Par gaisa kuģa propellera balansēšanu lauka apstākļos. 2. daļa

1. D. Feldman

OU Vibromera galvenais tehniķis

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

Par gaisa kuģa propellera balansēšanu lauka apstākļos

 "Propelleris ir lidmašīnas dzinējs,

un līdzsvarot to var tikai stūmējs."

3. Akrobātiskās lidmašīnas SU-29 propellera MTV-9-K-C/CL 260-27 balansēšanas un vibrācijas testēšanas rezultāti

3.1. Ievads

2014. gada 15. jūnijā mēs sabalansējām SU-29 akrobātisko lidmašīnu M-14P dzinēja MTV-9-K-C/CL 260-27 trīs lāpstiņu propelleri.

Saskaņā ar ražotāja sniegto informāciju norādītais propellers bija iepriekš statiski sabalansēts, par ko liecināja ražotnē noteiktais koriģējošā svara 1 plaknē esošais propellers.

Uz SU-29 tieši uzstādītais propellers tika sabalansēts, izmantojot Balanset-1 vibrācijas balansēšanas komplektu, rūpnīcas Nr. 149.

Balansēšanā izmantotā mērījumu shēma ir parādīta 3.1. attēlā.

Balansēšanas procesa laikā vibrācijas sensors (akselerometrs) 1 tika piestiprināts pie motora pārnesumkārbas korpusa ar magnētu uz speciāla kronšteina.

Fāzes leņķa lāzera sensors 2 arī bija uzstādīts uz pārnesumkārbas korpusa, un to vadīja atstarojoša uzlīme, kas bija piestiprināta pie vienas no propellera lāpstiņām.

Analogie signāli no sensoriem pa kabeļiem tika pārraidīti uz Balanset-1 mērīšanas bloku, kurā tika veikta to sākotnējā digitālā apstrāde.

Tālāk šie signāli digitālā formā tika pārsūtīti datoram, kas tos apstrādāja un aprēķināja korekcijas svara masu un uzstādīšanas leņķi, kas nepieciešams, lai kompensētu propellera disbalansu.

3.1. attēls SU-29 propellera balansēšanas mērījumu shēma

Zk - galvenais zobrats ar 75 zobiem;

Zс - zobratu satelīti 6 gab. ar 18 zobiem;

Zn - fiksētais zobrats ar 39 zobiem.

Šī darba gaitā, ņemot vērā YAK-52 propelleru balansēšanas pieredzi, mēs veicām vairākus papildu pētījumus, tostarp:

• SU-29 dzinēja un propellera svārstību īpatnējo frekvenču noteikšana;
• pārbaudot otrā pilota kabīnes sākotnējās vibrācijas vērtību un spektrālo sastāvu pirms balansēšanas;

3.2. Motora un propellera īpatnējo frekvenču pētījumu rezultāti.

Motora, kas uzstādīts uz amortizatoriem lidaparāta korpusā, īpatnējās frekvences tika noteiktas, izmantojot spektra analizatoru AD-3527, f. A @ D, (Japāna), trieciena ierosmes veidā ierosinot motora svārstības.

Mēs noteicām sešas galvenās frekvences, proti: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz (sk. 3.2. attēlu) motora balstiekārtas dabisko svārstību spektrā.

3.2. attēls SU-29 dzinēja balstiekārtas svārstību īpatnējo frekvenču spektrs

Frekvences 66 Hz, 88 Hz un 120 Hz, visticamāk, ir tieši saistītas ar dzinēja montāžas īpatnībām (piekare) uz gaisa kuģa korpusa.

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

Frekvence 37 Hz, iespējams, ir saistīta ar gaisa kuģa propellera lāpstiņas svārstību dabisko frekvenci.

Pēdējo pieņēmumu apstiprina rezultāti, kas iegūti, pārbaudot dzenskrūves svārstību īpatnējās frekvences, kas arī iegūtas ar triecienizturības metodi.

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

3.3. attēls SU-29 propellera lāpstiņu svārstību īpatnējo frekvenču spektrs

Dati par dzenskrūves lāpstiņas un SU-29 dzinēja svārstību īpatnējām frekvencēm var būt galvenokārt svarīgi, izvēloties balansēšanā izmantotā dzenskrūves rotācijas ātrumu. Galvenais nosacījums, izvēloties šo frekvenci, ir nodrošināt tās maksimālo iespējamo atdalīšanos no lidaparāta konstrukcijas elementu svārstību īpatnējām frekvencēm.

Turklāt zināšanas par atsevišķu gaisa kuģa sastāvdaļu un daļu svārstību īpatnējām frekvencēm var būt noderīgas, lai noteiktu iemeslus, kāpēc pie dažādiem dzinēja apgriezieniem strauji palielinās (rezonanses gadījumā) atsevišķu vibrāciju spektra komponentu skaits.

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

Mēs mērījām SU-29 sākotnējo vibrāciju, kas tika konstatēta pirms propellera balansēšanas otrā pilota kabīnē. vertikālā virzienā izmantojot portatīvo vibrāciju spektra analizatoru AD-3527 f.A@D (Japāna) frekvenču diapazonā no 5 līdz 200 Hz.

Mērījumus veica pie četriem galvenajiem dzinēja apgriezieniem, kas bija 60%, 65%, 70% un 82% no tā maksimālā apgrieziena.

Rezultāti parādīti 3.1. tabulā.

Kā redzams 2.1. tabulā, galvenie vibrācijas komponenti izpaužas kā propellera Vv1, dzinēja kloķvārpstas Vk1 un gaisa kompresora piedziņas pārnesumkārbas (un/vai frekvences sensora) Vn rotācijas ātrumi, kā arī 2.1. tabulā redzamie vibrācijas komponenti.^nd kloķvārpstas harmonikas Vk2 un, iespējams, 3^rd (lāpstiņas) propellera harmonikas Vv3, kuras frekvence ir tuva kloķvārpstas otrajai harmonikai.

tabula 3.1

Turklāt 60% ātruma režīma vibrāciju spektrā mēs atklājām komponentu, kas nav identificēts ar aprēķināto spektru ar frekvenci 6 120 cikli/min, ko var izraisīt viena no gaisa kuģa konstrukcijas elementa rezonanse ar frekvenci aptuveni 100 Hz. Šāds elements, piemēram, var būt propellers, kura viena no īpatnējām frekvencēm ir 100 Hz.

Gaisa kuģa Vå maksimālā kopējā vibrācija, kas sasniedza 11,5 mm/s, tika konstatēta ātruma režīmā 70%.

Galvenā kopējās vibrācijas komponente šajā režīmā izpaužas pie 2^nd motora kloķvārpstas rotācijas ātruma Vk2 harmonikas (4020 ciklu/min) un ir vienāds ar 10,8 mm/s.

Var pieņemt, ka šī komponente ir saistīta ar motora virzuļu grupas darbību (trieciena procesi, kad viena kloķvārpstas apgrieziena laikā virzuļi divreiz mainās).

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 ierosmēm, kas saistītas ar virzuļa grupas darbību, vibrāciju vērtību attiecīgajā frekvencē var ietekmēt aerodinamiskais spēks, kas izpaužas pie propellera lāpstiņu frekvences (Vv3).

65% un 82% ātrgaitas režīmos mēs arī novērojam ievērojamu komponenta Vk2 palielināšanos (Vv3), ko var izskaidrot ar atsevišķu gaisa kuģa sastāvdaļu rezonanses svārstībām.

Spektrālās komponentes amplitūda, kas saistīta ar dzenskrūves nelīdzsvarotību. Vv1, ko atklāja galvenie ātruma režīmi pirms balansēšanas, bija no 2,4 līdz 5,7 mm/s, kas kopumā ir zemāka par vērtību, kas ir zemāka par Vk2 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 atdalīšanās pakāpe no gaisa kuģa konstrukcijas elementu svārstību īpatnējām frekvencēm.

3.4. Balansēšanas rezultāti.

Rotācijas frekvencē propelleris tika balansēts vienā plaknē. Šīs balansēšanas rezultātā tiek nodrošināta propellera jaudas nelīdzsvarotības kompensācija dinamikā.

Balansēšanas protokols ir sniegts turpmāk 1. papildinājums.

Balansēšana tika veikta ar 1350 apgriezienu minūtē rotācijas frekvenci, un tā nodrošināja divu mērījumu uzsākšanu.

Pirmās palaišanas laikā mēs noteicām vibrāciju amplitūdu un fāzi pie propellera griešanās frekvences sākotnējā stāvoklī.

Otrajā palaišanas reizē, piestiprinot pie propellera noteiktas masas testa svaru, tika noteikta vibrācijas amplitūda un fāze pie propellera rotācijas frekvences.

Saskaņā ar šo mērījumu rezultātiem tika noteikta koriģējošā svara masa un uzstādīšanas leņķis 1. plaknē.

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

Vibrācijas līmenis, kas saistīts ar propellera nelīdzsvarotību citos ātrgaitas režīmos, arī samazinājās un pēc balansēšanas bija robežās no 1 līdz 2,5 mm/s.

Balansēšanas kvalitātes ietekmes uz gaisa kuģa vibrāciju līmeni lidojuma laikā izpēti neveicām, jo vienā no mācību lidojumiem avārijas kārtā tika bojāts propellers.

Jāatzīmē, ka rezultāts, kas iegūts, veicot norādīto balansēšanu, būtiski atšķiras no balansēšanas rezultāta ražošanas uzņēmumā.

Jo īpaši:

• vibrācija tiek samazināta vairāk nekā 4 reizes pie propellera rotācijas frekvences pēc tā līdzsvarošanas pastāvīgā uzstādīšanas vietā (uz SU-29 pārnesumkārbas izejas vārpstas);
• balansēšanas procesā novietotais koriģējošais svars ir nobīdīts attiecībā pret ražošanas iekārtā uzstādīto svaru par aptuveni 130º.

Iespējamie šādas situācijas iemesli var būt šādi:

• ražotāja balansēšanas stenda mērīšanas sistēmas kļūdas (kas ir maz ticams);
• dzenskrūves balansēšanas mašīnas vārpstas savienojuma sēdekļu ģeometriskās kļūdas, kas rada dzenskrūves radiālo novirzi, kad tā tiek uzstādīta uz vārpstas;
• lidaparāta pārnesumkārbas vārpstas savienojuma ligzdu ģeometriskās kļūdas, kas rada propellera radiālo novirzi, kad tas ir uzstādīts uz pārnesumkārbas vārpstas.

3.5. Secinājumi par darba rezultātiem

3.5.1. SU-29 propellera balansēšana, kas tika veikta tajā pašā plaknē ar 1350 apgriezieniem minūtē (70%), ļāva samazināt propellera vibrāciju no 6,7 mm/s līdz 1,5 mm/s.

Arī vibrācijas līmenis, kas saistīts ar propellera nelīdzsvarotību citos ātrgaitas režīmos, ievērojami samazinājās un svārstījās no 1 līdz 2,5 mm/s.

3.5.2. Lai noskaidrotu iespējamos neapmierinošu balansēšanas rezultātu iemeslus ražotnē, ir jāpārbauda tās radiālā novirze uz gaisa kuģa dzinēja pārnesumkārbas piedziņas vārpstas.

1. pielikums

BALANSĒŠANAS PROTOKOLS

SU-29 akrobātisko lidmašīnu MTV-9-K-C/CL 260-27 propelleriem.

1. Klients: D. Čvokovs
2. Propellera uzstādīšanas vieta: SU-29 pārnesumkārbas piedziņas vārpsta.
3. Propellera tips: MTV-9-K-C/CL 260-27
4. Balansēšanas metode: montāža darbības vietā (savos gultņos), vienā plaknē.
5. Propellera ātrums balansēšanas laikā, apgr./min: 1350 apgr./min.
6. Balansēšanas ierīces modelis, rūpnīcas Nr. un ražotājs: 149, OU Vibromer
7. Normatīvie dokumenti, kas izmantoti balansēšanā:

7.1. GOST ISO 1940-1-2007 Vibrācija. Balansēšanas kvalitātes prasības cietajiem rotoriem. 1. daļa. Pieļaujamās nelīdzsvarotības noteikšana.

7.2. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Balansēšanas datums: Jūnijs: 2014. gada 15. jūnijs
9. Balansēšanas rezultātu kopsavilkuma tabula:

*) Piezīme: Balansēšana tika veikta, saglabājot ražotāja noteikto dzenskrūves korektīvo svaru.

10. Secinājums:

10.1. Vibrācijas līmenis (atlikusī nelīdzsvarotība) pēc propellera, kas uzstādīts uz SU-29 pārnesumkārbas piedziņas vārpstas (sk. 9.2. iedaļu), sabalansēšanas (sk. 9.2. iedaļu) ir samazināts vairāk nekā 4 reizes salīdzinājumā ar sākotnējo (sk. 9.1. iedaļu).

10.2. Korektīvo svaru parametri (masa, uzstādīšanas leņķis), ko izmanto, lai sasniegtu 10.1. punktā minēto rezultātu, būtiski atšķiras no ražošanas uzņēmumā noteiktajiem korektīvo svaru parametriem (MT-dzinējs).

Jo īpaši, balansējot propelleri, mēs novietojām papildu 40,9 g koriģējošu svaru, kas tika novirzīts attiecībā pret ražošanas rūpnīcā uzstādīto svaru 130º leņķī.

(Ražotnē novietotais svars netika noņemts no dzenskrūves papildu balansēšanas laikā).

Iespējamie šādas situācijas iemesli var būt šādi:

• ražošanas iekārtas balansēšanas stenda mērīšanas sistēmas kļūdas;
• ražošanas iekārtas balansēšanas mašīnas vārpstas savienojuma sēdekļu ģeometriskās kļūdas, kuru dēļ rodas radiāla propellera novirze, kad tas tiek uzstādīts uz vārpstas;
• lidaparāta pārnesumkārbas piedziņas vārpstas savienojuma ligzdu ģeometriskās kļūdas, kas rada propellera radiālo novirzi, kad tas ir uzstādīts uz pārnesumkārbas vārpstas.

Lai noteiktu konkrēto iemeslu, kas izraisa propellera disbalansa palielināšanos, uzstādot to uz Su-29 pārnesumkārbas piedziņas vārpstas, ir nepieciešams:

• lai pārbaudītu balansēšanas mašīnas MTV-9-K-C/CL 260-27 dzenskrūves balansēšanai ražotnē izmantotās balansēšanas mašīnas MTV-9-K-C/CL 260-27 vārpstas sēdekļu mērīšanas sistēmu un ģeometrisko precizitāti;
• lai pārbaudītu uz SU-29 pārnesumkārbas piedziņas vārpstas uzstādītā dzenskrūves dzenskrūves radiālo novirzi.

Izpildītājs:

OU Vibromera galvenais tehniķis

V. D. Feldmans