Tentang menyeimbangkan baling-baling pesawat di lingkungan lapangan. Bagian 2

1. D. Feldman

Kepala Teknisi OU Vibromera

Bagian 1 : https://vibromera.eu/example/on-balancing-the-propeller-of-the-aircraft-in-the-field-environment-part-1/

Tentang menyeimbangkan baling-baling pesawat di lingkungan lapangan

 "Baling-baling adalah penggerak pesawat,

dan untuk menyeimbangkannya hanya bisa dilakukan oleh seorang pejuang"

3. Hasil penyeimbangan baling-baling MTV-9-K-C/CL 260-27 dan pengujian getaran pesawat aerobatik SU-29

3.1. Pendahuluan

Pada tanggal 15 Juni 2014, kami menyeimbangkan baling-baling tiga baling-baling MTV-9-K-C/CL 260-27 dari mesin M-14P pesawat aerobatik SU-29.

Menurut pabrikan, baling-baling yang ditentukan sudah diseimbangkan secara pra-statis, sebagaimana dibuktikan oleh baling-baling di bidang 1 dari bobot korektif yang ditetapkan di pabrik.

Baling-baling yang dipasang langsung pada SU-29 diseimbangkan dengan menggunakan set penyeimbang getaran Balanset-1, pabrik No. 149.

Skema pengukuran yang digunakan dalam penyeimbangan ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Selama proses penyeimbangan, sensor getaran (akselerometer) 1 dipasang pada rumah roda gigi mesin dengan magnet pada braket khusus.

Sensor laser untuk sudut fase 2 juga dipasang pada rumah baling-baling dan dipandu oleh label pemantul yang diaplikasikan pada salah satu bilah baling-baling.

Sinyal analog dari sensor ditransmisikan melalui kabel ke unit pengukur Balanset-1, di mana pemrosesan digital awal dilakukan.

Selanjutnya, sinyal-sinyal ini dalam bentuk digital ditransmisikan ke komputer, yang memprosesnya dan menghitung massa dan sudut pemasangan pemberat koreksi yang diperlukan untuk mengimbangi ketidakseimbangan pada baling-baling.

Gbr. 3.1 Skema pengukuran untuk menyeimbangkan baling-baling SU-29

Zk - roda gigi utama dengan 75 gigi;

Zс - satelit roda gigi sebanyak 6 buah dengan 18 gigi;

Zn - roda gigi tetap dengan 39 gigi.

Dalam proses pekerjaan ini, dengan mempertimbangkan pengalaman dalam menyeimbangkan baling-baling YAK-52, kami melakukan sejumlah studi tambahan, termasuk:

• menentukan frekuensi alami osilasi mesin dan baling-baling SU-29;
• memeriksa nilai dan komposisi spektral getaran awal di kokpit co-pilot sebelum menyeimbangkan;

3.2. Hasil studi tentang frekuensi alami mesin dan baling-baling.

Frekuensi alami mesin yang dipasang pada peredam di badan pesawat ditentukan dengan menggunakan penganalisis spektrum AD-3527, f. A @ D, (Jepang), dengan eksitasi guncangan osilasi mesin.

Kami menentukan enam frekuensi utama, yaitu: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz (lihat Gambar 3.2.) dalam spektrum osilasi alami suspensi mesin.

Gbr. 3.2 Spektrum frekuensi alami osilasi suspensi mesin SU-29

Frekuensi 66Hz, 88Hz dan 120Hz kemungkinan besar berhubungan langsung dengan fitur pemasangan (suspensi) mesin ke badan pesawat.

Frekuensi 16Hz dan 22Hz kemungkinan besar terkait dengan osilasi alami pesawat pada sasis.

Frekuensi 37Hz mungkin terkait dengan frekuensi alami osilasi baling-baling pesawat.

Asumsi terakhir ini dikonfirmasi oleh hasil pengecekan frekuensi alami osilasi baling-baling, yang juga diperoleh dengan metode eksitasi kejut.

Dalam spektrum osilasi alami baling-baling (lihat Gbr. 3.3), kami mendeteksi tiga frekuensi utama, yaitu: 37Hz, 100Hz, dan 174Hz.

Gbr. 3.3 Spektrum frekuensi alami osilasi bilah baling-baling SU-29

Data frekuensi alami osilasi baling-baling dan mesin SU-29 mungkin sangat penting ketika memilih kecepatan putaran baling-baling yang digunakan dalam penyeimbangan. Kondisi utama untuk memilih frekuensi ini adalah untuk memastikan detuning semaksimal mungkin dari frekuensi alami osilasi elemen struktural pesawat.

Selain itu, pengetahuan tentang frekuensi alami osilasi masing-masing komponen dan bagian pesawat dapat berguna untuk mengidentifikasi alasan peningkatan tajam (dalam kasus resonansi) komponen tertentu dari spektrum getaran pada berbagai kecepatan mesin.

3.3. Pemeriksaan getaran di kokpit co-pilot SU-29 di darat sebelum penyeimbangan

Kami mengukur getaran awal SU-29, yang terdeteksi sebelum penyeimbangan baling-baling, di kokpit co-pilot dalam arah vertikal menggunakan penganalisis spektrum getaran portabel AD-3527 f.A@D (Jepang) dalam rentang frekuensi 5 hingga 200Hz.

Pengukuran dilakukan pada empat kecepatan mesin utama, yaitu 60%, 65%, 70% dan 82% dari kecepatan maksimumnya.

Hasilnya ditunjukkan dalam tabel 3.1.

Seperti yang dapat kita lihat dari tabel 2.1, komponen utama getaran memanifestasikan dirinya pada kecepatan putaran baling-baling Vv1, poros engkol mesin Vk1, dan roda gigi penggerak kompresor udara (dan/atau sensor frekuensi) Vn, serta 2^dan harmonik dari poros engkol Vk2 dan mungkin 3^rd (blade) baling-baling harmonik Vv3, yang frekuensinya mendekati harmonik kedua poros engkol.

Tabel 3.1

Selain itu, dalam spektrum getaran dalam mode kecepatan 60%, kami mengungkapkan komponen yang tidak teridentifikasi dengan spektrum yang dihitung pada frekuensi 6.120 siklus/menit, yang dapat disebabkan oleh resonansi pada frekuensi sekitar 100Hz dari salah satu elemen struktural pesawat. Elemen semacam itu, misalnya, dapat berupa baling-baling, dengan salah satu frekuensi alami 100Hz.

Getaran total maksimum pesawat Vå, mencapai 11,5 mm/detik, terungkap dalam mode kecepatan 70%.

Komponen utama getaran total dalam mode ini memanifestasikan dirinya pada 2^dan harmonik (4.020 siklus/menit) dari kecepatan putaran poros engkol mesin Vk2 dan sama dengan 10,8 mm/detik.

Dapat diasumsikan bahwa komponen ini terkait dengan pengoperasian kelompok piston mesin (proses kejut ketika piston diposisikan ulang dua kali selama satu putaran poros engkol).

Peningkatan tajam komponen ini dalam mode 70% mungkin disebabkan oleh osilasi resonansi salah satu elemen struktural pesawat (suspensi mesin dalam bodi pesawat) pada frekuensi 67 Hz (4.020 siklus/menit).

Perlu dicatat bahwa selain eksitasi kejut yang terkait dengan pengoperasian kelompok piston, nilai getaran pada frekuensi tertentu dapat dipengaruhi oleh gaya aerodinamis, yang memanifestasikan dirinya pada frekuensi bilah baling-baling (Vv3).

Pada mode kecepatan tinggi 65% dan 82%, kami juga mengamati peningkatan yang nyata pada komponen Vk2 (Vv3), yang dapat dijelaskan oleh osilasi resonansi dari masing-masing komponen pesawat.

Amplitudo komponen spektral yang terkait dengan ketidakseimbangan baling-baling Vv1, yang ditunjukkan oleh mode kecepatan utama sebelum penyeimbangan, berkisar antara 2,4 hingga 5,7 mm/dtk, yang secara umum lebih rendah dari nilai Vk2 dalam mode yang sesuai.

Selain itu, seperti yang dapat kita lihat dari Tabel 3.1, perubahan selama transisi dari satu mode ke mode lainnya tidak hanya ditentukan oleh kualitas penyeimbangan, tetapi juga oleh tingkat detuning frekuensi rotasi baling-baling dari frekuensi alami osilasi elemen struktural pesawat.

3.4. Menyeimbangkan hasil.

Baling-baling diseimbangkan pada bidang yang sama pada frekuensi rotasi. Sebagai hasil dari penyeimbangan ini, kompensasi diberikan untuk ketidakseimbangan daya baling-baling dalam dinamika.

Protokol penyeimbangan diberikan di bawah ini dalam Lampiran 1.

Penyeimbangan dilakukan pada frekuensi putaran baling-baling 1.350 rpm, dan dilakukan dua kali pengukuran.

Selama penyalaan pertama, kami menentukan amplitudo dan fase getaran pada frekuensi rotasi baling-baling pada kondisi awal.

Selama start-up kedua, kami menentukan amplitudo dan fase getaran pada frekuensi rotasi baling-baling setelah memasang beban uji dengan massa tertentu pada baling-baling.

Menurut hasil pengukuran ini, massa dan sudut pemasangan pemberat korektif pada bidang 1 ditentukan.

Setelah menetapkan nilai yang dihitung dari bobot korektif sebesar 40,9g pada baling-baling, getaran dalam mode kecepatan ini menurun dari 6,7 mm/dtk pada kondisi awal menjadi 1,5 mm/dtk setelah penyeimbangan.

Tingkat getaran yang terkait dengan ketidakseimbangan baling-baling dalam mode kecepatan tinggi lainnya, juga menurun dan setelah penyeimbangan, berada dalam kisaran 1 hingga 2,5 mm/s.

Kami tidak melakukan pemeriksaan pengaruh kualitas balancing terhadap tingkat getaran pesawat saat terbang karena kerusakan darurat pada baling-baling selama salah satu penerbangan latihan.

Perlu dicatat bahwa hasil yang diperoleh ketika melakukan penyeimbangan yang ditentukan berbeda secara signifikan dari hasil penyeimbangan di pabrik.

Secara khusus:

• getaran berkurang lebih dari 4 kali lipat pada frekuensi putaran baling-baling setelah diseimbangkan di tempat pemasangan permanen (pada poros keluaran roda gigi SU-29);
• bobot korektif, yang ditempatkan dalam proses penyeimbangan, bergeser relatif terhadap bobot yang ditetapkan di pabrik sekitar 130º.

Ada beberapa alasan yang mungkin untuk situasi ini:

• kesalahan sistem pengukuran penyangga penyeimbang dari produsen (yang kecil kemungkinannya);
• kesalahan geometris pada kursi kopling spindel mesin penyeimbang baling-baling, yang mengakibatkan runout radial baling-baling ketika dipasang pada spindel;
• kesalahan geometris pada dudukan kopling poros roda gigi pesawat, yang mengakibatkan runout radial baling-baling ketika dipasang pada poros roda gigi.

3.5. Kesimpulan tentang hasil pekerjaan

3.5.1. Penyeimbangan baling-baling SU-29, yang dilakukan pada bidang yang sama pada kecepatan baling-baling 1350 rpm (70%), memungkinkan untuk mengurangi getaran baling-baling dari 6,7 mm/dtk menjadi 1,5 mm/dtk.

Tingkat getaran yang terkait dengan ketidakseimbangan baling-baling dalam mode kecepatan tinggi lainnya, juga menurun secara signifikan dan berkisar antara 1 hingga 2,5 mm/s.

3.5.2. Untuk memperjelas kemungkinan penyebab hasil penyeimbangan yang tidak memuaskan di pabrik, maka perlu dilakukan pemeriksaan runout radial pada poros penggerak roda gigi mesin pesawat.

Lampiran 1

PROTOKOL PENYEIMBANGAN

untuk baling-baling MTV-9-K-C/CL 260-27 dari pesawat aerobatik SU-29

1. Pelanggan: V. D. Chvokov
2. Lokasi pemasangan baling-baling: poros penggerak roda gigi SU-29
3. Jenis baling-baling: MTV-9-K-C/CL 260-27
4. Metode penyeimbangan: dirakit di tempat operasi (dalam bantalan sendiri), di bidang yang sama
5. Kecepatan baling-baling selama penyeimbangan, rpm: 1.350
6. Model, No. pabrik, dan produsen perangkat penyeimbang: Balancet-1, pabrik No. 149, OU Vibromer
7. Dokumen peraturan yang digunakan dalam penyeimbangan:

7.1. Getaran GOST ISO 1940-1-2007. Menyeimbangkan persyaratan kualitas untuk rotor yang kaku. Bagian 1. Menentukan ketidakseimbangan yang diizinkan.

7.2. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Tanggal penyeimbangan: 15 Juni 2014
9. Tabel ringkasan hasil penyeimbangan:

*) Catatan: Penyeimbangan dilakukan dengan tetap mempertahankan bobot korektif baling-baling yang ditetapkan oleh produsen.

10. Kesimpulan:

10.1. Tingkat getaran (ketidakseimbangan sisa) setelah menyeimbangkan baling-baling yang dipasang pada poros penggerak roda gigi SU-29 (lihat Bagian 9.2) berkurang lebih dari 4 kali lipat dibandingkan dengan yang pertama (lihat Bagian 9.1).

10.2. Parameter bobot korektif (massa, sudut pemasangan) yang digunakan untuk mencapai hasil klausul 10.1 secara signifikan berbeda dengan parameter bobot korektif yang ditetapkan di pabrik manufaktur (baling-baling MT).

Khususnya, sewaktu menyeimbangkan baling-baling, kami menempatkan bobot korektif tambahan sebesar 40,9g, yang digeser secara relatif ke bobot yang ditetapkan di pabrik, pada sudut 130º.

(Berat yang ditempatkan di pabrik manufaktur tidak dihapus dari baling-baling selama penyeimbangan tambahan).

Ada beberapa alasan yang mungkin untuk situasi ini:

• kesalahan sistem pengukuran penyangga penyeimbang pabrik;
• kesalahan geometris kursi kopling spindel dari mesin penyeimbang di pabrik, yang mengakibatkan runout radial baling-baling ketika dipasang pada spindel;
• kesalahan geometris pada dudukan kopling poros penggerak roda gigi pesawat, yang mengakibatkan runout radial baling-baling ketika dipasang pada poros roda gigi.

Untuk mengidentifikasi alasan spesifik yang menyebabkan meningkatnya ketidakseimbangan baling-baling ketika memasangnya pada poros penggerak roda gigi Su-29, perlu dilakukan:

• untuk memeriksa sistem pengukuran dan akurasi geometris kursi spindel mesin balancing yang digunakan saat menyeimbangkan baling-baling MTV-9-K-C/CL 260-27 di pabrik;
• untuk memeriksa runout radial baling-baling yang dipasang pada poros penggerak roda gigi SU-29.

Eksekutor:

Kepala Teknisi OU Vibromera

V. D. Feldman