स्वास्थ्य निगरानी के माध्यम से, बुद्धिमान असर समाधान के विकास से एयरोइंजन की विश्वसनीयता में सुधार करने में मदद मिलेगी। इस परियोजना का उद्देश्य अगली पीढ़ी के विमानों के लिए पूरी तरह से एकीकृत स्व-संचालित वायरलेस सेंसर प्रणाली सहित अल्ट्रा-हाई प्रोपल्शन दक्षता (यूएचपीई) के साथ ग्राउंड टेस्ट सत्यापन मशीन के लिए एक बुद्धिमान असर प्रणाली विकसित करना है। यह पेपर बुद्धिमान बीयरिंगों की मौजूदा तकनीकों का एक सिंहावलोकन प्रदान करता है, जो एकीकृत संवेदन प्रणाली की संरचना को दर्शाता है, एयरोइंजन द्वारा निगरानी किए जाने वाले मापदंडों और संवेदन प्रौद्योगिकियों के चयन के तरीकों पर ध्यान केंद्रित करता है। वर्तमान में, विकसित किए गए अधिकांश बुद्धिमान बीयरिंगों का उपयोग ऑटोमोबाइल, रेलवे और अन्य उद्योगों में किया जा सकता है। उनकी उपलब्धता सीमित है और वे कठोर वातावरण (जैसे उच्च तापमान और उच्च कंपन स्तर) के लिए उपयुक्त नहीं हैं जो जेट इंजन अनुभव करते हैं। प्राथमिक निगरानी सामग्री में कंपन, तापमान, भार, स्पिंडल आंदोलन, गति और पहनने वाले मलबे शामिल हैं। इंजन के अंदर चरम वातावरण के साथ-साथ आकार, वजन, संवेदनशीलता, कार्य आवृत्ति बैंड, स्थापना विधि, डेटा प्रसंस्करण आवश्यकताओं और ऊर्जा संग्रह और वायरलेस ट्रांसमिशन की ऊर्जा खपत के तहत स्थायित्व की वर्गीकरण पद्धति के आधार पर उपयुक्त संवेदन तकनीक का चयन करें।
Iपरिचय
रोलिंग बेयरिंग जेट इंजन के सबसे महत्वपूर्ण भागों में से एक है। जेट इंजन बेयरिंग की स्थिति की निगरानी बियरिंग की खराबी का पता लगाने और बियरिंग के जीवन की भविष्यवाणी करने में मददगार है। विकसित बुद्धिमान एकीकृत संवेदन असर ऑनलाइन स्थिति निगरानी का एहसास कर सकता है। असर को बुद्धिमान असर कहा जाता है, जो छोटे कम-शक्ति वाले सेंसर से बना होता है और इसमें वायरलेस संचार और डेटा ट्रांसमिशन के लिए स्वयं ऊर्जा आपूर्ति क्षमता होती है। दृष्टि का बुद्धिमान असर क्षेत्र ऑनलाइन स्थिति की निगरानी को एक नए स्तर पर बढ़ावा देगा। हालाँकि, वर्तमान में, अधिकांश मौजूदा बुद्धिमान असर वाली तकनीकों का उपयोग ऑटोमोबाइल, रेलवे, पवन ऊर्जा उपकरण, आदि में किया जा सकता है। अत्यधिक उच्च धुरी गति, उच्च कंपन आवृत्ति और जेट इंजनों की जटिल और चुनौतीपूर्ण वातावरण और परिचालन स्थितियों के कारण। उच्च तापमान, जेट इंजनों में उपयोग किए जा सकने वाले बुद्धिमान बीयरिंगों का विकास बहुत सीमित है। एक जेट इंजन के मुख्य शाफ्ट और एक टर्बाइन के बियरिंग्स को क्रमशः 200 डिग्री और 300 डिग्री के तापमान के संपर्क में रखा जाता है। उच्च तापमान चिकनाई वाला तेल भी सेंसर के लिए कठोर वातावरण प्रस्तुत करता है। अन्य चुनौतियों में सीमित इनपुट पावर, सीमित स्थान और वायर्ड चैनलों की उपलब्धता और बाजार में उच्च तापमान प्रतिरोधी इलेक्ट्रॉनिक घटकों की अनुपलब्धता शामिल है। इसके अलावा, जेट इंजन बेयरिंग के आसपास चुंबकीय सेंसर या सामग्री का उपयोग सख्ती से प्रतिबंधित है, क्योंकि वे धातु के मलबे को सोख सकते हैं और रुकावट पैदा कर सकते हैं। जेट इंजनों में, सीलबंद धातु के मामलों में बीयरिंग स्थापित किए जाते हैं, जो वायरलेस डेटा ट्रांसमिशन को गंभीर रूप से सीमित करते हैं। इसलिए, हालांकि प्रौद्योगिकी ने हाल के वर्षों में महत्वपूर्ण प्रगति की है, जेट इंजनों के लिए बुद्धिमान बीयरिंगों का अनुसंधान और विकास अभी भी एक चुनौती है।
इस काम का पहला चरण कठोर वातावरण में जहां जेट इंजन स्थित है, साथ ही साथ बुद्धिमान असर में सेंसर एकीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले सेंसर घटकों को निर्धारित करना है जो असर की स्थिति का संकेत देने वाले मापदंडों की एक श्रृंखला को माप सकते हैं। उसी समय, हम एक ऊर्जा संग्रह तकनीक विकसित करते हैं जो डेटा को वायरलेस रूप से एकत्र और प्रसारित कर सकती है, जो बुद्धिमान बीयरिंगों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।
परियोजना का मुख्य उद्देश्य
* बाजार पर सेंसर की पहचान करें जो जेट इंजन बियरिंग्स की स्थिति की निगरानी के लिए उपयुक्त हैं, विशेष रूप से वे जो जेट इंजनों के उच्च तापमान और संक्षारक स्नेहक तेल वातावरण में काम कर सकते हैं, और जेट इंजनों में उनका उपयोग कर सकते हैं;
*ऊर्जा खपत को कम करने के लिए कम शक्ति वाले सेंसर की पहचान करें;
*जेट इंजन वातावरण के लिए उपयुक्त ऊर्जा संग्रहण तकनीकों की पहचान करना और उनका विकास करना;
*सेंसर प्रणाली की ऊर्जा खपत का अनुकूलन करें और ऊर्जा वितरण रणनीति विकसित करें;
*जेट इंजन के मेटल चेसिस के जरिए डेटा ट्रांसमिशन के लिए वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टम विकसित करें।
चयनित प्रौद्योगिकी और बुद्धिमान सेंसर प्रणाली को सत्यापित करने के लिए, भागों और छोटे असर स्तरों पर परीक्षणों की एक श्रृंखला प्रयोगशाला में की जाएगी। जेट इंजनों के वास्तविक वातावरण का अनुकरण करने के लिए एक परीक्षण सिर को छोटे बीयरिंगों के परीक्षण बिस्तर के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह पत्र बुद्धिमान असर वाले सेंसर घटकों के विकास पर केंद्रित है। सबसे पहले, यह पेपर मौजूदा बुद्धिमान असर तकनीक को सारांशित करता है और जेट इंजन वातावरण में सेंसर सिस्टम के सामने आने वाली चुनौतियों पर चर्चा करता है। उसके बाद, यह पेपर सेंसर चयन की विधि और बुद्धिमान असर की संरचना का वर्णन करता है, और अंत में निष्कर्ष देता है।
बुद्धिमान असर प्रौद्योगिकी का सारांश
पिछले तीन दशकों में सेंसिंग बियरिंग्स के विकास में बहुत काम किया गया है। प्रारंभ में, अनुसंधान ने उन मापदंडों को मापने के लिए असर पर कई सेंसर स्थापित करने पर ध्यान केंद्रित किया जो असर की स्थिति को इंगित कर सकते हैं। असर की स्थिति की ऑनलाइन निगरानी के लिए कंपन, गति और तापमान को सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर माना जाता है। इसके बाद लोड और लुब्रिकेशन मॉनिटरिंग को शामिल करने के लिए इसका विस्तार किया जाता है।
बुद्धिमान बीयरिंगों के विकास में बुद्धिमान इकाइयों की स्थापना एक महत्वपूर्ण पहलू है। सेंसर यूनिट को पहले बेयरिंग पेडस्टल पर स्थापित किया गया था, जिसे सेंसर को असर वाली रिंग में एम्बेड करने के लिए विकसित किया गया था। बाजार पर उपलब्ध अधिकांश बीयरिंगों के सेंसर वायर्ड रीफर्बिश्ड रिंग सिस्टम के माध्यम से जुड़े हुए हैं। इन बीयरिंगों में से अधिकांश का उपयोग मोटर वाहन और रेलवे उद्योगों में किया जा सकता है, जैसे कि रेलवे उद्योग में एकीकृत सेंसर के साथ एक्सल बॉक्स असर इकाई में स्थापित होने वाली आस्तीन। एक शब्द में, सेंसिंग बेयरिंग तकनीक के विकास में बड़ी प्रगति हुई है। हालाँकि, अब तक, एक्सल बॉक्स बियरिंग्स, NSK मोशन एंड कंट्रोल, एक्टिव सेंसर बियरिंग्स और इंटीग्रेटेड रोटरी सेंसर बियरिंग्स जैसी उपलब्ध वस्तुओं की संख्या अभी भी सीमित है। अनुसंधान का फोकस सेंसिंग बेयरिंग (वायर्ड सेंसर यूनिट) से इंटेलिजेंट बियरिंग (सेल्फ पावर्ड वायरलेस सेंसर सिस्टम) में स्थानांतरित हो गया है। बुद्धिमान बीयरिंगों की ऑनलाइन निगरानी के लिए बिजली की आपूर्ति को हटाने के लिए, वायरलेस सेंसर सिस्टम और ऊर्जा संग्रह के लिए स्वयं संचालित सेंसर इकाइयां बहुत लोकप्रिय हैं। हालांकि, स्व-ऊर्जा आपूर्ति और वायरलेस सेंसर सिस्टम के साथ बुद्धिमान असर अभी भी अनुसंधान और विकास के चरण में है, और बाजार में अभी तक कोई उत्पाद नहीं है? इसी तरह, पतली फिल्म सेंसर और एमईएमएस के विकास ने सेंसर को बीयरिंग के आंतरिक और बाहरी रिंग में एम्बेड करने के लिए अनुसंधान का ध्यान केंद्रित किया है। सेंसिंग और इंटेलिजेंट बियरिंग तकनीकों का अधिकांश विकास रेलवे और ऑटोमोबाइल उद्योगों पर लागू किया गया है, लेकिन जेट इंजन बियरिंग्स पर कम ध्यान दिया गया है। परंपरागत रूप से, जेट इंजन बेयरिंग की निगरानी कंपन और तेल मलबे की निगरानी को मापकर की जाती है। इस शोध का उद्देश्य नई पीढ़ी के जेट इंजन के लिए एक एकीकृत इंटेलिजेंट बेयरिंग सिस्टम विकसित करना है, जो इंटेलिजेंट बेयरिंग तकनीक के मौजूदा ज्ञान और जेट इंजन बियरिंग की परिचालन स्थितियों पर आधारित है।
जेट इंजनों के लिए बुद्धिमान बियरिंग विकसित करने में चुनौतियाँ
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, हालांकि अन्य क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले स्मार्ट बीयरिंग विकसित किए गए हैं, फिर भी कुछ बड़ी चुनौतियों के कारण जेट इंजनों के लिए स्मार्ट बीयरिंग उपलब्ध नहीं हैं। इस अध्ययन के प्रारंभिक चरण में, ये चुनौतियाँ स्पष्ट हो गईं, जिससे जेट इंजनों के लिए सेंसर तकनीकों की पहचान करने में मदद मिली।
जेट इंजन बीयरिंग उच्च गति (3,000आरपीएम - 10,000आरपीएम), उच्च तापमान (> 200 डिग्री) और उच्च कंपन (> 100 ग्राम) पर काम करते हैं। इसके अलावा, जेट इंजन गर्मी को स्टोर करने के लिए तथाकथित गर्म सोखने की स्थिति में रहता है, जो इंजन के काम करना बंद करने के बाद भी गर्मी को नष्ट नहीं कर सकता है, इस प्रकार असर तापमान को 250 डिग्री तक बढ़ा देता है।
जेट इंजनों के वातावरण का अनुकरण करने के लिए, बीयरिंगों के नियोजित परीक्षण 150 डिग्री से 250 डिग्री पर किए जाएंगे। अधिकांश मौजूदा इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए यह एक बड़ी चुनौती है, क्योंकि वे केवल 80 डिग्री तक के वातावरण में ही काम कर सकते हैं। उच्च तापमान वातावरण के लिए उपयुक्त सेंसर और संबंधित तकनीकों को खोजना जेट इंजनों के लिए बुद्धिमान बीयरिंगों के विकास में मुख्य बाधा है। 90 प्रतिशत से अधिक एक्सेलेरोमीटर को 80 डिग्री से नीचे के वातावरण में उपयोग के लिए डिज़ाइन और निर्मित किया गया है।
दूसरी चुनौती उच्च धुरी गति (3,000rpm - 10,000rpm) है, जो उच्च आयाम के साथ एक उच्च कंपन वातावरण बनाती है। यह न केवल सेंसर के स्थायित्व में सुधार करना अधिक कठिन बना देता है, बल्कि कंपन, पिंजरे की गति और अन्य मूल्यों को मापने के लिए एक बड़ी चुनौती बन जाता है (विवरण के लिए नीचे देखें)। इसके अलावा, जेट इंजनों के प्रदर्शन का अनुकरण करने के लिए, परीक्षण बेंच पर छोटे बियरिंग्स का उपयोग किया जाता है, इसलिए यह उच्च गति (25,000 आरपीएम और 30,000 आरपीएम के बीच) तक चलेगा। जेट इंजनों के समान पिच व्यास प्राप्त करने के लिए।
तापमान सीमाओं के अलावा, जेट इंजनों के लिए स्मार्ट बीयरिंगों को उचित ऊर्जा संग्रह प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके वायरलेस पावर और डेटा ट्रांसमिशन को सक्षम करने के लिए कम ऊर्जा खपत की आवश्यकता होती है। जेट इंजन के वातावरण में और भी प्रतिबंध हैं, जैसे कम ऊर्जा खपत की आवश्यकताएं (सीमित हवाई डेटा प्रसंस्करण और भंडारण के परिणामस्वरूप), छोटे सेंसर स्थापना स्थान, ग्राहकों की आवश्यकताओं को जोड़ने के बाद अनम्य इंजन डिजाइन, धातु के मलबे की रुकावट के कारण चुंबकीय सेंसर का उपयोग करने में असमर्थता , और ऑप्टिकल सेंसर का उपयोग करने में असमर्थता (तेल का उपयोग ऑप्टिकल प्रदर्शन में बाधा उत्पन्न करेगा)।
उच्च तापमान आवश्यकताओं को पूरा करने वाले सेंसर के लिए, उन्हें यह सुनिश्चित करने के लिए भी परीक्षण किया जाना चाहिए कि वे जेट इंजनों के उच्च तापमान (जैसे 180 डिग्री) स्नेहन तेल के संपर्क में आ सकते हैं। सामान्य तौर पर, जेट इंजन गैस इंजन ऑयल और/या हाई थर्मल स्टेबिलिटी (HTS) ऑयल का इस्तेमाल करते हैं। ये तेल आक्रामक होते हैं और लंबे समय तक उच्च तापमान वातावरण में सेंसर को रासायनिक क्षति पहुंचा सकते हैं। स्नेहक इंजन में सेंसर के कनेक्टर्स और केबल को भी नुकसान पहुंचा सकते हैं।
उच्च तापमान के संबंध में, यदि सेंसर को असर / आवास से चिपकाना आवश्यक है, तो आपको उपयुक्त चिपकने वाला या एपॉक्सी राल चुनना होगा, क्योंकि अधिकांश चिपकने वाले उच्च तापमान में उपयोग नहीं किए जा सकते हैं। उपयोग करने से पहले चिपकने वाले पर संक्षारक तेल पर्यावरण के प्रभाव का भी निरीक्षण किया जाएगा। चयनित सेंसर और उसके कनेक्टर और केबल को सत्यापित करने के लिए, इस अध्ययन ने उच्च तापमान स्नेहन तेल वातावरण में एक छोटे से असर परीक्षण बेंच में एकीकृत करने से पहले एक पूर्व-परीक्षण किया।
सेंसर का चयन
एकीकृत बुद्धिमान बीयरिंगों के विकास में सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है जेट इंजन बीयरिंगों की परिचालन स्थितियों के लिए उपयुक्त शेल्फ (सीओटीएस) सेंसर से वाणिज्यिक सावधानीपूर्वक चयन करना। प्रारंभ में, घुड़सवार / एम्बेडेड बीयरिंगों में पूरी तरह से एकीकृत स्मार्ट बीयरिंगों के विकास से पहले, परीक्षण बेंच पर पैडस्टल में सेंसर लगाए गए थे। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यह बुद्धिमान बीयरिंगों के विकास के दौरान कंपन, तापमान, पिंजरे की गति, धुरी विस्थापन और भार को मापने में सक्षम सेंसर का उपयोग करने के लिए माना जाता है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि स्मार्ट बियरिंग के लिए सबसे उपयुक्त सेंसर का चयन किया गया है, चित्र 1 में दिखाए गए तरीके का उपयोग करके COTS सेंसर का चयन किया जाता है। एयरोस्पेस उद्योग में, लागत कम करने के लिए, COTS सेंसर आधारित समाधानों पर अधिक से अधिक ध्यान दिया गया है। जेट इंजनों में तैनात किए जाने वाले किसी भी COTS सेंसर को एयरोस्पेस उद्योग द्वारा उल्लिखित उच्च प्रदर्शन मानकों को पूरा करने की आवश्यकता होती है। सेंसर का चयन साहित्य और मानकों, असर डिजाइन, असर पर्यावरण और परिचालन स्थितियों और अन्य आवश्यकताओं से प्राप्त निगरानी की जानकारी और ज्ञान पर आधारित है। चयन प्रक्रिया को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है: क) सही विधियों और प्रौद्योगिकियों की पहचान; बी) पूर्व कला के लिए सबसे उपयुक्त सेंसर की पहचान। पहला भाग विशिष्ट मापदंडों के मापन के लिए लागू तकनीकों की पहचान करता है। उदाहरण के लिए, असर तापमान को मापने के लिए कई उपलब्ध तरीके हैं, जैसे कि थर्मोकपल, एमईएमएस तकनीक, आदि। इस एप्लिकेशन के लिए, एमईएमएस तकनीक के बजाय थर्मोकपल का चयन करने का कारण यह है कि थर्मोकपल को विद्युत ऊर्जा इनपुट करने की आवश्यकता नहीं है और कर सकते हैं एक विस्तृत श्रृंखला में तापमान मापें। पहले भाग में पहचानी गई तकनीकों के आधार पर, दूसरा भाग विशिष्ट सेंसरों के चयन (मॉडलिंग और निर्माण) पर केंद्रित है।
जेट इंजनों के स्मार्ट बियरिंग्स के लिए कंपन, पिंजरे की गति और भार को मापने में सक्षम सेंसर का चयन करें। निम्नलिखित उपखंड चयन का विवरण प्रदान करते हैं।
01 कंपन
कंपन की निगरानी स्थिति की निगरानी के लिए सबसे महत्वपूर्ण और आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधियों में से एक है, क्योंकि कंपन निगरानी दोषपूर्ण घटकों की पहचान करने के लिए असर की विशिष्ट विशेषता आवृत्ति के अनुसार नैदानिक जानकारी प्रदान कर सकती है। असर संभोग सतह पर भी छोटे दोष, यदि समय पर पता नहीं चला, तो असर विफलता हो सकती है। ज्यामिति के अनुसार, रोलिंग तत्वों की संख्या और स्पिंडल गति, रोलिंग बियरिंग्स के दोष एक विशिष्ट आवृत्ति उत्पन्न करेंगे। अपेक्षित दोष आवृत्ति की गणना संदर्भ 16 में दिए गए सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है। इन आवृत्तियों का पता लगाने से जेट इंजन बीयरिंगों के जीवन की भविष्यवाणी करने में मदद मिलती है। नियोजित असर परीक्षणों के लिए, अपेक्षित दोष आवृत्ति की गणना असर डिजाइन और धुरी गति के आधार पर की गई है। ये गणना परीक्षण असर के लिए उपयुक्त सेंसर का चयन करने के लिए जानकारी प्रदान करती हैं।
कंपन को प्रभावी ढंग से मापने के लिए, कंपन को मापने के लिए सेंसर का उपयोग किया जाएगा? यह संपर्क क्षेत्र (लोड क्षेत्र के पास) के बगल में असर पर स्थापित है, जहां असर का रोलिंग तत्व सीधे रेसवे से संपर्क करता है। लोड के पास का क्षेत्र जहां सेंसर स्थापित है, जेट इंजन असर का उच्च तापमान वाला क्षेत्र भी है, और तापमान 250 डिग्री तक हो सकता है। जेट इंजन की तीव्र गति उच्च दोष आवृत्ति की ओर ले जाती है। इसलिए, चार्जिंग मोड एक्सेलेरोमीटर तकनीक आवश्यकताओं को पूरा करती है, जबकि विस्थापन और कंपन आधारित प्रौद्योगिकियां उपयुक्त नहीं हैं।
In addition to the stringent requirements for the accelerometer temperature and frequency range, the sensor resonant frequency is also important. For the required frequency range (>25kHz), गुंजयमान आवृत्ति एक्सेलेरोमीटर ऑपरेटिंग आवृत्ति से कम से कम दोगुनी होनी चाहिए? ट्रिपल। इसका मतलब है कि एक्सेलेरोमीटर में कम से कम 50 kHz की गुंजयमान आवृत्ति होती है। एक्सेलेरोमीटर की प्रतिध्वनि और परिचालन आवृत्ति संवेदनशीलता के व्युत्क्रमानुपाती होती है, अर्थात अनुनाद आवृत्ति जितनी अधिक होगी, संवेदनशीलता उतनी ही कम होगी और इसके विपरीत। इस मामले में, उच्च अनुनाद आवृत्ति को प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि संवेदनशीलता को एम्पलीफायर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।
स्थापना विधि सेंसर का चयन करते समय विचार किया जाने वाला एक अन्य कारक है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि एक्सेलेरोमीटर उच्च कंपन और उच्च तापमान वातावरण में असर पर सुरक्षित रूप से लगाया गया है, केवल बोल्ट और स्क्रू माउंटेड सेंसर उपलब्ध हैं। चिपकने वाली स्थापना द्वारा असर पर एक्सेलेरोमीटर को चिपकाना संभव नहीं है, क्योंकि यह न केवल संचालन और अनुनाद आवृत्ति को कम करेगा, बल्कि कंपन एटेन्यूएटर के रूप में भी कार्य करेगा। इसके अलावा, उच्च तापमान वातावरण में, चिपकने की क्षमता समय के साथ कम हो जाएगी, जो दीर्घकालिक संचालन की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है।
चयन पद्धति में परिभाषित मानदंडों के अनुसार, विभिन्न निर्माताओं द्वारा प्रदान किए गए सैकड़ों COTS एक्सेलेरोमीटर की जांच की गई, और केवल आठ सेंसर ऑपरेटिंग आवृत्ति, अनुनाद आवृत्ति और अन्य विशेषताओं की आवश्यकताओं को पूरा करते थे। धुरी की गति बहुत तेज है (25, 000 आरपीएम - 30, 000 आरपीएम); इसलिए, यह उम्मीद की जाती है कि स्पेक्ट्रम के उच्च अंत की ओर दोष आवृत्ति भी विकसित होगी। 5 और 10 की हार्मोनिक आवृत्तियों पर, अपेक्षित दोष आवृत्तियाँ क्रमशः 28 kHz और 56 kHz हैं। इन एक्सीलरोमीटरों की ऑपरेटिंग और अनुनादी आवृत्तियाँ क्रमशः 15kHz और 45kHz से अधिक हैं। उच्चतम गुंजयमान आवृत्ति वाले दो एक्सेलेरोमीटर क्रमशः 90kHz और 100kHz की आवृत्तियों के साथ चुने गए हैं। दोनों एक्सेलेरोमीटर की ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी 20kHz है। इसके अलावा, 30kHz तक ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी वाले सेंसर हैं। हालाँकि, दी गई ऑपरेटिंग आवृत्ति अन्य एक्सेलेरोमीटर की तुलना में अधिक है, लेकिन गुंजयमान आवृत्ति असर दोष आवृत्ति द्वारा उत्पन्न हार्मोनिक आवृत्ति के भीतर आती है। इसलिए, इस एक्सेलेरोमीटर का उपयोग अव्यावहारिक है और परीक्षण में इसका उपयोग नहीं किया जाएगा।
02 पिंजरे की गति
जेट इंजनों में, असर वाले घटकों की घूर्णन गति बहुत तेज होती है, और रेसवे और रोलिंग तत्वों के बीच फिसलने से शुरुआती विफलता होगी। संभोग सतहों के बीच सापेक्ष फिसलने से बड़ी मात्रा में सतह कतरनी तनाव पैदा होगा। हाई-स्पीड रोटेशन में बियरिंग्स के लिए, स्लाइडिंग से रोलिंग तत्व की वास्तविक गति सैद्धांतिक मूल्य से कम हो जाएगी। कंपन द्वारा स्लिप प्रभाव की निगरानी नहीं की जा सकती, लेकिन पिंजरे की गति को मापकर इसकी निगरानी की जा सकती है।
पिंजरे की घूर्णी गति को गैर-संपर्क विधियों जैसे एड़ी करंट, कैपेसिटिव सेंसर, मैग्नेटिक सेंसर और ऑप्टिकल सेंसर द्वारा मापा जा सकता है। हालांकि, कई कारणों से, जेट इंजन का कठोर वातावरण चुंबकीय, कैपेसिटिव और ऑप्टिकल सेंसर के उपयोग को सीमित करता है। उदाहरण के लिए, हवा के तेल टैंक में चुंबकीय घटकों को डालने की अनुमति नहीं है, क्योंकि चुंबकीय संवेदक खतरे के कारण मलबे को इकट्ठा करेंगे। ऑप्टिकल सेंसर सटीक माप नहीं कर सकते हैं क्योंकि प्रकाश स्नेहक तेल वातावरण में फैलता है और बिखरता है। कैपेसिटिव सेंसर की मापने की सीमा सीमित है, और चिकनाई वाले तेल का मापने की सटीकता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
एडी वर्तमान सेंसर जेट इंजन के असर पिंजरे की घूर्णन गति को मापने के लिए सभी आवश्यकताओं को पूरा करता है, जिसमें उच्च तापमान, उच्च घूर्णन गति और इंजन असर के आसपास उपलब्ध स्थान शामिल है। पिंजरे की गति को प्रत्येक गेंद के लिए एडी करंट डिटेक्शन जांच से गुजरने के समय की गणना करके मापा जाता है। जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, हर बार गेंद जांच से गुजरती है, चुंबकीय क्षेत्र के हस्तक्षेप के कारण एक विकृत वर्ग तरंग उत्पन्न होगी। जब एक निश्चित दर पर पहुंचने पर एक नाड़ी उत्पन्न होती है, तो इस दर को स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी कहा जाता है और पिंजरे की गति से गेंदों की संख्या को गुणा करके इसकी गणना की जा सकती है। अंडरसिज्ड टेस्ट बेंच पर असर के लिए, पिंजरे की गति का सैद्धांतिक मूल्य स्पिंडल गति का लगभग आधा है। 12500 आरपीएम और 15000 आरपीएम के बीच, गेंदों की संख्या 20 है। परिणामी स्विचिंग आवृत्ति 250000 और 300000 के बीच है। इस तरह के उच्च स्विचिंग आवृत्ति मान को मापना अधिकांश सीओटीएस सेंसर के लिए एक चुनौती है। तापमान, जांच रेंज और प्रतिक्रिया समय, गेंद की सतह क्षेत्र और तेल विसर्जन जैसे अन्य कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है, जेट इंजन बीयरिंग के लिए उपयुक्त एड़ी वर्तमान सेंसर का चयन करना चुनौतीपूर्ण हो जाता है।
अंजीर। 2 स्विचन आवृत्ति के साथ पिंजरे की घूर्णी गति को मापना
हवा के तेल के खांचे में असर के आसपास का तापमान 200 डिग्री तक हो सकता है। एक विशिष्ट एड़ी करंट सेंसर में इलेक्ट्रॉनिक घटकों से जुड़ी एक संवेदन इकाई होती है, जो 80 डिग्री के उच्च तापमान का सामना कर सकती है। इस समस्या का समाधान इलेक्ट्रॉनिक घटकों से संवेदन इकाई को अलग करने के लिए केबलों का उपयोग करना है। दुर्भाग्य से, यह सेंसर के प्रतिक्रिया समय को बहुत धीमा कर देगा और स्विचिंग आवृत्ति को कम करेगा। अधिकांश एड़ी वर्तमान सेंसर की स्विचिंग आवृत्ति जो उच्च तापमान पर उपयोग की जा सकती है, केवल कुछ सौ हर्ट्ज तक पहुंच सकती है, जबकि जेट इंजन धारक गति माप की स्विचिंग आवृत्ति लगभग कई हजार हर्ट्ज है। एक संभावित समाधान पिंजरे में निचोड़ लागू करना है जिसे प्रत्येक चक्र के लिए टरबाइन सेंसर द्वारा मापा जा सकता है। हालांकि, यह मौजूदा जेट इंजन बेयरिंग डिजाइनों को बदलने की व्यवहार्यता पर आधारित है।
एड़ी वर्तमान जांच का विकल्प अक्सर इसकी माप सीमा, जांच क्षेत्र और माप लक्ष्य आकार पर आधारित होता है। इसी तरह, माप सीमा सीधे जांच के आकार से संबंधित होती है, अर्थात जब जांच का आकार बढ़ता है, तो माप सीमा भी बढ़ जाती है, और इसके विपरीत। हालांकि, किसी दिए गए लक्ष्य के लिए, यह अनुशंसा की जाती है कि जांच का आकार लक्ष्य आकार से कम या उसके बराबर हो (चित्र 2 देखें)। पहचान को अधिकतम करने के लिए, मापने वाली वस्तु (जैसे पिंजरा) का आकार अधिमानतः आयताकार होना चाहिए (चित्र 2 देखें)। यदि यह एक बॉल बेयरिंग है, तो एड़ी की वर्तमान जांच का दृश्य सतह क्षेत्र बहुत छोटा है, इसलिए छोटी जांच का चयन करना बेहतर है। हालांकि, यह बदले में जांच की माप सीमा को कम कर देगा। इसे समायोजित किया जा सकता है अगर सेंसर असर के बगल में लगाया जाता है। इसके अलावा, उच्च गति पर घूमने वाले पिंजरे में थोड़ी मात्रा में अक्षीय विस्थापन हो सकता है, जिसके लिए ऑपरेशन के दौरान असर से संपर्क से बचने के लिए सेंसर को सुरक्षित दूरी पर स्थापित करने की आवश्यकता होती है।
चयन प्रक्रिया में सभी चुनौतियों के साथ, यह पाया गया कि केवल दो एड़ी की वर्तमान जांच शर्तों को पूरा करती है, और उन्हें बुद्धिमान बीयरिंगों के विकास के लिए चुना गया था। असर प्रतिधारण को मापने के लिए इन दो जांचों को छोटे असर परीक्षण बेंच पर परीक्षण किया जाएगा? घूर्णन गति की क्षमता का मूल्यांकन किया जाएगा। बाद में परियोजना में विशेष रूप से डिजाइन किए गए पिंजरों की व्यवहार्यता का भी पता लगाया जाएगा।
03 भार
जेट इंजन अक्षीय और रेडियल दोनों भार वहन करता है। असर पर लोड की रीयल-टाइम निगरानी जटिल परिचालन स्थितियों के तहत इंजन की गतिशील स्थिति को समझने में मदद कर सकती है। भार कोशिकाओं का उपयोग आमतौर पर भार को मापने के लिए किया जाता है, लेकिन उनके भारी वजन और आकार के कारण, वे व्यावहारिक नहीं होते हैं, इसलिए वे जेट इंजन बीयरिंग के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं। इसलिए, इस एप्लिकेशन में, स्ट्रेन गेज के साथ फिक्स्ड बियरिंग रिंग के लोचदार विरूपण को मापकर लोड का मूल्यांकन करने के लिए एक वैकल्पिक विधि का चयन किया जाता है। तनाव को मापने के लिए कई तरीके हैं, और उनमें से तीन जेट इंजनों के कठोर वातावरण पर लागू हो सकते हैं, जिनमें प्रतिरोध तनाव गेज, प्रकाश झंझरी और सतह ध्वनिक तरंग उपकरण शामिल हैं। प्रकाश झंझरी माप प्रणाली बहुत बड़ी है और संचालन का समर्थन करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसी तरह, जेट इंजनों के कठोर वातावरण में तनाव को मापने में सक्षम होने के लिए SAW सेंसर को और विकसित करने की आवश्यकता है। इसलिए, जेट इंजन असर के तनाव को मापने के लिए इस परियोजना में प्रतिरोध तनाव गेज का चयन किया गया है।
बाहरी रिंग के लोचदार विरूपण को मापने के लिए, तनाव गेज को सीधे असर (निश्चित) बाहरी रिंग पर स्थापित करने की सिफारिश की जाती है। तनाव गेज असर के बाहर स्थापित किया जाएगा, और रेडियल और अक्षीय उपभेदों को द्वितीयक पक्ष के साथ मापा जाएगा। बाहरी रिंग पर, तनाव गेज 250 डिग्री सेल्सियस तक उच्च तापमान के संपर्क में है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, लंबे समय से संवेदन को पूरा करने के लिए एक उपयुक्त चिपकने वाला (या चिपकने वाला) चुना जाना चाहिए। इसी तरह, समय की अवधि के बाद, स्नेहक की रासायनिक आक्रामकता भी बंधन प्रभाव को कमजोर कर देगी। इसलिए, स्ट्रेन गेज को आक्रामक चिकनाई वाले तेल से बचाना चाहिए। जब स्ट्रेन गेज कनेक्टर्स के बीच तेल का रिसाव होता है, तो यह तुरंत सेंसर की विफलता का कारण बनेगा।
इसके अलावा, ऑपरेशन के दौरान, जेट इंजन के बाहरी रिंग में गंभीर तापमान परिवर्तन होता है, और तनाव माप काफी हद तक इसके पर्यावरण के तापमान पर निर्भर करता है। सटीक तनाव माप परिणाम प्राप्त करने के लिए, तापमान मुआवजा लागू किया जाना चाहिए। इसे टी-टाइप स्ट्रेन गेज (चित्र 3 देखें) द्वारा महसूस किया जा सकता है, और प्लेट ब्रिज सर्किट की स्थापना करके डिफरेंशियल स्ट्रेन को मापा जा सकता है। हालांकि, असर वाले छल्ले पर सीमित स्थान उपलब्ध होने के कारण, विशेष रूप से रेसवे की तरफ, यह एक और चुनौती पेश करता है। चित्रा 3 से पता चलता है कि रेडियल तनाव को मापने के लिए, तनाव गेज को सामी के बाहर स्थापित किया जाना चाहिए। हालाँकि, परीक्षण की जाने वाली बाहरी रिंग की कुल चौड़ाई 5.5 मिमी है। सभी सीमाओं और आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, यह माना जाता है कि परीक्षण असर पर केवल दो प्रकार के टी-स्ट्रेन गेज लागू होते हैं। इन दो तनाव गेज के आयाम 5.6 मिमी × 5.6 मिमी (आयताकार) × 5.4 मिमी (गोल) हैं।
Cशामिल करना
प्रारंभिक शोध के माध्यम से, यह स्पष्ट है कि जेट इंजनों का कठोर वातावरण बुद्धिमान बीयरिंगों के विकास के लिए एक बड़ी चुनौती है। दो मुख्य चुनौतियाँ - उच्च तापमान और उच्च गति, साथ ही कई अन्य चुनौतियाँ भी जेट इंजन बियरिंग्स के लिए सेंसर की पसंद को सीमित करती हैं। साहित्य विवरण और उद्योग के अनुभव के आधार पर, जेट इंजन बीयरिंगों की निगरानी के लिए चुने गए सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर कंपन, तापमान, पिंजरे की गति, धुरी विस्थापन और भार हैं। एविएशन बियरिंग्स के लिए उपयुक्त सेंसिंग तकनीक का चयन करने के लिए एक पद्धति का उपयोग किया जाता है। सीओटीएस सेंसर की व्यापक जांच के बाद, यह पाया गया कि केवल कुछ सेंसर ही आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। भविष्य का काम छोटे असर वाले परीक्षण बिस्तर पर परीक्षण से पहले उच्च तापमान और तेल विसर्जन वातावरण में चयनित सेंसर के पूर्व परीक्षण पर केंद्रित होगा।
डब्ल्यूबीएम के बारे में अधिकपतला रोलर:
डब्ल्यूबीएम उच्च परिशुद्धता पतला रोलर्स का उत्पादन करता है: क्षमता: प्रति माह 10 मिलियन पीसी; अवशिष्ट क्षमता: प्रति माह 4 मिलियन पीसी; 5 रोलर उत्पादन लाइनें; 7 कोल्ड हेडिंग मशीन (3 राष्ट्रीय, 4 घरेलू); गर्मी उपचार क्षमता: प्रति दिन 9 टन।
आपका स्वागत हैडब्ल्यूबीएम से संपर्क करेंअधिक जानकारी के लिए!