Хулоса: 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. Муқаддима

Ду ва ним сол пеш корхонаи мо истеҳсоли сериявии дастгоҳи «Балансет-1»-ро, ки барои балансировкаи механизмҳои гардишӣ дар подшипникҳои худи онҳо пешбинӣ шудааст, оғоз кард.

То имрӯз зиёда аз 180 маҷмӯа истеҳсол шудааст. Онҳо дар саноатҳои гуногун, аз ҷумла истеҳсол ва истифодаи вентиляторҳо, думалакҳо, моторҳои электрикӣ, шпинделҳои мошинҳо, насосҳо, майдакунакҳо, ҷудокунакҳо, центрифугаҳо, маҷмӯаҳои карданӣ ва наварди варақаҳо ва механизмҳои монанд самаранок истифода мешаванд.

Ҳамакнун Vibromera шумораи зиёди пурсишҳо аз ташкилотҳо ва шахсони воқеиро дар бораи имконияти истифодаи таҷҳизоти мо барои балансировкаи пропеллерҳои ҳавопаймо ва вертолётҳо дар шароити майдонӣ қабул кардааст.

Бадбахтона, мутахассисони мо, сарфи назар аз таҷрибаи бисёрсолаи балансировкаи мошинҳои гуногун, пештар бо ин масъалаи мушаххас сарукор надоштанд. Маслиҳатҳо ва тавсияҳое, ки мо метавонистем ба муштариёни худ диҳем, аз ин рӯ хеле умумӣ буданд ва ҳамеша имкон намедиҳанд, ки вазифаи пешниҳодшударо самаранок ҳал кунанд.

Ин вазъият баҳори ин сол ба тарафи беҳтар тағйир ёфт, ки ин ба сабаби иштироки фаъоли В.Д. Чвоков буд, ки корҳои балансировкаи пропеллерҳои ҳавопаймоҳои Як-52 ва Су-29-ро, ки ӯ онҳоро меҳаронад, ташкил карда ва ҳамроҳи мо иштирок намуд.

Ҳавопаймои Як-52 дар майдони ҳавопаймо
Ш. 1.1. Як-52 дар майдони ҳавоӣ
Ҳавопаймои Су-29 дар минтақаи паркинг
Ш. 1.2. Су-29 дар минтақаи паркинг

Дар давоми ин кор маҳорати муайян ҳосил шуд ва технологияи балансировкаи пропеллерҳои ҳавопаймо дар шароити майдонӣ бо истифода аз дастгоҳи «Балансет-1» таҳия карда шуд, ки аз ҷумла:

  • муайян кардани ҷойгиршавӣ ва усулҳои насб (супоридан)-и сенсорҳои ларзиш ва кунҷи фаза дар ҳавопаймо;
  • муайян кардани басомадҳои резонансии якчанд элементҳои сохтории ҳавопаймо (муаллақи муҳаррик, палафҳои пропеллер);
  • муайян кардани басомадҳои гардиши муҳаррик (реҷаҳои корӣ), ки номувозинатии боқимондаи ҳадди ақали дастёбшаванда ҳангоми балансировкаро таъмин мекунанд;
  • муқаррар кардани толерансҳо барои номувозинатии боқимондаи пропеллер.

Илова бар ин, маълумоти ҷолиб дар бораи сатҳи ларзиши ҳавопаймоҳое, ки бо муҳаррикҳои М-14П муҷаҳҳаз шудаанд, ба даст оварда шуд.

Дар поён маводи гузориш, ки аз натиҷаҳои ин кор ҷамъоварӣ шудаанд, оварда шудаанд. Ғайр аз натиҷаҳои балансировка, онҳо маълумотро аз таҳқиқоти ларзиши ҳавопаймоҳои Як-52 ва Су-29, ки ҳангоми санҷишҳои заминӣ ва парвозӣ гирифта шудаанд, пешниҳод мекунанд. Ин маълумот метавонад ҳам барои ҳавопаймопарвозон ва ҳам барои мутахассисоне, ки дар нигоҳдории онҳо иштирок мекунанд, ҷолиб бошад.

2. Балансировка ва таҳқиқи ларзиши Як-52

2.1. Муқаддима

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.

Балансировка дар як ҳамвории ислоҳ бо истифода аз маҷмӯаи «Балансет-1», рақами сериявӣ 149 иҷро шуд.

Схемаи ченкунӣ дар Ш. 2.1 нишон дода шудааст. Ҳангоми балансировка сенсор (акселерометр) 1 was installed on the front cover of the engine gearbox using a magnetic mount on a specially designed bracket. Laser phase angle sensor 2 was also installed on the gearbox cover 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. These signals in digital form then 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.

Схемаи ченкунӣ барои балансировкаи пропеллери Як-52
Fig. 2.1. Measurement scheme for balancing the Yak-52 propeller.
Zk — main gear wheel; Zs — satellites; Zn — stationary gear wheel.

Balancing Devices

During this work, taking into account the experience gained from balancing the propellers of both the Su-29 and the Yak-52, a number of additional studies were conducted:

  • determining the natural frequencies of the engine and propeller oscillations of the Yak-52;
  • measuring the vibration magnitude and spectral composition in the second pilot's cabin during flight after propeller balancing;
  • measuring vibration after propeller balancing and after adjusting the tightening force of the engine shock absorbers.

2.2. Басомадҳои хусусии ларзиши муҳаррик ва пропеллер

Басомадҳои хусусии ларзиши муҳаррик, ки дар бадани ҳавопаймо бо воситаи амортизаторҳо насб шудаанд, бо истифода аз анализатори спектрӣ AD-3527-и A&D (Ҷопон) тавассути ангезиши зарба муайян карда шуданд.

Дар спектри ларзишҳои хусусии системаи мушки муҳаррики Як-52 (Ш. 2.2) чор басомади асосӣ муайян карда шуданд: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

Спектри басомадҳои хусусии системаи овезонии муҳаррики Як-52
Ш. 2.2. Спектри басомадҳои хусусии системаи мушки муҳаррики Як-52

Басомадҳои 74 Hz, 94 Hz ва 120 Hz эҳтимолан ба хусусиятҳои насби муҳаррик (системаи мушк) ба бадани ҳавопаймо вобастаанд. Басомади 20 Hz бештар ба ларзишҳои хусусии ҳавопаймо дар шассии парвозӣ алоқаманд аст.

Басомадҳои хусусии пиряхҳои пропеллер низ бо усули ангезиши зарба муайян карда шуданд. Чор басомади асосӣ муайян карда шуданд: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz ва 134 Hz.

Маълумот дар бораи басомадҳои хусусии ларзиши системаи мушки муҳаррик ва пиряхҳои пропеллер асосан барои интихоби басомади гардиши пропеллер ҳангоми балансировка муҳим аст. Шарти асосӣ дар интихоби ин басомад таъмини максималии детюнинг аз басомадҳои хусусии ларзиши элементҳои сохтории ҳавопаймо мебошад, зеро дар басомадҳои резонансӣ дақиқӣ ва такрорпазирии ченкунии ларзиш метавонад ба таври назаррас вайрон шавад.

Илова бар ин, дониши басомадҳои хусусии қисмҳои алоҳида метавонад барои муайян кардани сабабҳои афзоиши тезу тунди ларзиш (падидаҳои резонансӣ) дар режимҳои гуногуни суръати муҳаррик, ки метавонанд ҳангоми истифодаи ҳавопаймо пайдо шаванд, муфид бошад.

2.3. Натиҷаҳои балансировка

Чун қаблан зикр шуд, балансировкаи пропеллер дар як ҳамворӣ иҷро шуд, ки бо ин роҳ номувозинатии қувваии пропеллер динамикиан ҷуброн карда шуд.

Балансировкаи динамикии дар ду ҳамворӣ (ки инчунин номувозинатии моментиро ҷуброн мекард) имконнопазир буд, зеро тарҳи пропеллер дар Як-52 танҳо як ҳамвории ислоҳро имкон медиҳад.

Балансировка дар басомади гардиши 1150 rpm (60%) иҷро шуд, ки дар он ченкунии ларзиш, ҳам аз ҷиҳати амплитуда ва ҳам фаза, аз як давра ба давра устувортарин буд.

Схемаи классикии «ду давра» истифода шуд:

  1. Дар давраи аввал, амплитуда ва фазаи ларзиш дар басомади гардиши пропеллер дар ҳолати ибтидоӣ муайян карда шуд.
  2. Дар давраи дуюм, амплитуда ва фазаи ларзиш пас аз насби вазни озмоишии 7 г ба пропеллер муайян карда шуд.
  3. Дар асоси ин маълумот, нармафзор ҳисоб кард: вазни ислоҳкунанда M = 19.5 g дар кунҷи F = 32°.

Ба сабаби хусусиятҳои тарҳии пропеллер, ки имкони насби вазни ислоҳкунандаро дар кунҷи зарурии 32° намедиҳад, ду вазни эквивалентӣ насб карда шуданд:

  • M1 = 14 g дар кунҷи F1 = 0°
  • M2 = 8.3 g дар кунҷи F2 = 60°

Натиҷа: Пас аз насби вазнҳои ислоҳкунанда, ларзиш дар 1150 rpm аз 10.2 mm/sec то 4.2 mm/sec кам шуд. Номувозинатии воқеӣ аз 2340 g·mm то 963 g·mm кам шуд.

2.4. Ларзиш дар дигар режимҳои корӣ

Натиҷаҳои санҷиши ларзиш дар дигар режимҳои кори муҳаррик ҳангоми санҷишҳои заминӣ дар Ҷадвали 2.1 оварда шудаанд. Чун дида мешавад, балансировка ба ларзиши Як-52 дар ҳамаи режимҳо таъсири мусбат расонид.

Ҷадвали 2.1. Ларзиши санҷиши заминӣ пас аз балансировка
#Қувва, %RPMСуръати ларзиши RMS, mm/sec
16011534.2
26512572.6
37013452.1
48215721.25

Илова бар ин, ҳангоми санҷишҳои заминӣ, раванди равшани камшавии назарраси ларзиш бо афзоиши басомади гардиши пропеллер муайян карда шуд. Инро бо детюнинги бештари басомади гардиши пропеллер аз басомади хусусии ларзиши ҳавопаймо дар шасси (эҳтимолан 20 Hz), ки дар басомадҳои баландтари гардиш рух медиҳад, шарҳ додан мумкин аст.

2.5. Ларзиши ҳангоми парвоз пеш ва пас аз танзими амортизаторҳо

Илова бар санҷишҳои ларзиши заминӣ пас аз балансировкаи пропеллер (бахши 2.3), ченкунии ларзиши Як-52 инчунин ҳангоми парвоз иҷро шуд.

Ларзиш ҳангоми парвоз дар кабинаи пилоти дуюм дар самти амудӣ бо истифода аз анализатори спектрии дастӣ AD-3527-и A&D (Ҷопон) дар диапазони басомадҳо аз 5 то 200 (500) Hz чен карда шуд. Ченкуниҳо дар панҷ режими асосии суръати муҳаррик гирифта шуданд: 60%, 65%, 70%, 82% ва 94% аз басомади максималии гардиш.

Натиҷаҳо, ки пеш аз танзими амортизаторҳо гирифта шуданд, дар Ҷадвали 2.2 оварда шудаанд.

Ҷадвали 2.2. Компонентҳои спектри ларзиш ҳангоми парвоз (пеш аз танзими амортизатор)
# Суръати пропеллер Ҷузъҳои спектри ларзиш,
басомад (CPM) / амплитуда (mm/sec)		 VΣ,
мм/с
%RPM 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 = гармоникаҳои пропеллер (1-ум, 2-юм, 4-ум, 5-ум)   Vn = компрессор/датчики басомад   Vc1, Vc2, Vc3 = коленвал 1-ум, 2-юм, 3-юм   Қимати болоӣ = басомад (CPM), поёнӣ = амплитуда (мм/с).

Спектри ларзиш дар кабинаи Як-52 дар режими 60%
Шакл 2.3. Спектри ларзиш дар режими 60%
Спектри ларзиш дар кабинаи Як-52 дар режими 94%
Шакл 2.4. Спектри ларзиш дар режими 94%

Аз Ҷадвали 2.2 бармеояд, ки компонентҳои асосии ларзиш дар басомади гардиши пропеллер Vp1, басомади коленвал Vc1, приводи компрессори ҳаво (ва/ё датчики басомад) Vn, ва гармоникаҳои баландтари онҳо зоҳир мешаванд.

Ларзиши умумии максималӣ VΣ дар режимҳои 82% (1580 гард/дақ) ва 94% (1830 гард/дақ) муайян шуд. Компоненти асосӣ дар ин режимҳо дар гармоникаи 2-юми басомади гардиши коленвал Vc2, дар 4800 сикл/дақ ба 12.5 мм/с ва дар 5520 сикл/дақ ба 15.8 мм/с мерасад.

Мумкин аст фарз кард, ки ин компонент ба гурӯҳи поршенӣ (раванҳои зарбаӣ, ки ҳангоми ҳаракати дукаратаи поршенҳо дар як гардиши коленвал рух медиҳанд) вобаста аст. Афзоиши тез дар режимҳои 82% (номиналии аввал) ва 94% (баромад) эҳтимолан на аз нуқсони гурӯҳи поршенӣ, балки аз ларзишҳои резонансии муҳаррик дар амортизаторҳои он сарчашма мегирад. Ин хулосаро ченкуниҳои басомади хусусӣ тасдиқ мекунанд, ки басомадҳои системаи муаллақи муҳаррик дар 74 Гс (4440 сикл/дақ), 94 Гс (5640 сикл/дақ) ва 120 Гс (7200 сикл/дақ)-ро ошкор карданд. Дутои инҳо — 74 Гс ва 94 Гс — ба басомадҳои гармоникаи 2-юми коленвал дар режимҳои номиналии аввал ва баромад наздиканд.

Ба сабаби ларзишҳои назаррас дар Vc2, қувваи сахткунии амортизаторҳои муҳаррик санҷида ва танзим карда шуд. Натиҷаҳои муқоисавӣ дар Ҷадвали 2.3 оварда шудаанд.

Ҷадвали 2.3. Ларзиш пеш аз ва баъд аз танзими амортизатор
#% RPM
(пеш аз / баъд аз)		 Vp1 Vc2
Пеш азПас азПеш азПас аз
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

Қимати болоӣ = басомад (CPM), поёнӣ = амплитуда (мм/с).

Аз Ҷадвали 2.3 бармеояд, ки танзими амортизатор ба тағйироти назаррас дар компонентҳои асосии ларзиши ҳавопаймо оварда нарасонид.

Инчунин бояд қайд кард, ки компоненти номувозинатии пропеллер Vp1 дар режимҳои 82% ва 94% мувофиқан 3–7 маротиба аз Vc2 дар он режимҳо пасттар аст. Дар дигар режимҳои парвоз, Vp1 аз 2.8 то 4.4 мм/с тағйир меёбад ва тағйироти он байни режимҳо асосан на аз сифати балансировка, балки аз дараҷаи хориҷшавӣ аз басомадҳои хусусии элементҳои сохтории ҳавопаймо вобаста аст.

2.6. Хулосаҳо

2.6.1.

Балансировкаи пропеллери Як-52 дар басомади гардиши 1150 гард/дақ (60%) имкон дод, ки ларзиш дар басомади гардиши пропеллер аз 10.2 мм/с то 4.2 мм/с коҳиш дода шавад. Бо назардошти таҷрибаи ҷамъшуда ҳангоми балансировкаи пропеллерҳои ҳавопаймоҳои Як-52 ва Су-29 бо истифода аз дастгоҳи "Balanset-1", имкони воқеии ба даст овардани коҳиши бештари сатҳи ларзиш мавҷуд аст — ба таври хусусӣ, бо интихоби басомади баландтари гардиши пропеллер ҳангоми балансировка, ки имкон медиҳад дараҷаи баландтари хориҷшавӣ аз басомади хусусии ларзиши ҳавопаймо дар 20 Гс (1200 сикл/дақ), ки ҳангоми ченкунӣ муайян шуда буд, таъмин карда шавад.

2.6.2.

Чун аз санҷишҳои ларзиши парвозӣ бармеояд (ба Ҷадвалҳои 2.2 ва 2.3 нигаред), спектрҳои ларзиши ҳавопаймои Як-52, ғайр аз ларзиш дар басомади гардиши пропеллер Vp1, чанд компоненти дигари назаррасро — вобаста ба коленвал Vc1 Вc2 Вc3, гурӯҳи поршении муҳаррик ва приводи компрессори ҳаво (ва/ё датчики басомад) Vn.

Дар режимҳои суръати 60%, 65% ва 70%, ин компонентҳо аз ҷиҳати андоза ба компоненти номувозинатии пропеллер Vp1 баробаранд. Аз ин рӯ, ҳатто нест кардани пурраи ларзиши боиси номувозинатии пропеллер имкон медиҳад, ки ларзиши умумии ҳавопаймо дар ин режимҳо на бештар аз тақрибан 1.5 маротиба коҳиш дода шавад.

2.6.3.

Ларзиши умумии максималӣ VΣ дар ҳавопаймои Як-52 дар режимҳои суръати 82% (1580 гард/дақиқаи пропеллер) ва 94% (1830 гард/дақиқаи пропеллер) муайян шуд. Компоненти асосии ин ларзиш дар гармоникаи 2-юми басомади гардиши коленвал Vc2, дар басомадҳои 4800 сикл/дақ ва 5520 сикл/дақ мувофиқан зоҳир мешавад, ки дар онҳо ба қиматҳои 12.5 мм/с ва 15.8 мм/с мерасад.

Тавре ки дар бахшҳои 2.5 ва 2.2 нишон дода шудааст, афзоиши тезу тунди ин ҷузъ дар реҷаҳои зикршуда эҳтимолан на аз нуқсонҳои гурӯҳи поршен, балки аз лаппишҳои резонансии муҳаррик дар амортизаторҳои он сарчашма мегирад. Танзими қувваи сахт кардани амортизатор, ки дар давоми санҷишҳо иҷро шуд, боиси тағйироти назарраси сатҳи ларзиш нашуд.

Ин вазъиятро эҳтимолан метавон ҳамчун хатои тарроҳӣ (конструктивный просчет) аз ҷониби сохтмонандагони ҳавопаймо, ки ҳангоми интихоби системаи насби (муаллақкунии) муҳаррик дар бадани ҳавопаймо қабул шудааст, ба назар гирифт.

2.6.4.

Маълумотҳои ҳангоми балансировкаи пропеллер ва санҷишҳои иловагии ларзиш бадастомада нишон медиҳанд, ки назорати даврагии ларзиш метавонад барои арзёбии ташхисии ҳолати техникии муҳаррики ҳавопаймо, аз ҷумла арзёбии ҳолати гурӯҳи поршен, наварди варақагӣ, подшипникҳои муҳаррик ва приводаи компрессори ҳаво муфид бошад.

Чунин корҳоро, масалан, бо истифода аз дастгоҳи «Balanset-1» (ҳоло ҳамчун Balanset-1A) истеҳсол мешавад, дар нармафзори он функсияи таҳлили спектрӣ ларзиш амалӣ шудааст, иҷро кардан мумкин аст.

3. Балансировкаи пропеллери MTV-9-K-C/CL 260-27 ва санҷиши ларзиши Su-29

3.1. Муқаддима

Дар 15-уми июни соли 2014 корҳо оид ба балансировкаи пропеллери се-палакагии намуди MTV-9-K-C/CL 260-27, ки дар муҳаррики ҳавопаймоии M-14P-и ҳавопаймои акробатикии Su-29 насб шудааст, иҷро карда шуданд.

Мувофиқи маълумоти пешниҳодшуда аз ҷониби истеҳсолкунанда (MT-Propeller), пропеллери мазкур пешакӣ аз ҷиҳати статикӣ мувозинат шуда буд, ки бо вуҷуди вазни ислоҳкунанда, ки дар заводи истеҳсолот дар ҳамвории 1 насб шудааст, тасдиқ мегардад.

Балансировкаи пропеллер, ки бевосита дар наварди хуруҷии муштии гузариши суръати Su-29 (яъне дар ҷои насби доимии он) насб шуда буд, бо истифода аз дастгоҳи балансировкаи ларзиши «Balanset-1», рақами сериявӣ 149 иҷро карда шуд.

Схемаи ченкунӣ (Ш. 3.1) дар умум ба он чизе, ки барои Як-52 истифода мешуд, монанд буд. Сенсори ларзиш (акселерометр) 1 бо истифода аз насби магнитӣ дар дастаи махсус тарроҳишуда дар корпуси муштии гузариши суръати муҳаррик насб карда шуд. Сенсори кунҷи фазаи лазерӣ 2 инчунин дар корпуси муштии гузариши суръат насб карда шуд ва ба нишонаи инъикоскунанда, ки ба яке аз палакаҳои пропеллер татбиқ шудааст, равона гардид. Сигналҳои аналогӣ аз сенсорҳо тавассути симҳо ба воҳиди ченкунии дастгоҳи «Balanset-1» интиқол дода шуданд, ки дар он ҷо коркарди пешакии рақамӣ иҷро карда шуд. Баъд аз он, сигналҳо дар шакли рақамӣ ба компютер ворид шуданд, ки дар он ҷо коркарди нармафзорӣ иҷро карда шуд ва масса ва кунҷи вазни ислоҳкунанда, ки барои ҷуброни номувозинатии пропеллер лозим аст, ҳисоб карда шуданд.

Схемаи ченкунӣ барои балансировкаи пропеллери Су-29
Ш. 3.1. Схемаи ченкунӣ барои балансировкаи пропеллери Su-29.
Zk — main gear wheel; Zc — satellites; Zn — stationary gear wheel.

Пеш аз ин кор ва бо назардошти таҷрибаи балансировкаи пропеллери Як-52, тадқиқоти иловагӣ гузаронида шуд:

  • муайян кардани басомадҳои хусусии лаппишҳои муҳаррик ва пропеллери Su-29;
  • санҷиши андоза ва таркиби спектрӣ ларзиши ибтидоӣ дар кабинаи дуюми пилот пеш аз балансировка.

3.2. Басомадҳои хусусии лаппишҳои муҳаррик ва пропеллер

Бо истифода аз ҳамон усули ангезиши зарба бо анализатори AD-3527, шаш басомади асосӣ дар спектри муаллақкунии муҳаррик муайян карда шуданд (Ш. 3.2): 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Басомадҳои хусусии системаи овезонии муҳаррики Су-29
Ш. 3.2. Спектри басомадҳои хусусии муаллақкунии муҳаррики Su-29

Басомадҳои 66 Hz, 88 Hz ва 120 Hz эҳтимолан бевосита ба хусусиятҳои системаи насби (муаллақкунии) муҳаррик дар бадани ҳавопаймо вобастаанд. Басомадҳои 16 Hz ва 22 Hz эҳтимолан бо лаппишҳои хусусии ҳавопаймо дар маҷмӯъ дар шассиаш алоқаманданд. Дар бораи басомади 37 Hz, эҳтимолан бо басомади хусусии лаппишҳои палакаи пропеллери ҳавопаймо вобаста аст.

Ин фарзияи охирин бо натиҷаҳои ченкунии басомадҳои хусусии лаппишҳои палакаҳои пропеллер (Ш. 3.3) тасдиқ мегардад, ки дар спектри он се басомади асосӣ муайян карда шуданд: 37 Hz, 100 Hz ва 174 Hz.

Басомадҳои хусусии пиряхҳои пропеллери Су-29
Ш. 3.3. Спектри басомадҳои хусусии палакаҳои пропеллери Su-29

Донистани басомадҳои хусусии муаллақкунии муҳаррик ва палакаҳои пропеллери Su-29 аҳамияти амалии назаррас дорад. Аввалан, он интихоби асосноки басомади гардиши пропеллерро барои балансировка имконпазир мекунад, ки максималии детюнинг аз резонансҳои сохтории ҳавопайро таъмин мекунад. Дуюм, он асоси заруриро барои тафсир ва ташхиси дурусти сабабҳои ларзиш, ки дар реҷаҳои гуногуни кори муҳаррик мушоҳида мешаванд, таъмин мекунад, ки дар бахшҳои минбаъдаи ин ҳисобот нишон дода мешавад.

3.3. Ларзиши ибтидоии кабина пеш аз балансировка

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.

Натиҷаҳои ин ченкуниҳо дар Ҷадвали 3.1 оварда шудаанд.

Ҷадвали 3.1. Ҷузъҳои спектри ларзиш пеш аз балансировка (Su-29)
# Суръати пропеллер Ҷузъҳои спектри ларзиш,
басомад (CPM) / амплитуда (mm/sec)		 VΣ,
мм/с
%RPM 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 = гармоникаҳои пропеллер (1-ум, 3-юм, 4-ум)   Vn = компрессор/датчики басомад   Vc1, Vc2 = наварди варақагӣ 1-ум, 2-юм   V? = ҷузъи ношинос. Қимати болоӣ = басомад (CPM), поёнӣ = амплитуда (мм/сон).

Ҷузъҳои асосии ларзиш дар басомади гардиши пропеллер Vp1, наварди варақагӣ Vc1, приводаи компрессор Vn, ва гармоникаи 2-юми наварди варақагӣ Vc2 (ки дар ҳолати пропеллери се-палакагӣ инчунин метавонад бо басомади гузариши палака V мувофиқат кунадp3).

Дар спектри режими 60% ҷузъи ношинохта дар 6120 давр/дақиқа низ мушоҳида шуд, ки эҳтимолан бо резонанс дар тақрибан 100 Hz — яке аз басомадҳои хусусии пиряхи пропеллер, ба вуҷуд омадааст.

Максимуми умумии ларзиш (11.5 мм/сон) дар режими 70% мушоҳида шуд. Ҷузъи асосӣ дар ин режим Vc2 дар 4020 давр/дақиқа, то 10.8 мм/сон расид. Ин афзоиши тез дар 70% эҳтимолан ба ларзишҳои резонансии системаи овезонии муҳаррик наздикии 67 Hz (4020 давр/дақиқа) вобаста аст.

Инчунин бояд қайд кард, ки ғайр аз ангезишҳои зарбагӣ аз гурӯҳи поршен, ларзиш дар ин минтақаи басомадҳо метавонад таҳти таъсири қувваҳои аэродинамикӣ дар басомади гузариши пиряхи пропеллер (Vp3). Дар режими 65% ва 82% афзоиши назарраси ҷузъи Vc2 (Vp3) низ мушоҳида мешавад, ки инчунин бо ларзишҳои резонансии ҷузъҳои инфрасохтории ҳавопаймо шарҳ дода мешавад.

Ҷузъи номувозинатии пропеллер Vp1 аз 2.4 то 5.7 мм/сон дар режимҳо пеш аз балансировка тағйир меёфт, ки одатан аз Vc2 дар режимҳои мувофиқ пасттар буд. Тағйирёбии он байни режимҳо на танҳо бо сифати балансировка, балки бо дараҷаи дуршавӣ аз басомадҳои хусусии элементҳои сохтории ҳавопаймо муайян карда мешавад.

3.4. Натиҷаҳои балансировка

Балансировкаи пропеллер дар як ҳамворӣ дар басомади гардиши 1350 rpm, бо истифода аз ду даври ченкунӣ (усули классикии коэффитсиентҳои таъсир) иҷро шуд. Протоколи пурраи балансировка дар Иловаи 1.

Раванди балансировка аз амалиётҳои зерин иборат буд:

  1. Дар даври аввал (ҳолати ибтидоӣ), амплитуда ва фазаи ларзиш дар басомади гардиши пропеллер муайян карда шуд.
  2. Дар даври дуюм, амплитуда ва фазаи ларзиш пас аз насби массаи озмоишии вазнаш маълум ба пропеллер муайян карда шуд.
  3. Дар асоси натиҷаҳои ин ченкуниҳо, барнома масса ва кунҷи насби вазни ислоҳкунандаро дар ҳамвории 1, ки барои ҷуброни номувозинатии пропеллер зарур аст, ҳисоб кард.

Натиҷа: Пас аз насби вазни ислоҳкунандаи 40.9 г, ларзиш аз 6.7 мм/сон то 1.5 мм/сон кам шуд. Дар дигар режимҳои суръат, ларзиши алоқаманд бо номувозинатии пропеллер дар доираи 1–2.5 мм/сон.

Тафтиши сифати балансировка дар парвоз ба сабаби вайроншавии тасодуфии пропеллер ҳангоми парвози омӯзишӣ иҷро нашуд.

Инҳирофи назаррас аз балансировкаи заводӣ. Бояд қайд кард, ки натиҷаи бадастомада ҳангоми балансировка дар ҷои кор аз натиҷаи балансировкаи дар заводи истеҳсолот иҷрошуда фарқ мекунад:

  • Ларзиш дар басомади гардиши пропеллер пас аз балансировка дар ҷои насби доимӣ (дар наварди баромади гуризи Su-29) нисбат ба ҳолати ибтидоӣ (яъне нисбат ба ҳолати балансировкашудаи заводӣ) беш аз 4 маротиба кам шуд;
  • Вазни ислоҳкунандаи ҳангоми балансировка дар ҷои кор насбшуда тақрибан 130° нисбат ба вазни ислоҳкунандаи дар заводи истеҳсолот (MT-Propeller) насбшуда интиқол ёфтааст.

Вазни ислоҳкунандаи дар заводи истеҳсолот насбшуда аз пропеллер ҳангоми балансировкаи иловагии дар ҷои кор хориҷ нашуд. Сабабҳои ин фарқияти зикршуда метавонанд чунин бошанд:

хатогиҳои системаи ченкунии станки балансировка дар заводи истеҳсолот (ин сабаб камтар эҳтимол ба назар мерасад);

  • хатогиҳои геометрӣ (нодақиқӣ) сатҳҳои насбии шпиндели станки балансировка дар заводи истеҳсолот, ки боиси каҷравии гардиши пропеллер дар шпиндел мегардад;
  • хатогиҳои геометрӣ (нодақиқӣ) сатҳҳои насбии наварди баромади гуризи ҳавопаймои Su-29, ки боиси каҷравии гардиши пропеллер ҳангоми насб ба наварди гуризи мегардад.
  • geometric errors (inaccuracies) of the mounting surfaces of the output shaft of the gearbox on the Su-29 aircraft, causing radial runout of the propeller when installed on the gearbox shaft.

3.5. Conclusions

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.

In order to clarify the reasons for the unsatisfactory results of balancing the propeller at the manufacturing plant (MT-Propeller), it is necessary to check the radial runout of the propeller on the output shaft of the engine gearbox of the Su-29 aircraft.

1. Муштари:

ПРОТОКОЛИ БАЛАНСИРОВКА

Пропеллери MTV-9-K-C/CL 260-27-и ҳавопаймои акробатикии Су-29

1. Customer: В.Д. Чвоков

2. Ҷойгоҳи насб: Наварди хуруҷии мушаккаси Su-29

3. Намуди пропеллер: MTV-9-K-C/CL 260-27

4. Усули балансировка: Дар ҷои кор ҷамъбастшуда (дар подшипникҳои худ), як ҳамворӣ

5. Суръати гардиши балансировка: 1350

6. Таҷҳизоти балансировка: "Balanset-1", рақами сериявӣ 149, Vibromera

7. Стандартҳои истифодашуда: ISO 1940-1 — Талабот ба сифати мувозинат барои роторҳои сахт.

8. Сана: 15.06.2014

9. Хулосаи натиҷаҳои балансировка:

#АндозагирӣЛарзиш, мм/сонНомувозинатӣ, г·мм
1Пеш аз балансировка *6.76135
2Пас аз балансировка1.51350
Толерансии ISO 1940 барои синфи G 6.31500

* Балансировка бо вазни ислоҳкунандаи насбшудаи заводӣ, ки дар пропеллер боқӣ монда буд, иҷро шуд.

10. Ёфтҳо:

10.1. Ларзиши боқимонда (номувозинатӣ) пас аз балансировкаи пропеллер дар наварди хуруҷии мушаккаси Su-29 нисбат ба ҳолати ибтидоӣ беш аз 4 маротиба кам шуд.

10.2. Параметрҳои вазни ислоҳкунанда (масса, кунҷ) аз онҳое, ки аз ҷониби истеҳсолкунанда (MT-Propeller) насб шудаанд, ба таври назаррас фарқ мекунанд. Вазни ислоҳкунандаи иловагии 40.9 г насб карда шуд, ки аз вазни заводӣ 130° ҷойивазкунӣ ёфтааст. Вазни заводӣ нест карда нашуд.

Барои муайян кардани сабаби мушаххас, зарур аст:

  • системаи ченкунӣ ва дақиқии геометрии насби шпиндел дар таҷҳизоти балансировкаи истеҳсолкунандаро санҷед;
  • каҷравии радиалии пропеллерро дар наварди хуруҷии мушаккаси Su-29 санҷед.

Иҷрокунанда:

Мутахассиси сарвар, Vibromera
V.D. Feldman

Саволҳои зуд-зуд додашаванда

Балансировкаи майдонии пропеллер чист ва чаро муҳим аст?

Балансировкаи пропеллер дар ҷои кор бо пропеллери насбшуда дар ҳавопаймо, ки дар суръати корӣ кор мекунад, иҷро мешавад. Бар хилофи балансировкаи статикии заводӣ (ки берун аз ҳавопаймо иҷро мешавад), он шароити воқеии насбро ба назар мегирад: толерансияҳои мушаккас, геометрияи насб ва системаи динамикии пурраи ҳавопаймо. Дар ҳолати Su-29-и мо, вазни ислоҳкунандае, ки дар ҷои кор лозим буд, аз вазни насбшудаи заводӣ 130° ҷойивазкунӣ ёфт — ки нишон медиҳад, танҳо балансировкаи заводӣ барои натиҷаҳои оптималӣ кофӣ нест.

Барои балансировкаи пропеллери ҳавопаймо кадом таҷҳизот лозим аст?

Маҷмӯи балансировкаи Balanset-1A дорои сенсории ларзиш (акселерометр), сенсории кунҷи фазаи лазерӣ (тахометр), воҳиди интерфейси USB барои коркарди рақамии сигнал ва компютерест, ки нармафзори балансировкаро иҷро мекунад. Сенсорҳо бо истифода аз пойдевори магнитӣ ва қулф ба корпуси мушаккаси муҳаррик насб карда мешаванд. Нишонаи лентаи инъикоскунанда дар як пӯлаки пропеллер ҳамчун истиноди фаза хизмат мекунад.

Суръати гардиши балансировка чӣ гуна интихоб карда мешавад?

Басомади гардиш барои балансировка бояд детюнинг (ҷудошавӣ)-и максималӣ аз басомадҳои хусусии элементҳои сохтории ҳавопаймо (муаллақи муҳаррик, пӯлакҳои пропеллер, ҳавопаймо дар шассиаш) таъмин кунад. Илова бар ин, суръати гардиши интихобшуда бояд ченкуниҳои устувори ларзишро дар амплитуда ва фаза аз як гардиш ба гардиши дигар таъмин кунад. Барои Yak-52, 1150 rpm (60%) интихоб шуд; барои Su-29, 1350 rpm (70%).

Кадом сатҳҳои ларзиш пас аз балансировка қабулшудаанд?

Мувофиқи ISO 1940 барои Синфи G 6.3, номувозинатии боқимонда набояд аз 1500 г·мм зиёд бошад. Дар амал, натиҷаҳои хуб ларзиши камтар аз 2.5 mm/sec RMS-ро дар басомади гардиши пропеллер медиҳанд. Дар Su-29, балансировка 1.5 mm/sec-ро бо номувозинатии боқимондаи 1350 г·мм ба даст овард — дар доираи толерансии ISO.

Оё балансировкаи пропеллер метавонад ҳамаи ларзиши ҳавопайморо бартараф кунад?

Не. Спектри ларзиши ҳавопаймои поршенӣ дорои компонентҳо аз наварди варақагӣ, гурӯҳи поршен, ҳаракати компрессори ҳаво ва резонансҳои сохторӣ мебошад. Таҳлили Yak-52-и мо нишон дод, ки ҳатто нест кардани пурраи номувозинатии пропеллер ларзиши умумиро дар аксари реҷаҳои корӣ на беш аз тақрибан 1.5 маротиба кам мекунад. Дар реҷаҳои 82% ва 94%, гармоникаи 2-юми наварди варақагӣ ларзиши умумиро бо зариби 3–7 нисбат ба компоненти пропеллер бартарӣ дошт.

Пропеллерҳои ҳавопаймо чанд маротиба бояд балансировка шаванд?

Пропеллерҳо бояд ҳангоми боздидҳои асосӣ, пас аз таъмир ё зарар, ва ҳар гоҳе ки ларзиши зиёд мушоҳида шавад, балансировка карда шаванд. Ҳавопаймоҳои акробатӣ метавонанд ба сабаби боргузории баландтари стрессӣ балансировкаи бештар талаб кунанд. Назорати давриии ларзиш бо истифода аз таҳлили спектралӣ (ки дар нармафзори Balanset-1A дастрас аст) инчунин метавонад ҳамчун воситаи ташхисӣ барои арзёбии ҳолати муҳаррик хизмат кунад.

Кадом моделҳои Balanset барои балансировкаи пропеллер дастрасанд?

Vibromera чанд модели мувофиқ барои балансировкаи пропеллер ва ротор пешниҳод мекунад: Balanset-1A (€1,975) системаи ду-каналагии портативӣ аст, ки дар ин тадқиқот истифода шудааст; Balanset-1A OEM (€1,735) версияи омода барои интегратсия барои коргоҳҳо ва ташкилотҳои таъмир аст; Balanset-4 (€6,803) системаи чор-каналаӣ барои вазифаҳои мураккаби балансировкаи бисёрҳамворӣ аст. Ҳамаи моделҳо дорои қобилияти таҳлили спектралӣи ларзиш мебошанд ва бо сенсорҳои ларзиш, тахометри лазерӣ, таҷҳизоти насби магнитӣ ва нармафзори компютерӣ таъмин карда мешаванд.

Оё Vibromera метавонад ҳамчун хизматрасонӣ балансировкаи майдонии пропеллерро иҷро кунад?

Бале. Илова бар истеҳсол ва фурӯши таҷҳизоти балансировка, Vibromera хизматрасониҳои балансировкаи майдонӣ барои таҷҳизоти гардишӣ пешниҳод мекунад. Барои ташкилотҳое, ки ба таҷҳизоти балансировкаи худӣ ниёз надоранд, ё барои вазифаҳои мураккаби якбора, мутахассисони Vibromera метавонанд балансировкаи динамикиро дар ҷои кор бо истифода аз ҳамон таҷҳизоти Balanset, ки дар ин гузориш тавсиф шудааст, иҷро кунанд. Пурсишҳо оид ба хизматрасонӣ метавонанд тавассути саҳифаи тамос.