Kokkuvõte: See inseneriaruanne dokumenteerib kaasaskantava Balanset-1 seadme esimest edukat rakendamist lennukipropellerite välja tasakaalustamiseks. Tööd viidi läbi M-14P mootoritega varustatud Yak-52 (kahe labaga propeller) ja Su-29 (kolme labaga MTV-9-KC/CL 260-27 propeller) lennukitel 2014. aasta maist juulini. Peamised tulemused: Yak-52 propelleri vibratsioon vähenes 10,2-lt 4,2 mm/s-ni; Su-29-l 6,7-lt 1,5 mm/s-ni (rohkem kui 4× vähenemine). Aruandes esitatakse ka üksikasjalik vibratsioonispektri analüüs mitmel töörežiimil ja tuvastatakse domineerivad vibratsiooniallikad, sealhulgas väntvõlli harmoonilised ja struktuuriresonantsid.

1. Eessõna

Kaks ja pool aastat tagasi alustas meie ettevõte Balanset-1 seadme seeriatootmist, mis on mõeldud pöörlevate mehhanismide tasakaalustamiseks nende endi laagrites.

Praeguseks on toodetud üle 180 komplekti. Neid kasutatakse tõhusalt erinevates tööstusharudes, sealhulgas ventilaatorite, puhurite, elektrimootorite, masina spindlite, pumpade, purustite, separaatorite, tsentrifuugide, kardaan- ja väntvõlli komplektide ning sarnaste mehhanismide tootmisel ja käitamisel.

Hiljuti on Vibromera saanud organisatsioonidelt ja eraisikutelt hulgaliselt päringuid meie seadmete kasutamise võimaluse kohta lennukite ja helikopterite propellerite tasakaalustamiseks välitingimustes.

Kahjuks polnud meie spetsialistid, hoolimata pikaajalisest kogemusest erinevate masinate tasakaalustamisel, varem selle konkreetse probleemiga kokku puutunud. Seetõttu olid meie klientidele antavad nõuanded ja soovitused üsna üldised ega võimaldanud neil alati käsilolevat ülesannet tõhusalt lahendada.

See olukord hakkas sel kevadel paremuse poole muutuma tänu VD Tšvokovi aktiivsele osalemisele, kes korraldas ja osales koos meiega tema juhitavate Jak-52 ja Su-29 lennukite propellerite tasakaalustamise töödes.

Yak-52 lennuk lennuväljal
Joonis 1.1. Jak-52 lennuväljal
Su-29 lennukid parklas
Joonis 1.2. Su-29 parklas

Selle töö käigus omandati teatud oskused ja töötati välja tehnoloogia õhusõidukite propellerite tasakaalustamiseks välitingimustes, kasutades seadet "Balanset-1", sealhulgas:

  • vibratsiooni- ja faasinurgaandurite paigaldamise (paigaldamise) asukohtade ja meetodite määramine õhusõidukile;
  • õhusõiduki mitme konstruktsioonielemendi (mootori vedrustus, propellerlabad) resonantssageduste määramine;
  • mootori pöörlemissageduste (töörežiimide) kindlakstegemine, mis tagavad tasakaalustamise ajal minimaalse saavutatava jääktasakaalustamatuse;
  • propelleri jääktasakaalustamatuse tolerantside kehtestamine.

Lisaks saadi huvitavaid andmeid M-14P mootoritega varustatud õhusõidukite vibratsioonitaseme kohta.

Allpool on esitatud selle töö tulemuste põhjal koostatud aruandematerjalid. Lisaks tasakaalustustulemustele esitatakse ka Yak-52 ja Su-29 lennukite vibratsiooniuuringute andmed, mis on saadud maapealsete ja lennukatsete ajal. Need andmed võivad pakkuda huvi nii lennukipilootidele kui ka nende hooldusega tegelevatele spetsialistidele.

2. Jak-52 tasakaalustamine ja vibratsiooni uuring

2.1. Sissejuhatus

2014. aasta mais-juulis teostati M-14P lennukimootoriga varustatud Yak-52 lennuki vibratsiooniuuringuid ja kahe labaga propelleri tasakaalustamist.

Tasakaalustamine viidi läbi ühes tasapinnas, kasutades komplekti "Balanset-1", seerianumber 149.

Mõõtmisskeem on näidatud joonisel 2.1. Tasakaalustamise ajal vibratsiooniandur (kiirendusmõõtur) 1 paigaldati mootori käigukasti esikattele spetsiaalselt selleks mõeldud kronsteinil oleva magnetilise kinnituse abil. Laserfaasinurga andur 2 paigaldati ka käigukasti kaanele ja see oli suunatud ühele propelleri labale kantud peegeldava märgi suunas.

Anduritelt saadud analoogsignaalid edastati kaablite kaudu seadme "Balanset-1" mõõteüksusesse, kus teostati esialgne digitaalne töötlemine. Seejärel sisenesid need digitaalsel kujul olevad signaalid arvutisse, kus teostati tarkvaratöötlus ning arvutati propelleri tasakaalustamatuse kompenseerimiseks vajaliku korrektsiooniraskuse mass ja nurk.

Yak-52 propelleri tasakaalustamise mõõtmisskeem
Joonis 2.1. Yak-52 propelleri tasakaalustamise mõõtmisskeem.
Zk — peamine hammasratas; Zs — satelliidid; Zn — statsionaarne hammasratas.

Tasakaalustusseadmed

Aksessuaarid

Selle töö käigus, võttes arvesse nii Su-29 kui ka Yak-52 propellerite tasakaalustamisel saadud kogemusi, viidi läbi mitmeid täiendavaid uuringuid:

  • Yak-52 mootori ja propelleri võnkumiste loomulike sageduste määramine;
  • teise piloodi kabiinis lennu ajal pärast propelleri tasakaalustamist vibratsiooni suurusjärgu ja spektraalse koostise mõõtmine;
  • vibratsiooni mõõtmine pärast propelleri tasakaalustamist ja mootori amortisaatorite pingutusjõu reguleerimist.

2.2. Mootori ja propelleri võnkumiste loomulikud sagedused

Lennuki keres amortisaatoritele paigaldatud mootori võnkumiste loomulikud sagedused määrati A&D (Jaapan) spektrianalüsaatori AD-3527 abil löögiergutuse abil.

Yak-52 mootori vedrustuse loomulike võnkumiste spektris (joonis 2.2) tuvastati neli peamist sagedust: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

Yak-52 mootori vedrustuse loomulike sageduste spekter
Joonis 2.2. Jak-52 mootori vedrustuse loomulike sageduste spekter

Sagedused 74 Hz, 94 Hz ja 120 Hz on tõenäoliselt seotud mootori kinnituse (vedrustuse) omadustega lennuki kerele. Sagedus 20 Hz on kõige tõenäolisemalt seotud lennuki loomulike võnkumistega selle teliku šassiil.

Propellerilabade loomulikke sagedusi määrati ka löögiergastuse meetodil. Tuvastati neli peamist sagedust: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz ja 134 Hz.

Mootori vedrustuse ja propellerilabade omavõnkumiste sageduste andmed on olulised eelkõige propelleri pöörlemissageduse valimisel tasakaalustamise ajal. Selle sageduse valiku peamine tingimus on tagada maksimaalne kõrvalekalle õhusõiduki konstruktsioonielementide omavõnkumiste sagedustest, kuna resonantssagedustel võib vibratsioonimõõtmiste täpsus ja korduvus oluliselt halveneda.

Lisaks võib üksikute komponentide loomulike sageduste tundmine olla kasulik vibratsiooni järsu suurenemise (resonantsnähtuste) põhjuste väljaselgitamisel erinevatel mootori pöörlemiskiiruse režiimidel, mis võivad õhusõiduki käitamise ajal tekkida.

2.3. Tasakaalustamise tulemused

Nagu eespool märgitud, viidi propelleri tasakaalustamine läbi ühes tasapinnas, kompenseerides seeläbi dünaamiliselt propelleri jõu tasakaalustamatust.

Dünaamiline tasakaalustamine kahel tasapinnal (mis lisaks kompenseeriks momentide tasakaalustamatust) polnud teostatav, kuna Yak-52 propelleri konstruktsioon võimaldab ainult ühte korrektsioonitasandit.

Tasakaalustamine viidi läbi pöörlemissagedusel 1150 p/min (60%), mille juures saadi seeriast seeriasse kõige stabiilsemad vibratsioonimõõtmised nii amplituudi kui ka faasi osas.

Kasutati klassikalist "kahekäigulist" skeemi:

  1. Esimese katse käigus määrati vibratsiooni amplituud ja faas propelleri pöörlemissagedusel algseisundis.
  2. Teise katse ajal määrati vibratsiooni amplituud ja faas pärast 7 g katsemassi paigaldamist propellerile.
  3. Nende andmete põhjal arvutas tarkvara välja: korrektsioonimassi M = 19,5 g nurga all F = 32°.

Propelleri konstruktsiooniliste iseärasuste tõttu, mis ei võimaldanud korrektsioonraskuse paigaldamist nõutava 32° nurga all, paigaldati kaks samaväärset raskust:

  • M1 = 14 g nurga F1 = 0° juures
  • M2 = 8,3 g nurga F2 = 60° juures

Tulemus: Pärast korrektsiooniraskuste paigaldamist vähenes vibratsioon kiirusel 1150 p/min 10,2 mm/s kuni 4,2 mm/s. Tegelik tasakaalustamatus vähenes 2340 g·mm-lt 963 g·mm-ni.

2.4. Vibratsioon teistes töörežiimides

Maapealsete katsete ajal teiste mootori töörežiimide vibratsioonikontrollide tulemused on esitatud tabelis 2.1. Nagu näha, mõjutas tasakaalustamine Yak-52 vibratsiooni positiivselt kõigis režiimides.

Tabel 2.1. Maapinnakatse vibratsioon pärast tasakaalustamist
#Võimsus, %PöörlemiskiirusVibratsioonikiiruse RMS, mm/sek
16011534.2
26512572.6
37013452.1
48215721.25

Lisaks tuvastati maapealsete katsete käigus selge trend, kus vibratsioon väheneb oluliselt propelleri pöörlemissageduse suurenedes. Seda saab seletada propelleri pöörlemissageduse suurema hälbega lennuki loomulikust võnkesagedusest šassiil (arvatavasti 20 Hz), mis ilmneb kõrgemate pöörlemissageduste juures.

2.5. Lennu ajal tekkiv vibratsioon enne ja pärast amortisaatori reguleerimist

Lisaks maapealse vibratsiooni katsetele pärast propelleri tasakaalustamist (punkt 2.3) viidi läbi ka Yak-52 vibratsiooni mõõtmised lennu ajal.

Lennu ajal tekkivat vibratsiooni mõõdeti teise piloodi kabiinis vertikaalsuunas, kasutades A&D (Jaapan) kaasaskantavat spektrianalüsaatorit AD-3527 sagedusvahemikus 5 kuni 200 (500) Hz. Mõõtmised tehti mootori viiel peamisel pöörlemissageduse režiimil: 60%, 65%, 70%, 82% ja 94% maksimaalse pöörlemissagedusega.

Enne amortisaatorite reguleerimist saadud tulemused on esitatud tabelis 2.2.

Tabel 2.2. Vibratsioonispektri komponendid lennu ajal (enne neelduri reguleerimist)
# Propelleri kiirus Vibratsioonispektri komponendid,
sagedus (CPM) / amplituud (mm/sek)		 VΣ,
mm/sek
%Pöörlemiskiirus Vlk 1 Vn Vc1 Vlk 2 Vc2 Vlk 4 Vc3 Vlk 5
1601155 1155
4.4		 1560
1.5		 1755
1.0		 2310
1.5		 3510
4.0		 4620
1.3		 5265
0.7		 5775
0.9		 6.1
2651244 1244
3.5		 1680
1.2		 1890
2.1		 2488
1.2		 3780
4.1		 4976
0.4		 5670
1.2		 6.2
3701342 1342
2.8		 1860
0.4		 2040
3.2		 2684
0.4		 4080
2.9		 5369
2.3		 5.0
4821580 1580
4.7		 2160
2.9		 2400
1.1		 3160
0.4		 4800
12.5		 13.7
5941830 1830
2.2		 2484
3.4		 2760
1.7		 3660
2.8		 5520
15.8		 7320
3.7		 17.1

Vp = propelleri harmoonilised (1., 2., 4., 5.)   Vn = kompressor/sagedusandur   Vc1, Vc2, Vc3 = väntvõll 1., 2., 3. Ülemine väärtus = sagedus (CPM), alumine = amplituud (mm/sek).

Vibratsioonispekter Yak-52 salongis režiimis 60%
Joonis 2.3. Vibratsioonispekter 60% režiimis
Vibratsioonispekter Yak-52 salongis režiimis 94%
Joonis 2.4. Vibratsioonispekter 94% režiimis

Nagu tabelist 2.2 näha, ilmnevad peamised vibratsioonikomponendid propelleri pöörlemissagedusel Vlk 1, väntvõlli sagedus Vc1, õhukompressori (ja/või sagedusanduri) ajam Vn, ja nende kõrgemad harmoonilised.

Maksimaalne vibratsioon VΣ leiti režiimides 82% (1580 p/min) ja 94% (1830 p/min). Nende režiimide domineeriv komponent ilmneb väntvõlli pöörlemissageduse V 2. harmoonilisel.c2, saavutades 12,5 mm/s kiirusel 4800 tsüklit/min ja 15,8 mm/s kiirusel 5520 tsüklit/min.

Võib eeldada, et see komponent on seotud kolvirühmaga (löögiprotsessid, mis toimuvad kolbide kahekordse liikumise ajal ühe väntvõlli pöörde kohta). Järsk tõus 82% (esimene nominaalne) ja 94% (start) režiimidel on tõenäoliselt põhjustatud mitte kolvirühma defektidest, vaid mootori resonantsvõnkumistest selle amortisaatoritel. Seda järeldust toetavad loomuliku sageduse mõõtmised, mis näitasid mootori vedrustuse sagedusi 74 Hz (4440 tsüklit/min), 94 Hz (5640 tsüklit/min) ja 120 Hz (7200 tsüklit/min) juures. Kaks neist – 74 Hz ja 94 Hz – on esimesel nominaalsel ja stardi töörežiimil lähedased teisele väntvõlli harmoonilisele sagedusele.

V juures leiduvate oluliste vibratsioonide tõttuc2, kontrolliti ja reguleeriti mootori amortisaatorite pingutusjõudu. Võrdlustulemused on esitatud tabelis 2.3.

Tabel 2.3. Vibratsioon enne ja pärast amortisaatori reguleerimist
#% Pöörlemiskiirus
(enne / pärast)		 Vlk 1 Vc2
EnnePärastEnnePärast
1601155 / 1140 1155
4.4		 1140
3.3		 3510
3.0		 3480
3.6
2651244 / 1260 1244
3.5		 1260
3.5		 3780
4.1		 3840
4.3
3701342 / 1350 1342
2.8		 1350
3.3		 4080
2.9		 4080
1.2
4821580 / 1590 1580
4.7		 1590
4.2		 4800
12.5		 4830
16.7
5941830 / 1860 1830
2.2		 1860
2.7		 5520
15.8		 5640
15.2

Ülemine väärtus = sagedus (CPM), alumine = amplituud (mm/sek).

Nagu tabelist 2.3 näha, ei põhjustanud vibratsioonineelduri reguleerimine õhusõiduki peamiste vibratsioonikomponentide olulisi muutusi.

Samuti tuleb märkida, et propelleri tasakaalustamatuse komponent Vlk 1 režiimides 82% ja 94% on vastavalt 3–7 korda madalam kui Vc2 nendes režiimides. Teistes lennurežiimides on Vlk 1 jääb vahemikku 2,8–4,4 mm/s ja selle muutused režiimide vahel ei ole peamiselt määratud mitte tasakaalustamise kvaliteedi, vaid lennuki konstruktsioonielementide omasagedustest kõrvalekaldumise astmega.

2.6. Järeldused

2.6.1.

Yak-52 propelleri tasakaalustamine pöörlemissagedusel 1150 p/min (60%) võimaldas vähendada vibratsiooni propelleri pöörlemissagedusel 10,2 mm/s-lt 4,2 mm/s-ni. Arvestades nii Yak-52 kui ka Su-29 lennukite propellerite tasakaalustamisel "Balanset-1" seadme abil omandatud kogemusi, on realistlik võimalus saavutada vibratsioonitaseme veelgi suurem vähenemine – eelkõige valides tasakaalustamise ajal propelleri kõrgema pöörlemissageduse, mis võimaldaks suuremal määral kõrvale kalduda mõõtmiste käigus tuvastatud lennuki loomulikust võnkumise sagedusest 20 Hz juures (1200 tsüklit/min).

2.6.2.

Nagu lennuvibratsioonikatsed näitavad (vt tabelid 2.2 ja 2.3), sisaldavad Yak-52 lennuki vibratsioonispektrid lisaks propelleri pöörlemissagedusel V esinevale vibratsioonile kalk 1, mitu muud olulist komponenti, mis on seotud väntvõlli V-gac1, Vc2, Vc3, mootori kolvigrupp ja õhukompressori (ja/või sagedusanduri) ajam Vn.

Kiirusrežiimidel 60%, 65% ja 70% on need komponendid suurusjärgult võrreldavad propelleri tasakaalustamatuse komponendiga Vlk 1. Seega võimaldaks isegi propelleri tasakaalustamatusest tingitud vibratsiooni täielik kõrvaldamine vähendada õhusõiduki koguvibratsiooni nendes režiimides mitte rohkem kui umbes 1,5 korda.

2.6.3.

Maksimaalne vibratsioon VΣ Yak-52 lennuki vibratsiooni täheldati kiirusrežiimidel 82% (propelleri kiirus 1580 p/min) ja 94% (propelleri kiirus 1830 p/min). Selle vibratsiooni domineeriv komponent ilmneb väntvõlli pöörlemissageduse V teisel harmoonilisel.c2, sagedustel vastavalt 4800 tsüklit/min ja 5520 tsüklit/min, mille juures see saavutab väärtused 12,5 mm/s ja 15,8 mm/s.

Nagu punktides 2.5 ja 2.2 näidatud, on selle komponendi järsk suurenemine näidatud režiimides tõenäoliselt põhjustatud mitte kolvirühma defektidest, vaid mootori resonantsvõnkumistest amortisaatoritel. Amortisaatorite pingutusjõu reguleerimine katsete ajal ei põhjustanud vibratsioonitaseme olulisi muutusi.

Seda olukorda võib arvatavasti pidada disaini möödalaskmiseks (konstruktiivne prosšett) õhusõiduki arendajatest, keda tunnistati õhusõiduki keres mootori kinnitussüsteemi (vedrustussüsteemi) valikul.

2.6.4.

Propelleri tasakaalustamise käigus saadud andmed ja täiendavalt teostatud vibratsioonikatsed viitavad sellele, et perioodiline vibratsiooni jälgimine võib olla kasulik lennukimootori tehnilise seisukorra diagnostiliseks hindamiseks, sealhulgas kolvirühma, väntvõlli, mootori laagrite ja õhukompressori ajami seisundi hindamiseks.

Sellist tööd saab teha näiteks seadme "Balanset-1" abil (praegu toodetakse kui Balanset-1A), mille tarkvaras on rakendatud spektraalse vibratsiooni analüüsi funktsioon.

3. Su-29 MTV-9-KC/CL 260-27 propelleri ja vibratsiooni uuringu tasakaalustamine

3.1. Sissejuhatus

15. juunil 2014 teostati töid Su-29 akrobaatikalennuki M-14P lennukimootorile paigaldatud MTV-9-KC/CL 260-27 tüüpi kolmelabalise propelleri tasakaalustamisel.

Tootja (MT-Propeller) esitatud andmete kohaselt oli nimetatud propeller esialgselt staatiliselt tasakaalustatud, mida tõendab tehases paigaldatud korrigeeriva raskuse olemasolu propelleril 1. tasapinnal.

Su-29 käigukasti väljundvõllile (st selle püsiva paigalduse kohale) otse paigaldatud propelleri tasakaalustamine viidi läbi vibratsiooni tasakaalustamise komplekti "Balanset-1" abil, seerianumber 149.

Mõõtmisskeem (joonis 3.1) oli üldiselt sarnane Jak-52 puhul kasutatule. Vibratsiooniandur (kiirendusmõõtur) 1 paigaldati mootori käigukasti korpusele spetsiaalselt selleks mõeldud kronsteinil oleva magnetilise kinnituse abil. Laserfaasinurga andur 2 oli samuti paigaldatud käigukasti korpusele ja suunatud ühele propelleri labale kantud peegeldava märgi suunas. Anduritelt saadud analoogsignaalid edastati kaablite kaudu seadme "Balanset-1" mõõteüksusesse, kus teostati esialgne digitaalne töötlemine. Seejärel sisenesid digitaalsed signaalid arvutisse, kus teostati tarkvaratöötlus ning arvutati propelleri tasakaalustamatuse kompenseerimiseks vajaliku korrektsiooniraskuse mass ja nurk.

Su-29 propelleri tasakaalustamise mõõtmisskeem
Joonis 3.1. Su-29 propelleri tasakaalustamise mõõteskeem.
Zk — peamine hammasratas; Zc — satelliidid; Zn — statsionaarne hammasratas.

Enne seda tööd ja võttes arvesse Yak-52 propelleri tasakaalustamise kogemust, viidi läbi täiendavad uuringud:

  • Su-29 mootori ja propelleri võnkumiste loomulike sageduste määramine;
  • teise piloodi kabiinis algvibratsiooni suurusjärgu ja spektraalse koostise kontrollimine enne tasakaalustamist.

3.2. Mootori ja propelleri võnkumiste loomulikud sagedused

Kasutades sama löögiergastusmeetodit AD-3527 analüsaatoriga, tuvastati mootori vedrustuse spektris kuus peamist sagedust (joonis 3.2): 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Su-29 mootori vedrustuse loomulikud sagedused
Joonis 3.2. Su-29 mootori vedrustuse loomulike sageduste spekter

Sagedused 66 Hz, 88 Hz ja 120 Hz on arvatavasti otseselt seotud lennuki kere mootori kinnitussüsteemi (vedrustussüsteemi) iseärasustega. Sagedused 16 Hz ja 22 Hz on kõige tõenäolisemalt seotud lennuki kui terviku loomulike võnkumistega selle šassiil. Mis puutub sagedusse 37 Hz, siis see on tõenäoliselt seotud lennuki propellerilaba loomuliku võnkumise sagedusega.

Seda viimast oletust kinnitavad propellerilabade loomulike võnkumiste sageduste mõõtmistulemused (joonis 3.3), mille spektris tuvastati kolm peamist sagedust: 37 Hz, 100 Hz ja 174 Hz.

Su-29 propellerilabade loomulikud sagedused
Joonis 3.3. Su-29 propellerilabade loomulike sageduste spekter

Su-29 mootori vedrustuse ja propellerilabade loomulike sageduste tundmine on väga praktiline. Esiteks võimaldab see propelleri pöörlemissageduse põhjendatud valikut tasakaalustamiseks, tagades maksimaalse kõrvalekalde lennuki konstruktsiooniresonantsidest. Teiseks annab see vajaliku aluse vibratsiooni põhjuste õigeks tõlgendamiseks ja diagnoosimiseks, mida täheldatakse mootori erinevatel töörežiimidel, nagu näidatakse käesoleva aruande järgmistes osades.

3.3. Salongi vibratsiooni algtase enne tasakaalustamist

Enne tasakaalustamisprotseduuri teostamist mõõdeti Su-29 teise piloodi kabiinis vibratsiooni baastasemeid. Nagu Yak-52 puhul, mõõdeti vibratsiooni vertikaalsuunas, kasutades A&D (Jaapan) kaasaskantavat spektrianalüsaatorit AD-3527 sagedusvahemikus 5 kuni 200 Hz. Mõõtmised viidi läbi neljal peamisel mootori pöörlemissageduse režiimil, mis vastavad propelleri maksimaalsele pöörlemissagedusele 60%, 65%, 70% ja 82%.

Nende mõõtmiste tulemused on esitatud tabelis 3.1.

Tabel 3.1. Vibratsioonispektri komponendid enne tasakaalustamist (Su-29)
# Propelleri kiirus Vibratsioonispektri komponendid,
sagedus (CPM) / amplituud (mm/sek)		 VΣ,
mm/sek
%Pöörlemiskiirus Vlk 1 Vn Vc1 Vlk 3 Vc2 Vlk 4 Vc3 V?
1601150 1150
5.4		 1560
2.6		 1740
2.0		 3450 3480
4.2		 6120
2.8		 8.0
2651240 1240
5.7		 1700
2.4		 1890
1.3		 3720 3780
8.6		 10.6
3701320 1320
2.8		 1800
2.5		 2010
0.9		 3960 4020
10.8		 11.5
4821580 1580
3.2		 2160
1.5		 2400
3.0		 4740 4800
8.5		 9.7

Vp = propelleri harmoonilised (1., 3., 4.)   Vn = kompressor/sagedusandur   Vc1, Vc2 = väntvõll 1., 2. V? = tuvastamata komponent. Ülemine väärtus = sagedus (CPM), alumine = amplituud (mm/sek).

Peamised vibratsioonikomponendid ilmnevad propelleri pöörlemissagedusel Vlk 1, väntvõll Vc1, kompressori ajam Vn, ja väntvõlli teine harmooniline Vc2 (mis kolme labaga propelleri puhul võib kokku langeda ka laba läbimissagedusega Vlk 3).

60% režiimi spektris leiti ka tuvastamata komponent sagedusel 6120 tsüklit minutis, mis võib olla põhjustatud resonantsist umbes 100 Hz sagedusel – see on üks propellerilaba loomulikest sagedustest.

Maksimaalne koguvibratsioon (11,5 mm/sek) leiti 70% režiimis. Selle režiimi domineeriv komponent on Vc2 kiirusel 4020 tsüklit minutis, ulatudes 10,8 mm/sek. See järsk tõus kiirusel 70% on tõenäoliselt tingitud mootori vedrustuse resonantsvõnkumistest umbes 67 Hz juures (4020 tsüklit minutis).

Samuti tuleb märkida, et lisaks kolvirühma löökerõõmudele võivad selle sageduspiirkonna vibratsiooni mõjutada ka propelleri laba läbimissagedusel esinevad aerodünaamilised jõud (Vlk 3). Režiimides 65% ja 82% on V märgatav suurenemine.c2 (Vlk 3) komponenti täheldatakse ka, mida saab samuti seletada üksikute õhusõiduki komponentide resonantsete võnkumistega.

Propelleri tasakaalustamatuse komponent Vlk 1 enne tasakaalustamist oli kiirus režiimides vahemikus 2,4 kuni 5,7 mm/s, üldiselt madalam kui Vc2 vastavatel režiimidel. Selle varieeruvust režiimide vahel ei määra mitte ainult tasakaalustamise kvaliteet, vaid ka lennuki konstruktsioonielementide loomulikest sagedustest kõrvalekaldumise aste.

3.4. Tasakaalustamise tulemused

Propelleri tasakaalustamine viidi läbi ühes tasapinnas pöörlemissagedusel 1350 p/min, kasutades kahte mõõtmistsüklit (mõjutegurite klassikaline meetod). Tasakaalustamise täielik protokoll on esitatud Liide 1.

Tasakaalustamisprotseduur koosnes järgmistest toimingutest:

  1. Esimese katse (algseisundi) ajal määrati propelleri pöörlemissagedusel vibratsiooni amplituud ja faas.
  2. Teise katse käigus määrati vibratsiooni amplituud ja faas pärast teadaoleva raskusega katsemassi paigaldamist propellerile.
  3. Nende mõõtmistulemuste põhjal arvutas tarkvara propelleri tasakaalustamatuse kompenseerimiseks vajaliku korrektiivraskuse massi ja paigaldusnurga 1. tasapinnal.

Tulemus: Pärast parandusraskuse paigaldamist 40,9 g, vibratsioon vähenes 6,7 mm/s kuni 1,5 mm/sek. Teiste kiirusrežiimide puhul jäi propelleri tasakaalustamatusest tingitud vibratsioon vahemikku 1–2,5 mm/s.

Lennu ajal tasakaalustuskvaliteedi kontrollimist ei teostatud treeninglennu ajal propelleri tahtmatu kahjustuse tõttu.

Märkimisväärne kõrvalekalle tehase tasakaalustusest. Tuleb märkida, et välja tasakaalustamise käigus saadud tulemus erineb oluliselt tehases teostatud tasakaalustamise tulemusest:

  • Vibratsioon propelleri pöörlemissagedusel pärast välja tasakaalustamist püsipaigalduskohas (Su-29 käigukasti väljundvõllil) vähenes võrreldes algseisundiga (st võrreldes tehase tasakaalustatud olekuga) enam kui 4 korda;
  • Välja tasakaalustamise ajal paigaldatud korrigeeriv raskus nihkus ligikaudu 130° võrreldes tootmistehases paigaldatud korrigeeriva raskusega (MT-Propeller).

Tootmisettevõttes paigaldatud parandusraskus oli pole eemaldatud propellerist täiendava välja tasakaalustamise ajal.

Näidatud lahknevuse põhjused võivad olla järgmised:

  • tootmistehase tasakaalustusstendi mõõtesüsteemi vead (see põhjus tundub olevat kõige vähem tõenäoline);
  • tasakaalustusmasina spindli kinnituspindade geomeetrilised vead (ebatäpsused) tootmistehases, mis põhjustavad propelleri radiaalset läbijooksu spindlil;
  • Su-29 lennuki käigukasti väljundvõlli kinnituspindade geomeetrilised vead (ebatäpsused), mis põhjustavad propelleri radiaalset läbijooksu käigukasti võllile paigaldamisel.

3.5. Järeldused

3.5.1.

Su-29 lennuki propelleri tasakaalustamine ühes tasapinnas propelleri pöörlemissagedusel 1350 p/min (70%) võimaldas vähendada propelleri pöörlemissagedusel tekkivat vibratsiooni algseisundi 6,7 mm/s-lt 1,5 mm/s-ni pärast tasakaalustamist. Samuti vähenes oluliselt propelleri tasakaalustamatusega seotud vibratsioon mootori teistel kiirusrežiimidel ja jäi vahemikku 1–2,5 mm/s.

3.5.2.

Tootmisettevõttes (MT-Propeller) propelleri tasakaalustamise ebarahuldavate tulemuste põhjuste selgitamiseks on vaja kontrollida propelleri radiaalset väljaviskumist Su-29 lennuki mootori käigukasti väljundvõllil.

Lisa 1: Tasakaalustusprotokoll

TASAKAALUSTUSPROTOKOLL

MTV-9-K-C/CL 260-27 propeller Su-29 aerobic-lennukil MTV-9-K-C/CL 260-27

1. Klient: VD Tšvokov

2. Paigalduskoht: Su-29 käigukasti väljundvõll

3. Propelleri tüüp: MTV-9-KC/CL 260-27

4. Tasakaalustusmeetod: Kohapeal kokku pandud (oma laagrites), üks tasapind

5. Pöörete arvu tasakaalustamine: 1350

6. Tasakaalustusseade: ""Balanset-1", seeria nr. 149, Vibromera

7. Kasutatud standardid: ISO 1940-1 — Jäikade rootorite tasakaalustuskvaliteedi nõuded.

8. Kuupäev: 15.06.2014

9. Tasakaalustamise tulemuste kokkuvõte:

#MõõtmineVibratsioon, mm/sekTasakaalutus, g·mm
1Enne tasakaalustamist *6.76135
2Pärast tasakaalustamist1.51350
ISO 1940 tolerants klassile G 6.31500

* Tasakaalustamine viidi läbi tehases paigaldatud parandusraskusega, mis jäeti propellerile.

10. Järeldused:

10.1. Su-29 käigukasti väljundvõllil oleva propelleri tasakaalustamise järgselt vähenes jääkvibratsioon (tasakaalustamatus) võrreldes algseisundiga enam kui 4 korda.

10.2. Korrigeeriva raskuse parameetrid (mass, nurk) erinevad oluliselt tootja poolt paigaldatutest (MT-Propeller). Paigaldati täiendav korrigeeriv raskus 40,9 g, mis on tehase raskusest 130° nihutatud. Tehase raskust ei eemaldatud.

Täpse põhjuse kindlakstegemiseks on vaja:

  • kontrollige tootja tasakaalustusmasinal oleva spindli kinnituse mõõtesüsteemi ja geomeetrilist täpsust;
  • Kontrollige Su-29 käigukasti väljundvõlli propelleri radiaalset väljavoolu.

Täitja:

Vibromera peaspetsialist
V.D. Feldman

Korduma kippuvad küsimused

Mis on propelleri tasakaalustamine ja miks see on oluline?

Propelleri tasakaalustamine toimub lennukile paigaldatud ja töökiirusel töötava propelleriga. Erinevalt tehase staatilisest tasakaalustamisest (mis tehakse lennukist eemal) arvestab see tegelikke paigaldustingimusi: käigukasti tolerantse, kinnitusgeomeetriat ja kogu lennuki dünaamilist süsteemi. Meie Su-29 puhul nihutati välitingimustes vajalikku korrigeerivat raskust tehase poolt paigaldatud raskusest 130° võrra, mis näitab, et ainuüksi tehase tasakaalustamisest ei pruugi optimaalsete tulemuste saavutamiseks piisata.

Milliseid seadmeid on vaja lennuki propelleri tasakaalustamiseks?

Balanset-1A tasakaalustuskomplekt sisaldab vibratsiooniandurit (kiirendusmõõturit), laserfaasinurga andurit (tahhomeetrit), USB-liidese seadet digitaalseks signaalitöötluseks ja arvutit, millel töötab tasakaalustustarkvara. Andurid kinnitatakse mootori käigukasti korpusele magnetilise aluse ja kronsteini abil. Ühel propelleri labal olev helkurlindi märk toimib faasietendusmärgina.

Kuidas valitakse tasakaalustava pöörlemissageduse pöörlemiskiirus?

Tasakaalustamiseks kasutatav pöörlemissagedus peab tagama maksimaalse hälbe lennuki konstruktsioonielementide (mootori vedrustus, propellerlabad, šassiil olev õhusõiduk) omavõnkesagedustest. Lisaks peaks valitud pöörlemissagedus andma stabiilseid vibratsioonimõõtmisi amplituudis ja faasis igal katsel. Jak-52 puhul valiti pöörlemissageduseks 1150 p/min (60%); Su-29 puhul 1350 p/min (70%).

Millised vibratsioonitasemed on pärast tasakaalustamist vastuvõetavad?

Standardi ISO 1940 kohaselt ei tohiks klassi G 6.3 puhul jääktasakaalustamatus ületada 1500 g·mm. Praktikas annavad head tulemused vibratsiooni alla 2,5 mm/s RMS propelleri pöörlemissagedusel. Su-29-l saavutati tasakaalustamine 1,5 mm/s ja jääktasakaalustamatus 1350 g·mm – ISO tolerantsi piires.

Kas propelleri tasakaalustamine saab kõrvaldada kogu lennuki vibratsiooni?

Ei. Kolbmootoriga lennuki vibratsioonispekter sisaldab väntvõlli, kolvirühma, õhukompressori ajami ja konstruktsiooniresonantside komponente. Meie Yak-52 analüüs näitas, et isegi propelleri tasakaalustamatuse täielik kõrvaldamine vähendaks koguvibratsiooni enamikus töörežiimides mitte rohkem kui umbes 1,5 korda. Režiimidel 82% ja 94% domineeris väntvõlli teine harmooniline koguvibratsioonis propellerikomponendi suhtes 3–7 korda.

Kui tihti peaks lennuki propellerid tasakaalustama?

Propellerid tuleks tasakaalustada suuremate ülevaatuste ajal, pärast remonti või kahjustusi ja alati, kui märkate liigset vibratsiooni. Akrobaatikalennukid võivad suurema koormuskoormuse tõttu vajada sagedasemat tasakaalustamist. Regulaarne vibratsiooni jälgimine spektraalanalüüsi abil (saadaval Balanset-1A tarkvaras) võib olla ka diagnostiline tööriist mootori seisukorra hindamiseks.

Millised Balanset'i mudelid on propellerite tasakaalustamiseks saadaval?

Vibromera pakub mitmeid mudeleid, mis sobivad propelleri ja rootori tasakaalustamiseks: Balanset-1A (1975 eurot) on selles uuringus kasutatud kahekanaliline kaasaskantav süsteem; Balanset-1A OEM (1751 eurot) on integreerimiseks valmis versioon töökodadele ja hooldusorganisatsioonidele; Balanset-4 (6803 €) on neljakanaliline süsteem keerukate mitmetasandiliste tasakaalustamisülesannete jaoks. Kõik mudelid sisaldavad spektraalse vibratsiooni analüüsi võimalust ning on varustatud vibratsiooniandurite, lasertahhomeetri, magnetilise kinnituse riistvara ja arvutitarkvaraga.

Kas Vibromera saab teenusena teostada kohapeal propellerite tasakaalustamist?

Jah. Lisaks tasakaalustusseadmete tootmisele ja müügile pakub Vibromera ka pöörlevate masinate tasakaalustamisteenuseid. Organisatsioonidele, mis ei vaja oma tasakaalustusseadmeid või keerukate ühekordsete ülesannete jaoks, saavad Vibromera spetsialistid teostada kohapealset dünaamilist tasakaalustamist, kasutades samu Balanset-instrumente, mida selles aruandes kirjeldatakse. Teeninduspäringutega saab pöörduda ... kaudu. kontaktleht.