Glavni stručnjak VD Feldman

1. Umjesto predgovora

Prije dvije i pol godine naše je poduzeće započelo serijsku proizvodnju uređaja "Balanset 1", dizajniranog za balansiranje rotacijskih mehanizama u vlastitim ležajevima.

Do danas je proizvedeno više od 180 kompleta koji se učinkovito koriste u raznim industrijama, uključujući proizvodnju i rad ventilatora, puhala, elektromotora, vretena strojeva, pumpi, drobilica, separatora, centrifuga, kardanskih i koljenastih vratila i drugih mehanizama. .

Nedavno je naše poduzeće primilo velik broj upita od organizacija i pojedinaca u vezi s mogućnošću korištenja naše opreme za balansiranje propelera zrakoplova i helikoptera u terenskim uvjetima.

Nažalost, naši stručnjaci, s dugogodišnjim iskustvom u balansiranju raznih strojeva, nikada se dosad nisu bavili ovom problematikom. Stoga su savjeti i preporuke koje smo mogli pružiti našim klijentima bili vrlo općeniti i nisu im uvijek omogućili učinkovito rješavanje problema.

Situacija se ovog proljeća počela popravljati. Tome je pridonijela aktivna pozicija VD Chvokova, koji je organizirao i zajedno s nama aktivno sudjelovao u radu na balansiranju propelera zrakoplova Yak-52 i Su-29, kojima pilotira.

Slika 1.1. Zrakoplov Yak-52 na uzletištu

Slika 1.2. Zrakoplov Su-29 na parkiralištu

2. Rezultati balansiranja propelera i ispitivanja vibracija akrobatskog zrakoplova Yak-52

2.1. Uvod

U svibnju – srpnju 2014. godine obavljeni su radovi na ispitivanju vibracija zrakoplova Jak-52 opremljenog zrakoplovnim motorom M-14P i balansiranju njegovog dvokrakog propelera.

Balansiranje je izvršeno u jednoj ravnini pomoću kompleta za balansiranje “Balanset 1”, serijski broj 149.

Mjerna shema koja se koristi tijekom balansiranja prikazana je na slici 2.1.

Tijekom procesa balansiranja, senzor vibracija (akcelerometar) 1 ugrađen je na prednji poklopac mjenjača motora pomoću magneta na posebnom nosaču.

Laserski senzor faznog kuta 2 također je instaliran na poklopcu mjenjača i usmjeren prema reflektirajućoj oznaci na jednoj od lopatica propelera.

Analogni signali sa senzora su se kablovima prenosili do mjerne jedinice uređaja “Balanset 1” gdje su digitalno predprocesirani.

Potom su ti signali u digitalnom obliku poslani na računalo, gdje je softver obradio te signale i izračunao masu i kut korekcijskog utega potrebnog za kompenzaciju neravnoteže na propeleru.

2.2. Tijekom izvođenja ovog rada stečene su određene vještine i razvijena je tehnologija za balansiranje propelera zrakoplova u terenskim uvjetima pomoću uređaja „Balanset 1“, uključujući:

• Određivanje mjesta i načina ugradnje (pričvršćivanja) senzora vibracija i faznog kuta na objektu;
• Određivanje rezonantnih frekvencija nekoliko konstrukcijskih elemenata zrakoplova (ovjes motora, lopatice propelera);
• Identificiranje frekvencija rotacije motora (režima rada) koje osiguravaju minimalnu zaostalu neravnotežu tijekom balansiranja;
• Određivanje tolerancija za zaostalu neravnotežu propelera itd.

Osim toga, dobiveni su zanimljivi podaci o razinama vibracija zrakoplova opremljenih motorima M-14P.

U nastavku su materijali izvješća sastavljeni na temelju rezultata ovih radova.

U njima se, osim rezultata balansiranja, navode podaci o ispitivanju vibracija zrakoplova Yak-52 i Su-29 dobiveni tijekom ispitivanja na zemlji i u letu.

Ovi podaci mogu biti od interesa i za pilote zrakoplova i za stručnjake uključene u njihovo održavanje.

Slika 2.1. Shema mjerenja za balansiranje propelera zrakoplova Yak-52.

Zk – glavni zupčanik mjenjača;

Zs – sateliti mjenjača;

Zn – nepokretni zupčanik mjenjača.

Tijekom izvođenja ovog rada, uzimajući u obzir iskustvo stečeno u balansiranju propelera zrakoplova Su-29 i Yak-52, provedena su brojna dodatna istraživanja, uključujući:

• Određivanje vlastitih frekvencija oscilacija motora i propelera zrakoplova Jak-52;
• Provjera magnitude i spektralnog sastava vibracija u drugoj pilotskoj kabini tijekom leta nakon balansiranja propelera;
• Provjera magnitude i spektralnog sastava vibracija u drugoj pilotskoj kabini tijekom leta nakon balansiranja propelera i podešavanja sile zatezanja amortizera motora.

2.2. Rezultati istraživanja vlastitih frekvencija oscilacija motora i propelera

Vlastite frekvencije oscilacija motora, postavljenih na amortizerima u tijelu zrakoplova, određene su analizatorom spektra AD-3527 tvrtke A&D (Japan) udarnom pobudom oscilacija motora.

U spektru vlastitih oscilacija ovjesa motora zrakoplova Yak-52, čiji je primjer prikazan na slici 2.2, identificirane su četiri glavne frekvencije: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

Slika 2.2. Spektar vlastitih frekvencija ovjesa motora zrakoplova Yak-52.

Frekvencije od 74 Hz, 94 Hz i 120 Hz vjerojatno su povezane sa značajkama ugradnje (ovjesa) motora na tijelo zrakoplova.

Frekvencija od 20 Hz najvjerojatnije je povezana s prirodnim oscilacijama letjelice na šasiji.

Vlastite frekvencije lopatica propelera također su određene metodom udarne pobude.

U ovom slučaju identificirane su četiri glavne frekvencije: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz i 134 Hz.

Podaci o vlastitim frekvencijama oscilacija propelera i motora zrakoplova Yak-52 mogu biti osobito važni pri odabiru frekvencije vrtnje propelera koja se koristi tijekom balansiranja. Glavni uvjet za odabir ove frekvencije je osigurati njezino maksimalno moguće odstupanje od vlastitih frekvencija konstrukcijskih elemenata zrakoplova.

Dodatno, poznavanje vlastitih frekvencija pojedinih komponenti i dijelova zrakoplova može biti korisno za utvrđivanje uzroka naglog porasta (u slučaju rezonancije) pojedinih komponenti spektra vibracija pri različitim režimima okretaja motora.

2.3. Balansiranje rezultata

Kao što je gore navedeno, balansiranje propelera je izvedeno u jednoj ravnini, što je rezultiralo dinamičkom kompenzacijom neravnoteže sila propelera.

Provođenje dinamičkog balansiranja u dvije ravnine, koje bi omogućilo kompenzaciju neravnoteže sile i momenta propelera, nije bilo izvedivo, jer konstrukcija propelera ugrađenog na zrakoplov Jak-52 dopušta formiranje samo jedne korekcijske ravnine.

Balansiranje propelera je obavljeno pri frekvenciji vrtnje od 1150 okretaja u minuti (60%), pri čemu je bilo moguće dobiti najstabilnije rezultate mjerenja vibracija u pogledu amplitude i faze od starta do starta.

Balansiranje propelera odvijalo se po klasičnoj "dvosmjernoj" shemi.

Tijekom prve vožnje određene su amplituda i faza vibracija pri frekvenciji vrtnje propelera u početnom stanju.

Tijekom druge vožnje određene su amplituda i faza vibracija na frekvenciji vrtnje propelera nakon postavljanja probne mase od 7 g na propeler.

Na temelju tih podataka programski je izračunata masa M = 19,5 g i kut ugradnje korekcijskog utega F = 32°.

Zbog konstrukcijskih značajki propelera, koje ne dopuštaju postavljanje korekcijskog utega pod potrebnim kutom, na propeler su ugrađena dva ekvivalentna utega:

• Težina M1 = 14 g pod kutom F1 = 0°;
• Težina M2 = 8,3 g pod kutom F2 = 60°.

Nakon ugradnje navedenih korekcijskih utega na propeler, vibracije mjerene pri rotacijskoj frekvenciji od 1150 okretaja u minuti povezane s neravnotežom propelera smanjile su se s 10,2 mm/s u početnom stanju na 4,2 mm/s nakon balansiranja.

U ovom slučaju, stvarna neuravnoteženost propelera smanjila se s 2340 g*mm na 963 g*mm.

2.4. Provjera utjecaja rezultata balansiranja na razinu vibracija zrakoplova Yak-52 na tlu pri drugim frekvencijama rotacije propelera

Rezultati provjere vibracija zrakoplova Yak-52, provedeni na drugim načinima rada motora dobiveni tijekom ispitivanja na zemlji, prikazani su u tablici 2.1.

Kao što se može vidjeti iz tablice, izvršeno balansiranje pozitivno je utjecalo na vibracije zrakoplova Yak-52 u svim njegovim režimima rada.

Tablica 2.1.

br	Frekvencija rotacije, %	Frekvencija rotacije propelera, o/min	RMS brzina vibracija, mm/sek
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

Dodatni rezultati ispitivanja vibracija

2.5. Provjera vibracija zrakoplova Yak-52 u zraku u glavnim režimima leta prije i poslije podešavanja napetosti amortizera

Štoviše, tijekom zemaljskih ispitivanja utvrđeno je značajno smanjenje vibracija zrakoplova s povećanjem frekvencije rotacije propelera.

To se može objasniti većim stupnjem odstupanja frekvencije vrtnje propelera od vlastite frekvencije osciliranja letjelice na šasiji (pretpostavlja se 20 Hz), što se događa kada se frekvencija vrtnje propelera povećava.

Osim ispitivanja vibracija provedenih nakon balansiranja propelera na tlu (vidi odjeljak 2.3), provedena su mjerenja vibracija zrakoplova Yak-52 u letu.

Vibracije u letu mjerene su u drugoj pilotskoj kabini u vertikalnom smjeru prijenosnim analizatorom spektra vibracija model AD-3527 tvrtke A&D (Japan) u frekvencijskom području od 5 do 200 (500) Hz.

Mjerenja su obavljena pri pet glavnih modova brzine motora, odnosno jednakih 60%, 65%, 70% i 82% njegove maksimalne frekvencije vrtnje.

Rezultati mjerenja, provedeni prije podešavanja amortizera, prikazani su u tablici 2.2.

Tablica 2.2.

Komponente spektra vibracija

br	Frekvencija rotacije propelera, %	Frekvencija rotacije propelera, o/min	Vv1 (Hz)	Amplituda Vv1 (mm/s)	Vn (Hz)	Amplituda Vn (mm/s)	Vk1 (Hz)	Amplituda Vk1 (mm/s)	Vv2 (Hz)	Amplituda Vv2 (mm/s)	Vk2 (Hz)	Amplituda Vk2 (mm/s)	Vv4 (Hz)	Amplituda Vv4 (mm/s)	Vk3 (Hz)	Amplituda Vk3 (mm/s)	Vv5 (Hz)	Amplituda Vv5 (mm/s)	V∑ (mm/s)
1	60	1155	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
			1244	3.5	1680	1.2	1890	2.1	2488	1.2	3780	4.1	4976	0.4	5670	1.2
2	65	1244	1244	3.5	1680	1.2	1890	2.1	2488	1.2	3780	4.1	4976	0.4	5670	1.2			6.2
			1342	2.8	1860	0.4	2040	3.2	2684	0.4	4080	2.9	5369	2.3
3	70	1342	1342	2.8	1860	0.4	2040	3.2	2684	0.4	4080	2.9	5369	2.3				5.0
			1580	4.7	2160	2.9	2400	1.1	3160	0.4	4800	12.5
4	82	1580	1580	4.7	2160	2.9	2400	1.1	3160	0.4	4800	12.5						13.7
			1830	2.2	2484	3.4	2760	1.7	3660	2.8	5520	15.8	7320	3.7
5	94	1830	1830	2.2	2484	3.4	2760	1.7	3660	2.8	5520	15.8	7320	3.7				17.1

Kao primjer, slike 2.3 i 2.4 prikazuju grafikone spektra dobivene mjerenjem vibracija u kabini zrakoplova Yak-52 na modovima 60% i 94% koji su korišteni za popunjavanje tablice 2.2.

Slika 2.3. Spektar vibracija u kabini zrakoplova Yak-52 u načinu rada 60%.

Slika 2.4. Spektar vibracija u kabini zrakoplova Yak-52 u modu 94%.

Kao što se vidi iz tablice 2.2, glavne komponente vibracija izmjerenih u drugoj pilotskoj kabini pojavljuju se na frekvencijama rotacije propelera V_v1 (označeno žutom bojom), radilica motora V_k1 (označeno plavom bojom), i pogon zračnog kompresora (i/ili senzor frekvencije) V_n (naglašeno zeleno), kao i na njihovim višim harmonicima V_v2, V_v4, V_v5i V_k2, V_k3.

Maksimalna ukupna vibracija V_∑ pronađeno je na brzinskim modovima od 82% (1580 okretaja propelera) i 94% (1830 okretaja u minuti).

Glavna komponenta ove vibracije pojavljuje se na 2. harmoniku frekvencije vrtnje radilice motora V_k2 i postiže vrijednosti od 12,5 mm/s pri frekvenciji od 4800 ciklusa/min i 15,8 mm/s pri frekvenciji od 5520 ciklusa/min.

Može se pretpostaviti da je ova komponenta povezana s radom klipne skupine motora (udarni procesi koji se javljaju tijekom dvostrukog kretanja klipova po jednom okretaju radilice).

Oštar porast ove komponente u režimima 82% (prvi nominalni) i 94% (uzlijetanje) najvjerojatnije nije uzrokovan nedostacima u skupini klipa, već rezonantnim oscilacijama motora postavljenog u tijelu zrakoplova na amortizerima.

Ovaj zaključak potvrđuju prethodno razmotreni eksperimentalni rezultati provjere vlastitih frekvencija oscilacija ovjesa motora u čijem se spektru nalaze 74 Hz (4440 ciklusa/min), 94 Hz (5640 ciklusa/min) i 120 Hz ( 7200 ciklusa/min).

Dvije od ovih vlastitih frekvencija, 74 Hz i 94 Hz, bliske su frekvencijama 2. harmonika vrtnje koljenastog vratila, koje se javljaju pri prvom nazivnom i pogonskom modu motora.

Zbog značajnih vibracija na 2. harmoniku koljenastog vratila utvrđenih tijekom ispitivanja vibracija na prvom nazivnom i odlaznom režimu rada motora, izvršena je provjera i podešavanje sile pritezanja amortizera ovjesa motora.

Usporedni rezultati ispitivanja dobiveni prije i nakon podešavanja amortizera za frekvenciju vrtnje propelera (V_v1) i 2. harmonik frekvencije vrtnje koljenastog vratila (V_k2) prikazani su u tablici 2.3.

Tablica 2.3.

br	Frekvencija rotacije propelera, %	Frekvencija rotacije propelera, o/min	Vv1 (Prije)	Vv1 (Nakon)	Vk2 (Prije)	Vk2 (Nakon)
1	60	1155 (1140)	1155 4.4	1140 3.3	3510 3.6	3480 3.0
2	65	1244 (1260)	1244 3.5	1260 3.5	3780 4.1	3840 4.3
3	70	1342 (1350)	1342 2.8	1350 3.3	4080 2.9	4080 1.2
4	82	1580 (1590)	1580 4.7	1590 4.2	4800 12.5	4830 16.7
5	94	1830 (1860)	1830 2.2	1860 2.7	5520 15.8	5640 15.2

Kao što se vidi iz tablice 2.3, podešavanje amortizera nije dovelo do značajnih promjena u glavnim komponentama vibracija zrakoplova.

Također treba napomenuti da je amplituda spektralne komponente povezana s neravnotežom propelera V_v1, detektiran na modovima 82% i 94% (vidi tablice 1.2 i 1.3), redom je 3-7 puta niži od amplituda V_k2, prisutan u ovim načinima rada.

Na ostalim načinima leta, komponenta V_v1 kreće se od 2,8 do 4,4 mm/sek.

Štoviše, kao što se vidi iz tablica 2.2 i 2.3, njegove promjene pri prelasku s jednog načina rada na drugi uglavnom nisu određene kvalitetom balansiranja, već stupnjem odstupanja frekvencije rotacije propelera od vlastitih frekvencija različitih strukturnih elemenata zrakoplov.

2.6. Zaključci iz rezultata rada

2.6.1.

Balansiranje propelera zrakoplova Yak-52, provedeno pri frekvenciji rotacije propelera od 1150 o/min (60%), omogućilo je smanjenje vibracija propelera s 10,2 mm/s na 4,2 mm/s.

S obzirom na iskustvo stečeno tijekom balansiranja propelera zrakoplova Yak-52 i Su-29 pomoću uređaja "Balanset-1", može se pretpostaviti da postoji mogućnost daljnjeg smanjenja razine vibracija propelera zrakoplova Yak-52.

To se posebno može postići odabirom drugačije (više) frekvencije rotacije propelera tijekom njegovog balansiranja, čime se omogućuje veće odstupanje od prirodne frekvencije oscilacije zrakoplova od 20 Hz (1200 ciklusa/min), utvrđene tijekom ispitivanja.

2.6.2.

Kao što pokazuju rezultati ispitivanja vibracija zrakoplova Yak-52 u letu, njegovi spektri vibracija (osim spomenute komponente koja se pojavljuje na frekvenciji rotacije propelera) sadrže nekoliko drugih komponenti povezanih s radom koljenastog vratila, skupine klipa motora , kao i pogon zračnog kompresora (i/ili senzor frekvencije).

Veličine ovih vibracija u modovima 60%, 65% i 70% usporedive su s veličinom vibracija povezanih s neravnotežom propelera.

Analiza ovih vibracija pokazuje da će čak i potpuna eliminacija vibracija od neuravnoteženosti propelera smanjiti ukupne vibracije zrakoplova u ovim režimima za najviše 1,5 puta.

2.6.3.

Maksimalna ukupna vibracija V_∑ zrakoplova Yak-52 pronađeno je na brzinskim režimima od 82% (1580 okretaja propelera) i 94% (1830 okretaja propelera).

Glavna komponenta ove vibracije pojavljuje se na 2. harmoniku frekvencije vrtnje radilice motora V_k2 (pri frekvencijama od 4800 ciklusa/min ili 5520 ciklusa/min), gdje redom doseže vrijednosti od 12,5 mm/sek i 15,8 mm/sek.

Može se razumno pretpostaviti da je ova komponenta povezana s radom klipne skupine motora (udarni procesi koji se javljaju tijekom dvostrukog kretanja klipova po jednom okretaju radilice).

Oštar porast ove komponente na načinima rada 82% (prvi nominalni) i 94% (uzlijetanje) najvjerojatnije nije uzrokovan nedostacima u klipnoj skupini, već rezonantnim oscilacijama motora postavljenog u tijelu zrakoplova na amortizerima.

Podešavanje amortizera provedeno tijekom ispitivanja nije dovelo do značajnih promjena u vibracijama.

Ova se situacija vjerojatno može smatrati propustom u dizajnu od strane programera zrakoplova pri odabiru sustava za ugradnju (ovjes) motora u tijelo zrakoplova.

2.6.4.

Podaci dobiveni tijekom balansiranja i dodatnih vibracijskih ispitivanja (vidi rezultate ispitivanja leta u odjeljku 2.5) omogućuju zaključak da periodično praćenje vibracija može biti korisno za dijagnostičku procjenu tehničkog stanja motora zrakoplova.

Takav se rad može izvesti, na primjer, pomoću uređaja "Balanset-1", u kojem je softver implementiran funkcija spektralne analize vibracija.

---

3. Rezultati balansiranja propelera MTV-9-KC/CL 260-27 i ispitivanja vibracija akrobatskog zrakoplova Su-29

3.1. Uvod

Dana 15. lipnja 2014. obavljeno je balansiranje trokrake elise MTV-9-KC/CL 260-27 zrakoplovnog motora M-14P akrobatskog zrakoplova Su-29.

Prema proizvođaču, propeler je bio preliminarno statički uravnotežen, što dokazuje prisutnost korektivnog utega u ravnini 1, instaliranog u proizvodnom pogonu.

Balansiranje propelera, izravno ugrađenog na zrakoplov Su-29, izvršeno je pomoću kompleta za balansiranje vibracija „Balanset-1“, serijski broj 149.

Mjerna shema koja se koristi tijekom balansiranja prikazana je na slici 3.1.

Tijekom procesa balansiranja, senzor vibracija (akcelerometar) 1 je montiran na kućište mjenjača motora pomoću magneta na posebnom nosaču.

Laserski senzor faznog kuta 2 također je montiran na kućište mjenjača i usmjeren prema reflektirajućoj oznaci na jednoj od lopatica propelera.

Analogni signali sa senzora su se kablovima prenosili do mjerne jedinice uređaja “Balanset-1” gdje su digitalno predprocesirani.

Zatim su ti signali poslani u digitalnom obliku na računalo, gdje je izvršena softverska obrada tih signala i izračunata masa i kut korektivnog utega potrebnih za kompenzaciju debalansa propelera.

Slika 3.1. Mjerna shema za balansiranje propelera zrakoplova Su-29.

Z_k – glavni zupčanik mjenjača sa 75 zuba;

Z_c – sateliti mjenjača u količini od 6 komada sa po 18 zuba;

Z_n – nepomični zupčanik mjenjača sa 39 zuba.

Prije izvođenja ovog rada, s obzirom na iskustvo stečeno balansiranjem propelera zrakoplova Yak-52, provedena su brojna dodatna istraživanja, uključujući:

• Određivanje vlastitih frekvencija oscilacija motora i propelera zrakoplova Su-29;
• Provjera magnitude i spektralnog sastava početnih vibracija u drugoj pilotskoj kabini prije balansiranja.

3.2. Rezultati istraživanja vlastitih frekvencija oscilacija motora i propelera

Vlastite frekvencije oscilacija motora, postavljenih na amortizerima u tijelu zrakoplova, određene su analizatorom spektra AD-3527 tvrtke A&D (Japan) udarnom pobudom oscilacija motora.

U spektru vlastitih oscilacija ovjesa motora (vidi sliku 3.2) identificirano je šest glavnih frekvencija: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Od njih se pretpostavlja da su frekvencije 66 Hz, 88 Hz i 120 Hz izravno povezane sa značajkama ugradnje (ovjesa) motora na tijelo zrakoplova.

Frekvencije od 16 Hz i 22 Hz najvjerojatnije su povezane s prirodnim oscilacijama letjelice na šasiji.

Frekvencija od 37 Hz vjerojatno je povezana s vlastitom frekvencijom oscilacija lopatica propelera zrakoplova.

Ovu pretpostavku potvrđuju i rezultati provjere vlastitih frekvencija oscilacija propelera, također dobiveni metodom udarne pobude.

U spektru vlastitih oscilacija lopatice propelera (vidi sliku 3.3) identificirane su tri glavne frekvencije: 37 Hz, 100 Hz i 174 Hz.

Podaci o vlastitim frekvencijama oscilacija krila propelera i motora zrakoplova Su-29 mogu biti osobito važni pri odabiru frekvencije vrtnje propelera koja se koristi tijekom balansiranja. Glavni uvjet za odabir ove frekvencije je osigurati njezino maksimalno moguće odstupanje od vlastitih frekvencija konstrukcijskih elemenata zrakoplova.

Štoviše, poznavanje vlastitih frekvencija pojedinih komponenti i dijelova zrakoplova može biti korisno za utvrđivanje uzroka naglog porasta (u slučaju rezonancije) pojedinih komponenti spektra vibracija pri različitim režimima okretaja motora.

3.3. Provjera vibracija u drugoj pilotskoj kabini zrakoplova Su-29 na zemlji prije balansiranja

Početne vibracije zrakoplova Su-29, identificirane prije balansiranja propelera, izmjerene su u drugoj pilotskoj kabini u vertikalnom smjeru pomoću prijenosnog analizatora spektra vibracija model AD-3527 tvrtke A&D (Japan) u frekvencijskom području od 5 do 200 Hz. .

Mjerenja su obavljena pri četiri glavna režima brzine motora, odnosno jednaka 60%, 65%, 70% i 82% njegove maksimalne frekvencije vrtnje.

Dobiveni rezultati prikazani su u tablici 3.1.

Kao što se vidi iz tablice 2.1, glavne komponente vibracija pojavljuju se na frekvencijama rotacije propelera V_v1, radilica motora V_k1, i pogon kompresora zraka (i/ili senzor frekvencije) V_n, kao i na 2. harmoniku V koljenastog vratila_k2 i eventualno 3. harmonik (lopatice) propelera V_v3, koja je po frekvenciji bliska drugom harmoniku koljenastog vratila.

Tablica 3.1.

br	Frekvencija rotacije propelera, %	Frekvencija rotacije propelera, o/min	Vv1	Vn	Vk1	Vv3	Vk2	Vv4	Vk3	V?	V∑, mm/sek
1	60	1150 5.4	1560 2.6	1740 2.0	3450 –	3480 –	6120 2.8	–	–	–	8.0
2	65	1240 5.7	1700 2.4	1890 3.2	3780 –	–	–	–	–	–	10.6
3	70	1320 5.2	1860 3.0	2010 2.5	3960 –	4020 –	–	–	–	11.5
4	82	1580 3.2	2160 1.5	2400 3.0	4740 –	4800 8.5	–	–	–	9.7

Štoviše, u spektru vibracija na brzinskom modu 60% pronađena je neidentificirana komponenta s izračunatim spektrom na frekvenciji od 6120 ciklusa/min, koja može biti uzrokovana rezonancijom na frekvenciji od oko 100 Hz jednog od konstrukcijskih elemenata zrakoplova. . Takav element može biti propeler, čija je jedna od vlastitih frekvencija 100 Hz.

Maksimalna ukupna vibracija zrakoplova V_∑, dosežući 11,5 mm/s, pronađeno je u brzinskom modu 70%.

Glavna komponenta ukupne vibracije u ovom načinu rada pojavljuje se na 2. harmoniku (4020 ciklusa/min) frekvencije vrtnje radilice motora V_k2 i jednaka je 10,8 mm/sek.

Može se pretpostaviti da je ova komponenta povezana s radom klipne skupine motora (udarni procesi koji se javljaju tijekom dvostrukog kretanja klipova po jednom okretaju radilice).

Nagli porast ove komponente u modu 70% vjerojatno je posljedica rezonantnih oscilacija jednog od konstrukcijskih elemenata zrakoplova (ovjes motora u trupu zrakoplova) na frekvenciji od 67 Hz (4020 ciklusa/min).

Treba napomenuti da osim udarnih smetnji povezanih s radom klipne skupine, na veličinu vibracija u ovom frekvencijskom području može utjecati aerodinamička sila koja se očituje na frekvenciji lopatica propelera (V_v3).

U režimima brzine 65% i 82%, primjetno povećanje komponente V_k2 (V_v3) također se uočava, što se također može objasniti rezonantnim oscilacijama pojedinih komponenti zrakoplova.

Amplituda spektralne komponente povezana s neravnotežom propelera V_v1, identificiran na glavnim režimima brzine prije balansiranja, kretao se od 2,4 do 5,7 mm/s, što je općenito niže od vrijednosti V_k2 na odgovarajućim režimima.

Štoviše, kao što se vidi iz tablice 3.1, njegove promjene pri prelasku s jednog načina rada na drugi određene su ne samo kvalitetom balansiranja, već i stupnjem odstupanja frekvencije rotacije propelera od vlastitih frekvencija konstrukcijskih elemenata zrakoplova.

3.4. Balansiranje rezultata

Balansiranje propelera je izvedeno u jednoj ravnini na frekvenciji vrtnje. Kao rezultat takvog balansiranja kompenzirana je dinamička neravnoteža sila propelera.

Protokol balansiranja nalazi se u nastavku u Dodatku 1.

Balansiranje je obavljeno pri frekvenciji vrtnje propelera od 1350 o/min i uključivalo je dva mjerenja.

Tijekom prve vožnje određena je amplituda i faza vibracije na frekvenciji vrtnje propelera u početnom stanju.

Tijekom druge vožnje određene su amplituda i faza vibracija na frekvenciji vrtnje propelera nakon postavljanja probne mase poznate težine na propeler.

Na temelju rezultata ovih mjerenja određena je masa i kut ugradnje korektivnog utega u ravnini 1.

Nakon ugradnje izračunate vrijednosti korektivnog utega na propeler, koji je iznosio 40,9 g, vibracije su se u ovom brzinskom režimu smanjile sa 6,7 mm/s u početnom stanju na 1,5 mm/s nakon balansiranja.

Razina vibracija povezana s neuravnoteženošću propelera u drugim režimima brzine također se smanjila i ostala unutar raspona od 1 do 2,5 mm/s nakon balansiranja.

Provjera utjecaja kvalitete balansiranja na razinu vibracija zrakoplova u letu nije provedena zbog slučajnog oštećenja ovog propelera tijekom jednog od trenažnih letova.

Treba napomenuti da se rezultat dobiven ovim balansiranjem značajno razlikuje od rezultata tvorničkog balansiranja.

Posebno:

• Vibracija na frekvenciji rotacije propelera nakon njegovog balansiranja na stalnom mjestu ugradnje (na izlaznoj osovini mjenjača zrakoplova Su-29) smanjena je više od 4 puta;
• Korektivni uteg instaliran tijekom procesa balansiranja pomaknut je u odnosu na uteg instaliran u proizvodnom pogonu za približno 130 stupnjeva.

Mogući razlozi za ovu situaciju mogu uključivati:

• Pogreške mjernog sustava stalka za balansiranje proizvođača (malo vjerojatno);
• Geometrijske pogreške mjesta ugradnje spojnice vretena proizvođačevog stroja za balansiranje, koje dovode do radijalnog odstupanja propelera kada je ugrađen na vreteno;
• Geometrijske pogreške mjesta ugradnje spojke izlazne osovine mjenjača zrakoplova, dovode do radijalnog odstupanja propelera kada je postavljen na osovinu mjenjača.

3.5. Zaključci iz rezultata rada

3.5.1.

Balansiranje propelera zrakoplova Su-29, provedeno u jednoj ravnini pri frekvenciji rotacije propelera od 1350 o/min (70%), omogućilo je smanjenje vibracija propelera sa 6,7 mm/s na 1,5 mm/s.

Razina vibracija povezana s neuravnoteženošću propelera u drugim režimima brzine također se značajno smanjila i ostala u rasponu od 1 do 2,5 mm/s.

3.5.2.

Kako bi se razjasnili mogući razlozi nezadovoljavajućih rezultata balansiranja obavljenih u proizvodnom pogonu, potrebno je provjeriti radijalno odstupanje propelera na izlaznoj osovini mjenjača motora zrakoplova.

---

dodatak 1

PROTOKOL BALANSIRANJA

MTV-9-KC/CL 260-27 propeler akrobatskog zrakoplova Su-29

1. Kupac: VD Chvokov

2. Mjesto ugradnje propelera: izlazna osovina mjenjača zrakoplova Su-29

3. Tip propelera: MTV-9-KC/CL 260-27

4. Način balansiranja: sastavljen na licu mjesta (u vlastitim ležajevima), u jednoj ravnini

5. Frekvencija rotacije propelera tijekom balansiranja, o/min: 1350

6. Model, serijski broj i proizvođač uređaja za balansiranje: “Balanset-1”, serijski broj 149

7. Regulatorni dokumenti koji se koriste tijekom bilansiranja:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Datum bilansiranja: 15.06.2014

9. Zbirna tablica rezultata bilance:

br	Rezultati mjerenja	Vibracija, mm/sek	Neravnoteža, g* mm
1	Prije balansiranja *)	6.7	6135
2	Nakon balansiranja	1.5	1350
ISO 1940 tolerancija za klasu G 6.3			1500

*) Napomena: Balansiranje je obavljeno s korektivnim utegom koji je postavio proizvođač i ostao je na propeleru.

10. Zaključak:

10.1. Razina vibracija (preostala neravnoteža) nakon balansiranja propelera ugrađenog na izlaznu osovinu mjenjača zrakoplova Su-29 (vidi t.9.2) smanjena je više od 4 puta u odnosu na početno stanje (vidi t. 9.1).

10.2. Parametri korektivnog utega (masa, ugradbeni kut) korišteni za postizanje rezultata u str. 10.1 značajno se razlikuju od parametara korektivnog utega ugrađenog od strane proizvođača (MT-propeler).

Konkretno, prilikom balansiranja na propeler je ugrađen dodatni korektivni uteg od 40,9 g, koji je pomaknut za kut od 130° u odnosu na uteg koji je ugradio proizvođač.

(Uteg koji je ugradio proizvođač nije uklonjen s propelera tijekom dodatnog balansiranja).

Mogući razlozi za ovu situaciju mogu uključivati:

• Greške u mjernom sustavu stalka za balansiranje proizvođača;
• Geometrijske pogreške u mjestima ugradnje spojke vretena proizvođača stroja za balansiranje, koje dovode do radijalnog odstupanja propelera kada je ugrađen na vreteno;
• Geometrijske pogreške u mjestima ugradnje spojke izlazne osovine mjenjača zrakoplova, dovode do radijalnog odstupanja propelera kada je ugrađen na osovinu mjenjača.

Da bi se utvrdio specifičan uzrok koji dovodi do povećane neravnoteže propelera kada je ugrađen na izlaznu osovinu mjenjača zrakoplova Su-29, potrebno je:

• Provjerite kod proizvođača mjerni sustav i geometrijsku točnost mjesta ugradnje vretena stroja za balansiranje koji se koristi za balansiranje propelera MTV-9-KC/CL 260-27;
• Provjerite radijalno odstupanje propelera ugrađenog na izlaznu osovinu mjenjača zrakoplova Su-29.

Izvršitelj:

Glavni stručnjak LLC "Kinematika"

Feldman VD