声发射技术用于诊断发动机活塞与缸套间磨损故障的实验研究
张来斌，杨占才，王朝晖，樊建春
(石油大学机电工程学院北京102249)
摘 要：用实验方法研究了诊断发动机磨损故障的AE(Acoustic Emission)技术，对发动机活塞与缸套间磨损过程产生的声发射信号进行了分析。实验结果表明，活塞对缸套的横向撞击(侧推力)是产生AE信号的主要原因；AE信号对域和频域指标对磨损状态变化反应较敏感(即使是在发动机的早期磨损阶段)，且不同的磨损状态与其产生的AE信号有很好的对应关系，因此．AE指标可以作为评价磨损程度和诊断磨损故障的标准。 该研究为发动机磨损故障诊断提供了一种新的有效方法，并可为往复式机械设备的磨损故障声发射诊断提供依据。
关建词：声发射技术；发动机；活塞；缸套；磨损；故障诊断
中图分类号：TB95；TD76 文献标识码：A 文章编号：1000-5870(2001)05-0060-03
引 言
声发射诊断技术[1,2]是一种较新的设备故障诊断方法。声发射技术用在静设备(如压力容器的状态监测、桥梁和海洋钻井平台的稳定性评价及长输管线的泄漏检测)方面及动设备(如刀具的状态监测及滚动轴承的磨损故障诊断)方面比较成功，而在诊断往复式机械(发动机、往复泵等)和旋转式设备(液力泵、离心式压缩机)等复杂机械方面的实例国内外鲜有报道。本文介绍AE技术在发动机活塞与缸套间磨损故障诊断方面的应用，用大量实验说明用声发射技术得到的AE指标评价设备磨损程度及诊断早期磨损故障的可行性。
1 活塞与缸套磨损过程声发射机理
发动机活塞与气缸套间的磨损过程是一个比较复杂的过程。在磨损过程中，声发射现象通过材料的结构相变、相互配合表面冲击作用的徽过程、磨损带的破坏、相互作用表面层阃不断扩展的微裂纹及其磨损颗粒的迁移等作用而产生[1]。
设在活塞侧推力作用下所产生的声发射总计数为N，则N个声发射事件产生的总能量E可以用与能量有关的AE表征参数，如振铃计数值、声发射率、有效电压值及能量率来表示，其表达式为[3]
