A través del monitoreo del estado, el desarrollo de soluciones de rodamientos inteligentes ayudará a mejorar la confiabilidad de los motores aeronáuticos. El objetivo de este proyecto es desarrollar un sistema de rodamientos inteligente para la máquina de verificación de pruebas en tierra con eficiencia de propulsión ultraalta (UHPE), incluido un sistema de sensores inalámbricos autoalimentados totalmente integrados para aviones de próxima generación. Este artículo proporciona una descripción general de las tecnologías existentes de rodamientos inteligentes, mostrando la estructura del sistema de detección integrado, centrándose en los parámetros que deben monitorear los motores aeronáuticos y los métodos de selección de las tecnologías de detección. En la actualidad, la mayoría de los rodamientos inteligentes que se han desarrollado se pueden utilizar en la industria del automóvil, el ferrocarril y otras industrias. Su disponibilidad es limitada y no son adecuados para el entorno hostil (como altas temperaturas y altos niveles de vibración) que experimentan los motores a reacción. Los contenidos principales de monitoreo incluyen vibración, temperatura, carga, movimiento del husillo, velocidad y residuos de desgaste. Seleccione la tecnología de detección adecuada según el método de clasificación de durabilidad en condiciones extremas dentro del motor, así como el tamaño, peso, sensibilidad, banda de frecuencia de trabajo, método de instalación, requisitos de procesamiento de datos y consumo de energía de recolección de energía y transmisión inalámbrica.
Iintroducción
El rodamiento es una de las partes más importantes del motor a reacción. El monitoreo del estado de los rodamientos de los motores a reacción es útil para detectar fallas en los rodamientos y predecir su vida útil. El rodamiento sensor integrado inteligente desarrollado puede realizar un monitoreo de condición en línea. El rodamiento se llama rodamiento inteligente y está compuesto por pequeños sensores de baja potencia y tiene capacidad de autoabastecimiento de energía para comunicación inalámbrica y transmisión de datos. El campo de visión inteligente de los rodamientos promoverá el monitoreo de condiciones en línea a un nuevo nivel. Sin embargo, en la actualidad, la mayoría de las tecnologías de rodamientos inteligentes existentes se pueden utilizar en automóviles, ferrocarriles, equipos de energía eólica, etc. Debido al entorno complejo y desafiante y a las condiciones operativas de los motores a reacción, incluida la velocidad extremadamente alta del husillo, la alta frecuencia de vibración y A altas temperaturas, el desarrollo de rodamientos inteligentes que puedan utilizarse en motores a reacción es muy limitado. El eje principal de un motor a reacción y los cojinetes de una turbina están expuestos a temperaturas de unos 200 grados y 300 grados respectivamente. El aceite lubricante a alta temperatura también presenta un entorno hostil para el sensor. Otros desafíos incluyen potencia de entrada limitada, espacio y disponibilidad limitados de canales cableados y falta de disponibilidad en el mercado de componentes electrónicos resistentes a altas temperaturas. Además, el uso de sensores o materiales magnéticos alrededor de los cojinetes de los motores a reacción está estrictamente restringido, ya que pueden adsorber residuos metálicos y provocar bloqueos. En los motores a reacción, los rodamientos están instalados en cajas metálicas selladas, lo que limita gravemente la transmisión inalámbrica de datos. Por tanto, aunque la tecnología ha avanzado significativamente en los últimos años, la investigación y el desarrollo de rodamientos inteligentes para motores a reacción sigue siendo un desafío.
El primer paso de este trabajo es determinar los componentes del sensor utilizados para monitorear el estado de los rodamientos en el duro entorno donde se encuentra el motor a reacción, así como la integración del sensor en el rodamiento inteligente que puede medir una serie de parámetros que indican el estado del rodamiento. Al mismo tiempo, desarrollamos una tecnología de recolección de energía que puede recolectar y transmitir datos de forma inalámbrica, lo cual es una parte clave de los rodamientos inteligentes.
Propósito principal del proyecto
*Identificar los sensores en el mercado que son adecuados para monitorear el estado de los cojinetes de los motores a reacción, especialmente aquellos que pueden operar en ambientes de alta temperatura y aceite lubricante corrosivo de los motores a reacción, y utilizarlos en motores a reacción;
*Identificar sensores de baja potencia para reducir el consumo de energía;
*Identificar y desarrollar tecnologías de recolección de energía adecuadas para entornos de motores a reacción;
*Optimizar el consumo de energía del sistema de sensores y desarrollar una estrategia de distribución de energía;
*Desarrollar sistema de comunicación inalámbrico para transmisión de datos a través de chasis metálico de motor a reacción.
Para verificar la tecnología seleccionada y el sistema de sensores inteligentes, se realizarán en el laboratorio una serie de pruebas sobre piezas y pequeños niveles de rodamientos. Se ha diseñado un cabezal de prueba para el banco de pruebas de rodamientos pequeños para simular el entorno real de los motores a reacción. Este artículo se centra en el desarrollo de componentes inteligentes de sensores de rodamientos. En primer lugar, este artículo resume la tecnología de rodamientos inteligentes existente y analiza los desafíos que enfrenta el sistema de sensores en el entorno de los motores a reacción. Después de eso, este artículo describe el método de selección de sensores y la estructura del rodamiento inteligente, y finalmente da la conclusión.
Resumen de la tecnología de rodamientos inteligentes
En las últimas tres décadas, se ha trabajado mucho en el desarrollo de rodamientos sensores. Inicialmente, la investigación se centró en instalar múltiples sensores en el rodamiento para medir los parámetros que pueden indicar el estado del rodamiento. La vibración, la velocidad y la temperatura se consideran los parámetros más importantes para el seguimiento en línea del estado de los rodamientos. Luego se amplía para incluir el control de carga y lubricación.
La instalación de unidades inteligentes es un aspecto importante en el desarrollo de rodamientos inteligentes. La unidad del sensor se instaló primero en el pedestal del rodamiento, que luego se desarrolló para integrar el sensor en el anillo del rodamiento. Los sensores de la mayoría de rodamientos del mercado se conectan mediante un sistema de anillos reacondicionados cableados. La mayoría de estos rodamientos se pueden utilizar en la industria automotriz y ferroviaria, como el manguito que se instala en la unidad de rodamiento de la caja de grasa con sensores integrados en la industria ferroviaria. En una palabra, se han logrado grandes avances en el desarrollo de la tecnología de rodamientos sensores. Sin embargo, hasta ahora, la cantidad de productos disponibles, como rodamientos para cajas de grasa, movimiento y control de NSK, rodamientos con sensores activos y rodamientos con sensores giratorios integrados, sigue siendo limitada. El foco de la investigación ha pasado del rodamiento sensor (unidad de sensor cableado) al rodamiento inteligente (sistema de sensor inalámbrico autoalimentado). Para eliminar la fuente de alimentación para el monitoreo en línea de rodamientos inteligentes, son muy populares los sistemas de sensores inalámbricos y las unidades de sensores autoalimentados para la recolección de energía. Sin embargo, ¿el rodamiento inteligente con autoabastecimiento de energía y sistema de sensores inalámbricos aún se encuentra en la etapa de investigación y desarrollo y aún no hay ningún producto en el mercado? De manera similar, el desarrollo de sensores de película delgada y MEMS ha desplazado el foco de la investigación hacia la incorporación de sensores en los aros interior y exterior de los rodamientos. La mayor parte del desarrollo de tecnologías de sensores y rodamientos inteligentes se ha aplicado a las industrias ferroviaria y automovilística, pero se ha prestado menos atención a los rodamientos de motores a reacción. Tradicionalmente, los cojinetes de los motores a reacción se controlan midiendo las vibraciones y controlando los residuos de aceite. El propósito de esta investigación es desarrollar un sistema de rodamientos inteligente integrado para una nueva generación de motores a reacción basado en el conocimiento existente sobre la tecnología de rodamientos inteligentes y las condiciones de funcionamiento de los rodamientos de los motores a reacción.
Desafíos en el desarrollo de rodamientos inteligentes para motores a reacción
Como se mencionó anteriormente, aunque se han desarrollado rodamientos inteligentes utilizados en otros campos, todavía no hay rodamientos inteligentes disponibles para motores a reacción debido a algunos desafíos importantes. En la fase inicial de este estudio, estos desafíos se hicieron más claros, lo que ayudó a identificar tecnologías de sensores para motores a reacción.
Los cojinetes del motor a reacción funcionan a alta velocidad (3,000rpm - 10,000rpm), alta temperatura (> 200 grados) y alta vibración (> 100 g). Además, el motor a reacción permanece en el llamado estado de inmersión en caliente para almacenar el calor, que no puede disipar el calor incluso después de que el motor deja de funcionar, elevando así la temperatura del cojinete a 250 grados.
Para simular el entorno de los motores a reacción, se realizarán pruebas planificadas de cojinetes entre 150 y 250 grados. Este es un desafío importante para la mayoría de los dispositivos electrónicos existentes, ya que solo pueden funcionar en entornos de hasta 80 grados. Encontrar sensores y tecnologías relacionadas adecuados para entornos de alta temperatura es el principal obstáculo en el desarrollo de rodamientos inteligentes para motores a reacción. Más del 90% de los acelerómetros están diseñados y fabricados para su uso en entornos por debajo de 80 grados.
El segundo desafío es la alta velocidad del husillo (3,000rpm - 10,000rpm), que crea un entorno de alta vibración con gran amplitud. Esto no sólo hace que sea más difícil mejorar la durabilidad del sensor, sino que también plantea un desafío importante para medir la vibración, la velocidad de la jaula y otros valores (consulte los detalles a continuación). Además, para simular el rendimiento de los motores a reacción, en el banco de pruebas se utilizan rodamientos de menor tamaño, por lo que funcionará a mayor velocidad (entre 25,{5}} rpm y 30,000 rpm) para lograr un diámetro de paso similar al de los motores a reacción.
Además de los límites de temperatura, los rodamientos inteligentes para motores a reacción requieren un bajo consumo de energía para permitir la transmisión inalámbrica de energía y datos utilizando tecnologías de recolección de energía apropiadas. Existen otras restricciones en el entorno de los motores a reacción, como requisitos de bajo consumo de energía (lo que resulta en un procesamiento y almacenamiento de datos aéreos limitados), espacio pequeño para la instalación de sensores, diseño inflexible del motor después de agregar los requisitos del cliente, imposibilidad de usar sensores magnéticos debido al bloqueo de desechos metálicos. e imposibilidad de utilizar sensores ópticos (el uso de aceite dificultará el rendimiento óptico).
Para los sensores que cumplen con los requisitos de alta temperatura, también se deben probar para garantizar que puedan exponerse al aceite lubricante de alta temperatura (como 180 grados) de los motores a reacción. En general, los motores a reacción utilizan aceites para motores de gas y/o aceites de alta estabilidad térmica (HTS). Estos aceites son agresivos y pueden causar daños químicos al sensor en un ambiente de alta temperatura durante mucho tiempo. Los lubricantes también pueden dañar los conectores y cables de los sensores del motor.
Respecto a altas temperaturas, si es necesario pegar el sensor al rodamiento/carcasa, se debe seleccionar el adhesivo o resina epoxi adecuada, ya que la mayoría de adhesivos no se pueden utilizar en altas temperaturas. Antes de su uso, también se deberá inspeccionar el impacto del entorno de aceite corrosivo sobre el adhesivo. Para verificar el sensor seleccionado y su conector y cable, este estudio realizó una prueba previa en un entorno de aceite lubricante a alta temperatura antes de integrarlo en un pequeño banco de pruebas de rodamientos.
Selección de sensores
Una de las tareas más importantes en el desarrollo de rodamientos inteligentes integrados es seleccionar cuidadosamente los sensores comerciales disponibles (COTS) adecuados para las condiciones de funcionamiento de los rodamientos de los motores a reacción. Inicialmente, antes del desarrollo de rodamientos inteligentes totalmente integrados en rodamientos montados/empotrados, los sensores se montaban en pedestales de rodamientos en el banco de pruebas. Como se mencionó anteriormente, se considera el uso de sensores capaces de medir la vibración, la temperatura, la velocidad de la jaula, el desplazamiento del husillo y la carga durante el desarrollo de rodamientos inteligentes.
Para garantizar que se seleccione el sensor más adecuado para el rodamiento inteligente, se selecciona el sensor COTS utilizando el método que se muestra en la Figura 1. En la industria aeroespacial, para reducir costos, las soluciones basadas en sensores COTS han recibido cada vez más atención. Cualquier sensor COTS que se implemente en motores a reacción debe cumplir con los estándares de alto rendimiento mencionados por la industria aeroespacial. La selección de sensores se basa en la información y el conocimiento del monitoreo de rodamientos obtenidos de la literatura y las normas, el diseño de los rodamientos, el entorno y las condiciones de operación de los rodamientos, y otros requisitos. El proceso de selección se puede dividir en dos partes: a) identificación de métodos y tecnologías correctos; b) Identificación del sensor más adecuado al estado de la técnica. La primera parte identifica las técnicas aplicables a la medición de parámetros específicos. Por ejemplo, hay muchos métodos disponibles para medir la temperatura de los rodamientos, como termopar, tecnología MEMS, etc. Para esta aplicación, la razón por la que se selecciona el termopar en lugar de la tecnología MEMS es que el termopar no necesita ingresar energía eléctrica y puede medir la temperatura en un amplio rango. A partir de las técnicas identificadas en la primera parte, la segunda parte se centra en la selección (modelado y fabricación) de sensores específicos.
Seleccione sensores capaces de medir la vibración, la velocidad de la jaula y la carga para rodamientos inteligentes de motores a reacción. Las siguientes subsecciones proporcionan detalles de la selección.
01 Vibración
El monitoreo de vibraciones es uno de los métodos más importantes y comúnmente utilizados para monitorear el estado de los rodamientos, porque el monitoreo de vibraciones puede proporcionar información de diagnóstico de acuerdo con la frecuencia característica específica del rodamiento para identificar componentes defectuosos. Incluso los pequeños defectos en la superficie de contacto del rodamiento, si no se detectan a tiempo, pueden provocar fallas en el rodamiento. Según la geometría, el número de elementos rodantes y la velocidad del husillo, los defectos de los rodamientos producirán una frecuencia específica. La frecuencia esperada de defectos se puede calcular utilizando la fórmula dada en la Referencia 16. La detección de estas frecuencias es útil para predecir la vida útil de los cojinetes de los motores a reacción. Para las pruebas de rodamientos planificadas, la frecuencia esperada de defectos se calculó en función del diseño del rodamiento y la velocidad del husillo. Estos cálculos proporcionan información para seleccionar el sensor apropiado para el rodamiento de prueba.
Para medir eficazmente la vibración, ¿se debe utilizar el sensor para medir la vibración? Se instala en el rodamiento junto al área de contacto (cerca del área de carga), donde el elemento rodante del rodamiento hace contacto directamente con la pista de rodadura. El área cerca de la carga donde está instalado el sensor es también el área de alta temperatura del cojinete del motor a reacción, y la temperatura puede alcanzar hasta 250 grados. La rápida velocidad del motor a reacción conduce a una alta frecuencia de defectos. Por lo tanto, la tecnología del acelerómetro en modo de carga cumple con los requisitos, mientras que las tecnologías basadas en desplazamiento y vibración no son apropiadas.
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 (>25 kHz), la frecuencia de resonancia debe ser al menos el doble de la frecuencia de funcionamiento del acelerómetro. triple. Esto significa que el acelerómetro tiene una frecuencia de resonancia de al menos 50 kHz. La resonancia y la frecuencia de funcionamiento del acelerómetro son inversamente proporcionales a la sensibilidad, es decir, cuanto mayor es la frecuencia de resonancia, menor es la sensibilidad y viceversa. En este caso, se prefiere la frecuencia de resonancia más alta, porque la sensibilidad puede ser controlada por el amplificador.
El método de instalación es otro factor a considerar al seleccionar sensores. Para garantizar que el acelerómetro esté montado de forma segura en el rodamiento en entornos de alta vibración y alta temperatura, solo están disponibles sensores montados con pernos y tornillos. No es factible pegar el acelerómetro al rodamiento mediante instalación adhesiva, porque no sólo reducirá la operación y la frecuencia de resonancia, sino que también actuará como un atenuador de vibraciones. Además, en ambientes de alta temperatura, la capacidad adhesiva disminuirá con el tiempo, lo que no puede cumplir con los requisitos de operación a largo plazo.
De acuerdo con los criterios definidos en el método de selección, se examinaron cientos de acelerómetros COTS proporcionados por diferentes fabricantes, y sólo ocho sensores cumplieron los requisitos de frecuencia de funcionamiento, frecuencia de resonancia y otras características. La velocidad del husillo es muy rápida (25,000 rpm - 30,000 rpm); Por lo tanto, se espera que la frecuencia de defectos también se desarrolle hacia el extremo superior del espectro. En frecuencias armónicas de 5 y 10, las frecuencias de falla esperadas son 28 kHz y 56 kHz, respectivamente. Las frecuencias operativas y resonantes de estos acelerómetros son superiores a 15 kHz y 45 kHz, respectivamente. Se han seleccionado los dos acelerómetros con mayor frecuencia de resonancia, con frecuencias de 90kHz y 100kHz respectivamente. La frecuencia de funcionamiento de ambos acelerómetros es de 20 kHz. Además, hay sensores con una frecuencia de funcionamiento de hasta 30 kHz. Sin embargo, la frecuencia de operación dada es más alta que la de otros acelerómetros, pero la frecuencia resonante cae dentro de la frecuencia armónica generada por la frecuencia de defecto del rodamiento. Por lo tanto, el uso de este acelerómetro no es práctico y no se utilizará en la prueba.
02 velocidad de la jaula
En los motores a reacción, la velocidad de rotación de los componentes de los cojinetes es muy rápida y el deslizamiento entre las pistas de rodadura y los elementos rodantes provocará fallos prematuros. El deslizamiento relativo entre superficies de contacto producirá una gran cantidad de esfuerzo cortante en la superficie. Para rodamientos en rotación a alta velocidad, el deslizamiento hará que la velocidad real del elemento rodante sea menor que el valor teórico. El efecto de deslizamiento no se puede controlar mediante vibración, pero se puede controlar midiendo la velocidad de la jaula.
La velocidad de rotación de la jaula se puede medir mediante métodos sin contacto, como corrientes parásitas, sensores capacitivos, sensores magnéticos y sensores ópticos. Sin embargo, debido a una serie de razones, el duro entorno del motor a reacción limita el uso de sensores magnéticos, capacitivos y ópticos. Por ejemplo, no está permitido colocar componentes magnéticos en el tanque de aire y aceite, porque los sensores magnéticos acumularán residuos de desgaste, causando peligro. Los sensores ópticos no pueden realizar mediciones precisas porque la luz se difracta y se dispersa en el entorno del aceite lubricante de los rodamientos. El rango de medición del sensor capacitivo es limitado y el aceite lubricante tiene un impacto significativo en la precisión de la medición.
El sensor de corrientes parásitas cumple todos los requisitos para medir la velocidad de rotación de la jaula del cojinete del motor a reacción, incluida la alta temperatura, la alta velocidad de rotación y el espacio disponible alrededor del cojinete del motor. La velocidad de la jaula se mide calculando el tiempo que tarda cada bola en pasar a través de la sonda de detección de corrientes parásitas. Como se muestra en la Figura 2, cada vez que la bola pasa a través de la sonda, se generará una onda cuadrada distorsionada debido a la interferencia del campo magnético. Cuando se genera un pulso cuando se alcanza una determinada velocidad, esta velocidad se denomina frecuencia de conmutación y se puede calcular multiplicando el número de bolas por la velocidad de la jaula. Para el rodamiento en el banco de pruebas de tamaño insuficiente, el valor teórico de la velocidad de la jaula es aproximadamente la mitad de la velocidad del husillo. Entre 12500 rpm y 15000 rpm, el número de bolas es 20. La frecuencia de conmutación resultante está entre 250000 y 300000. Medir un valor de frecuencia de conmutación tan alto es un desafío para la mayoría de los sensores COTS. Combinando otros factores que deben considerarse, como la temperatura, el rango de la sonda y el tiempo de reacción, el área de la superficie de la bola y la inmersión en aceite, seleccionar un sensor de corrientes parásitas adecuado para los cojinetes de los motores a reacción se convierte en un desafío.
Fig. 2 Medición de la velocidad de rotación de la jaula con frecuencia de conmutación
La temperatura alrededor del rodamiento en la ranura de aceite de aire puede alcanzar los 200 grados. Un sensor de corrientes parásitas típico consta de una unidad de detección conectada con componentes electrónicos, que pueden soportar una temperatura alta de 80 grados. La solución a este problema es utilizar cables para separar la unidad sensora de los componentes electrónicos. Desafortunadamente, esto ralentizará considerablemente el tiempo de respuesta del sensor y reducirá la frecuencia de conmutación. La frecuencia de conmutación de la mayoría de los sensores de corrientes parásitas que se pueden utilizar a altas temperaturas sólo puede alcanzar unos pocos cientos de hercios, mientras que la frecuencia de conmutación de la medición de la velocidad del soporte del motor a reacción es de unos varios miles de hercios. Una posible solución es aplicar una compresión en la jaula que pueda medirse mediante un sensor de turbina para cada ciclo. Sin embargo, esto se basa en la viabilidad de reemplazar los diseños de cojinetes de motores a reacción existentes.
La elección de la sonda de corrientes parásitas a menudo se basa en su rango de medición, área de la sonda y tamaño del objetivo de medición. De manera similar, el rango de medición está directamente relacionado con el tamaño de la sonda, es decir, cuando el tamaño de la sonda aumenta, el rango de medición también aumentará, y viceversa. Sin embargo, para un objetivo determinado, se recomienda que el tamaño de la sonda sea menor o igual al tamaño del objetivo (consulte la Figura 2). Para maximizar la detección, la forma del objeto de medición (p. ej., jaula) debe ser preferentemente rectangular (ver Figura 2). Si se trata de un rodamiento de bolas, la superficie visible de la sonda de corrientes parásitas es muy pequeña, por lo que es mejor elegir una sonda que sea más pequeña. Sin embargo, esto a su vez reducirá el rango de medición de la sonda. Esto se puede ajustar si el sensor está montado al lado del rodamiento. Además, la jaula que gira a alta velocidad puede tener un pequeño desplazamiento axial, lo que requiere que el sensor se instale a una distancia segura para evitar el contacto con el rodamiento durante el funcionamiento.
Combinado con todos los desafíos en el proceso de selección, se descubrió que solo dos sondas de corrientes parásitas cumplían las condiciones y fueron seleccionadas para el desarrollo de rodamientos inteligentes. ¿Estas dos sondas se probarán en el pequeño banco de pruebas de rodamientos para medir la retención del rodamiento? Se evaluará la capacidad de velocidad de rotación. Más adelante en el proyecto, también se explorará la viabilidad de jaulas especialmente diseñadas.
03 Carga
El cojinete del motor a reacción soporta la carga tanto axial como radialmente. La monitorización en tiempo real de la carga sobre el rodamiento puede ayudar a comprender el estado dinámico del motor en condiciones de funcionamiento complejas. Las células de carga se utilizan normalmente para medir la carga, pero debido a su gran peso y tamaño, no son prácticas, por lo que no son adecuadas para cojinetes de motores a reacción. Por lo tanto, en esta aplicación, se selecciona un método alternativo para evaluar la carga midiendo la deformación elástica del anillo del rodamiento fijo con una galga extensométrica. Existen muchos métodos para medir la deformación, y tres de ellos pueden ser aplicables al duro entorno de los motores a reacción, incluidos extensómetros de resistencia, rejillas de luz y dispositivos de ondas acústicas de superficie. El sistema de medición de rejilla ligera es muy grande y necesita mucha energía para funcionar. Del mismo modo, es necesario seguir desarrollando los sensores SAW para poder medir la tensión en el duro entorno de los motores a reacción. Por lo tanto, en este proyecto se selecciona un medidor de tensión de resistencia para medir la tensión del cojinete del motor a reacción.
Para medir la deformación elástica del aro exterior, se recomienda instalar el medidor de tensión directamente en el aro exterior (fijo) del rodamiento. El medidor de tensión se instalará fuera del rodamiento y las deformaciones radiales y axiales se medirán a lo largo del lado secundario. En el anillo exterior, el medidor de tensión está expuesto a altas temperaturas de hasta 250 grados C. Como se mencionó anteriormente, se debe seleccionar un adhesivo (o adhesivo) adecuado para completar la detección de larga duración. Del mismo modo, después de un tiempo, la agresividad química del lubricante también debilitará el efecto adhesivo. Por lo tanto, la galga extensométrica debe protegerse del aceite lubricante agresivo. Cuando se produce una filtración de aceite entre los conectores del extensímetro, se producirá inmediatamente una falla en el sensor.
Además, durante el funcionamiento, el anillo exterior del cojinete del motor a reacción sufre fuertes cambios de temperatura y la medición de la deformación depende en gran medida de la temperatura del entorno. Para obtener resultados precisos de medición de deformación, se debe aplicar compensación de temperatura. Se puede realizar mediante un extensómetro tipo T (ver Figura 3) y la deformación diferencial se puede medir estableciendo un circuito de puente de placa. Sin embargo, debido al espacio limitado disponible en los aros del rodamiento, especialmente en el lado de la pista de rodadura, esto presenta otro desafío. La Figura 3 muestra que para medir la deformación radial, el medidor de tensión debe instalarse fuera del casquillo. Sin embargo, la anchura total del anillo exterior a ensayar es de 5,5 mm. Teniendo en cuenta todas las limitaciones y requisitos, se reconoce que sólo dos tipos de galgas extensométricas en T son aplicables al rodamiento de prueba. Las dimensiones de estos dos extensómetros son 5,6 mm × 5,6 mm (rectangular) × 5,4 mm (redondo).
Conclusión
A través de investigaciones preliminares, queda claro que el duro entorno de los motores a reacción plantea un gran desafío para el desarrollo de rodamientos inteligentes. Dos de los principales desafíos: la alta temperatura y la alta velocidad, así como muchos otros desafíos, también limitan la elección de sensores para los cojinetes de los motores a reacción. Según la descripción de la literatura y la experiencia de la industria, los parámetros más importantes seleccionados para el monitoreo de los cojinetes de los motores a reacción son la vibración, la temperatura, la velocidad de la jaula, el desplazamiento del husillo y la carga. Se utiliza una metodología para seleccionar la tecnología de detección adecuada para rodamientos de aviación. Tras un análisis exhaustivo de los sensores COTS, se descubre que sólo unos pocos sensores cumplen los requisitos. El trabajo futuro se centrará en la prueba previa del sensor seleccionado en un entorno de alta temperatura e inmersión en aceite antes de la prueba en el banco de pruebas de rodamientos pequeños.
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