Galvenais speciālists V.D. Feldmans

1. Priekšvārda vietā

Pirms divarpus gadiem mūsu uzņēmums uzsāka ierīces "Balanset 1", kas paredzēta rotējošo mehānismu balansēšanai to pašu gultņos, sērijveida ražošanu.

Līdz šim ir saražoti vairāk nekā 180 komplekti, kurus efektīvi izmanto dažādās rūpniecības nozarēs, tostarp ventilatoru, pūtēju, elektromotoru, mašīnu vārpstu, sūkņu, drupinātāju, separatoru, centrifūgu, kardāna un kloķvārpstu un citu mehānismu ražošanā un darbībā.

Pēdējā laikā mūsu uzņēmums ir saņēmis daudzus organizāciju un privātpersonu pieprasījumus par iespēju izmantot mūsu iekārtas lidmašīnu un helikopteru propelleru balansēšanai lauka apstākļos.

Diemžēl mūsu speciālisti, kuriem ir daudzu gadu pieredze dažādu mašīnu balansēšanā, nekad iepriekš nebija saskārušies ar šo jautājumu. Tāpēc padomi un ieteikumi, ko mēs varējām sniegt saviem klientiem, bija ļoti vispārīgi un ne vienmēr ļāva efektīvi atrisināt konkrēto problēmu.

Šī situācija sāka uzlaboties šopavasar. Tas notika, pateicoties V. D. Čvokova aktīvai nostājai, kurš organizēja un kopā ar mums aktīvi piedalījās viņa pilotēto lidmašīnu Jak-52 un Su-29 propelleru balansēšanas darbos.

1.1. attēls. Lidmašīna Jak-52 uz lidlauka

1.2. attēls. Su-29 lidmašīna stāvlaukumā

2. Akrobātiskā lidaparāta Jak-52 propellera balansēšanas un vibrāciju pārbaudes rezultāti

2.1. Ievads

2014. gada maijā-jūlijā tika veikti ar aviācijas dzinēju M-14P aprīkota lidmašīnas Jak-52 vibrāciju pārbaudes darbi un tās divu lāpstiņu propellera balansēšana.

Balansēšana tika veikta vienā plaknē, izmantojot balansēšanas komplektu "Balanset 1", sērijas numurs 149.

Balansēšanas laikā izmantotā mērījumu shēma ir parādīta 2.1. attēlā.

Balansēšanas procesā vibrāciju sensors (akselerometrs) 1 tika uzstādīts uz motora pārnesumkārbas priekšējā vāka, izmantojot magnētu uz speciāla kronšteina.

Lāzera fāzes leņķa sensors 2 arī tika uzstādīts uz pārnesumkārbas vāka un orientēts uz atstarojošo zīmi, kas piestiprināta vienai no propellera lāpstiņām.

Analogie signāli no sensoriem pa kabeļiem tika pārraidīti uz ierīces "Balanset 1" mērīšanas bloku, kur tie tika iepriekš digitāli apstrādāti.

Pēc tam šie signāli digitālā formā tika nosūtīti uz datoru, kur programmatūra apstrādāja šos signālus un aprēķināja korekcijas svara masu un leņķi, kas nepieciešams, lai kompensētu propellera disbalansu.

2.2. Šī darba izpildes laikā tika apgūtas noteiktas iemaņas un izstrādāta tehnoloģija gaisa kuģu propelleru balansēšanai lauka apstākļos, izmantojot ierīci "Balanset 1", tostarp:

• Vibrācijas un fāzes leņķa sensoru uzstādīšanas (piestiprināšanas) vietu un metožu noteikšana objektā;
• vairāku gaisa kuģa konstrukcijas elementu (dzinēja balstiekārtas, propellera lāpstiņu) rezonanses frekvenču noteikšana;
• Motora rotācijas frekvenču (darbības režīmu) noteikšana, kas nodrošina minimālu atlikušo nelīdzsvarotību balansēšanas laikā;
• propellera atlikušās nelīdzsvarotības pielaides noteikšana utt.

Turklāt tika iegūti interesanti dati par vibrāciju līmeņiem gaisa kuģos, kas aprīkoti ar M-14P dzinējiem.

Turpmāk sniegti ziņojuma materiāli, kas apkopoti, pamatojoties uz šo darbu rezultātiem.

Tajās papildus balansēšanas rezultātiem ir sniegti dati par lidmašīnu Jak-52 un Su-29 vibrācijas pētījumiem, kas iegūti uz zemes un lidojuma testu laikā.

Šie dati var interesēt gan gaisa kuģu pilotus, gan to tehniskās apkopes speciālistus.

2.1. attēls. Gaisa kuģa Jak-52 propellera balansēšanas mērījumu shēma.

Zk - pārnesumkārbas galvenais ritenis;

Zs - pārnesumkārbas satelīti;

Zn - pārnesumkārbas stacionārais zobrats.

Veicot šo darbu, ņemot vērā pieredzi, kas gūta, balansējot Su-29 un Jak-52 lidmašīnu propellerus, tika veikti vairāki papildu pētījumi, tostarp:

• Lidmašīnas Jak-52 dzinēja un propellera svārstību īpatnējo frekvenču noteikšana;
• Vibrāciju lieluma un spektrālā sastāva pārbaude otrā pilota kabīnē lidojuma laikā pēc propellera balansēšanas;
• Vibrāciju lieluma un spektrālā sastāva pārbaude otrā pilota kabīnē lidojuma laikā pēc propellera balansēšanas un dzinēja amortizatoru pievilkšanas spēka regulēšanas.

2.2. Dzinēja un propellera svārstību īpatnējo frekvenču pētījumu rezultāti

Motora svārstību, kas uzstādītas uz amortizatoriem gaisa kuģa korpusā, īpatnējās frekvences tika noteiktas, izmantojot A&D (Japāna) spektrālanalizatoru AD-3527, trieciena veidā ierosinot motora svārstības.

Lidmašīnas Jak-52 dzinēja balstiekārtas pašsakarīgo svārstību spektrā, kura piemērs parādīts 2.2. attēlā, tika identificētas četras galvenās frekvences: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

2.2. attēls. Lidmašīnas Jak-52 dzinēja balstiekārtas īpatnējo frekvenču spektrs.

Frekvences 74 Hz, 94 Hz un 120 Hz, visticamāk, ir saistītas ar dzinēja stiprinājuma (balstiekārtas) īpatnībām pret gaisa kuģa korpusu.

Frekvence 20 Hz, visticamāk, ir saistīta ar gaisa kuģa dabiskajām svārstībām uz šasijas.

Izmantojot trieciena ierosmes metodi, tika noteiktas arī dzenskrūves lāpstiņu īpatnējās frekvences.

Šajā gadījumā tika noteiktas četras galvenās frekvences: Hz, 80 Hz, 104 Hz un 134 Hz.

Dati par Yak-52 gaisa kuģa propellera un dzinēja svārstību īpatnējām frekvencēm var būt īpaši svarīgi, izvēloties balansēšanas laikā izmantoto propellera rotācijas frekvenci. Galvenais nosacījums šīs frekvences izvēlei ir nodrošināt tās maksimāli iespējamo atdalīšanos no gaisa kuģa konstrukcijas elementu īpatnējām frekvencēm.

Turklāt, zinot atsevišķu gaisa kuģa komponentu un daļu īpatnējās frekvences, var būt noderīgi noteikt cēloņus, kas izraisa strauju pieaugumu (rezonanses gadījumā) noteiktās vibrāciju spektra sastāvdaļās pie dažādiem dzinēja apgriezienu ātruma režīmiem.

2.3. Balansēšanas rezultāti

Kā minēts iepriekš, dzenskrūves balansēšana tika veikta vienā plaknē, tādējādi dinamiski kompensējot dzenskrūves spēka nelīdzsvarotību.

Veikt dinamisko balansēšanu divās plaknēs, kas ļautu kompensēt gan propellera spēka, gan momenta nelīdzsvarotību, nebija iespējams, jo lidmašīnā Jak-52 uzstādītā propellera konstrukcija ļauj veidot tikai vienu korekcijas plakni.

Propellera balansēšana tika veikta ar rotācijas frekvenci 1150 apgr./min (60%), pie kuras bija iespējams iegūt stabilākos vibrācijas mērījumu rezultātus amplitūdas un fāzes ziņā no sākuma līdz sākumam.

Propellera balansēšana notika pēc klasiskās "divu virzienu" shēmas.

Pirmajā braucienā tika noteikta vibrācijas amplitūda un fāze pie dzenskrūves griešanās frekvences tās sākotnējā stāvoklī.

Otrā testa laikā tika noteikta vibrāciju amplitūda un fāze pie propellera rotācijas frekvences pēc 7 g testa masas uzstādīšanas uz propellera.

Pamatojoties uz šiem datiem, ar programmatūras palīdzību tika aprēķināta masa M = 19,5 g un korekcijas svara uzstādīšanas leņķis F = 32°.

Sakarā ar propellera konstrukcijas īpatnībām, kas neļauj uzstādīt korekcijas atsvaru vajadzīgajā leņķī, uz propellera tika uzstādīti divi līdzvērtīgi atsvari:

• Svars M1 = 14 g pie leņķa F1 = 0°;
• Svars M2 = 8,3 g pie leņķa F2 = 60°.

Pēc norādīto korekcijas atsvaru uzstādīšanas uz propellera, vibrācija, kas tika mērīta pie rotācijas frekvences 1150 apgr./min un saistīta ar propellera nelīdzsvarotību, samazinājās no 10,2 mm/s sākotnējā stāvoklī līdz 4,2 mm/s pēc balansēšanas.

Šajā gadījumā faktiskā propellera nelīdzsvarotība samazinājās no 2340 g*mm līdz 963 g*mm.

2.4. Balansēšanas rezultātu ietekmes pārbaude uz lidmašīnas Jak-52 vibrāciju līmeni uz zemes pie citām propellera rotācijas frekvencēm

Gaisa kuģa Yak-52 vibrāciju pārbaudes rezultāti, kas iegūti citos dzinēja darbības režīmos, kuri tika iegūti izmēģinājumos uz zemes, ir sniegti 2.1. tabulā.

Kā redzams tabulā, veiktā balansēšana pozitīvi ietekmēja lidmašīnas Jak-52 vibrācijas visos tās ekspluatācijas režīmos.

2.1. tabula.

№	Rotācijas frekvence, %	Propellera rotācijas frekvence, apgr./min	RMS vibrāciju ātrums, mm/sek
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

Papildu vibrācijas testu rezultāti

2.5. Lidmašīnas Jak-52 vibrācijas pārbaude gaisā galvenajos lidojuma režīmos pirms un pēc amortizatora spriegojuma regulēšanas

Turklāt, veicot testus uz zemes, tika konstatēts ievērojams gaisa kuģa vibrācijas samazinājums, palielinot tā propellera rotācijas frekvenci.

To var izskaidrot ar lielāku propellera rotācijas frekvences atdalīšanos no gaisa kuģa dabiskās svārstību frekvences uz šasijas (domājams, 20 Hz), kas notiek, kad palielinās propellera rotācijas frekvence.

Papildus vibrācijas testiem, kas tika veikti pēc propellera balansēšanas uz zemes (sk. 2.3. iedaļu), tika veikti arī lidmašīnas Yak-52 vibrācijas mērījumi lidojumā.

Vibrācijas lidojuma laikā tika mērītas otrā pilota kabīnē vertikālā virzienā, izmantojot A&D (Japāna) pārnēsājamo vibrāciju spektra analizatoru AD-3527 modeli frekvenču diapazonā no 5 līdz 200 (500) Hz.

Mērījumus veica piecos galvenajos dzinēja apgriezienu režīmos, kas attiecīgi atbilst 60%, 65%, 70% un 82% no tā maksimālās rotācijas frekvences.

Mērījumu rezultāti, kas tika veikti pirms amortizatoru regulēšanas, ir sniegti 2.2. tabulā.

2.2. tabula.

Vibrācijas spektra komponenti

№	Propellera rotācijas frekvence, %	Propellera rotācijas frekvence, apgr./min	Vв1 (Hz)	Amplitūda Vв1 (mm/s)	Vн (Hz)	Amplitūda Vн (mm/s)	Vк1 (Hz)	Amplitūda Vк1 (mm/s)	Vв2 (Hz)	Amplitūda Vв2 (mm/s)	Vк2 (Hz)	Amplitūda Vк2 (mm/s)	Vв4 (Hz)	Amplitūda Vв4 (mm/s)	Vк3 (Hz)	Amplitūda Vк3 (mm/s)	Vв5 (Hz)	Amplitūda Vв5 (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

Piemēram, 2.3. un 2.4. attēlā ir parādīti spektru grafiki, kas iegūti, mērot vibrāciju lidmašīnas Jak-52 kabīnē pie režīmiem 60% un 94%, kas izmantoti 2.2. tabulas aizpildīšanai.

2.3. attēls. Vibrāciju spektrs lidaparāta Jak-52 kabīnē 60% režīmā.

2.4. attēls. Vibrāciju spektrs gaisa kuģa Jak-52 kabīnē 94% režīmā.

Kā redzams 2.2. tabulā, otrās pilota kabīnes galvenās vibrācijas sastāvdaļas, kas izmērītas otrā pilota kabīnē, parādās pie propellera rotācijas frekvencēm V_в1 (izcelts dzeltenā krāsā), motora kloķvārpsta V_к1 (izcelts zilā krāsā) un gaisa kompresora piedziņas (un/vai frekvences sensora) V_н (izcelti zaļā krāsā), kā arī to augstāko harmonisko V_в2, V_в4, V_в5un V_к2, V_к3.

Maksimālā kopējā vibrācija V_∑ tika konstatēts 82% (1580 apgriezieni minūtē) un 94% (1830 apgriezieni minūtē) ātruma režīmos.

Šīs vibrācijas galvenā sastāvdaļa parādās motora kloķvārpstas rotācijas frekvences 2. harmonikas V_к2 un sasniedz attiecīgi 12,5 mm/sek pie 4800 ciklu/min frekvences un 15,8 mm/sek pie 5520 ciklu/min frekvences.

Var pieņemt, ka šis komponents ir saistīts ar motora virzuļu grupas darbību (trieciena procesi, kas notiek virzuļu dubultās kustības laikā vienā kloķvārpstas apgriezienā).

Šīs komponentes straujo palielināšanos 82% (pirmais nominālais) un 94% (pacelšanās) režīmā, visticamāk, izraisa nevis bojājumi virzuļu grupā, bet gan gaisa kuģa korpusā uz amortizatoriem uzstādītā dzinēja rezonanses svārstības.

Šo secinājumu apstiprina iepriekš apspriestie eksperimentālie rezultāti, pārbaudot motora balstiekārtas svārstību pašfrekvences, kuru spektrā ir 74 Hz (4440 cikli/min), 94 Hz (5640 cikli/min) un 120 Hz (7200 cikli/min).

Divas no šīm īpatnējām frekvencēm - 74 Hz un 94 Hz - ir tuvas kloķvārpstas rotācijas 2. harmoniskajām frekvencēm, kas rodas motora pirmajā nominālajā un pacelšanās režīmā.

Tā kā vibrācijas testos konstatēja ievērojamas vibrācijas pie kloķvārpstas otrās harmonikas, kas tika konstatētas motora pirmajā nominālajā un pacelšanās režīmā, tika veikta motora balstiekārtas amortizatoru pievilkšanas spēka pārbaude un regulēšana.

Salīdzinošie testa rezultāti, kas iegūti pirms un pēc amortizatoru regulēšanas attiecībā uz dzenskrūves rotācijas frekvenci (V_в1) un kloķvārpstas rotācijas frekvences 2. harmonikas (V_к2) ir sniegti 2.3. tabulā.

2.3. tabula.

№	Propellera rotācijas frekvence, %	Propellera rotācijas frekvence, apgr./min	Vв1 (Pirms)	Vв1 (Pēc)	Vк2 (Pirms)	Vк2 (Pēc)
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

Kā redzams 2.3. tabulā, amortizatoru regulēšana neradīja būtiskas izmaiņas gaisa kuģa galvenajās vibrācijas komponentēs.

Jāatzīmē arī, ka ar propellera nelīdzsvarotību saistītās spektrālās komponentes amplitūda V_в1, kas konstatēts pie režīmiem 82% un 94% (sk. 1.2. un 1.3. tabulu), ir attiecīgi 3-7 reizes mazāks nekā V_к2, kas ir šajos režīmos.

Citos lidojuma režīmos komponents V_в1 ir no 2,8 līdz 4,4 mm/sek.

Turklāt, kā redzams 2.2. un 2.3. tabulā, tās izmaiņas, pārejot no viena režīma uz citu, galvenokārt nosaka nevis balansēšanas kvalitāte, bet gan propellera rotācijas frekvences atdalīšanās pakāpe no dažādu gaisa kuģa konstrukcijas elementu dabiskajām frekvencēm.

2.6. Darba rezultātu secinājumi

2.6.1.

Gaisa kuģa Yak-52 propellera balansēšana, ko veica ar 1150 apgriezienu minūtē frekvenci (60%), ļāva samazināt propellera vibrāciju no 10,2 mm/s līdz 4,2 mm/s.

Ņemot vērā pieredzi, kas gūta, balansējot lidmašīnu Jak-52 un Su-29 propellerus, izmantojot ierīci "Balanset-1", var pieņemt, ka pastāv iespēja vēl vairāk samazināt lidmašīnas Jak-52 propellera vibrācijas līmeni.

To var panākt, jo īpaši izvēloties citu (augstāku) propellera rotācijas frekvenci tā balansēšanas laikā, kas ļauj vairāk atšķirties no testos noteiktās gaisa kuģa dabiskās svārstību frekvences 20 Hz (1200 cikli/min).

2.6.2.

Kā liecina lidmašīnas Jak-52 vibrācijas testu rezultāti lidojuma laikā, tās vibrācijas spektrs (papildus iepriekš minētajai komponentei, kas parādās pie propellera rotācijas frekvences) satur vairākas citas komponentes, kas saistītas ar kloķvārpstas, dzinēja virzuļu grupas, kā arī gaisa kompresora piedziņas (un/vai frekvences sensora) darbību.

Šo vibrāciju lielums 60%, 65% un 70% režīmos ir salīdzināms ar vibrāciju lielumu, kas saistīts ar propellera nelīdzsvarotību.

Šo vibrāciju analīze liecina, ka pat pilnīga propellera nelīdzsvarotības radītās vibrācijas novēršana samazinās kopējo gaisa kuģa vibrāciju šajos režīmos ne vairāk kā 1,5 reizes.

2.6.3.

Maksimālā kopējā vibrācija V_∑ lidaparāta Jak-52 ātruma režīmi bija 82% (1580 apgriezieni minūtē) un 94% (1830 apgriezieni minūtē).

Šīs vibrācijas galvenā sastāvdaļa parādās motora kloķvārpstas rotācijas frekvences 2. harmonikas V_к2 (ar frekvenci 4800 ciklu/min vai 5520 ciklu/min), kur tā sasniedz attiecīgi 12,5 mm/s un 15,8 mm/s.

Var pamatoti pieņemt, ka šis komponents ir saistīts ar motora virzuļu grupas darbību (trieciena procesi, kas notiek virzuļu dubultās kustības laikā vienā kloķvārpstas apgriezienā).

Šīs komponentes straujo palielināšanos pie režīmiem 82% (pirmais nominālais) un 94% (pacelšanās), visticamāk, izraisa nevis bojājumi virzuļu grupā, bet gan gaisa kuģa korpusā uz amortizatoriem uzstādītā dzinēja rezonanses svārstības.

Testu laikā veiktā amortizatoru regulēšana neradīja būtiskas vibrācijas izmaiņas.

Šādu situāciju var uzskatīt par gaisa kuģa izstrādātāju pieļautu konstrukcijas kļūdu, izvēloties dzinēja montāžas (balstiekārtas) sistēmu gaisa kuģa korpusā.

2.6.4.

Balansēšanas un papildu vibrācijas testu laikā iegūtie dati (sk. lidojuma testu rezultātus 2.5. iedaļā) ļauj secināt, ka periodiska vibrācijas uzraudzība var būt noderīga gaisa kuģa dzinēja tehniskā stāvokļa diagnostikas novērtēšanai.

Šādu darbu var veikt, piemēram, izmantojot ierīci "Balanset-1", kuras programmatūrā ir ieviesta spektrālās vibrācijas analīzes funkcija.

---

3. MTV-9-K-C/CL 260-27 propellera balansēšanas rezultāti un Su-29 akrobātiskā lidaparāta vibrāciju pārbaude

3.1. Ievads

2014. gada 15. jūnijā tika veikta Su-29 akrobātiskā lidmašīnas M-14P aviācijas dzinēja MTV-9-K-C/CL 260-27 propellera ar trim lāpstiņām balansēšana.

Saskaņā ar ražotāja sniegto informāciju propelleris bija iepriekš statiski līdzsvarots, par ko liecināja koriģējošā svara klātbūtne 1. plaknē, kas tika uzstādīts ražošanas rūpnīcā.

Tieši uz Su-29 uzstādītā propellera balansēšana tika veikta, izmantojot "Balanset-1" vibrācijas balansēšanas komplektu ar sērijas numuru 149.

Balansēšanas laikā izmantotā mērījumu shēma ir parādīta 3.1. attēlā.

Balansēšanas procesā vibrāciju sensors (akselerometrs) 1 tika uzstādīts uz motora pārnesumkārbas korpusa, izmantojot magnētu uz īpaša kronšteina.

Lāzera fāzes leņķa sensors 2 arī tika uzstādīts uz pārnesumkārbas korpusa un orientēts uz atstarojošo zīmi, kas piestiprināta vienai no propellera lāpstiņām.

Analogie signāli no sensoriem pa kabeļiem tika pārraidīti uz ierīces "Balanset-1" mērīšanas bloku, kur tie tika digitāli apstrādāti.

Pēc tam šie signāli tika nosūtīti ciparu formātā uz datoru, kur tika veikta šo signālu programmatūras apstrāde un aprēķināta koriģējošā svara masa un leņķis, kas nepieciešams, lai kompensētu dzenskrūves disbalansu.

3.1. attēls. Gaisa kuģa Su-29 propellera balansēšanas mērījumu shēma.

Z_k - pārnesumkārbas galvenais zobrats ar 75 zobiem;

Z_c - pārnesumkārbas satelīti 6 gab. ar 18 zobiem katrā;

Z_n - pārnesumkārbas stacionārais zobrats ar 39 zobiem.

Pirms šī darba veikšanas, ņemot vērā pieredzi, kas gūta, balansējot lidmašīnas Jak-52 propelleri, tika veikti vairāki papildu pētījumi, tostarp:

• Lidmašīnas Su-29 dzinēja un propellera svārstību īpatnējo frekvenču noteikšana;
• Sākotnējās vibrācijas lieluma un spektrālā sastāva pārbaude otrā pilota kabīnē pirms balansēšanas.

3.2. Dzinēja un propellera svārstību dabisko frekvenču pētījumu rezultāti

Motora svārstību, kas uzstādītas uz amortizatoriem gaisa kuģa korpusā, īpatnējās frekvences tika noteiktas, izmantojot A&D (Japāna) spektrālanalizatoru AD-3527, trieciena veidā ierosinot motora svārstības.

Motora balstiekārtas pašsakarīgo svārstību spektrā (sk. 3.2. att.) tika noteiktas sešas galvenās frekvences: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Tiek pieņemts, ka no tām 66 Hz, 88 Hz un 120 Hz frekvences ir tieši saistītas ar dzinēja stiprinājuma (balstiekārtas) īpatnībām attiecībā pret gaisa kuģa korpusu.

Frekvences 16 Hz un 22 Hz, visticamāk, ir saistītas ar gaisa kuģa dabiskajām svārstībām uz šasijas.

Frekvence 37 Hz, iespējams, ir saistīta ar lidaparāta propellera lāpstiņas svārstību pašu frekvenci.

Šo pieņēmumu apstiprina rezultāti, kas iegūti, pārbaudot dzenskrūves svārstību īpatnējās frekvences, kuras arī iegūtas ar trieciena ierosmes metodi.

Propellera lāpstiņas pašsakarīgo svārstību spektrā (sk. 3.3. att.) tika noteiktas trīs galvenās frekvences: 37 Hz, 100 Hz un 174 Hz.

Dati par gaisa kuģa Su-29 dzenskrūves lāpstiņas un dzinēja svārstību īpatnējām frekvencēm var būt īpaši svarīgi, izvēloties balansēšanas laikā izmantoto dzenskrūves rotācijas frekvenci. Galvenais nosacījums šīs frekvences izvēlei ir nodrošināt tās maksimālo iespējamo atdalīšanos no lidaparāta konstrukcijas elementu īpatnējām frekvencēm.

Turklāt, zinot atsevišķu gaisa kuģa komponentu un daļu īpatnējās frekvences, var būt noderīgi identificēt cēloņus, kas izraisa strauju pieaugumu (rezonanses gadījumā) dažos vibrāciju spektra komponentos dažādos dzinēja apgriezienu režīmos.

3.3. Vibrācijas pārbaude Su-29 lidmašīnas otrā pilota kabīnē uz zemes pirms balansēšanas

Su-29 lidmašīnas sākotnējā vibrācija, kas tika noteikta pirms propellera balansēšanas, tika izmērīta otrā pilota kabīnē vertikālā virzienā, izmantojot A&D (Japāna) portatīvo vibrāciju spektra analizatoru AD-3527 modeli frekvenču diapazonā no 5 līdz 200 Hz.

Mērījumus veica četros galvenajos dzinēja apgriezienu režīmos, kas attiecīgi atbilst 60%, 65%, 70% un 82% no tā maksimālās rotācijas frekvences.

Iegūtie rezultāti ir sniegti 3.1. tabulā.

Kā redzams 2.1. tabulā, galvenās vibrācijas sastāvdaļas parādās pie dzenskrūves rotācijas frekvencēm V_в1, motora kloķvārpsta V_к1un gaisa kompresora piedziņas (un/vai frekvences sensora) V_н, kā arī kloķvārpstas 2. harmonikas V_к2 un, iespējams, dzenskrūves (lāpstiņas) 3. harmonikas V_в3, kuras frekvence ir tuva kloķvārpstas otrajai harmonikai.

3.1. tabula.

№	Propellera rotācijas frekvence, %	Propellera rotācijas frekvence, apgr./min	Vв1	Vн	Vк1	Vв3	Vк2	Vв4	Vк3	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

Turklāt vibrāciju spektrā 60% ātruma režīmā tika konstatēta neidentificēta komponente ar aprēķināto spektru pie frekvences 6120 ciklu/min, ko var izraisīt viena no gaisa kuģa konstrukcijas elementa rezonanse pie frekvences aptuveni 100 Hz. Šāds elements varētu būt propellers, kura viena no dabiskajām frekvencēm ir 100 Hz.

Gaisa kuģa maksimālā kopējā vibrācija V_∑70% ātruma režīmā tika konstatēts 11,5 mm/sek.

Galvenā kopējās vibrācijas komponente šajā režīmā parādās pie motora kloķvārpstas rotācijas frekvences 2. harmonikas (4020 cikli/min) V_к2 un ir vienāds ar 10,8 mm/sek.

Var pieņemt, ka šis komponents ir saistīts ar motora virzuļu grupas darbību (trieciena procesi, kas notiek virzuļu dubultās kustības laikā vienā kloķvārpstas apgriezienā).

Šīs komponentes straujais pieaugums 70% režīmā, iespējams, ir saistīts ar viena no gaisa kuģa konstrukcijas elementa (dzinēja balstiekārtas gaisa kuģa korpusā) rezonanses svārstībām ar 67 Hz frekvenci (4020 cikli/min).

Jāatzīmē, ka papildus trieciena traucējumiem, kas saistīti ar virzuļu grupas darbību, vibrācijas lielumu šajā frekvenču diapazonā var ietekmēt aerodinamiskais spēks, kas izpaužas pie propellera lāpstiņu frekvences (V_в3).

Pie 65% un 82% ātruma režīmiem ievērojami palielinās komponenta V_к2 (V_в3), ko arī var izskaidrot ar atsevišķu gaisa kuģa sastāvdaļu rezonanses svārstībām.

Ar propellera nelīdzsvarotību saistītās spektrālās komponentes amplitūda V_в1, kas pirms balansēšanas identificēti galvenajos ātruma režīmos, bija no 2,4 līdz 5,7 mm/s, kas kopumā ir zemāka par V_к2 attiecīgajos režīmos.

Turklāt, kā redzams 3.1. tabulā, tās izmaiņas, pārejot no viena režīma uz citu, nosaka ne tikai balansēšanas kvalitāte, bet arī propellera rotācijas frekvences atdalīšanas pakāpe no gaisa kuģa konstrukcijas elementu dabiskajām frekvencēm.

3.4. Balansēšanas rezultāti

Dzenskrūves balansēšana tika veikta vienā plaknē ar rotācijas frekvenci. Šādas balansēšanas rezultātā tika kompensēta propellera dinamiskā spēka nelīdzsvarotība.

Balansēšanas protokols ir sniegts 1. papildinājumā.

Balansēšana tika veikta ar 1350 apgr./min propellera rotācijas frekvenci, un tika veikti divi mērījumi.

Pirmajā braucienā tika noteikta vibrācijas amplitūda un fāze pie dzenskrūves rotācijas frekvences sākotnējā stāvoklī.

Otrā testa laikā tika noteikta vibrācijas amplitūda un fāze pie propellera rotācijas frekvences pēc tam, kad uz propellera tika uzstādīta izmēģinājuma masa ar zināmu svaru.

Pamatojoties uz šo mērījumu rezultātiem, tika noteikta koriģējošā svara masa un uzstādīšanas leņķis 1. plaknē.

Pēc aprēķinātās koriģējošā svara vērtības uzstādīšanas uz propellera, kas bija 40,9 g, vibrācija šajā ātruma režīmā samazinājās no 6,7 mm/s sākotnējā stāvoklī līdz 1,5 mm/s pēc balansēšanas.

Arī vibrācijas līmenis, kas saistīts ar propellera nelīdzsvarotību citos ātruma režīmos, pēc balansēšanas samazinājās un saglabājās robežās no 1 līdz 2,5 mm/sek.

Balansēšanas kvalitātes ietekmes uz gaisa kuģa vibrāciju līmeni lidojuma laikā pārbaude netika veikta, jo vienā no mācību lidojumiem nejauši tika bojāts šis propellers.

Jāatzīmē, ka šīs balansēšanas laikā iegūtais rezultāts būtiski atšķiras no rūpnīcas balansēšanas rezultāta.

Jo īpaši:

• Vibrācija pie propellera rotācijas frekvences pēc tā balansēšanas pastāvīgās uzstādīšanas vietā (uz lidmašīnas Su-29 pārnesumkārbas izejas vārpstas) tika samazināta vairāk nekā 4 reizes;
• Balansēšanas procesā uzstādītais koriģējošais svars tika nobīdīts attiecībā pret ražošanas rūpnīcā uzstādīto svaru par aptuveni 130 grādiem.

Šādas situācijas iespējamie iemesli var būt šādi:

• Ražotāja balansēšanas stenda mērīšanas sistēmas kļūdas (maz ticamas);
• Ražotāja balansēšanas mašīnas vārpstas sakabes montāžas vietu ģeometriskās kļūdas, kas rada radiālo izkliedi, kad dzenskrūve uzstādīta uz vārpstas;
• Gaisa kuģa pārnesumkārbas izejas vārpstas sakabes montāžas vietu ģeometriskās kļūdas, kuru dēļ rodas radiāla propellera novirze, kad tas uzstādīts uz pārnesumkārbas vārpstas.

3.5. Darba rezultātu secinājumi

3.5.1.

Gaisa kuģa Su-29 propellera balansēšana, kas tika veikta vienā plaknē ar propellera rotācijas frekvenci 1350 apgr./min (70%), ļāva samazināt propellera vibrāciju no 6,7 mm/s līdz 1,5 mm/s.

Ar propellera nelīdzsvarotību saistītās vibrācijas līmenis citos ātruma režīmos arī ievērojami samazinājās un saglabājās robežās no 1 līdz 2,5 mm/sek.

3.5.2.

Lai noskaidrotu iespējamos iemeslus neapmierinošajiem balansēšanas rezultātiem, kas iegūti ražošanas uzņēmumā, ir jāpārbauda gaisa kuģa dzinēja propellera radiālā novirze uz gaisa kuģa dzinēja pārnesumkārbas izejas vārpstas.

---

1. papildinājums

BALANSĒŠANAS PROTOKOLS

MTV-9-K-C/CL 260-27 akrobātiskā lidaparāta Su-29 propellers

1. Klients: Čvokovs V.D.

2. Propellera uzstādīšanas vieta: Su-29 lidmašīnas pārnesumkārbas izejas vārpsta.

3. Propellera tips: MTV-9-K-C/CL 260-27

4. Balansēšanas metode: montāža uz vietas (savos gultņos), vienā plaknē.

5. Propellera rotācijas frekvence balansēšanas laikā, apgr./min: 1350

6. Balansēšanas ierīces modelis, sērijas numurs un ražotājs: "Balanset-1", sērijas numurs 149

7. Balansēšanas laikā izmantotie normatīvie dokumenti:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Bilances datums: 15.06.2014.

9. Balansēšanas rezultātu kopsavilkuma tabula:

№	Mērījumu rezultāti	Vibrācija, mm/sek	Nelīdzsvarotība, g* mm
1	Pirms balansēšanas *)	6.7	6135
2	Pēc līdzsvarošanas	1.5	1350
ISO 1940 Pielaide G klasei 6.3			1500

*) Piezīme: Balansēšana tika veikta ar ražotāja uzstādīto koriģējošo svaru, kas palicis uz propellera.

10. Secinājumi:

10.1. Vibrācijas līmenis (atlikusī nelīdzsvarotība) pēc gaisa kuģa Su-29 pārnesumkārbas izejas vārpstai uzstādītā propellera balansēšanas (sk. 9.2. lpp.) ir samazināts vairāk nekā 4 reizes, salīdzinot ar sākotnējo stāvokli (sk. 9.1. lpp.).

10.2. Korekcijas svara parametri (masa, uzstādīšanas leņķis), kas izmantoti, lai iegūtu 10.1. p. minēto rezultātu, būtiski atšķiras no ražotāja uzstādītā korekcijas svara parametriem (MT-dzinējs).

Jo īpaši balansēšanas laikā uz propellera tika uzstādīts papildu koriģējošs svars 40,9 g, kas bija nobīdīts par 130° leņķī attiecībā pret ražotāja uzstādīto svaru.

(Papildu balansēšanas laikā no propellera netika noņemts ražotāja uzstādītais svars).

Šādas situācijas iespējamie iemesli var būt šādi:

• Kļūdas ražotāja balansēšanas stenda mērīšanas sistēmā;
• Ražotāja balansēšanas iekārtas vārpstas sakabes montāžas vietu ģeometriskās kļūdas, kas rada radiālo izkliedi, uzstādot dzenskrūvi uz vārpstas;
• Gaisa kuģa pārnesumkārbas izejas vārpstas sakabes montāžas vietu ģeometriskās kļūdas, kas rada radiālo izkliedi propellerim, kad tas uzstādīts uz pārnesumkārbas vārpstas.

Lai noteiktu konkrēto cēloni, kas izraisa propellera nelīdzsvarotības palielināšanos, uzstādot to uz lidmašīnas Su-29 pārnesumkārbas izejas vārpstas, ir nepieciešams:

• Pie ražotāja pārbaudiet balansēšanas mašīnas MTV-9-K-C/CL 260-27 propellera balansēšanai izmantoto balansēšanas iekārtu mērīšanas sistēmu un vārpstas montāžas vietu ģeometrisko precizitāti;
• Pārbaudiet uz Su-29 lidmašīnas pārnesumkārbas izejas vārpstas uzstādītā propellera radiālo novirzi.

Izpildītājs:

SIA "Kinematics" galvenais speciālists

Feldman V.D.