Four models of tribological wear of turbine jet engine bearings based on methods of electrical generator signal analysis

The article describes test results of rolling bearings conducted on turbojets, with the simultaneous use of two diagnostics methods: FAM-C and FDM-A [7]. For these methods, no installation of additional sensors on the aircraft is needed - the on-board electric generators are used as sensors. The „FAM-C” method uses the aircraft’s alternating current (AC) tachometer generator, whereas the “FDM-A” method uses the direct current (DC) commutator-type generator. Spectrum of angular velocity of individual bearings manifests itself in high frequency ranges (60-240 Hz for the tachometer generator, 3-10 kHz for the DC generator), making the oscillation signal resistant to noise. This frequency modulated signal can be picked up by measuring instruments in any point of the aircraft electrical system. After detection the initial signal is obtained. Measurement analysis can be easily automated [10]. During detection, the carrier frequency is filtered off. Currently, with the simultaneous use of correlated FAM-C and FDM-A methods, four models of rolling bearings wear can be detected: increase of aggregate friction, seizure of rolling elements, increase of radial clearances, increase of axial clearance. This division was made on the basis of observing the technical condition of rolling bearings on many (around 30) turbojets during its normal operation.

Artykuł omawia wyniki badań łożysk tocznych przeprowadzonych na silnikach turboodrzutowych z jednoczesnym wykorzystaniem dwóch metod diagnostycznych: FAM-C i FDM-A [7]. W metodach tych nie trzeba instalować żadnych dodatkowych czujników - jako przetworniki wykorzystywane są prądnice pokładowe. W metodzie "FAM-C" wykorzystuje się prądnicę tachometryczną prądu przemiennego (AC), podczas gdy "FDM-A" wykorzystuje komutatorową prądnicę prądu stałego (DC). Widmo prędkości kątowej poszczególnych łożysk przenoszone jest przez prądnicę w pasmo wysokich zakresów częstotliwości (60-240 Hz dla prądnicy tachometrycznej, 3-10 kHz do prądnicy prądu stałego), dzięki czemu staje się bardzo odporne na zakłócenia. Ten modulowany częstotliwościowo sygnał może być odbierany przez przyrządy pomiarowe w każdym punkcie instalacji elektrycznej samolotu. Po detekcji odzyskiwany jest sygnał pierwotny. Analiza wyników z takiego pomiaru może być łatwo zautomatyzowana [10]. Podczas detekcji odfiltrowywana jest częstotliwość nośna. Przy jednoczesnym stosowaniu skorelowanych metod FAM-C i FDM-A, mogą być wykrywane cztery modele zużycia łożysk tocznych: zwiększonych oporów biernych, zaciśniętych elementów tocznych, zwiększanych luzów promieniowych, zwiększonych luzów osiowych. Podział ten został dokonany na bazie obserwacji stanu technicznego łożysk tocznych wielu (około 30- tu)egzemplarzy silników turboodrzutowych w czasie ich normalnej eksploatacji.