明内容

本发明的目的是为了解决航空发动机用点火装置振动试验过程的标准化，流水化程序问题，通过通用振动试验夹具设计、材料选择、夹具、产品安装，以及传感器应用，将振动台的能量完全传递给点火装置，使点火装置感受到振动测试量，从而确认产品的可靠度以及提前将质量不合格产品在出厂前筛检出来。

本发明的技术方案为：

所述一种航空发动机用点火装置振动试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：通过振动夹具将待测试航空发动机点火装置安装在振动试验台上；

所述振动夹具选择铝合金或镁合金材料；所述振动夹具采用圆形板状结构，且振动夹具的表面粗糙度小于等于待测试航空发动机点火装置表面粗糙度要求；根据振动试验台安装面的安装孔位置与尺寸，在圆形板状结构的振动夹具上设计相应的安装沉孔，并采用钢丝螺套将振动夹具固定在振动试验台上；待测试航空发动机点火装置通过钢丝螺套紧固安装在振动夹具中心位置处，使待测试航空发动机点火装置和振动夹具的组合质心落在振动试验台的中心线上；

步骤2：在振动试验台上安装振动传感器；

所述振动传感器的安装方向与实际振动方向保持一致；当进行水平方向振动试验时，振动传感器的控制点选择在振动夹具与振动试验台之间的刚性连接点，以及振动试验台的侧面；当进行垂直方向振动试验时，振动传感器的控制点选择在待测试航空发动机点火装置盒体侧面中心处；振动传感器底座通过胶粘方式固定，振动传感器的接线用胶布固定在试验台振动台面的外围；

步骤3：在振动试验台控制模块中设置每个方向的振动试验时间，开启整个试验，并在试验过程中观察实际测试振动曲线是否有超标测量现象，如有，则停止试验，调整振动传感器的控制点和/或灵敏度后再次试验，直至整个试验结束，拆除待测试航空发动机点火装置、拆除振动夹具、关闭振动试验台，断开电源。

有益效果

本发明提供了航空发动机点火装置振动试验过程操作的标准步骤；解决了产品振动试验的准确性以及批量产品振动试验结果的一致性问题；解决了夹具设计时材料选择、形状设计、夹具粗糙度要求、点火装置在夹具上安装位置的确定、点火装置在夹具上的紧固方式等问题，通过振动夹具的合理设计，保证点火装置与振动试验台的刚性连接；在振动试验过程中采用传感器进行监测，从传感器灵敏度选择、传感器安装角度、传感器控制点的选择、传感器的固定、传感器的接线等方面进行说明，确保试验过程中振动试验过程中信号检测结果的可靠性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1点火装置在振动试验夹具上的安装位置；

图2随机振动试验条件；

图3随机振动试验试验结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例以DHZ-29电点火装置进行水平滑台+X向随机振动试验为例，产品要求按《电子产品环境应力筛选方法》(编号：GJB1032-90)第5.2条，试验量值如图2示，试验时间为5min。

1.振动夹具设计

1.1振动夹具材料：选择刚度大质量轻的铝合金、镁合金。DHZ-29振动夹具采用铝合金材料，材料牌号为5A06，材料标准为YS/T213-1994，板厚为(30±2)mm。因为用铝合金、镁合金材料制作的夹具比刚度大即质量轻，对振动试验影响小，而传递力或参数性能很好。

1.2振动夹具设计：设计为圆形板状结构。由于DHZ-29点火装置结构为盒体，底端面四角有四个呈中心对称的安装孔，该安装孔尺寸为4—Φ6^+0.2，DHZ-29点火装置安装尺寸为65±0.2×220±0.2。因此根据试验台的结构设计为圆形板状结构，板厚为(30±2)mm，将其作为DHZ-29点火装置与振动试验台的转接板。

1.3振动夹具粗糙度要求：如果DHZ-29点火装置产品粗糙度R＝1.6μm小于振动夹具粗糙度时，长时间进行振动试验，就会造成点火装置表面外观质量的磨损，导致不可修复。这里DHZ-29点火装置产品粗糙度R＝1.6μm，所以振动夹具粗糙度R也选择为1.6μm。

1.4振动夹具在试验台上的安装：通常根据振动试验台滑台或垂直台面尺寸以及安装孔数量，在振动夹具上加工相应的沉孔数，且振动夹具的中心孔要与试验台中心孔重合。目的在于既保证振动夹具与试验台的可靠连接，又减少了台面螺纹的磨损。

1.5点火装置在振动夹具上的安装位置：点火装置的振动夹具上的安装孔也要与振动试验台的中心孔轴线对称。DHZ-29点火装置在振动夹具中的安装位置加工过程中，以圆盘振动夹具中心孔为基准、根据该DHZ-29点火装置的安装孔尺寸4—Φ6^+0.2，安装尺寸2-65±0.2×220±0.2的要求，分别钻四个5(直径)×0.8(螺距)×14.8(螺孔深度)螺纹底孔，然后进行攻丝，使点火装置在振动夹具上的安装孔与振动试验台的中心孔轴线对称。

1.6点火装置在振动夹具上的紧固方式：采用钢丝螺套对点火装置进行紧固。钢丝螺套是一种较为理想的内螺纹紧固件，它是用高强度、高精度、表面光洁的冷轧菱形不锈钢丝精确加工而成的一种弹簧状内外螺纹同心体。通常，铝合金或镁合金的振动夹具通常采用底孔中旋入钢丝螺套的连接方式，可增加连接强度，且试验成本较低。

2.传感器选择和使用

2.1传感器灵敏度的选择：灵敏度选择数值较大的进行试验中的监测。以LDSV850-440型振动试验台为列，按照图2随机振动试验条件，分别选择数值为9.78mv/g、9.98mv/g、103.6mv/g、104.2mv/g的四个传感器，试验结果如表1所示。

表1试验结果

从表1可以得出，当选择灵敏度为104.2mv/g时，与图2所示均方根加速度Grms＝6.06g更为接近。因此，在试验过程中，尽量选择灵敏度值较大的传感器进行试验过程检测，因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。

2.2传感器安装角度：传感器的安装方向要和实际振动方向保持一致。假设传感器的振动方向和实际振动不一致，其偏角为α，并设振动试验的加速度为a，则：

传感器测量值为a＇＝acosα； (1-1)

测量的相对误差为＝(a-a＇)/a＝a(1-cosα)/a＝1-cosα (1-2)

由式(1-2)可知，偏角α越大，测量结果的相对误差越大；加速度a越小，测量结果绝对误差越大。按以上公式分析，若传感器安装方向与振动方向保持一致，即α＝0°，则(1-2)中相对误差为0，(1-1)中传感器的测量值与其真值是一样。

因此，在振动试验时，要将传感器的安装方向要和实际振动方向保持一致。

2.3传感器控制点的选择：传感器控制点的选择是振动系统中不可缺少环节，它将测到的振动信号传递给控制系统，以控制振动台的位移、速度或加速度，安装时应选择合适位置。对于DHZ-29点火装置之类盒体结构的点火装置，通常在进行水平方向振动试验时，因为振动夹具与试验台已经可靠连接成为一体，控制点选择在夹具与振动台之间的刚性连接点，以及振动台的侧面，在进行垂直方向振动试验时，控制点选择在点火装置盒体侧面的中心处，确保采样位置的准确性；

2.4传感器的固定：选择502胶固定传感器。在点火装置振动试验过程中，通常选择使用螺栓固定、502胶连接两种方式进行固定。螺栓固定需要将传感器头部的螺纹固定在夹具或试验台上，安装比较牢固，缺点是固定位置不一定适合所用产品的所有振动要求，且通常在夹具安装传感器采取攻丝后螺钉紧固的方式，长时间振动，会损伤螺纹孔。因此，在点火装置振动试验过程中，通常选择在传感器底座涂抹502胶液。

2.5传感器的接线：传感器在接线时应保持传感器和测量仪器间的电缆接头等的良好绝缘和导电性，在振动试验时，应将连接电缆用胶布固定在试验台振动台面的外围处，以防止其在试验过程中因为频繁受到机械推力导致产生折弯现象，影响试验数据传输。

3.试验过程

打开振动试验台的振动试验控制软件，按照DHZ-29点火装置随机振动试验条件(如图2示)进行参数设计、开启设备配套的油泵、功率放大器，控制仪。开启整个试验，试验过程中注意观察电脑检测结果的实际测试振动曲线是否有超标测量等现象，若有超标，可从传感器的控制点选择、灵敏度选择等方面进行相应的调整，直至整个试验结束，拆除产品、拆除振动夹具、关闭试验台，断开电源。

从图3可看出，按图2随机振动试验条件进行试验要求的试验量值为Demand RMS值为6.065982，实际控制值Control RMS为6.082521，Control RMS实际控制加速度值和Demand RMS要求控制加速度值的试验结果无差异，振动试验过程可靠、稳定，实现了了预期的目的。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种航空发动机用点火装置振动试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：通过振动夹具将待测试航空发动机点火装置安装在振动试验台上；

所述振动夹具选择铝合金或镁合金材料；所述振动夹具采用圆形板状结构，且振动夹具的表面粗糙度小于等于待测试航空发动机点火装置表面粗糙度要求；根据振动试验台安装面的安装孔位置与尺寸，在圆形板状结构的振动夹具上设计相应的安装沉孔，并采用钢丝螺套将振动夹具固定在振动试验台上；待测试航空发动机点火装置通过钢丝螺套紧固安装在振动夹具中心位置处，使待测试航空发动机点火装置和振动夹具的组合质心落在振动试验台的中心线上；

步骤2：在振动试验台上安装振动传感器；

所述振动传感器的安装方向与实际振动方向保持一致；当进行水平方向振动试验时，振动传感器的控制点选择在振动夹具与振动试验台之间的刚性连接点，以及振动试验台的侧面；当进行垂直方向振动试验时，振动传感器的控制点选择在待测试航空发动机点火装置盒体侧面中心处；振动传感器底座通过胶粘方式固定，振动传感器的接线用胶布固定在试验台振动台面的外围；

步骤3：在振动试验台控制模块中设置每个方向的振动试验时间，开启整个试验，并在试验过程中观察实际测试振动曲线是否有超标测量现象，如有，则停止试验，调整振动传感器的控制点和/或灵敏度后再次试验，直至整个试验结束，拆除待测试航空发动机点火装置、拆除振动夹具、关闭振动试验台，断开电源。