Dėl orlaivio sraigto balansavimo lauko sąlygomis. 2 dalis

1. D. Feldmanas

OU "Vibromera" vyriausiasis technikas

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

Dėl orlaivio sraigto balansavimo lauko sąlygomis

 "Propeleris yra orlaivio variklis,

ir subalansuoti jį gali tik stengtis".

3. Sraigto MTV-9-K-C/CL 260-27 balansavimo ir akrobatinio lėktuvo SU-29 vibracijos bandymų rezultatai

3.1. Įvadas

2014 m. birželio 15 d. subalansavome akrobatinio lėktuvo SU-29 M-14P variklio MTV-9-K-C/CL 260-27 trijų menčių propelerį.

Gamintojo teigimu, nurodytas sraigtas buvo iš anksto statiškai subalansuotas, kaip matyti iš gamybos įmonėje nustatyto koreguojamojo svorio 1 plokštumoje esančio sraigto.

Ant SU-29 tiesiogiai sumontuotas sraigtas buvo subalansuotas naudojant "Balanset-1" vibracinio balansavimo komplektą, gamyklinis Nr. 149.

Balansavimui naudojama matavimo schema parodyta 3.1 paveiksle.

Balansavimo metu vibracijos jutiklis (akselerometras) 1 ant variklio pavarų dėžės korpuso buvo pritvirtintas magnetas ant specialaus laikiklio.

Lazerinis fazės kampo jutiklis 2 taip pat buvo sumontuotas ant pavarų dėžės korpuso ir buvo nukreipiamas pagal atspindinčią etiketę, pritvirtintą prie vienos iš sraigto menčių.

Analoginiai jutiklių signalai kabeliais buvo perduodami į "Balanset-1" matavimo bloką, kuriame buvo atliekamas pirminis skaitmeninis jų apdorojimas.

Be to, šie signalai skaitmenine forma buvo perduodami į kompiuterį, kuris juos apdorojo ir apskaičiavo korekcinio svorio masę ir įrengimo kampą, reikalingą sraigto disbalansui kompensuoti.

3.1 pav. SU-29 sraigto balansavimo matavimo schema

Zk - pagrindinis krumpliaratis su 75 dantimis;

Zс - krumpliaračių palydovai, 6 vnt. su 18 dantų;

Zn - fiksuotas krumpliaratis su 39 dantimis.

Atlikdami šį darbą, atsižvelgdami į YAK-52 sraigtų balansavimo patirtį, atlikome keletą papildomų tyrimų, įskaitant:

• SU-29 variklio ir sraigto savųjų svyravimų dažnių nustatymas;
• pradinės vibracijos antrojo piloto kabinoje prieš balansavimą vertės ir spektrinės sudėties tyrimas;

3.2. Variklio ir sraigto savųjų dažnių tyrimų rezultatai.

Variklio, sumontuoto ant orlaivio korpuse esančių amortizatorių, savieji dažniai buvo nustatyti naudojant spektro analizatorių AD-3527, f. A @ D, (Japonija), smūginiu variklio virpesių sužadinimu.

Nustatėme šešis pagrindinius dažnius, būtent: variklio pakabos savųjų svyravimų spektre išskirti šeši pagrindiniai dažniai: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz (žr. 3.2 pav.).

3.2 pav. SU-29 variklio pakabos savųjų virpesių dažnių spektras

66 Hz, 88 Hz ir 120 Hz dažniai gali būti tiesiogiai susiję su variklio tvirtinimo prie orlaivio korpuso ypatybėmis (pakaba).

16 Hz ir 22 Hz dažniai greičiausiai yra susiję su orlaivio natūraliais svyravimais ant važiuoklės.

37 Hz dažnis tikriausiai yra susijęs su orlaivio sraigto mentės savituoju virpesių dažniu.

Pastarąją prielaidą patvirtina sraigto savųjų svyravimų dažnių patikrinimo rezultatai, taip pat gauti naudojant smūginio sužadinimo metodą.

Sraigto mentės savųjų svyravimų spektre (žr. 3.3 pav.) aptikti trys pagrindiniai dažniai, būtent: 37 Hz, 100 Hz ir 174 Hz.

3.3 pav. SU-29 sraigto menčių savųjų svyravimų dažnių spektras

Duomenys apie SU-29 sraigto mentės ir variklio savituosius svyravimų dažnius gali būti svarbūs visų pirma parenkant balansavimui naudojamo sraigto sukimosi dažnį. Pagrindinė šio dažnio parinkimo sąlyga - užtikrinti kuo didesnį jo atotrūkį nuo orlaivio konstrukcinių elementų savųjų svyravimų dažnių.

Be to, žinios apie atskirų orlaivio komponentų ir dalių savituosius virpesių dažnius gali būti naudingos nustatant priežastis, dėl kurių esant įvairiems variklio sūkių dažniams smarkiai padidėja (rezonanso atveju) tam tikros virpesių spektro sudedamosios dalys.

3.3. Vibracijos patikrinimas SU-29 antrojo piloto kabinoje ant žemės prieš balansavimą

Išmatavome pradinę SU-29 vibraciją, užfiksuotą prieš sraigto balansavimą, antrojo piloto kabinoje. vertikalia kryptimi naudojant nešiojamąjį vibracijų spektro analizatorių AD-3527 f.A@D (Japonija) dažnių diapazone nuo 5 iki 200 Hz.

Matavimai atlikti esant keturiems pagrindinio variklio sūkių dažniams, lygiems 60%, 65%, 70% ir 82% didžiausiam sūkių dažniui.

Rezultatai pateikti 3.1 lentelėje.

Kaip matyti iš 2.1 lentelės, pagrindiniai vibracijos komponentai pasireiškia sraigto Vv1, variklio alkūninio veleno Vk1 ir oro kompresoriaus pavaros (ir (arba) dažnio jutiklio) Vn sukimosi greičiais, taip pat 2^nd alkūninio veleno harmoninė Vk2 ir galbūt 3^rd (mentės) sraigto harmonika Vv3, kurios dažnis artimas alkūninio veleno antrajai harmonikai.

3.1 lentelė

Be to, 60% greičio režimo vibracijų spektre, esant 6 120 ciklų per minutę dažniui, aptiktas komponentas, kuris nesutampa su apskaičiuotu spektru ir kurį gali sukelti vieno iš orlaivio konstrukcinių elementų maždaug 100 Hz dažnio rezonansas. Toks elementas, pavyzdžiui, gali būti sraigtas, kurio vienas iš savųjų dažnių yra 100 Hz.

Didžiausia bendroji orlaivio Vå vibracija, siekianti 11,5 mm/s, nustatyta 70% greičio režimu.

Pagrindinė visos vibracijos sudedamoji dalis šiame režime pasireiškia ties 2^nd variklio alkūninio veleno sukimosi dažnio Vk2 harmoninė (4 020 ciklų/min) ir yra lygi 10,8 mm/s.

Galima daryti prielaidą, kad šis komponentas yra susijęs su variklio stūmoklių grupės veikimu (smūginiai procesai, kai stūmokliai per vieną alkūninio veleno apsisukimą du kartus perstumiami).

Staigus šios sudedamosios dalies padidėjimas 70% režime tikriausiai yra susijęs su vieno iš orlaivio konstrukcinių elementų (variklio pakabos orlaivio korpuse) rezonansiniais virpesiais 67 Hz dažniu (4 020 ciklų per minutę).

Pažymėtina, kad, be smūginių sužadinimų, susijusių su stūmoklinės grupės veikimu, tam tikro dažnio virpesių vertei gali turėti įtakos aerodinaminė jėga, pasireiškianti sraigto menčių dažniu (Vv3).

65% ir 82% didelės spartos režimuose taip pat pastebimas pastebimas komponentės Vk2 padidėjimas (Vv3), kurį galima paaiškinti atskirų orlaivio komponentų rezonansiniais virpesiais.

Su sraigto disbalansu susijusios spektrinės komponentės amplitudė Vv1, atskleista pagal pagrindinius greičio režimus prieš balansavimą, svyravo nuo 2,4 iki 5,7 mm/s, t. y. iš esmės mažesnė nei Vk2 atitinkamais režimais.

Be to, kaip matyti iš 3.1 lentelės, jo pokyčius pereinant iš vieno režimo į kitą lemia ne tik balansavimo kokybė, bet ir sraigto sukimosi dažnio atitrūkimo nuo orlaivio konstrukcinių elementų savųjų svyravimų dažnių laipsnis.

3.4. Balansavimo rezultatai.

Sraigtas buvo subalansuotas toje pačioje plokštumoje sukimosi dažniu. Dėl šio balansavimo kompensuojamas sraigto galios disbalansas dinamikoje.

Toliau pateikiamas balansavimo protokolas 1 priedas.

Balansavimas buvo atliekamas 1350 apsisukimų per minutę sraigto sukimosi dažniu ir buvo numatyti du matavimo pradžios etapai.

Pirmojo paleidimo metu nustatėme pradinės būklės sraigto sukimosi dažnio virpesių amplitudę ir fazę.

Per antrąjį paleidimo etapą, ant sraigto pritvirtinus nustatytos masės bandomąjį svorį, nustatėme vibracijos amplitudę ir fazę sraigto sukimosi dažniu.

Remiantis šių matavimų rezultatais, buvo nustatyta korekcinio svorio masė ir įrengimo kampas 1 plokštumoje.

Pritaikius sraigtui apskaičiuotą 40,9 g korekcinio svorio vertę, vibracija šiuo greičio režimu sumažėjo nuo 6,7 mm/s pradinėje būsenoje iki 1,5 mm/s po subalansavimo.

Vibracijos, susijusios su sraigto disbalansu, lygis kituose didelio greičio režimuose taip pat sumažėjo ir po balansavimo buvo nuo 1 iki 2,5 mm/s.

Balansavimo kokybės įtakos orlaivio vibracijos lygiui skrydžio metu nenagrinėjome dėl avarinio sraigto sugadinimo vieno iš mokomųjų skrydžių metu.

Reikėtų pažymėti, kad rezultatas, gautas atliekant nurodytą balansavimą, labai skiriasi nuo balansavimo gamybos įmonėje rezultato.

Visų pirma:

• subalansavus sraigto sukimosi dažnį nuolatinėje montavimo vietoje (ant SU-29 pavarų dėžės išėjimo veleno), vibracija sumažėja daugiau kaip 4 kartus;
• balansavimo metu dedamas korekcinis svoris pasislenka apie 130º, palyginti su gamybos įmonėje nustatytu svoriu.

Galimos tokios situacijos priežastys gali būti:

• gamintojo balansavimo stendo matavimo sistemos paklaidos (mažai tikėtina);
• geometrinės sraigto balansavimo staklių veleno sukabinimo lizdų paklaidos, dėl kurių atsiranda radialinis sraigto nuokrypis, kai jis montuojamas ant veleno;
• orlaivio pavarų dėžės veleno sujungimo lizdų geometrinės paklaidos, dėl kurių atsiranda radialinis sraigto nuokrypis, kai jis montuojamas ant pavarų dėžės veleno.

3.5. Darbo rezultatų išvados

3.5.1. SU-29 sraigto balansavimas, atliktas toje pačioje plokštumoje, kai sraigto sukimosi dažnis 1350 aps/min (70%), leido sumažinti sraigto vibraciją nuo 6,7 mm/s iki 1,5 mm/s.

Vibracijos, susijusios su sraigto disbalansu, lygis kituose didelio greičio režimuose taip pat labai sumažėjo ir svyravo nuo 1 iki 2,5 mm/s.

3.5.2. Siekiant išsiaiškinti galimas nepatenkinamų balansavimo rezultatų gamybos įmonėje priežastis, būtina patikrinti orlaivio variklio pavaros pavaros varančiojo veleno radialinį nuokrypį.

1 priedas

BALANSAVIMO PROTOKOLAS

skirti akrobatinių lėktuvų SU-29 sraigtams MTV-9-K-C/CL 260-27

1. Klientas: D. Chvokovas
2. Sraigto montavimo vieta: SU-29 pavarų dėžės pavaros velenas
3. Propelerio tipas: MTV-9-K-C/CL 260-27
4. Balansavimo metodas: montuojamas darbo vietoje (savo guoliuose), toje pačioje plokštumoje.
5. Sraigto greitis balansavimo metu, aps/min: 1 350
6. Balansavimo įtaiso modelis, įrenginio Nr. ir gamintojas: 149, OU Vibromer
7. Balansavimui naudojami norminiai dokumentai:

7.1. GOST ISO 1940-1-2007 Vibracija. Balansavimo kokybės reikalavimai standiesiems rotoriams. 1 dalis. Leistino disbalanso nustatymas.

7.2. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Balansavimo data: 2014 m. birželio 15 d.
9. Balansavimo rezultatų suvestinė:

*) Pastaba: Balansavimas atliktas išlaikant gamintojo nustatytą koreguojamąjį sraigto svorį.

10. Išvados:

10.1. Subalansavus sraigtą, sumontuotą ant SU-29 pavarų dėžės varančiojo veleno (žr. 9.2 skirsnį), vibracijos lygis (liekamasis disbalansas), palyginti su pradiniu (žr. 9.1 skirsnį), sumažėja daugiau kaip 4 kartus.

10.2. Koreguojančio svorio parametrai (masė, įrengimo kampas), naudojami 10.1 punkte nurodytam rezultatui pasiekti, labai skiriasi nuo gamybos įmonėje nustatytų koreguojančio svorio parametrų (MT sraigtasparnis).

Visų pirma, balansuodami sraigtą, uždėjome papildomą 40,9 g korekcinį svorį, kuris, palyginti su gamybos įmonėje nustatytu svoriu, buvo pasuktas 130º kampu.

(Gamybos įmonėje esantis svoris nebuvo pašalintas nuo sraigto papildomo balansavimo metu).

Galimos tokios situacijos priežastys gali būti:

• gamybos įmonės balansavimo stendo matavimo sistemos paklaidos;
• gamybos įmonės balansavimo staklių veleno jungties lizdų geometrinės paklaidos, dėl kurių atsiranda radialinis sraigto nuokrypis, kai jis montuojamas ant veleno;
• orlaivio pavarų dėžės varančiojo veleno sujungimo lizdų geometrinės paklaidos, dėl kurių atsiranda radialinis sraigto nuokrypis, kai jis montuojamas ant pavarų dėžės veleno.

Norint nustatyti konkrečią priežastį, dėl kurios padidėja sraigto disbalansas jį montuojant ant Su-29 pavarų dėžės varančiojo veleno, būtina:

• patikrinti balansavimo mašinos MTV-9-K-C/CL 260-27 sraigto balansavimui gamykloje naudojamos balansavimo mašinos MTV-9-K-C/CL 260-27 matavimo sistemą ir veleno lizdų geometrinį tikslumą;
• patikrinti sraigto, sumontuoto ant SU-29 pavarų dėžės pavaros veleno, radialinį nuokrypį.

Vykdytojas:

OU "Vibromera" vyriausiasis technikas

V. D. Feldmanas