Дүгнэлт: This engineering report documents the first successful application of the portable Balanset-1 device for field balancing of aircraft propellers. Work was conducted on Yak-52 (two-blade propeller) and Su-29 (three-blade MTV-9-K-C/CL 260-27 propeller) aircraft equipped with M-14P engines in May–July 2014. Key findings: propeller vibration on the Yak-52 was reduced from 10.2 to 4.2 mm/sec; on the Su-29, from 6.7 to 1.5 mm/sec (more than 4× reduction). The report also presents detailed vibration spectrum analysis at multiple operating modes and identifies dominant vibration sources including crankshaft harmonics and structural resonances.

1. Урьдчилсан үг

Хоёр жил хагасын өмнө бидний аж ахуйн нэгж нь өөрийн холхивчидээ эргэлдэх механизмуудыг тэнцвэржүүлэх зориулалттай "Balanset-1" багажийн дараалсан үйлдвэрлэлийг эхлүүлсэн.

Одоогоор 180-аас дээш багц үйлдвэрлэгдсэн. Эдгээр нь сэнс, салхивч, цахилгаан хөдөлгүүр, машин шпиндель, насос, бутлуур, салгагч, төвдүүлэгч, кардан болон голын цуглуулга, мөн ижил төстэй механизмуудын үйлдвэрлэл болон ажиллагаанд үр дүнтэй ашиглагдаж байна.

Сүүлийн үед Vibromera нь ажлын байран дээрх онгоц болон хеликоптерийн сэнсийн тэнцвэржүүлэлтийн зориулалттай бидний багаж хэрэгслийг ашиглах боломжийн талаар байгууллагууд болон хувь хүмүүсээс олон тооны асуулт хүлээн авсан.

Уучлаарай, бидний мэргэжилтнүүд олон жилийн туршлагатай ч энэ тодорхой асуудалд өмнө нь хэзээ ч оролцож байгаагүй. Иймд бидний харилцагчдад өгч чадах зөвлөгөө, зөвлөмжүүд нь ерөнхий байсан бөгөөд тэдэнд өнөөдрийн даалгаврыг үр дүнтэй шийдэх боломжийг үргэлж олгодоггүй байсан.

Энэ байдал нь V.D. Чвөковийн идэвхтэй оролцооны ачаар энэ хавар сайжрах эхлэлтэй болсон бөгөөд тэрээр бидний хамт Yak-52 болон Su-29 онгоцны сэнсийн тэнцвэржүүлэлтийн ажлыг зохион байгуулж, оролцсон бөгөөд тэрээр эдгээр онгоцны жолооч юм.

Нисэх талбайд байрлах Yak-52 онгоц
Зураг 1.1. Нисэх талбайд байгаа Yak-52
Түр зогсоох талбайд байрлах Su-29 онгоц
Зураг 1.2. Зогсоолын талбайд байгаа Su-29

Энэ ажлын явцад тодорхой ур чадварууд эзэмшигдэж, "Balanset-1" багажийг ашиглан ажлын байран дээрх онгоцны сэнсийн тэнцвэржүүлэлтийн технологи боловсруулагдсан бөгөөд үүнд дараах зүйлс багтсан:

  • онгоцны чичиргээ болон фазын өнцгийн мэдрэгчдийг суурилуулах байршил, аргыг тодорхойлох;
  • онгоцны хэд хэдэн бүтцийн элементийн (хөдөлгүүрийн суурь, пропеллерийн далавч) резонансын давтамжуудыг тодорхойлох;
  • тэнцвэржүүлэх явцад хамгийн бага үлдэгдэл тэнцвэргүйдлийг хангах хөдөлгүүрийн эргэлтийн давтамжуудыг (ажлын горимууд) тодорхойлох;
  • пропеллерийн үлдэгдэл тэнцвэргүйдлийн зөвшөөрөгдөх хазайлтыг тогтоох.

Мөн M-14P хөдөлгүүртэй онгоцны чичиргээний түвшний сонирхолтой өгөгдөл авсан.

Доор энэ ажлын үр дүнгээр бүрдүүлсэн тайлангийн материалуудыг харуулав. Тэнцвэржүүлэлтийн үр дүнгээс гадна тэдгээр нь газар дээрх болон нисэх туршилтуудын явцад авсан Як-52 болон Су-29 онгоцны чичиргээний судалгааны өгөгдлийг агуулна. Эдгээр өгөгдөл нь онгоцны удирдагчдад зөвхөн бус, харин тэдгээрийн засвар үйлчилгээнд оролцож буй мэргэжилтнүүдэд ч сонирхолтой байж болно.

2. Як-52-ын тэнцвэржүүлэлт ба чичиргээний судалгаа

2.1. Нэвтрүүлэг

In May–July 2014, work was carried out on the vibration survey of the Yak-52 aircraft, equipped with the M-14P aviation engine, and the balancing of its two-blade propeller.

Тэнцвэржүүлэлтийг нэг хавтгайд "Balanset-1" багц, дугаар 149-ийг ашиглан гүйцэтгэв.

Хэмжилтийн схемийг 2.1-р зурагт харуулав. Тэнцвэржүүлэх явцад чичиргээний мэдрэгч (акселерометр) 1 ийг тусгай загварчилсон хаалт дээр соронзон суурь ашиглан хөдөлгүүрийн хурдны хайрцагны урд хучилт дээр суурилуулсан. Лазерын фазын өнцгийн мэдрэгч 2 ийг мөн хурдны хайрцагны хучилт дээр суурилуулж, пропеллерийн нэг далавч дээр зурсан ойлголттой тэмдэг рүү чиглүүлсэн.

Мэдрэгчнээс ирсэн аналог дохиог кабелиар дамжуулан "Balanset-1" төхөөрөмжийн хэмжилтийн нэгж рүү дамжуулж, тэнд эхний тоон боловсруулалтыг гүйцэтгэв. Эдгээр дохиог тоон хэлбэрээр дараа нь компьютер рүү оруулж, программ хангамжаар боловсруулж, пропеллерийн тэнцвэргүйдлийг нөхөн төлжихөд шаардагдах залруулах жингийн масс болон өнцгийг тооцоолсон.

Yak-52 сэнсийг тэнцвэржүүлэх хэмжилтийн схем
2.1-р зураг. Як-52 пропеллерийн тэнцвэржүүлэлтийн хэмжилтийн схем.
Zk — гол хүрд; Zs — спутник; Zn — тогтмол хүрд.

Тэнцвэржүүлэх төхөөрөмжүүд

Энэ ажлын явцад Су-29 болон Як-52-ын пропеллерийн тэнцвэржүүлэлтээс олж авсан туршлагыг харгалзан хэд хэдэн нэмэлт судалгааг гүйцэтгэв:

  • Як-52-ын хөдөлгүүр болон пропеллерийн хэлбэлзлийн хувийн давтамжуудыг тодорхойлох;
  • пропеллерийг тэнцвэржүүлсний дараа нисэх явцад хоёр дахь удирдагчийн кабин дэх чичиргээний хэмжээ болон спектрийн бүрэлдэхүүнийг хэмжих;
  • пропеллерийг тэнцвэржүүлсний дараа болон хөдөлгүүрийн цохилт намсгагчийн чангалтын хүчийг тохируулсаны дараа чичиргээг хэмжих.

2.2. Хөдөлгүүр болон пропеллерийн хэлбэлзлийн хувийн давтамжууд

The natural frequencies of the engine oscillations, mounted on shock absorbers in the aircraft body, were determined using a spectrum analyzer AD-3527 by A&D (Japan) through impact excitation.

Як-52 хөдөлгүүрийн суурийн хувийн хэлбэлзлийн спектрт (2.2-р зураг) дөрвөн гол давтамжийг тодорхойлов: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

Yak-52 хөдөлгүүрийн суурийн хувийн давтамжийн спектр
2.2-р зураг. Як-52 хөдөлгүүрийн суурийн хувийн давтамжийн спектр

74 Hz, 94 Hz, 120 Hz давтамжууд нь хөдөлгүүрийн суурийн (суурь) онгоцны биед холбогдох шинж чанартай холбоотой байж магадгүй. 20 Hz давтамж нь ихэвчлэн онгоцны буух тэргийн шасны хувийн хэлбэлзэлтэй холбоотой.

Пропеллерийн далавчны хувийн давтамжуудыг мөн цохилтын өдөөлтийн аргаар тодорхойлов. Дөрвөн гол давтамжийг тодорхойлов: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz, 134 Hz.

Хөдөлгүүрийн суурь болон пропеллерийн далавчны хэлбэлзлийн хувийн давтамжийн өгөгдөл нь тэнцвэржүүлэх явцад пропеллерийн эргэлтийн давтамжийг сонгоход голчлон чухал ач холбогдолтой. Энэ давтамжийг сонгох үндсэн нөхцөл нь онгоцны бүтцийн элементүүдийн хэлбэлзлийн хувийн давтамжаас хамгийн их зөрүүтэй байхыг хангах явдал юм, учир нь резонансын давтамж дээр чичиргээний хэмжилтийн нарийвчлал болон давтагдах чанар эрс буурч болно.

Мөн түүнчлэн, тусдаа бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувийн давтамжийг мэдэх нь онгоц ажиллаж буй үеэр үүсч болох өөр өөр хөдөлгүүрийн хурдны горимд чичиргээ огцом нэмэгдэх (резонансын үзэгдэл) шалтгааныг тодорхойлоход ашиглагдаж болно.

2.3. Тэнцвэржүүлэлтийн үр дүн

Дээр дурдсаны дагуу, пропеллерийн тэнцвэржүүлэлтийг нэг хавтгайд гүйцэтгэсэн бөгөөд ингэснээр пропеллерийн хүчний тэнцвэргүйдлийг динамикаар нөхөн төлжив.

Хоёр хавтгайд динамикаар тэнцвэржүүлэх (мөн моментийн тэнцвэргүйдлийг нэмж нөхөн төлжих) боломжгүй байсан, учир нь Як-52 дээрх пропеллерийн бүтэц нь зөвхөн нэг засварын хавтгайг зөвшөөрдөг.

Тэнцвэржүүлэлтийг 1150 эрг/мин (60%) эргэлтийн давтамж дээр гүйцэтгэсэн бөгөөд энэ нь давталт бүрд далайц болон фазын хувьд хамгийн тогтвортой чичиргээний хэмжилтийг өгч байсан.

Классик "хоёр давталт" схемийг ашигласан:

  1. Эхний ажиллагааны явцад эхлэлийн төлөвт сэнсний эргэлтийн давтамж дээрх чичиргээний далайц болон фазыг тодорхойлсон.
  2. Хоёр дахь ажиллагааны явцад сэнсэнд 7 г жинтэй туршилтын жин суурилуулсны дараах чичиргээний далайц болон фазыг тодорхойлсон.
  3. Эдгээр өгөгдөлд үндэслэн програм хангамж дараахыг тооцоолсон: залруулах жин M = 19.5 г өнцгөөр F = 32°.

Сэнсний бүтцийн онцлогтой холбоотойгоор 32° шаардлагатай өнцөгт залруулах жин суурилуулах боломжгүй байсан тул хоёр тэнцэн жин суурилуулсан:

  • M1 = 14 г, F1 = 0° өнцөгт
  • M2 = 8.3 г, F2 = 60° өнцөгт

Үр дүн: Залруулах жинг суурилуулсны дараа 1150 эрг/мин хурд дээрх чичиргээ 10.2 мм/сек руу 4.2 мм/сек болж буурсан. Бодит тэнцвэргүйдэл 2340 г·mm-ээс 963 г·mm болж буурсан.

2.4. Бусад ажиллагааны горим дахь чичиргээ

Газар дээрх туршилтын явцад бусад хөдөлгүүрийн ажиллагааны горим дахь чичиргээний шалгалтын үр дүнг 2.1-р хүснэгтэд харуулав. Харагдаж байгаагаар тэнцвэржүүлэлт нь Yak-52 онгоцны бүх горим дахь чичиргээнд эерэг нөлөө үзүүлсэн.

2.1-р хүснэгт. Тэнцвэржүүлэлтийн дараах газар дээрх туршилтын чичиргээ
#Чадлаар, %эрг/минRMS чичиргээний хурд, мм/сек
16011534.2
26512572.6
37013452.1
48215721.25

Мөн газар дээрх туршилтын явцад сэнсний эргэлтийн давтамж нэмэгдэх тусам чичиргээ мэдэгдэхүйц буурах тодорхой хандлагыг тодорхойлсон. Үүнийг сэнсний эргэлтийн давтамж нь шасны (ойролцоогоор 20 Hz) онгоцны хувийн хэлбэлзлийн давтамжаас илүү их зөрүүтэй болохтой холбож тайлбарлаж болно.

2.5. Амортизатор тохируулга хийхээс өмнөх болон дараах нисэх чичиргээ

Сэнсний тэнцвэржүүлэлтийн дараах газар дээрх чичиргээний туршилтын (2.3 хэсэг) нэмэлтээр Yak-52 онгоцны нисэх чичиргээний хэмжилт хийсэн.

Vibration in flight was measured in the second pilot's cabin in the vertical direction using a portable spectrum analyzer AD-3527 by A&D (Japan) in the frequency range from 5 to 200 (500) Hz. Measurements were taken at five main engine speed modes: 60%, 65%, 70%, 82%, and 94% of maximum rotation frequency.

Амортизатор тохируулахаас өмнө авсан үр дүнг 2.2-р хүснэгтэд харуулав.

2.2-р хүснэгт. Нисэх чичиргээний спектрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (амортизатор тохируулахаас өмнө)
# Сэнсний хурд Чичиргээний спектрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд,
давтамж (CPM) / далайц (мм/сек)		 VΣ,
мм/сек
%эрг/мин Vp1 Vn Vc1 Vp2 Vc2 Vp4 Vc3 Vp5
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 = сэнсний гармоникууд (1-р, 2-р, 4-р, 5-р)   Vn = компрессор/давтамжийн мэдрэгч   Vc1, Vc2, Vc3 = голын 1-р, 2-р, 3-р   Дээд утга = давтамж (CPM), доод утга = далайц (мм/сек).

60% горимд Yak-52 кабин дахь чичиргээний спектр
2.3-р зураг. 60% горим дахь чичиргээний спектр
94% горимд Yak-52 кабин дахь чичиргээний спектр
2.4-р зураг. 94% горим дахь чичиргээний спектр

2.2-р хүснэгтээс харахад үндсэн чичиргээний бүрэлдэхүүн хэсгүүд сэнсний эргэлтийн давтамж V дээр илэрч байнаp1, голын давтамж V дээрc1, агаар шахуурын (ба/эсвэл давтамжийн мэдрэгчийн) хөдөлгүүрийн Vn, мөн тэдгээрийн өндөр гармоникууд.

Нийт чичиргээний хамгийн их утга VΣ 82% (1580 эрг/мин) болон 94% (1830 эрг/мин) горимуудад илэрсэн. Эдгээр горимд давамгайлсан бүрэлдэхүүн хэсэг нь карбаторын эргэлтийн давтамжийн 2-р гармоникийн Vc2, 4800 цик/мин дээр 12.5 мм/сек, 5520 цик/мин дээр 15.8 мм/сек хүрч байна.

Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь поршны бүлэгтэй (карбаторын нэг эргэлтийн явцад поршнуудын хоёр талын хөдөлгөөний үеийн цохилтын процессууд) холбоотой гэж үзэж болно. 82% (эхний нэрлэсэн) болон 94% (хөөрөх) горимуудад огцом нэмэгдэх нь ихэвчлэн поршны бүлгийн гэмтлээс илүүтэйгээр хөдөлгүүрийн цохилт намсгагч дээрх резонансын хэлбэлзлээс үүдэлтэй байх магадлалтай. Энэ дүгнэлтийг хувийн давтамжийн хэмжилт баталж байна. Хэмжилт нь хөдөлгүүрийн суурилуулалтын давтамжуудыг 74 Гц (4440 цик/мин), 94 Гц (5640 цик/мин), болон 120 Гц (7200 цик/мин) дээр илрүүлсэн. Эдгээрийн хоёр нь — 74 Гц болон 94 Гц — эхний нэрлэсэн болон хөөрөх ажиллагааны горимууд дахь карбаторын 2-р гармоникийн давтамжуудтай ойрхон байна.

V дээр илэрсэн чухал чичиргээний улмаасc2, хөдөлгүүрийн цохилт намсгагчийн чангалах хүчийг шалгаж, тохирууллаа. Харьцуулсан үр дүнгүүдийг 2.3-р хүснэгтэд харуулав.

2.3-р хүснэгт. Цохилт намсгагчийг тохируулахын өмнөх болон дараах чичиргээ
#% эрг/мин
(өмнө / дараа)		 Vp1 Vc2
ӨмнөДарааӨмнөДараа
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

Дээд утга = давтамж (CPM), доод утга = далайц (мм/сек).

2.3-р хүснэгтээс харахад, намсгагчийг тохируулсан нь онгоцны гол чичиргээний бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд чухал өөрчлөлт авчирсангүй.

Мөн 82% болон 94% горимууд дахь хөдөлгүүрийн тэнцвэргүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсэг Vp1 эдгээр горимууд дахь V-ээс харьцуулбал 3–7 дахин бага байна. Бусад нислэгийн горимуудад Vc2 2.8-аас 4.4 мм/сек хооронд хэлбэлздэг бөгөөд горимуудын хооронд гарах өөрчлөлт нь голчлон тэнцвэржүүлэлтийн чанараас илүүтэйгээр онгоцны бүтцийн элементүүдийн хувийн давтамжаас хазайх зэрэгтэй холбоотой.p1 ranges from 2.8 to 4.4 mm/sec, and its changes between modes are mainly determined not by the quality of balancing, but by the degree of detuning from the natural frequencies of the aircraft's structural elements.

Як-52 онгоцны хөдөлгүүрийг 1150 эрг/мин (60%) эргэлтийн давтамжтайгаар тэнцвэржүүлснээр хөдөлгүүрийн эргэлтийн давтамж дээрх чичиргээг 10.2 мм/сек-ээс 4.2 мм/сек хүртэл буурууллаа. "Балансет-1" багаж ашиглан Як-52 болон Су-29 онгоцнуудын хөдөлгүүрийг тэнцвэржүүлэх явцад хуримтлагдсан туршлагыг харгалзан үзвэл, чичиргээний түвшинг илүү ихээр бууруулах бодит боломжтой байна. Тодруулбал, тэнцвэржүүлэх явцад хөдөлгүүрийн эргэлтийн давтамжийг илүү өндөр түвшинд сонгох нь хэмжилтийн явцад тогтоогдсон онгоцны 20 Гц (1200 цик/мин) хэлбэлзлийн хувийн давтамжаас илүү их хэмжээгээр хазайх боломжийг олгоно.

2.6.1.

Balancing the propeller of the Yak-52 at a rotation frequency of 1150 rpm (60%) allowed reducing the vibration at the propeller rotation frequency from 10.2 mm/sec to 4.2 mm/sec. With due consideration of the experience accumulated during the balancing of propellers of both the Yak-52 and Su-29 aircraft using the "Balanset-1" device, there is a realistic possibility of achieving an even greater reduction of the vibration level — in particular, by selecting a higher rotation frequency of the propeller during balancing, which would allow to a greater degree detuning from the natural frequency of oscillations of the aircraft at 20 Hz (1200 cycles/min) identified during the measurements.

2.6.2.

As the flight vibration tests show (see Tables 2.2 and 2.3), the vibration spectra of the Yak-52 aircraft contain, in addition to the vibration at the propeller rotation frequency Vp1, several other significant components — associated with the crankshaft Vc1 Вc2 Вc360%, 65%, болон 70% хурдны горимуудад эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хөдөлгүүрийн тэнцвэргүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсэг V-тэйn.

хэмжээгээрээ ойролцоо байна. Иймд, хөдөлгүүрийн тэнцвэргүйдлээс үүдэлтэй чичиргээг бүрэн арилгасан ч эдгээр горимуудад онгоцны нийт чичиргээг ойролцоогоор 1.5 дахин ихээр бууруулах боломжгүй.p1 Як-52 онгоцны хамгийн их нийт чичиргээ V 82% (хөдөлгүүр 1580 эрг/мин) болон 94% (хөдөлгүүр 1830 эрг/мин) хурдны горимуудад илэрсэн. Энэ чичиргээний давамгайлсан бүрэлдэхүүн хэсэг нь карбаторын эргэлтийн давтамжийн 2-р гармоникийн V

2.6.3.

Нийт чичиргээний хамгийн их утга VΣ , 4800 цик/мин болон 5520 цик/мин давтамжуудад харгалзан илэрч, 12.5 мм/сек болон 15.8 мм/сек утгуудыг хүрч байна.c22.5 болон 2.2 хэсгүүдэд харуулсанчлан, заасан горимуудад энэ бүрэлдэхүүн хэсэг огцом нэмэгдэх нь ихэвчлэн поршны бүлгийн гэмтлээс илүүтэйгээр хөдөлгүүрийн цохилт намсгагч дээрх резонансын хэлбэлзлээс үүдэлтэй байх магадлалтай. Туршилтын явцад гүйцэтгэсэн намсгагчийн чангалах хүчийг тохируулах нь чичиргээний түвшинд чухал өөрчлөлт авчирсангүй.

As shown in sections 2.5 and 2.2, the sharp increase in this component at the indicated modes is most likely caused not by defects of the piston group, but by resonant oscillations of the engine on its shock absorbers. The adjustment of the absorber tightening force, performed during the tests, did not lead to significant changes in vibration levels.

This situation can presumably be considered a design oversight ((конструкцийн алдаа) гэж үзэж болно. Энэ нь онгоцны биед хөдөлгүүрийн суурилуулалтын (сулралтын) системийг сонгох явцад гарсан алдаа юм. Хөдөлгүүрийг тэнцвэржүүлэх явцад болон нэмэлт гүйцэтгэсэн чичиргээний туршилтуудын явцад авсан өгөгдлүүд нь онгоцны хөдөлгүүрийн техникийн төлөвийн оношлогооны үнэлгээнд, түүний дотор поршны бүлэг, карбатор, хөдөлгүүрийн холхивч, агаар шахуурын хөдөлгүүрийн төлөвийг үнэлэхэд үе үе чичиргээний хяналт хийх нь ашигтай байж болно гэж үзүүлж байна.

2.6.4.

The data obtained during the course of propeller balancing and the additionally performed vibration tests suggest that periodic vibration monitoring can be useful for the diagnostic assessment of the technical condition of the aircraft engine, including the evaluation of the state of the piston group, crankshaft, engine bearings, and the air compressor drive.

) ашиглан гүйцэтгэж болно. Энэ багажийн програм хангамжид спектрийн чичиргээний шинжилгээний функц хэрэгжсэн байдаг. Balanset-1A3. MTV-9-K-C/CL 260-27 хөдөлгүүрийг тэнцвэржүүлэх болон Су-29-ийн чичиргээний судалгаа

3. Balancing the MTV-9-K-C/CL 260-27 Propeller and Vibration Survey of the Su-29

3.1. Нэвтрүүлэг

Үйлдвэрлэгчийн (MT-Propeller) өгсөн өгөгдлөөр, уг хөдөлгүүр нь урьдчилан статик тэнцвэржүүлсэн байсан бөгөөд үүнийг хөдөлгүүрийн 1-р хавтгайд үйлдвэрт суурилуулсан засварын жин байгаагаар баталгаажуулж байна.

Су-29-ийн хурдны хайрцагны гаралтын гол дээр шууд суурилуулсан (өөрөөр хэлбэл, тогтмол суурилуулалтын газар нь) хөдөлгүүрийг тэнцвэржүүлэхийн тулд дугаар 149-тэй "Балансет-1" чичиргээний тэнцвэржүүлэх багцыг ашиглав.

Хэмжилтийн схем (3.1-р зураг) нь ерөнхийдөө Як-52-д ашигласантай төстэй байв. Чичиргээний мэдрэгч (акселерометр)

хөдөлгүүрийн хурдны хайрцагны их бие дээр тусгай загварчилсан хаалт дээр соронзон суурь ашиглан суурилуулсан. Лазерын фазын өнцгийн мэдрэгч 1 мөн адил хурдны хайрцагны их бие дээр суурилуулж, хөдөлгүүрийн нэг хөдөлгүүр дээр зүүсэн тусгал тэмдэг рүү чиглүүлсэн. Мэдрэгчнүүдээс ирсэн аналог дохиог кабелиар дамжуулан "Балансет-1" багажийн хэмжилтийн нэгж рүү дамжуулж, эхний тоон боловсруулалтыг гүйцэтгэв. Үүний дараа дохиог тоон хэлбэрээр компьютер рүү оруулж, програм хангамжаар боловсруулж, хөдөлгүүрийн тэнцвэргүйдлийг нөхөхөд шаардагдах засварын жингийн масс болон өнцгийг тооцоолсон. 2 was likewise mounted on the gearbox housing and oriented toward the reflective mark applied to one of the propeller blades. Analog signals from the sensors were transmitted via cables to the measuring unit of the "Balanset-1" device, where preliminary digital processing was performed. Thereafter, the signals in digital form entered the computer, where software processing was carried out and the mass and angle of the correction weight needed to compensate for the propeller imbalance were calculated.

Su-29 сэнсийг тэнцвэржүүлэх хэмжилтийн схем
Зураг 3.1. Су-29 онгоцны сэнсийг тэнцвэржүүлэх хэмжилтийн схем.
Zk — гол хүрд; Zc — спутник; Zn — тогтмол хүрд.

Энэхүү ажлаас өмнө, мөн Як-52 онгоцны сэнсийг тэнцвэржүүлсний туршлагыг харгалзан нэмэлт судалгаа хийв:

  • Су-29 онгоцны хөдөлгүүр болон сэнсийн хэлбэлзлийн хувийн давтамжуудыг тодорхойлох;
  • тэнцвэржүүлэлт хийхээс өмнө хоёр дахь жолоочийн кабин дахь суурь чичиргээний хэмжээ болон спектрийн бүрдлийг шалгах.

3.2. Хөдөлгүүр болон сэнсийн хэлбэлзлийн хувийн давтамжууд

AD-3527 анализатор ашиглан ижил цохилтын өдөөлтийн аргаар хөдөлгүүрийн суурилуулалтын спектрээс зурган гол давтамжийг тодорхойлов (Зураг 3.2): 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Su-29 хөдөлгүүрийн суурийн хувийн давтамж
Зураг 3.2. Су-29 онгоцны хөдөлгүүрийн суурилуулалтын хувийн давтамжийн спектр

66 Hz, 88 Hz, 120 Hz давтамжууд нь онгоцны бие дэх хөдөлгүүрийн суурилуулалтын (сулжүүлалтын) системийн онцлогуудтай шууд холбоотой байх магадлалтай. Харин 16 Hz болон 22 Hz давтамжууд нь онгоцны бүхэлдээ шасси дээрээ хийх хувийн хэлбэлзлүүдтэй холбоотой байх нь илүү магадлалтай. Харин 37 Hz давтамжийн хувьд энэ нь онгоцны сэнсийн лопастны хувийн хэлбэлзлийн давтамжтай холбоотой байж болно.

Энэхүү сүүлийн таамаглал нь сэнсийн лопастнуудын хэлбэлзлийн хувийн давтамжуудыг хэмжсэн үр дүнгээр батлагдаж байна (Зураг 3.3), түүний спектрээс гурван гол давтамжийг тодорхойлсон: 37 Hz, 100 Hz, болон 174 Hz.

Su-29 сэнсийн хөндийн хувийн давтамж
Зураг 3.3. Су-29 онгоцны сэнсийн лопастнуудын хувийн давтамжийн спектр

Су-29 онгоцны хөдөлгүүрийн суурилуулалт болон сэнсийн лопастнуудын хувийн давтамжуудыг мэдэх нь практик чухал ач холбогдолтой. Эхлээд, энэ нь онгоцны бүтцийн резонансуудаас хамгийн ихээр зайлсхийх боломжийг олгодог сэнсийн эргэлтийн давтамжийг тэнцвэржүүлэлтийн зорилгоор үндэслэлтэйгээр сонгох боломжийг олгодог. Хоёр дахь нь, хөдөлгүүрийн өөр өөр ажиллагааны горимд ажиглагдаж буй чичиргээний шалтгаануудыг зөв тайлбарлаж, оношлуулахад шаардлагатай суурийг бүрдүүлдэг бөгөөд үүнийг энэ тайлангийн дараагийн хэсгүүдэд харуулах болно.

3.3. Тэнцвэржүүлэлт хийхээс өмнөх кабин дахь суурь чичиргээ

Prior to performing the balancing procedure, measurements of the baseline vibration levels in the second pilot's cabin of the Su-29 were conducted. As in the case of the Yak-52, vibration was measured in the vertical direction using the portable spectrum analyzer AD-3527 by A&D (Japan) in the frequency range from 5 to 200 Hz. Measurements were performed at four main engine speed modes, corresponding to 60%, 65%, 70%, and 82% of the maximum rotation frequency of the propeller.

Эдгээр хэмжилтийн үр дүнгүүдийг 3.1-р хүснэгтэд харуулав.

3.1-р хүснэгт. Тэнцвэржүүлэлт хийхээс өмнөх чичиргээний спектрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (Су-29)
# Сэнсний хурд Чичиргээний спектрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд,
давтамж (CPM) / далайц (мм/сек)		 VΣ,
мм/сек
%эрг/мин Vp1 Vn Vc1 Vp3 Vc2 Vp4 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 = сэнсийн гармоникууд (1-р, 3-р, 4-р)   Vn = компрессор/давтамжийн мэдрэгч   Vc1, Vc2 = коленвалын 1-р, 2-р   V? = тодорхойлогдоогүй бүрэлдэхүүн хэсэг. Дээд утга = давтамж (CPM), доод утга = далайц (мм/сек).

Гол чичиргээний бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь сэнсийн эргэлтийн давтамж Vp1, коленвалын Vc1, компрессорын хөтөлгөөний Vn, болон коленвалын 2-р гармоникийн Vc2 (гурван лопасттой сэнсийн тохиолдолд энэ нь мөн лопаст дамжих давтамж Vp3).

In the 60% mode spectrum, an unidentified component at 6120 cycles/min was also found, possibly caused by resonance at approximately 100 Hz — one of the propeller blade's natural frequencies.

Хамгийн их нийт чичиргээ (11.5 мм/сек) нь 70%-ийн горимд бүртгэгдэв. Энэ горим дахь давамгайлсан бүрэлдэхүүн хэсэг нь Vc2 4020 эргэлт/мин давтамжтайгаар 10.8 мм/сек хүрч байна. 70%-д ажиглагдаж буй энэ огцом өсөлт нь ойролцоогоор 67 Hz (4020 эргэлт/мин) орчимд хөдөлгүүрийн суурилуулалтын резонансын хэлбэлзлээс үүдэлтэй байж болно.

Мөн шилбэ бүлгийн цохилтын өдөөллүүдээс гадна, энэ давтамжийн муж дахь чичиргээ нь сэнсийн лопаст дамжих давтамж (Vp3) дээрх аэродинамик хүчнээс ч нөлөөлж болно. 65% болон 82%-ийн горимуудад Vc2 (Vp3) бүрэлдэхүүн хэсэгт ажиглагдаж буй мэдэгдэхүйц өсөлт нь мөн онгоцны зарим бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн резонансын хэлбэлзлээр тайлбарлагдаж болно.

Сэнсийн тэнцвэргүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсэг Vp1 тэнцвэржүүлэлт хийхээс өмнөх горимуудад 2.4-өөс 5.7 мм/сек хүртэл хэлбэлзэж, ерөнхийдөө харгалзах горимууд дахь Vc2 ээс бага байв. Горимуудын хооронд хийх өөрчлөлт нь зөвхөн тэнцвэржүүлэлтийн чанараар төдийгүй онгоцны бүтцийн элементүүдийн хувийн давтамжуудаас хэр зэрэг зайлсхийснээс хамаарч тодорхойлогдоно.

3.4. Тэнцвэржүүлэлтийн үр дүн

Сэнсийн тэнцвэржүүлэлтийг нэг хавтгайд 1350 эрг/мин эргэлтийн давтамжтайгаар, хоёр хэмжилтийн давталт ашиглан (нөлөөллийн коэффициентийн сонгодог арга) хийв. Тэнцвэржүүлэлтийн бүрэн протоколыг Нэмэлт 1.

Тэнцвэржүүлэлтийн арга хэмжээ нь дараах үйлдлүүдээс бүрдэв:

  1. Эхний давталтын үеэр (анхны төлөв) сэнсийн эргэлтийн давтамж дээрх чичиргээний далайц болон фазыг тодорхойлов.
  2. Хоёр дахь давталтын үеэр сэнс дээр тодорхой жинтэй туршилтын массыг суурилуулсны дараах чичиргээний далайц болон фазыг тодорхойлов.
  3. Эдгээр хэмжилтийн үр дүнд үндэслэн програм хангамж нь сэнсийн тэнцвэргүйдлийг нөхөн төлжихэд шаардлагатай 1-р хавтгай дахь залруулах жингийн масс болон суурилуулах өнцгийг тооцоолсон.

Үр дүн: Залруулах жинг суурилуулсны дараа 40.9 г, чичиргээ 6.7 мм/с руу 1.5 мм/с болтол буурсан. Өөр хурдны горимуудад сэнсийн тэнцвэргүйдэлтэй холбоотой чичиргээ 1–2.5 mm/sec.

хязгаарт үлдсэн. Бэлтгэлийн нислэгийн явцад сэнс гэмтсэн тул нисэх явцад тэнцвэржүүлэлтийн чанарыг шалгах ажлыг гүйцэтгээгүй.

Ухаалаг тэнцвэржүүлэлтээс мэдэгдэхүйц хазайлт. Ажлын байран дээр тэнцвэржүүлэх явцад гарсан үр дүн нь үйлдвэрлэлийн үйлдвэрт гүйцэтгэсэн тэнцвэржүүлэлтийн үр дүнтэй мэдэгдэхүйц ялгаатай болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй:

  • Суурилуулалтын байранд (Су-29 хурдны хайрцагны гаралтын гол дээр) ажлын байран дээр тэнцвэржүүлсний дараа сэнсийн эргэлтийн давтамж дээрх чичиргээ нь анхны төлөвтэй (өөрөөр хэлбэл үйлдвэрийн тэнцвэржүүлсэн төлөвтэй) харьцуулахад 4 дахин ихээр буурсан;
  • Ажлын байран дээр тэнцвэржүүлэх явцад суурилуулсан залруулах жин нь 130° үйлдвэрлэлийн үйлдвэрт (MT-Propeller) суурилуулсан залруулах жинтэй харьцуулахад шилжсэн.

Үйлдвэрлэлийн үйлдвэрт суурилуулсан залруулах жинг сэргээхгүй нэмэлт ажлын байран дээрх тэнцвэржүүлэлтийн явцад сэнснээс авахгүй.

Дурдсан зөрүүний шалтгаанууд дараах байж болно:

  • үйлдвэрлэлийн үйлдвэрийн тэнцвэржүүлэх тагны хэмжилтийн системийн алдаа (энэ шалтгаан хамгийн бага магадлалтай);
  • үйлдвэрлэлийн үйлдвэрийн тэнцвэржүүлэх машин шпинделийн суурилуулах гадаргууны геометрийн алдаа (нарийвчлалгүй байдал), энэ нь шпиндель дээрх сэнсийн радиаль эргэлтийн цохилтыг үүсгэдэг;
  • Су-29 онгоцны хурдны хайрцагны гаралтын голын суурилуулах гадаргууны геометрийн алдаа (нарийвчлалгүй байдал), энэ нь хурдны хайрцагны гол дээр суурилуулсаны дараа сэнсийн радиаль эргэлтийн цохилтыг үүсгэдэг.

3.5. Дүгнэлт

3.5.1.

Balancing the propeller of the Su-29 aircraft in one plane at a propeller rotation frequency of 1350 rpm (70%) allowed reducing the vibration at the propeller rotation frequency from 6.7 mm/sec in the initial state to 1.5 mm/sec after balancing. The vibration associated with propeller imbalance at other speed modes of the engine also decreased significantly and remained within 1–2.5 mm/sec.

3.5.2.

Үйлдвэрлэлийн үйлдвэрт (MT-Propeller) сэнсийг тэнцвэржүүлэх явцад хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй үр дүн гарсан шалтгааныг тодруулахын тулд Су-29 онгоцны хөдөлгүүрийн хурдны хайрцагны гаралтын гол дээрх сэнсийн радиаль эргэлтийн цохилтыг шалгах шаардлагатай.

Нэмэлт 1: Тэнцвэржүүлэлтийн протокол

ТЭНЦВЭРЖҮҮЛЭЛТИЙН ПРОТОКОЛ

Su-29 аэробатик онгоцны MTV-9-K-C/CL 260-27 хөдөлгүүр

1. Захиалагч: В.Д. Чвөков

2. Суурилуулалтын байр: Су-29 хурдны хайрцагны гаралтын гол

3. Сэнсийн төрөл: MTV-9-K-C/CL 260-27

4. Тэнцвэржүүлэх арга: Байран дээр угсарсан (өөрийн холхивч дээр), нэг засварын хавтгай

5. Тэнцвэржүүлэх эргэлт: 1350

6. Тэнцвэржүүлэх төхөөрөмж: "Balanset-1", дугаар 149, Vibromera

7. Ашигласан стандартууд: ISO 1940-1 — Balance quality requirements for rigid rotors.

8. Огноо: 15.06.2014

9. Тэнцвэржүүлэлтийн үр дүнгийн дүгнэлт:

#ХэмжилтЧичиргээ, мм/секImbalance, g·mm
1Тэнцвэржүүлэхээс өмнө *6.76135
2Тэнцвэржүүлсний дараа1.51350
ISO 1940-ийн G 6.3 ангиллын тэвчээр1500

* Тэнцвэржүүлэлтийг онгоцны үйлдвэрээс суурилуулсан залруулах жинг хадгалсан үед гүйцэтгэв.

10. Дүгнэлт:

10.1. Su-29 хөдөлгүүрийн гаралтын гол дээрх сэнсийг тэнцвэржүүлсний дараах үлдэгдэл чичиргээ (тэнцвэргүйдэл) нь анхны төлөвтэй харьцуулахад 4 дахин ихээхэн буурсан.

10.2. Залруулах жингийн параметрүүд (масс, өнцөг) нь үйлдвэрлэгч (MT-Propeller) суурилуулсантай эрс ялгаатай байна. 40.9 г нэмэлт залруулах жинг үйлдвэрийн жингээс 130° шилжүүлэн суурилуулсан. Үйлдвэрийн жинг авахгүйгээр үлдээв.

Тодорхой шалтгааныг тодорхойлохын тулд дараах зүйлсийг хийх шаардлагатай:

  • үйлдвэрлэгчийн тэнцвэржүүлэх машин дээрх шпинделийн суурилуулалтын хэмжилтийн систем болон геометрийн нарийвчлалыг шалгах;
  • Su-29 хөдөлгүүрийн гаралтын гол дээрх сэнсийн радиаль эргэлтийн цохилтыг шалгах.

Гүйцэтгэгч:

Төрийн мэргэжилтэн, Vibromera
V.D. Feldman

Түгээмэл асуудаг асуултууд

Талбайн арааны тэнцвэржүүлэлт гэж юу вэ, яагаад чухал вэ?

Field propeller balancing is performed with the propeller installed on the aircraft, running at operational speed. Unlike factory static balancing (done off the aircraft), it accounts for actual installation conditions: gearbox tolerances, mounting geometry, and the complete aircraft dynamic system. In our Su-29 case, the corrective weight required in the field was shifted 130° from the factory-installed weight — demonstrating that factory balancing alone may be insufficient for optimal results.

Онгоцны хөдөлгүүрийн арааны тэнцвэржүүлэлтэд ямар тоног төхөөрөмж шаардлагатай вэ?

Balanset-1A тэнцвэржүүлэх багц нь чичиргээний мэдрэгч (акселерометр), лазерын фазын өнцгийн мэдрэгч (тахометр), дижитал дохиог боловсруулах USB интерфейс нэгж, тэнцвэржүүлэх програм хангамжтай компьютерийг агуулдаг. Мэдрэгчүүдийг соронзон тавиур болон хаалт ашиглан хөдөлгүүрийн хөдөлгүүрийн их бие дээр суурилуулдаг. Нэг сэнсийн хөндий дээрх тусгах лент нь фазын зэргэлдээ тэмдэг болно.

Тэнцвэржүүлэх RPM-ийг хэрхэн сонгодог вэ?

Тэнцвэржүүлэх эргэлтийн давтамж нь онгоцны бүтцийн элементүүдийн (хөдөлгүүрийн суурь, сэнсийн хөндий, шасси дээрх онгоц) хувийн давтамжуудаас хамгийн их зөрүүтэй байх ёстой. Мөн сонгосон RPM нь давтамж бүрээр далайц болон фазын хувьд тогтвортой чичиргээний хэмжилт өгөх ёстой. Yak-52-ийн хувьд 1150 rpm (60%), Su-29-ийн хувьд 1350 rpm (70%) сонгогдсон.

Тэнцвэржүүлсний дараах ямар чичиргээний түвшин хүлээн зөвшөөрөгдөх вэ?

Per ISO 1940 for Class G 6.3, residual imbalance should not exceed 1500 g·mm. In practice, good results yield vibration below 2.5 mm/sec RMS at the propeller rotation frequency. On the Su-29, balancing achieved 1.5 mm/sec with 1350 g·mm residual imbalance — within ISO tolerance.

Онгоцны сэнсийн тэнцвэржүүлэлт нь онгоцны бүх чичиргээг арилгаж чадах уу?

Үгүй. Поршны онгоцны чичиргээний спектр нь голын, поршны бүлгийн, агаар шахуурын дамжуулгын болон бүтцийн резонансын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг. Бидний Yak-52-ийн шинжилгээ нь сэнсийн тэнцвэргүйдлийг бүрэн арилгасан ч нийт чичиргээг ихэнх ажиллагааны горимд 1.5 дахин ихээхэн бууруулах боломжтой болохыг харуулсан. 82% болон 94% горимуудад 2-р голын гармоникийн нийт чичиргээ нь сэнсийн бүрэлдэхүүн хэсгээс 3–7 дахин давамгайлсан байна.

Онгоцны сэнсийг хэр их давтамжтайгаар тэнцвэржүүлэх ёстой вэ?

Сэнсүүдийг ихээхэн шалгалтын үеэр, засвар эсвэл гэмтлийн дараа, мөн хэт их чичиргээ ажиглагдах үед тэнцвэржүүлэх ёстой. Аэробатик онгоцнууд илүү өндөр ачаалалтай тул илүү тогтмол тэнцвэржүүлэлт шаардаж болно. Тогтмол чичиргээний мониторинг (Balanset-1A програм хангамжид байдаг спектрийн шинжилгээ) нь хөдөлгүүрийн төлөвийг үнэлэх оношлогооны хэрэгсэл болж чадна.

Сэнсийн тэнцвэржүүлэлтийн хувьд ямар Balanset загварууд байдаг вэ?

Vibromera нь сэнс болон роторын тэнцвэржүүлэлтэд тохиромжтой хэд хэдэн загварыг санал болгодог: Balanset-1A (€1,975) нь энэ судалгаанд ашиглагдсан хоёр сувгийн зөөврийн систем юм; Balanset-1A OEM (€1,735) нь цехүүд болон засварын байгууллагуудад зориулсан нэгтгэхэд бэлэн хувилбар юм; Balanset-4 (€6,803) нь нарийн төвөгтэй олон хавтгайн тэнцвэржүүлэх үүрэгт зориулсан дөрвөн сувгийн систем юм. Бүх загварууд нь спектрийн чичиргээний шинжилгээний чадварыг агуулдаг бөгөөд чичиргээний мэдрэгч, лазер тахометр, соронзон суурилуулалтын хэрэгсэл, PC програм хангамжтай хамт нийлүүлдэг.

Vibromera нь үйлчилгээний хэлбэрээр ажлын байран дээр сэнсийн тэнцвэржүүлэлт хийж чадах уу?

Тийм ээ. Тэнцвэржүүлэх тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэх, борлуулахын зэрэгцээ Vibromera нь эргэдэг тоног төхөөрөмжийн ажлын байран дээрх тэнцвэржүүлэх үйлчилгээг санал болгодог. Өөрийн тэнцвэржүүлэх тоног төхөөрөмж шаарддаггүй байгууллагууд эсвэл нарийн төвөгтэй нэг удаагийн үүрэгтэй байгууллагуудын хувьд Vibromera-ийн мэргэжилтнүүд энэ тайланд дурдсан Balanset тоног төхөөрөмжийг ашиглан ажлын байран дээрх динамик тэнцвэржүүлэлтийг гүйцэтгэж чадна. Үйлчилгээний асуултуудыг холбоо барих хуудас.