Santrauka: Šioje inžinerinėje ataskaitoje dokumentuojamas pirmasis sėkmingas nešiojamojo „Balanset-1“ įrenginio pritaikymas orlaivių sraigtų lauko balansavimui. Darbai buvo atlikti su orlaiviais „Yak-52“ (dviejų menčių sraigtas) ir „Su-29“ (trijų menčių MTV-9-KC/CL 260-27 sraigtas) su M-14P varikliais 2014 m. gegužės–liepos mėn. Svarbiausi rezultatai: „Yak-52“ sraigto vibracija sumažėjo nuo 10,2 iki 4,2 mm/s; „Su-29“ – nuo 6,7 iki 1,5 mm/s (sumažėjimas daugiau nei 4 kartus). Ataskaitoje taip pat pateikiama išsami vibracijos spektro analizė keliais darbo režimais ir nustatomi dominuojantys vibracijos šaltiniai, įskaitant alkūninio veleno harmonikas ir struktūrinius rezonansus.

1. Pratarmė

Prieš dvejus su puse metų mūsų įmonė pradėjo serijinę "Balanset-1" įrenginio, skirto sukamiesiems mechanizmams balansuoti jų pačių guoliuose, gamybą.

Iki šiol pagaminta daugiau nei 180 rinkinių. Jie efektyviai naudojami įvairiose pramonės šakose, įskaitant ventiliatorių, pūstuvų, elektros variklių, mašinų velenų, siurblių, trupintuvų, separatorių, centrifugų, kardanų ir alkūninių velenų mazgų bei panašių mechanizmų gamybą ir eksploatavimą.

Pastaruoju metu „Vibromera“ sulaukė daugybės organizacijų ir asmenų užklausų dėl galimybės naudoti mūsų įrangą orlaivių ir sraigtasparnių sraigtų balansavimui lauko sąlygomis.

Deja, mūsų specialistai, nepaisant ilgametės įvairių mašinų balansavimo patirties, niekada anksčiau nebuvo susidūrę su šia specifine problema. Todėl patarimai ir rekomendacijos, kurias galėjome suteikti savo klientams, buvo gana bendro pobūdžio ir ne visada leido jiems efektyviai išspręsti užduotį.

Ši situacija pradėjo keistis į gerąją pusę šį pavasarį, dėka aktyvaus V. D. Chvokovo įsitraukimo, kuris organizavo ir kartu su mumis dalyvavo jo paties pilotuojamų „Jak-52“ ir „Su-29“ lėktuvų sraigtų balansavimo darbuose.

Jak-52 lėktuvas aerodrome
1.1 pav. Jak-52 aerodrome
Su-29 lėktuvas stovėjimo aikštelėje
1.2 pav. Su-29 stovėjimo aikštelėje

Šio darbo metu buvo įgyti tam tikri įgūdžiai ir sukurta technologija orlaivių sraigtų balansavimui lauko sąlygomis naudojant "Balanset-1" įrenginį, įskaitant:

  • vibracijos ir fazinio kampo jutiklių įrengimo (montavimo) vietų ir būdų nustatymas orlaivyje;
  • nustatant kelių orlaivio konstrukcinių elementų (variklio pakabos, propelerio menčių) rezonansinius dažnius;
  • variklio sukimosi dažnių (darbo režimų), užtikrinančių minimalų pasiekiamą liekamąjį disbalansą balansavimo metu, nustatymas;
  • nustatant likutinio sraigto disbalanso tolerancijas.

Be to, gauti įdomūs duomenys apie orlaivių su M-14P varikliais vibracijos lygį.

Žemiau pateikiamos ataskaitos medžiagos, sudarytos iš šio darbo rezultatų. Be balansavimo rezultatų, jose pateikiami duomenys iš „Yak-52“ ir „Su-29“ lėktuvų vibracijos tyrimų, gautų atliekant antžeminius ir skrydžio bandymus. Šie duomenys gali būti įdomūs tiek orlaivių pilotams, tiek specialistams, dalyvaujantiems jų priežiūroje.

2. Jak-52 balansavimo ir vibracijos tyrimas

2.1. Įvadas

2014 m. gegužės–liepos mėn. buvo atlikti lėktuvo „Jak-52“, aprūpinto M-14P aviaciniu varikliu, vibracijos tyrimo ir dviejų menčių propelerio balansavimo darbai.

Balansavimas buvo atliktas vienoje plokštumoje naudojant "Balanset-1" rinkinį, serijos Nr. 149.

Matavimo schema parodyta 2.1 paveiksle. Balansavimo metu vibracijos jutiklis (akselerometras) 1 buvo sumontuotas ant variklio pavarų dėžės priekinio dangčio, naudojant magnetinį laikiklį ant specialiai sukurto laikiklio. Lazerinis fazės kampo jutiklis 2 taip pat buvo sumontuotas ant pavarų dėžės dangtelio ir orientuotas į atspindintį žymėjimą, uždėtą ant vieno iš sraigto menčių.

Analoginiai signalai iš jutiklių kabeliais buvo perduodami į "Balanset-1" įrenginio matavimo bloką, kuriame buvo atliktas preliminarus skaitmeninis apdorojimas. Šie skaitmeninės formos signalai vėliau pateko į kompiuterį, kuriame buvo atliktas programinės įrangos apdorojimas ir apskaičiuota korekcinio svarelio, reikalingo kompensuoti sraigto disbalansą, masė ir kampas.

„Yak-52“ sraigto balansavimo matavimo schema
2.1 pav. „Yak-52“ sraigto balansavimo matavimo schema.
Zk — pagrindinė pavara; Zs — palydovai; Zn — stacionarus krumpliaratis.

Balansavimo įtaisai

Šio darbo metu, atsižvelgiant į patirtį, įgytą balansuojant tiek Su-29, tiek Jak-52 sraigtus, buvo atlikta keletas papildomų tyrimų:

  • Jak-52 variklio ir sraigto svyravimų natūraliųjų dažnių nustatymas;
  • vibracijos dydžio ir spektrinės sudėties matavimas antrojo piloto kabinoje skrydžio metu, subalansavus sraigtą;
  • vibracijos matavimas po sraigto balansavimo ir variklio amortizatorių priveržimo jėgos sureguliavimo.

2.2. Variklio ir sraigto svyravimų natūralūs dažniai

Variklio, sumontuoto ant amortizatorių orlaivio korpuse, natūralūs virpesių dažniai buvo nustatyti naudojant A&D (Japonija) spektro analizatorių AD-3527 smūgio sužadinimo būdu.

„Yak-52“ variklio pakabos natūraliųjų virpesių spektre (2.2 pav.) buvo nustatyti keturi pagrindiniai dažniai: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

„Yak-52“ variklio pakabos natūraliųjų dažnių spektras
2.2 pav. „Yak-52“ variklio pakabos natūraliųjų dažnių spektras

74 Hz, 94 Hz ir 120 Hz dažniai greičiausiai susiję su variklio tvirtinimo (pakabos) prie orlaivio korpuso savybėmis. 20 Hz dažnis greičiausiai susijęs su natūraliais orlaivio svyravimais ant jo važiuoklės važiuoklės.

Smūginio sužadinimo metodu taip pat buvo nustatyti sraigto menčių natūralūs dažniai. Nustatyti keturi pagrindiniai dažniai: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz ir 134 Hz.

Variklio pakabos ir propelerio menčių natūraliųjų virpesių dažnių duomenys pirmiausia svarbūs renkantis propelerio sukimosi dažnį balansavimo metu. Pagrindinė šio dažnio pasirinkimo sąlyga – užtikrinti maksimalų nukrypimą nuo orlaivio konstrukcinių elementų natūraliųjų virpesių dažnių, nes esant rezonansiniams dažniams gali labai pablogėti vibracijos matavimų tikslumas ir pakartojamumas.

Be to, žinios apie atskirų komponentų natūralius dažnius gali būti naudingos nustatant staigaus vibracijos padidėjimo (rezonanso reiškinių) priežastis esant įvairiems variklio sūkių režimams, kurios gali atsirasti orlaiviui veikiant.

2.3. Balansavimo rezultatai

Kaip minėta pirmiau, sraigto balansavimas buvo atliktas vienoje plokštumoje, taip dinamiškai kompensuojant sraigto jėgos disbalansą.

Dinaminis balansavimas dviejose plokštumose (kuris papildomai kompensuotų momentų disbalansą) nebuvo įmanomas, nes „Yak-52“ sraigto konstrukcija leidžia tik vieną korekcijos plokštumą.

Balansavimas buvo atliktas esant 1150 aps./min. sukimosi dažniui (60%), kuriam esant buvo gauti stabiliausi vibracijos matavimai, tiek amplitudės, tiek fazės atžvilgiu, kiekviename bandyme.

Buvo naudojama klasikinė "dviejų ėjimų" schema:

  1. Pirmojo važiavimo metu buvo nustatyta virpesių amplitudė ir fazė esant pradiniam sraigto sukimosi dažniui.
  2. Antrojo važiavimo metu buvo nustatyta vibracijos amplitudė ir fazė, ant sraigto sumontavus 7 g bandomąją masę.
  3. Remdamasi šiais duomenimis, programinė įranga apskaičiavo: korekcijos masę M = 19,5 g kampu F = 32°.

Dėl propelerio konstrukcinių ypatybių, kurios neleido sumontuoti korekcinio svarelio reikiamu 32° kampu, buvo sumontuoti du lygiaverčiai svareliai:

  • M1 = 14 g, kai kampas F1 = 0°
  • M2 = 8,3 g, kai kampas F2 = 60°

Rezultatas: Įdiegus korekcinius svarmenis, vibracija esant 1150 aps./min. sumažėjo nuo 10,2 mm/sek. į 4,2 mm/sek.. Faktinis disbalansas sumažėjo nuo 2340 g·mm iki 963 g·mm.

2.4. Vibracija kitais darbo režimais

Vibracijos patikrinimų rezultatai kitais variklio darbo režimais atliekant bandymus ant žemės pateikti 2.1 lentelėje. Kaip matyti, balansavimas teigiamai paveikė „Jak-52“ vibraciją visais režimais.

2.1 lentelė. Grunto bandymo vibracija po balansavimo
#Galia, %RPMRMS vibracijos greitis, mm/sek.
16011534.2
26512572.6
37013452.1
48215721.25

Be to, atliekant bandymus ant žemės, buvo nustatyta aiški tendencija, kad didėjant propelerio sukimosi dažniui vibracija žymiai mažėja. Tai galima paaiškinti didesniu propelerio sukimosi dažnio nukrypimu nuo orlaivio natūralaus virpesių dažnio ant važiuoklės (tikėtina, 20 Hz), kuris atsiranda esant didesniems sukimosi dažniams.

2.5. Vibracija skrydžio metu prieš ir po amortizatorių reguliavimo

Be žemės vibracijos bandymų po sraigto balansavimo (2.3 skyrius), „Yak-52“ vibracijos matavimai buvo atlikti ir skrydžio metu.

Vibracija skrydžio metu buvo matuojama antrojo piloto kabinoje vertikalia kryptimi, naudojant nešiojamąjį spektro analizatorių AD-3527, pagamintą „A&D“ (Japonija), dažnių diapazone nuo 5 iki 200 (500) Hz. Matavimai buvo atlikti penkiais pagrindiniais variklio sūkių dažnio režimais: 60%, 65%, 70%, 82% ir 94%, esant maksimaliam sukimosi dažniui.

Rezultatai, gauti prieš amortizatorių reguliavimą, pateikti 2.2 lentelėje.

2.2 lentelė. Vibracijos spektro komponentai skrydžio metu (prieš amortizatoriaus sureguliavimą)
# Propelerio greitis Vibracijos spektro komponentai,
dažnis (CPM) / amplitudė (mm/sek.)		 VΣ,
mm/sek.
%RPM V1 psl. Vn Vc1 V2 psl. Vc2 V4 psl. Vc3 V5 psl.
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 = propelerio harmonikos (1, 2, 4, 5)   Vn = kompresorius / dažnio jutiklis   Vc1, Vc2, Vc3 = alkūninio veleno 1, 2, 3 viršutinė vertė = dažnis (CPM), apatinė = amplitudė (mm/sek.).

Vibracijos spektras Jak-52 kabinoje 60% režimu
2.3 pav. Vibracijos spektras 60% režimu
Vibracijos spektras Jak-52 kabinoje 94% režimu
2.4 pav. Vibracijos spektras 94% režimu

Kaip matyti iš 2.2 lentelės, pagrindiniai vibracijos komponentai atsiranda esant sraigto sukimosi dažniui V1 psl., alkūninio veleno dažnis Vc1, oro kompresoriaus (ir (arba) dažnio jutiklio) pavara Vn, ir jų aukštesniąsias harmonikas.

Maksimali bendra vibracija VΣ buvo aptiktas 82% (1580 aps./min.) ir 94% (1830 aps./min.) režimuose. Šiais režimais dominuojantis komponentas atsiranda ties alkūninio veleno sukimosi dažnio V antruoju harmoniku.c2, pasiekdamas 12,5 mm/sek. esant 4800 ciklų/min. ir 15,8 mm/sek. esant 5520 ciklų/min.

Galima daryti prielaidą, kad šis komponentas yra susijęs su stūmoklių grupe (smūgio procesai, vykstantys dvigubo stūmoklių judėjimo metu per vieną alkūninio veleno apsisukimą). Staigus padidėjimas 82% (pirmasis nominalus) ir 94% (paleidimo) režimuose greičiausiai atsiranda ne dėl stūmoklių grupės defektų, o dėl variklio rezonansinių virpesių ant jo amortizatorių. Šią išvadą patvirtina natūralaus dažnio matavimai, kurie parodė variklio pakabos dažnius esant 74 Hz (4440 ciklų/min.), 94 Hz (5640 ciklų/min.) ir 120 Hz (7200 ciklų/min.). Du iš jų – 74 Hz ir 94 Hz – yra artimi antrajam alkūninio veleno harmonikų dažniui pirmuoju nominaliuoju ir paleidimo darbo režimais.

Dėl didelių vibracijų, esančių ties Vc2, buvo patikrinta ir sureguliuota variklio amortizatorių priveržimo jėga. Palyginamieji rezultatai pateikti 2.3 lentelėje.

2.3 lentelė. Vibracija prieš ir po amortizatorių reguliavimo
#% RPM
(prieš / po)		 V1 psl. Vc2
PriešPoPriešPo
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

Viršutinė vertė = dažnis (CPM), apatinė = amplitudė (mm/sek.).

Kaip matyti iš 2.3 lentelės, amortizatoriaus reguliavimas neturėjo reikšmingų pokyčių pagrindinėse orlaivio vibracijos komponentėse.

Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į sraigto disbalanso komponentą V1 psl. 82% ir 94% režimuose yra atitinkamai 3–7 kartus mažesnis nei Vc2 tais režimais. Kitais skrydžio režimais, V1 psl. svyruoja nuo 2,8 iki 4,4 mm/sek., o jo pokyčius tarp režimų daugiausia lemia ne balansavimo kokybė, o nukrypimo nuo orlaivio konstrukcinių elementų natūraliųjų dažnių laipsnis.

2.6. Išvados

2.6.1.

Balansuojant "Yak-52" lėktuvo propelerį esant 1150 aps./min. sukimosi dažniui (60%), vibracija esant propelerio sukimosi dažniui sumažėjo nuo 10,2 mm/s iki 4,2 mm/s. Atsižvelgiant į patirtį, sukauptą balansuojant tiek „Yak-52“, tiek „Su-29“ lėktuvų propelerius naudojant „Balanset-1“ įrenginį, yra reali galimybė dar labiau sumažinti vibracijos lygį, ypač parinkus didesnį propelerio sukimosi dažnį balansavimo metu, kuris leistų labiau nukrypti nuo natūralaus orlaivio virpesių dažnio, nustatyto matavimų metu esant 20 Hz (1200 ciklų/min.).

2.6.2.

Kaip rodo skrydžio vibracijos bandymai (žr. 2.2 ir 2.3 lenteles), „Yak-52“ orlaivio vibracijos spektruose, be vibracijos, esant propelerio sukimosi dažniui V, yra ir1 psl., keli kiti svarbūs komponentai, susiję su alkūniniu velenu Vc1, Vc2, Vc3, variklio stūmoklių grupė ir oro kompresoriaus (ir (arba) dažnio jutiklio) pavara Vn.

60%, 65% ir 70% greičio režimais šių komponentų dydis yra panašus į sraigto disbalanso komponentą V.1 psl.. Taigi, net ir visiškai pašalinus dėl propelerio disbalanso kylančią vibraciją, bendrą orlaivio vibraciją šiais režimais būtų galima sumažinti ne daugiau kaip maždaug 1,5 karto.

2.6.3.

Maksimali bendra vibracija VΣ „Yak-52“ lėktuvo vibracija buvo aptikta esant 82% (1580 aps./min.) ir 94% (1830 aps./min.) greičio režimams. Dominuojantis šios vibracijos komponentas atsiranda ties alkūninio veleno sukimosi dažnio V antruoju harmoniku.c2, esant atitinkamai 4800 ciklų/min. ir 5520 ciklų/min. dažniams, kai jis pasiekia 12,5 mm/sek. ir 15,8 mm/sek. vertes.

Kaip parodyta 2.5 ir 2.2 skyriuose, staigus šio komponento padidėjimas nurodytais režimais greičiausiai atsiranda ne dėl stūmoklių grupės defektų, o dėl variklio rezonansinių virpesių ant jo amortizatorių. Bandymų metu atliktas amortizatorių priveržimo jėgos reguliavimas reikšmingų vibracijos lygio pokyčių nesukėlė.

Ši situacija greičiausiai gali būti laikoma projektavimo klaida (konstruktyvus proschetas) orlaivių kūrėjų, pripažintų renkantis variklio tvirtinimo (pakabos) sistemą orlaivio kėbule.

2.6.4.

Duomenys, gauti balansuojant sraigtus ir atliekant papildomai atliktus vibracijos bandymus, rodo, kad periodinis vibracijos stebėjimas gali būti naudingas diagnostiniam orlaivio variklio techninės būklės įvertinimui, įskaitant stūmoklių grupės, alkūninio veleno, variklio guolių ir oro kompresoriaus pavaros būklės įvertinimą.

Tokį darbą galima atlikti, pavyzdžiui, naudojant "Balanset-1" įrenginį (šiuo metu gaminamą kaip Balanset-1A), kurios programinėje įrangoje įdiegta spektrinių virpesių analizės funkcija.

3. Su-29 MTV-9-KC/CL 260-27 propelerio ir vibracijos tyrimo balansavimas

3.1. Įvadas

2014 m. birželio 15 d. buvo atlikti MTV-9-KC/CL 260-27 tipo trijų menčių sraigto, sumontuoto akrobatinio skraidymo lėktuvo Su-29 aviaciniame variklyje, balansavimo darbai.

Remiantis gamintojo („MT-Propeller“) pateiktais duomenimis, nurodytas sraigtas buvo preliminariai statiškai subalansuotas, ką įrodo gamykloje ant sraigto 1 plokštumoje esantis korekcinis svoris.

Sraigto, sumontuoto tiesiai ant Su-29 pavarų dėžės išėjimo veleno (t. y. jo nuolatinio montavimo vietoje), balansavimas buvo atliktas naudojant vibracijos balansavimo rinkinį "Balanset-1", serijos Nr. 149.

Matavimo schema (3.1 pav.) iš esmės buvo panaši į naudotą Jak-52. Vibracijos jutiklis (akselerometras) 1 buvo sumontuotas ant variklio pavarų dėžės korpuso naudojant magnetinį laikiklį ant specialiai sukurto laikiklio. Lazerinis fazės kampo jutiklis 2 taip pat buvo sumontuotas ant pavarų dėžės korpuso ir orientuotas į atspindinčią žymę, pritvirtintą ant vienos iš sraigto menčių. Analoginiai signalai iš jutiklių kabeliais buvo perduodami į "Balanset-1" įrenginio matavimo bloką, kuriame buvo atliktas preliminarus skaitmeninis apdorojimas. Vėliau skaitmeniniai signalai pateko į kompiuterį, kuriame buvo atliktas programinės įrangos apdorojimas ir apskaičiuota korekcinio svarelio, reikalingo sraigto disbalansui kompensuoti, masė ir kampas.

Su-29 sraigto balansavimo matavimo schema
3.1 pav. Su-29 sraigto balansavimo matavimo schema.
Zk — pagrindinė pavara; Zc — palydovai; Zn — stacionarus krumpliaratis.

Prieš pradedant šį darbą ir atsižvelgiant į „Yak-52“ sraigto balansavimo patirtį, buvo atlikti papildomi tyrimai:

  • nustatant Su-29 variklio ir propelerio virpesių natūralius dažnius;
  • prieš balansavimą tikrinant antrojo piloto kabinoje esančios bazinės vibracijos dydį ir spektrinę sudėtį.

3.2. Variklio ir sraigto svyravimų natūralūs dažniai

Naudojant tą patį smūginio sužadinimo metodą su AD-3527 analizatoriumi, variklio pakabos spektre buvo nustatyti šeši pagrindiniai dažniai (3.2 pav.): 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Su-29 variklio pakabos natūralūs dažniai
3.2 pav. Su-29 variklio pakabos natūraliųjų dažnių spektras

66 Hz, 88 Hz ir 120 Hz dažniai greičiausiai yra tiesiogiai susiję su variklio tvirtinimo (pakabos) sistemos ypatumais orlaivio kėbule. 16 Hz ir 22 Hz dažniai greičiausiai yra susiję su viso orlaivio natūraliais virpesiais ant jo važiuoklės. Kalbant apie 37 Hz dažnį, jis tikriausiai susijęs su orlaivio propelerio mentės natūraliu virpesių dažniu.

Šią paskutinę prielaidą patvirtina sraigto menčių natūraliųjų virpesių dažnių matavimų rezultatai (3.3 pav.), kurių spektre buvo nustatyti trys pagrindiniai dažniai: 37 Hz, 100 Hz ir 174 Hz.

Su-29 sraigto menčių natūralūs dažniai
3.3 pav. Su-29 sraigto menčių natūraliųjų dažnių spektras

Žinios apie Su-29 variklio pakabos ir propelerio menčių natūraliuosius dažnius yra labai praktinės. Pirma, tai leidžia pagrįstai parinkti propelerio sukimosi dažnį balansavimui, užtikrinant maksimalų nukrypimą nuo orlaivio konstrukcinių rezonansų. Antra, tai suteikia reikiamą pagrindą teisingai interpretuoti ir diagnozuoti vibracijos priežastis, stebimas įvairiais variklio darbo režimais, kaip bus parodyta tolesniuose šios ataskaitos skyriuose.

3.3. Bazinė kabinos vibracija prieš balansavimą

Prieš atliekant balansavimo procedūrą, buvo atlikti Su-29 antrojo piloto kabinos bazinių vibracijos lygių matavimai. Kaip ir Jak-52 atveju, vibracija buvo matuojama vertikalia kryptimi, naudojant nešiojamąjį spektro analizatorių AD-3527, kurį gamina A&D (Japonija), 5–200 Hz dažnių diapazone. Matavimai buvo atlikti keturiais pagrindiniais variklio greičio režimais, atitinkančiais maksimalų propelerio sukimosi dažnį 60%, 65%, 70% ir 82%.

Šių matavimų rezultatai pateikti 3.1 lentelėje.

3.1 lentelė. Vibracijos spektro komponentai prieš balansavimą (Su-29)
# Propelerio greitis Vibracijos spektro komponentai,
dažnis (CPM) / amplitudė (mm/sek.)		 VΣ,
mm/sek.
%RPM V1 psl. Vn Vc1 V3 psl. Vc2 V4 psl. 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 = propelerio harmonikos (1, 3, 4)   Vn = kompresorius / dažnio jutiklis   Vc1, Vc2 = alkūninis velenas 1-as, 2-as V? = nenustatytas komponentas. Viršutinė vertė = dažnis (CPM), apatinė = amplitudė (mm/sek.).

Pagrindiniai vibracijos komponentai atsiranda esant sraigto sukimosi dažniui V1 psl., alkūninis velenas Vc1, kompresoriaus pavara Vn, ir antroji alkūninio veleno harmonika Vc2 (kuris trijų menčių sraigto atveju taip pat gali sutapti su menčių praėjimo dažniu V3 psl.).

60% režimo spektre taip pat buvo aptiktas nenustatytas komponentas ties 6120 ciklų/min., galbūt sukeltas maždaug 100 Hz dažnio rezonanso – vieno iš propelerio mentės natūraliųjų dažnių.

Didžiausia bendra vibracija (11,5 mm/sek.) nustatyta 70% režimu. Šiame režime dominuojantis komponentas yra Vc2 esant 4020 ciklų/min. greičiui, pasiekdamas 10,8 mm/sek. Šis staigus padidėjimas ties 70% greičiausiai susijęs su variklio pakabos rezonansiniais virpesiais, esančiais netoli 67 Hz (4020 ciklų/min.).

Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį, kad be smūgio sužadinimo iš stūmoklių grupės, vibraciją šioje dažnių srityje taip pat gali paveikti aerodinaminės jėgos, veikiančios propelerio mentės praėjimo dažnį (V3 psl.). 65% ir 82% režimuose pastebimas V padidėjimas.c2 (V3 psl.) taip pat stebimas komponentas, kurį taip pat galima paaiškinti atskirų orlaivio komponentų rezonansiniais virpesiais.

Propelerio disbalanso komponentas V1 psl. prieš balansavimą svyravo nuo 2,4 iki 5,7 mm/s įvairiais režimais, paprastai mažesnis nei Vc2 atitinkamais režimais. Jo kitimą tarp režimų lemia ne tik balansavimo kokybė, bet ir nukrypimo nuo orlaivio konstrukcinių elementų natūraliųjų dažnių laipsnis.

3.4. Balansavimo rezultatai

Propelerio balansavimas buvo atliktas vienoje plokštumoje, esant 1350 aps./min. sukimosi dažniui, naudojant du matavimus (klasikinis įtakos koeficientų metodas). Visas balansavimo protokolas pateiktas 1 priedas.

Balansavimo procedūra apėmė šias operacijas:

  1. Pirmojo važiavimo (pradinės būsenos) metu buvo nustatyta vibracijos amplitudė ir fazė esant sraigto sukimosi dažniui.
  2. Antrojo važiavimo metu buvo nustatyta vibracijos amplitudė ir fazė, ant sraigto uždėjus žinomo svorio bandomąją masę.
  3. Remiantis šiais matavimo rezultatais, programinė įranga apskaičiavo korekcinio svarelio masę ir įrengimo kampą 1 plokštumoje, reikalingus sraigto disbalansui kompensuoti.

Rezultatas: Įdiegus korekcinį svorį 40,9 g, vibracija sumažėjo nuo 6,7 mm/sek. į 1,5 mm/sek.. Kitais greičio režimais su propelerio disbalansu susijusi vibracija išliko 1–2,5 mm/sek..

Balansavimo kokybės patikrinimas skrydžio metu nebuvo atliktas dėl atsitiktinio propelerio pažeidimo mokomojo skrydžio metu.

Reikšmingas nukrypimas nuo gamyklinio balansavimo. Reikėtų atkreipti dėmesį, kad lauko balansavimo metu gautas rezultatas labai skiriasi nuo gamykloje atlikto balansavimo rezultato:

  • Vibracija propelerio sukimosi dažniu po lauko balansavimo nuolatinio montavimo vietoje (ant Su-29 pavarų dėžės išėjimo veleno) sumažėjo daugiau nei 4 kartus, palyginti su pradine būsena (t. y. palyginti su gamykliniu balansavimu);
  • Lauko balansavimo metu sumontuotas korekcinis svoris buvo paslinktas maždaug 130° palyginti su gamykloje sumontuotu korekciniu svoriu (MT-Propeller).

Gamykloje sumontuotas korekcinis svoris buvo nepašalintas nuo propelerio papildomo lauko balansavimo metu.

Nurodyto neatitikimo priežastys gali būti šios:

  • gamyklos balansavimo stovo matavimo sistemos paklaidos (ši priežastis atrodo mažiausiai tikėtina);
  • gamykloje esančio balansavimo staklės veleno tvirtinimo paviršių geometriniai paklaidos (netikslumai), dėl kurių sraigtas radialiniu būdu išbėga ant veleno;
  • Su-29 orlaivio pavarų dėžės išėjimo veleno tvirtinimo paviršių geometrinės paklaidos (netikslumai), dėl kurių sraigtas, sumontuotas ant pavarų dėžės veleno, radialiniu būdu išsikraipo.

3.5. Išvados

3.5.1.

Subalansavus Su-29 lėktuvo sraigtą vienoje plokštumoje, kai sraigto sukimosi dažnis buvo 1350 aps./min. (70%), vibracija, esant sraigto sukimosi dažniui, sumažėjo nuo 6,7 mm/s pradinėje būsenoje iki 1,5 mm/s po balansavimo. Vibracija, susijusi su sraigto disbalansu kituose variklio greičio režimuose, taip pat žymiai sumažėjo ir išliko 1–2,5 mm/s ribose.

3.5.2.

Norint išsiaiškinti nepatenkinamų sraigto balansavimo gamykloje (MT-Propeller) rezultatų priežastis, būtina patikrinti sraigto radialinį išbėgimą ant Su-29 orlaivio variklio pavarų dėžės išėjimo veleno.

1 priedas: Balansavimo protokolas

BALANSAVIMO PROTOKOLAS

Akrobatinio lėktuvo Su-29 sraigtasparnis MTV-9-K-C/CL 260-27

1. Klientas: VD Chvokov

2. Įrengimo vieta: Su-29 pavarų dėžės išėjimo velenas

3. Propelerio tipas: MTV-9-KC/CL 260-27

4. Balansavimo metodas: Surinkta vietoje (savo guoliuose), viena plokštuma

5. Balansuojantis apsukų skaičius: 1350

6. Balansavimo įtaisas: "Balanset-1", serijos Nr. 149, Vibromera

7. Naudoti standartai: ISO 1940-1. Standžiųjų rotorių balansavimo kokybės reikalavimai.

8. Data: 15.06.2014

9. Balansavimo rezultatų santrauka:

#MatavimasVibracija, mm/sDisbalansas, g·mm
1Prieš balansavimą *6.76135
2Po balansavimo1.51350
ISO 1940 tolerancija G 6.3 klasei1500

* Balansavimas buvo atliktas paliekant gamykloje sumontuotą korekcinį svorį ant sraigto.

10. Išvados:

10.1. Likutinė vibracija (disbalansas) subalansavus Su-29 pavarų dėžės išėjimo veleno sraigtą sumažėjo daugiau nei 4 kartus, palyginti su pradine būsena.

10.2. Korekcinio svorio parametrai (masė, kampas) labai skiriasi nuo gamintojo sumontuotų (MT-Propeller). Buvo sumontuotas papildomas 40,9 g korekcinis svoris, pastumtas 130° kampu nuo gamyklinio svorio. Gamyklinis svoris nebuvo nuimtas.

Norint nustatyti konkrečią priežastį, būtina:

  • patikrinkite matavimo sistemą ir veleno tvirtinimo geometrinį tikslumą gamintojo balansavimo staklėje;
  • Patikrinkite Su-29 pavarų dėžės išėjimo veleno sraigto radialinį išbėgimą.

Vykdytojas:

Vyriausiasis specialistas, „Vibromera“
V. D. Feldmanas

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra lauko sraigto balansavimas ir kodėl tai svarbu?

Lauko sraigto balansavimas atliekamas, kai sraigtas sumontuotas orlaivyje ir veikia darbiniu greičiu. Skirtingai nuo gamyklinio statinio balansavimo (atliekamo ne orlaiviui), šis balansavimas atsižvelgia į faktines montavimo sąlygas: pavarų dėžės tolerancijas, tvirtinimo geometriją ir visą orlaivio dinaminę sistemą. Mūsų Su-29 atveju, lauko sąlygomis reikalingas korekcinis svoris buvo paslinktas 130° nuo gamykloje sumontuoto svorio, o tai rodo, kad vien gamyklinio balansavimo gali nepakakti optimaliems rezultatams pasiekti.

Kokia įranga reikalinga orlaivio sraigto balansavimui?

„Balanset-1A“ balansavimo rinkinį sudaro vibracijos jutiklis (akselerometras), lazerinis fazės kampo jutiklis (tachometras), USB sąsajos blokas skaitmeniniam signalo apdorojimui ir kompiuteris su balansavimo programine įranga. Jutikliai pritvirtinami prie variklio pavarų dėžės korpuso naudojant magnetinį stovą ir laikiklį. Ant vieno sraigto mentės esanti atspindinti juosta tarnauja kaip fazės atskaitos taškas.

Kaip parenkamas balansavimo apsukų skaičius (RPM)?

Balansavimo metu naudojamas sukimosi dažnis turi užtikrinti maksimalų nukrypimą nuo orlaivio konstrukcinių elementų (variklio pakabos, propelerio menčių, orlaivio ant važiuoklės) natūraliųjų dažnių. Be to, pasirinktas apsisukimų skaičius turėtų užtikrinti stabilius vibracijos matavimus amplitudės ir fazės atžvilgiu nuo vieno važiavimo iki kito. Jak-52 lėktuvui pasirinktas 1150 aps./min. (60%), o Su-29 – 1350 aps./min. (70%).

Kokie vibracijos lygiai yra priimtini po balansavimo?

Pagal ISO 1940 standartą G 6.3 klasei liekamasis disbalansas neturėtų viršyti 1500 g·mm. Praktiškai geri rezultatai užtikrina, kad vibracija, esant sraigto sukimosi dažniui, būtų mažesnė nei 2,5 mm/s RMS. Su-29 lėktuve balansavimas buvo pasiektas 1,5 mm/s, o liekamasis disbalansas – 1350 g·mm – neviršijant ISO tolerancijos.

Ar propelerių balansavimas gali pašalinti visą orlaivio vibraciją?

Ne. Stūmoklinio orlaivio virpesių spektrą sudaro alkūninio veleno, stūmoklių grupės, oro kompresoriaus pavaros komponentai ir konstrukciniai rezonansai. Mūsų atlikta „Yak-52“ analizė parodė, kad net ir visiškai pašalinus propelerio disbalansą, bendrą vibraciją daugumoje darbo režimų sumažintų ne daugiau kaip maždaug 1,5 karto. 82% ir 94% režimuose antroji alkūninio veleno harmonika 3–7 kartus dominavo bendroje vibracijoje, palyginti su propelerio komponentu.

Kaip dažnai reikia balansuoti orlaivių sraigtus?

Propeleriai turėtų būti subalansuoti atliekant didelius patikrinimus, po remonto ar pažeidimo, taip pat pastebėjus per didelę vibraciją. Akrobatiniams orlaiviams gali reikėti dažniau balansuoti dėl didesnės apkrovos. Periodinis vibracijos stebėjimas naudojant spektrinę analizę (galima naudoti „Balanset-1A“ programinėje įrangoje) taip pat gali būti naudojamas kaip diagnostinis įrankis variklio būklei įvertinti.

Kokie „Balanset“ modeliai yra skirti sraigtų balansavimui?

„Vibromera“ siūlo kelis modelius, tinkamus sraigtų ir rotorių balansavimui: Balanset-1A (1 975 EUR) yra šiame tyrime naudojama dviejų kanalų nešiojama sistema; Balanset-1A OEM (€1,735) is an integration-ready version for workshops and maintenance organizations; the Balanset-4 (6 803 €) – tai keturių kanalų sistema, skirta sudėtingoms daugiaplokštumėms balansavimo užduotims. Visuose modeliuose yra spektrinės vibracijos analizės galimybė ir jie tiekiami su vibracijos jutikliais, lazeriniu tachometru, magnetine tvirtinimo įranga ir kompiuterine programine įranga.

Ar „Vibromera“ gali atlikti sraigtų balansavimą vietoje kaip paslaugą?

Taip. Be balansavimo įrangos gamybos ir pardavimo, „Vibromera“ teikia ir lauko balansavimo paslaugas besisukantiems mechanizmams. Organizacijoms, kurioms nereikia savo balansavimo įrangos, arba sudėtingoms vienkartinėms užduotims, „Vibromera“ specialistai gali atlikti dinaminį balansavimą vietoje, naudodami tą pačią „Balanset“ įrangą, aprašytą šioje ataskaitoje. Dėl paslaugų užklausų galima kreiptis per kontaktų puslapis.