Summary: Ang engineering report na ito ay naglalaman ng dokumentasyon ng unang matagumpay na paggamit ng portable na Balanset-1 device para sa field balancing ng aircraft propellers. Ang trabaho ay isinagawa sa Yak-52 (dalawang-blade propeller) at Su-29 (tatlong-blade MTV-9-K-C/CL 260-27 propeller) aircraft na may M-14P engines sa Mayo–Hulyo 2014. Ang mga pangunahing resulta: ang propeller vibration sa Yak-52 ay nabawasan mula 10.2 hanggang 4.2 mm/sec; sa Su-29, mula 6.7 hanggang 1.5 mm/sec (higit sa 4× reduction). Ang report ay nagpapakita rin ng detalyadong vibration spectrum analysis sa maraming operating modes at natukoy ang mga pangunahing vibration sources kabilang ang crankshaft harmonics at structural resonances.

1. Foreword

Dalawa at kalahati taong nakakaraan, ang aming enterprise ay nagsimula ng serial production ng "Balanset-1" device, na dinisenyo para sa balancing ng rotary mechanisms sa kanilang sariling bearings.

Hanggang ngayon, mahigit 180 sets ang nabuo. Ang mga ito ay epektibong ginagamit sa iba't ibang industriya, kabilang ang production at operation ng fans, blowers, electric motors, machine spindles, pumps, crushers, separators, centrifuges, cardan at crankshaft assemblies, at katulad na mga mechanism.

Kamakailan, ang Vibromera ay nakatanggap ng maraming inquiries mula sa mga organisasyon at indibidwal tungkol sa posibilidad ng paggamit ng aming equipment para sa balancing ng aircraft at helicopter propellers sa field conditions.

Napakahintulad, ang aming mga specialists, kahit na may maraming taong karanasan sa balancing ng iba't ibang machines, ay hindi pa kailanman nakipagtulungan sa specific na problemang ito. Ang mga payo at rekomendasyon na maaari naming ibigay sa aming mga customers ay kaya't lubhang pangkalahatan at hindi laging nagbigay-daan sa kanila na epektibong malutas ang task sa mano.

Ang sitwasyon na ito ay nagsimulang magbago tungo sa mas magandang direksyon ngayong spring, salamat sa aktibong pagsali ng V.D. Chvokov, na nag-organisapo at lumahok sa amin sa trabaho sa balancing ng propellers ng Yak-52 at Su-29 aircraft, na kanyang pinopilot.

Yak-52 aircraft sa airfield
Fig. 1.1. Yak-52 sa airfield
Su-29 aircraft sa parking area
Fig. 1.2. Su-29 sa parking area

Sa loob ng trabahong ito, nakakuha ng mga skill at nabuo ang technology para sa balancing ng aircraft propellers sa field conditions gamit ang "Balanset-1" device, kasama ang:

  • pagtukoy sa mga lokasyon at paraan para sa pag-install (mounting) ng vibration at phase angle sensors sa aircraft;
  • pagtukoy sa resonance frequencies ng maraming structural elements ng aircraft (engine suspension, propeller blades);
  • pagkilala sa engine rotation frequencies (operating modes) na nagsisiguro ng minimum achievable residual imbalance sa panahon ng balancing;
  • pagtatakda ng tolerances para sa residual imbalance ng propeller.

Bilang karagdagan, nakakuha ng interesting data sa vibration levels ng aircraft na may M-14P engines.

Ang sumusunod ay ang report materials na binuo mula sa mga resulta ng trabahong ito. Bilang karagdagan sa balancing results, ang mga ito ay nagpapakita ng data mula sa vibration surveys ng Yak-52 at Su-29 aircraft, na nakuha sa panahon ng ground at flight tests. Ang mga data na ito ay maaaring maging interesado pareho sa aircraft pilots at sa mga specialists na kasali sa kanilang maintenance.

2. Balancing at Vibration Survey ng Yak-52

2.1. Panimula

Sa Mayo–Hulyo 2014, nagsagawa ng vibration survey ng Yak-52 na eroplano, nilagyan ng M-14P aviation engine, at ang pagbalance ng dalawang-blade propeller nito.

Ang pagbalance ay nagsagawa sa isang plane gamit ang "Balanset-1" kit, serial no. 149.

Ang measurement scheme ay ipinakita sa Fig. 2.1. Habang nagbalance, ang vibration sensor (accelerometer) 1 ay naiwan sa front cover ng engine gearbox gamit ang magnetic mount sa isang specially designed bracket. Ang laser phase angle sensor 2 ay naiwan din sa gearbox cover at nakatuon sa reflective mark na inilapat sa isa sa propeller blades.

Ang analog signals mula sa sensors ay ipinadala sa pamamagitan ng cables sa measuring unit ng "Balanset-1" device, kung saan ang preliminary digital processing ay nagsagawa. Ang mga signals na ito sa digital form ay pagkatapos pumasok sa computer, kung saan ang software processing ay nagsagawa at ang mass at angle ng correction weight na kailangan upang bayaran ang propeller unbalance ay nakalkula.

Measurement scheme para sa balancing ng Yak-52 propeller
Fig. 2.1. Measurement scheme para sa pagbalance ng Yak-52 propeller.
Zk — pangunahing gulong ng niyog; Zs — mga satellite; Zn — nakatigil na gulong ng niyog.

Mga Kagamitan sa Balancing

Sa panahon ng gawaing ito, isinasaalang-alang ang karanasan na nakuha mula sa pagbalance ng propellers ng Su-29 at Yak-52, isang bilang ng karagdagang pag-aaral ay nagsagawa:

  • pagtukoy ng natural frequencies ng engine at propeller oscillations ng Yak-52;
  • pagsukat ng vibration magnitude at spectral composition sa second pilot's cabin habang lumipad pagkatapos ng propeller balancing;
  • pagsukat ng vibration pagkatapos ng propeller balancing at pagkatapos ng pag-adjust ng tightening force ng engine shock absorbers.

2.2. Natural Frequencies ng Engine at Propeller Oscillations

Ang natural frequencies ng engine oscillations, na naka-mount sa shock absorbers sa aircraft body, ay natukoy gamit ang spectrum analyzer AD-3527 ng A&D (Japan) sa pamamagitan ng impact excitation.

Sa spectrum ng natural oscillations ng Yak-52 engine suspension (Fig. 2.2), apat na pangunahing frequencies ang natukoy: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

Spectrum ng natural frequencies ng Yak-52 engine suspension
Fig. 2.2. Spectrum ng natural frequencies ng Yak-52 engine suspension

Ang frequencies 74 Hz, 94 Hz, at 120 Hz ay malamang na nauugnay sa mga katangian ng engine mounting (suspension) sa aircraft body. Ang frequency 20 Hz ay pinakamalamang na nauugnay sa natural oscillations ng aircraft sa landing gear chassis nito.

Ang natural frequencies ng propeller blades ay natukoy din gamit ang impact excitation method. Apat na pangunahing frequencies ang natukoy: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz, at 134 Hz.

Ang data sa natural frequencies ng oscillations ng engine suspension at propeller blades ay may kahalagahan pangunahin para sa pagpili ng propeller rotation frequency habang nagbalance. Ang pangunahing kondisyon sa pagpili ng frequency na ito ay masiguro ang maximum detuning mula sa natural frequencies ng oscillations ng aircraft's structural elements, dahil sa resonant frequencies ang accuracy at repeatability ng vibration measurements ay maaaring malaking makasama.

Karagdagan dito, ang kaalaman tungkol sa mga natural na frequency ng bawat bahagi ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa pagkilala ng mga dahilan ng mataas na pagtaas sa vibration (resonance phenomena) sa iba't ibang mode ng bilis ng engine, na maaaring lumitaw sa panahon ng pagpapatakbo ng aircraft.

2.3. Mga Resulta ng Balancing

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang propeller balancing ay isinagawa sa isang plane, kaya naman natatanggap ang force imbalance ng propeller dynamically.

Ang dynamic balancing sa dalawang plane (na magdadagdag pa sa compensate ng moment imbalance) ay hindi posible, dahil ang propeller design sa Yak-52 ay nagpapahintulot lamang ng isang correction plane.

Ang balancing ay isinagawa sa rotation frequency na 1150 rpm (60%), kung saan ang pinaka-stable na vibration measurements, pareho sa amplitude at phase, ay nakuha mula sa run tungo sa run.

Ang klasikong "two-run" scheme ay ginamit:

  1. Sa unang run, ang amplitude at phase ng vibration sa propeller rotation frequency sa initial state ay natukoy.
  2. Sa pangalawang run, ang amplitude at phase ng vibration pagkatapos ng pag-install ng trial mass na 7 g sa propeller ay natukoy.
  3. Batay sa datos na ito, ang software ay nakalkula: correction mass M = 19.5 g at angle F = 32°.

Dahil sa design features ng propeller, na hindi pinapayagan ang pag-install ng correction weight sa kinakailangang angle na 32°, dalawang equivalent weights ang nai-install:

  • M1 = 14 g sa angle F1 = 0°
  • M2 = 8.3 g sa angle F2 = 60°

Result: Pagkatapos ng pag-install ng correction weights, ang vibration sa 1150 rpm ay bumaba mula 10.2 mm/sec to 4.2 mm/sec. Ang actual imbalance ay bumaba mula 2340 g·mm tungo 963 g·mm.

2.4. Vibration sa Iba Pang Mga Mode ng Operasyon

Ang resulta ng vibration checks sa ibang engine operating modes sa panahon ng ground tests ay ipinakita sa Table 2.1. Tulad ng nakikita, ang balancing ay positibong nakaapekto sa vibration ng Yak-52 sa lahat ng modes.

Talahanayan 2.1. Vibration sa lupa pagkatapos ng balancing
#Power, %RPMRMS Vibration Velocity, mm/sec
16011534.2
26512572.6
37013452.1
48215721.25

Higit pa rito, sa panahon ng ground tests, isang malinaw na trend ng malaking vibration reduction kasama ang pagtaas ng propeller rotation frequency ay natukoy. Ito ay maaaring ipasalin sa mas malaking detuning ng propeller rotation frequency mula sa aircraft's natural oscillation frequency sa chassis (malamang 20 Hz), na nangyayari sa mas mataas na rotation frequencies.

2.5. Vibration Sa Paglipad Bago at Pagkatapos ng Shock Absorber Adjustment

Bilang karagdagan sa ground vibration tests pagkatapos ng propeller balancing (section 2.3), ang vibration measurements ng Yak-52 ay isinagawa rin sa flight.

Ang vibration sa flight ay sinukat sa second pilot's cabin sa vertical direction gamit ang portable spectrum analyzer AD-3527 ng A&D (Japan) sa frequency range mula 5 hanggang 200 (500) Hz. Ang mga measurement ay kinuha sa limang pangunahing engine speed modes: 60%, 65%, 70%, 82%, at 94% ng maximum rotation frequency.

Ang resulta, na nakuha bago i-adjust ang shock absorbers, ay ipinakita sa Table 2.2.

Table 2.2. Vibration spectrum components sa flight (bago ang absorber adjustment)
# Propeller speed Mga bahagi ng vibration spectrum,
frequency (CPM) / amplitude (mm/sec)		 VΣ,
mm/sec
%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 = propeller harmonics (1st, 2nd, 4th, 5th)   Vn = compressor/frequency sensor   Vc1, Vc2, Vc3 = crankshaft 1st, 2nd, 3rd   Upper value = frequency (CPM), lower = amplitude (mm/sec).

Vibration spectrum sa Yak-52 cabin sa 60% mode
Fig. 2.3. Vibration spectrum sa 60% mode
Vibration spectrum sa Yak-52 cabin sa 94% mode
Fig. 2.4. Vibration spectrum sa 94% mode

Tulad ng nakikita mula sa Table 2.2, ang pangunahing vibration components ay lumilitaw sa propeller rotation frequency Vp1, ang crankshaft frequency Vc1, ang air compressor (at/o frequency sensor) drive Vn, at ang kanilang mas mataas na harmonics.

Maximum total vibration VΣ ay nahanap sa 82% (1580 rpm) at 94% (1830 rpm) na mga mode. Ang nangunguna na bahagi sa mga mode na ito ay lumalabas sa 2nd harmonic ng crankshaft rotation frequency Vc2, na umaabot sa 12.5 mm/sec sa 4800 cycles/min at 15.8 mm/sec sa 5520 cycles/min.

Maaaring ipagpalagay na ang bahaging ito ay nauugnay sa piston group (mga proseso ng epekto na nagaganap sa loob ng doble na kilusan ng mga piston sa bawat crankshaft revolution). Ang matalas na pagtaas sa 82% (unang nominal) at 94% (take-off) na mga mode ay malamang na dulot hindi ng mga depekto sa piston group, kundi ng resonant oscillations ng makina sa mga shock absorbers nito. Ang konklusyong ito ay sinusuportahan ng mga sukat ng natural frequency, na nagbunyag ng engine suspension frequencies sa 74 Hz (4440 cycles/min), 94 Hz (5640 cycles/min), at 120 Hz (7200 cycles/min). Dalawa sa mga ito — 74 Hz at 94 Hz — ay malapit sa 2nd crankshaft harmonic frequencies sa unang nominal at take-off na mga mode ng pagpapatakbo.

Dahil sa malaking vibrations na nahanap sa Vc2, ang tightening force ng engine shock absorbers ay sinuri at inayos. Ang mga resulta ng paghahambing ay ipinakita sa Table 2.3.

Table 2.3. Vibration bago at pagkatapos ng shock absorber adjustment
#% RPM
(bago / pagkatapos)		 Vp1 Vc2
BeforeAfterBeforeAfter
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

Upper value = frequency (CPM), lower = amplitude (mm/sec).

Tulad ng makikita sa Table 2.3, ang absorber adjustment ay hindi nagdulot ng malaking pagbabago sa mga pangunahing vibration components ng sasakyan.

Dapat din na tandaan na ang propeller unbalance component Vp1 sa mga mode 82% at 94% ay ayon sa pagkakaayos 3–7 times na mas mababa kaysa Vc2 sa mga mode na iyon. Sa iba pang flight modes, Vp1 ay umaabot mula 2.8 hanggang 4.4 mm/sec, at ang mga pagbabago nito sa pagitan ng mga mode ay pangunahing tinutukoy hindi ng kalidad ng balancing, kundi ng antas ng detuning mula sa natural frequencies ng mga elemento ng istraktura ng sasakyan.

2.6. Mga Konklusyon

2.6.1.

Ang pag-balance ng propeller ng Yak-52 sa rotation frequency na 1150 rpm (60%) ay nagpahintulot sa pagbabawas ng vibration sa propeller rotation frequency mula 10.2 mm/sec hanggang 4.2 mm/sec. Sa pagsusulong ng karanasan na nakolekta sa panahon ng pag-balance ng mga propeller ng pareho na Yak-52 at Su-29 aircraft gamit ang "Balanset-1" device, may realistikong posibilidad na makamit ang mas malaking pagbawas ng vibration level — lalo na sa pamamagitan ng pagpili ng mas mataas na rotation frequency ng propeller sa panahon ng balancing, na magpapahintulot ng mas mataas na antas ng detuning mula sa natural frequency ng oscillations ng sasakyan sa 20 Hz (1200 cycles/min) na natukoy sa panahon ng mga pagsusukat.

2.6.2.

Tulad ng ipinapakita ng flight vibration tests (tingnan ang Tables 2.2 at 2.3), ang vibration spectra ng Yak-52 aircraft ay naglalaman, bilang karagdagan sa vibration sa propeller rotation frequency Vp1, maraming iba pang malaking bahagi — nauugnay sa crankshaft Vc1, Vc2, Vc3, ang engine piston group, at ang air compressor (at/o frequency sensor) drive Vn.

Sa mga speed modes ng 60%, 65%, at 70%, ang mga bahaging ito ay katumbas sa laki ng propeller unbalance component Vp1. Dahil dito, kahit ang ganap na aalis ng vibration na dulot ng imbalance ng propeller ay magpapahintulot lamang na mabawasan ang kabuuang vibration ng sasakyan sa mga modong ito ng umaabot sa 1.5 beses.

2.6.3.

Maximum total vibration VΣ ng sasakyan Yak-52 ay nahanap sa bilis ng mga mode na 82% (1580 rpm ng propeller) at 94% (1830 rpm ng propeller). Ang nakakabit na bahagi ng vibration na ito ay lumilitaw sa ika-2 harmonic ng dalas ng pag-ikot ng crankshaft Vc2, sa dalas ng 4800 cycles/min at 5520 cycles/min ayon sa pagkakabanggit, kung saan ito ay umaabot ng mga halaga ng 12.5 mm/sec at 15.8 mm/sec.

Tulad ng ipinakita sa mga seksyon 2.5 at 2.2, ang matalas na pagtaas ng bahageng ito sa mga ipinahiwatig na mode ay malamang na hindi dulot ng mga depekto ng piston group, kundi ng mga resonant oscillations ng engine sa mga shock absorbers nito. Ang adjustment ng puwersa ng pag-tight ng absorber, na isinagawa sa panahon ng mga pagsubok, ay hindi nagdulot ng malaking pagbabago sa mga antas ng vibration.

Ang sitwasyong ito ay maaaring ituring na isang design oversight (konstruktivny proschet) ng mga developer ng sasakyan, na kinikilala sa panahon ng pagpili ng sistema ng engine mounting (suspension) sa katawan ng sasakyan.

2.6.4.

Ang data na nakuha sa panahon ng propeller balancing at ang karagdagang mga pagsubok sa vibration ay nagmumungkahi na ang periodic vibration monitoring ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa diagnostic assessment ng technical condition ng aircraft engine, kasama ang pagsusuri ng estado ng piston group, crankshaft, engine bearings, at ng air compressor drive.

Ang ganitong trabaho ay maaaring isagawa, halimbawa, gamit ang "Balanset-1" device (kasalukuyang ginagawa bilang ang Balanset-1A), sa software nito ay ipinatupad ang function ng spectral vibration analysis.

3. Balancing ng MTV-9-K-C/CL 260-27 Propeller at Vibration Survey ng Su-29

3.1. Pambungad

Noong Hunyo 15, 2014, ang trabaho ay isinagawa sa balancing ng tatlong-bladed propeller ng uri MTV-9-K-C/CL 260-27, na nakainstala sa M-14P aviation engine ng Su-29 aerobatic aircraft.

Ayon sa data na ibinigay ng manufacturer (MT-Propeller), ang ipinahiwatig na propeller ay preliminarly na statically balanced, tulad ng napatunayan ng pagkakaroon sa propeller sa plane 1 ng corrective weight na nakainstala sa manufacturing plant.

Ang balancing ng propeller, na nakainstala direkta sa output shaft ng Su-29 gearbox (ibig sabihin, sa lugar ng permanent installation nito), ay isinagawa gamit ang "Balanset-1" vibration balancing kit, serial no. 149.

Ang measurement scheme (Fig. 3.1) ay sa pangkalahatan ay pareho sa ginamit para sa Yak-52. Vibration sensor (accelerometer) 1 ay nakainstala sa housing ng engine gearbox gamit ang magnetic mount sa specially designed bracket. Laser phase angle sensor 2 ay tuluy-tuloy na ikabit sa casing ng gearbox at nakadikit sa reflexibong marka na inilapat sa isa sa mga blades ng propeller. Ang mga analog na signal mula sa mga sensor ay ipinadala sa pamamagitan ng mga cable sa measuring unit ng "Balanset-1" device, kung saan ang preliminary digital processing ay isinagawa. Pagkatapos, ang mga signal sa digital form ay pumasok sa computer, kung saan ang software processing ay isinagawa at ang mass at angle ng correction weight na kinakailangan upang malabayan ang propeller imbalance ay nakalkulang.

Measurement scheme para sa balancing ng Su-29 propeller
Fig. 3.1. Measurement scheme para sa pagbabalanse ng Su-29 propeller.
Zk — pangunahing gulong ng niyog; Zc — mga satellite; Zn — nakatigil na gulong ng niyog.

Bago ang ganitong gawain, at isinasaalang-alang ang karanasan mula sa pagbabalanse ng Yak-52 propeller, ang karagdagang pag-aaral ay isinagawa:

  • pagtukoy sa natural frequencies ng Su-29 engine at propeller oscillations;
  • pagsusuri ng magnitude at spectral composition ng baseline vibration sa pangalawang pilot's cabin bago ang pagbabalanse.

3.2. Natural Frequencies ng Engine at Propeller Oscillations

Gamit ang parehong impact excitation method kasama ang AD-3527 analyzer, ang anim na pangunahing frequencies ay natukoy sa engine suspension spectrum (Fig. 3.2): 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Natural frequencies ng Su-29 engine suspension
Fig. 3.2. Spectrum ng natural frequencies ng Su-29 engine suspension

Ang mga frequencies 66 Hz, 88 Hz, at 120 Hz ay marahil na direktang nauugnay sa mga kahanga-hangang aspeto ng engine mounting (suspension) system sa aircraft body. Ang mga frequencies 16 Hz at 22 Hz ay malamang na nauugnay sa natural oscillations ng aircraft bilang isang buo sa kanyang chassis. Tulad ng frequency na 37 Hz, ito ay malamang na nauugnay sa natural frequency ng oscillations ng propeller blade ng aircraft.

Ang huling palagay na ito ay kinikilala ng mga resulta ng mga pagsukat ng natural frequencies ng oscillations ng propeller blades (Fig. 3.3), sa spectrum kung saan ang tatlong pangunahing frequencies ay natukoy: 37 Hz, 100 Hz, at 174 Hz.

Natural frequencies ng Su-29 propeller blades
Fig. 3.3. Spectrum ng natural frequencies ng Su-29 propeller blades

Ang kaalaman sa natural frequencies ng engine suspension at propeller blades ng Su-29 ay may substantial practical importance. Una, ito ay nagbibigay-daan sa justified selection ng propeller rotation frequency para sa pagbabalanse, na nagsisiguro ng maximum detuning mula sa structural resonances ng aircraft. Pangalawa, ito ay nagbibigay ng kinakailangang batayan para sa tamang interpretasyon at diagnosis ng vibration causes na sinusundan sa iba't ibang engine operating modes, gaya ng ipapakita sa susunod na mga seksyon ng report na ito.

3.3. Pangunahing Vibration ng Cabin Bago ang Pagbabalanse

Bago ang pagsasagawa ng balancing procedure, ang mga pagsukat ng baseline vibration levels sa pangalawang pilot's cabin ng Su-29 ay isinagawa. Tulad ng kaso ng Yak-52, ang vibration ay sinukat sa vertical direction gamit ang portable spectrum analyzer AD-3527 ng A&D (Japan) sa frequency range mula 5 hanggang 200 Hz. Ang mga pagsukat ay isinagawa sa apat na pangunahing engine speed modes, na tumutugma sa 60%, 65%, 70%, at 82% ng maximum rotation frequency ng propeller.

Ang mga resulta ng mga pagsukat na ito ay ipinakita sa Talahanayan 3.1.

Talahanayan 3.1. Bahagi ng spectrum ng vibration bago ang pagbabalanse (Su-29)
# Propeller speed Mga bahagi ng vibration spectrum,
frequency (CPM) / amplitude (mm/sec)		 VΣ,
mm/sec
%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 = harmonic ng propeller (1st, 3rd, 4th)   Vn = compressor/frequency sensor   Vc1, Vc2 = crankshaft 1st, 2nd   V? = unidentified component. Upper value = frequency (CPM), lower = amplitude (mm/sec).

Ang mga pangunahing bahagi ng vibration ay lumilitaw sa propeller rotation frequency Vp1, crankshaft Vc1, compressor drive Vn, at ang 2nd crankshaft harmonic Vc2 (na sa tatlong-blade na propeller case ay maaaring magkataon rin sa blade-pass frequency Vp3).

Sa 60% mode spectrum, isang hindi nakikilalang bahagi sa 6120 cycles/min ay natuklasan din, posibleng sanhi ng resonance sa approximately 100 Hz — isa sa natural frequencies ng blade ng propeller.

Ang maximum total vibration (11.5 mm/sec) ay nahanap sa 70% mode. Ang dominant component sa mode na ito ay Vc2 sa 4020 cycles/min, umabot ng 10.8 mm/sec. Ang matalas na pagtaas na ito sa 70% ay malamang dahil sa resonant oscillations ng engine suspension malapit sa 67 Hz (4020 cycles/min).

Dapat din itong pansinin na, bilang karagdagan sa impact excitations mula sa piston group, ang vibration sa frequency region na ito ay maaaring maramdamang impluwensyahan ng aerodynamic forces sa blade-pass frequency ng propeller (Vp3). Sa 65% at 82% modes, isang makabuluhang pagtaas sa Vc2 (Vp3) component ay sinusundan din, na maaaring gayundin ipaliwanag ng resonant oscillations ng individual aircraft components.

Ang propeller imbalance component Vp1 ay umalis mula 2.4 hanggang 5.7 mm/sec sa buong modes bago mag-balance, sa pangkalahatan mas mababa kaysa Vc2 sa kaukulang modes. Ang pagkakaiba-iba nito sa pagitan ng modes ay hindi lamang tinutukoy ng kalidad ng balancing, kundi pati na rin ng degree ng detuning mula sa natural frequencies ng structural elements ng aircraft.

3.4. Mga Resulta ng Pagbabalanse

Ang balancing ng propeller ay isinagawa sa isang plane sa rotation frequency na 1350 rpm, gamit ang dalawang measurement runs (ang classic method ng influence coefficients). Ang buong protocol ng balancing ay ibinigay sa Appendix 1.

Ang balancing procedure ay binubuo ng mga sumusunod na operasyon:

  1. Sa panahon ng unang run (initial state), ang amplitude at phase ng vibration sa propeller rotation frequency ay natukoy.
  2. Sa panahon ng pangalawang run, ang amplitude at phase ng vibration pagkatapos mag-install ng trial mass na may kilalang weight sa propeller ay natukoy.
  3. Batay sa mga resulta ng pagsukat na ito, ang software ay kinalkula ang mass at installation angle ng corrective weight sa plane 1, kinakailangan para sa kompensasyon ng propeller imbalance.

Result: Pagkatapos mag-install ng corrective weight na 40.9 g, ang vibration ay bumaba mula 6.7 mm/sec to 1.5 mm/sec. Sa ibang speed modes, ang vibration na nauugnay sa propeller imbalance ay nanatiling loob ng 1–2.5 mm/sec.

Ang verification ng balancing quality sa flight ay hindi isinagawa dahil sa aksidenteng pinsala sa propeller sa panahon ng training flight.

Malaking deviation mula sa factory balancing. Dapat itong pansinin na ang resulta na nakuha sa panahon ng field balancing ay malaking pagkakaiba mula sa resulta ng balancing na isinagawa sa manufacturing plant:

  • Ang vibration sa propeller rotation frequency pagkatapos ng field balancing sa lugar ng permanent installation (sa output shaft ng Su-29 gearbox) ay nabawasan ng mahigit 4 times kumpara sa initial state (i.e. kumpara sa factory-balanced condition);
  • Ang nagpapasarang badyang nakalugan sa panahon ng pagsasalin sa larangan ay naglipat ng humigit-kumulang 130° kumpara sa nagpapasarang badyang nakalugan sa pabrika ng pagmamanupaktura (MT-Propeller).

Ang nagpapasarang badyang nakalugan sa pabrika ng pagmamanupaktura ay not removed mula sa propeller sa panahon ng karagdagang pagsasalin sa larangan.

Ang mga dahilan para sa ipinahiwatig na pagkakaiba ay maaaring maging ang mga sumusunod:

  • mga kamalian ng sistema ng pagsusukat ng balancing stand sa pabrika ng pagmamanupaktura (ang dahilang ito ay lumilitaw na ang pinakamababang posibilidad);
  • mga error sa geometry (hindi tumpak) ng mga ibabaw ng pagkabit ng spindle ng balancing machine sa pabrika ng pagmamanupaktura, na nagdudulot ng radial runout ng propeller sa spindle;
  • mga error sa geometry (hindi tumpak) ng mga ibabaw ng pagkabit ng output shaft ng gearbox sa sasakyang panghimpapawid na Su-29, na nagdudulot ng radial runout ng propeller kapag naka-install sa shaft ng gearbox.

3.5. Mga Konklusyon

3.5.1.

Ang pagsasalin ng propeller ng sasakyang panghimpapawid na Su-29 sa isang eroplano sa dalas ng pag-ikot ng propeller na 1350 rpm (70%) ay nagbigay-daan sa pagbabawas ng vibration sa dalas ng pag-ikot ng propeller mula sa 6.7 mm/sec sa paunang estado hanggang 1.5 mm/sec pagkatapos ng pagsasalin. Ang vibration na nauugnay sa imbalance ng propeller sa ibang mga speed mode ng engine ay bumaba rin ng malaki at nananatiling nasa loob ng 1–2.5 mm/sec.

3.5.2.

Upang linawin ang mga dahilan para sa mga unsatisfactory na resulta ng pagsasalin ng propeller sa pabrika ng pagmamanupaktura (MT-Propeller), kinakailangan na suriin ang radial runout ng propeller sa output shaft ng engine gearbox ng sasakyang panghimpapawid na Su-29.

Kabagin 1: Balancing Protocol

PROTOKOL NG PAGBABALANSE

MTV-9-K-C/CL 260-27 propeller ng sasakyang panghimpapawid na Su-29 aerobatic

1. Customer: V.D. Chvokov

2. Lugar ng pagsasaayos: Output shaft ng Su-29 gearbox

3. Uri ng propeller: MTV-9-K-C/CL 260-27

4. Paraan ng pagsasalin: Nakalugan sa lugar (sa sarili nitong mga bearings), isang eroplano

5. Balancing RPM: 1350

6. Device na ginagamit sa pagsasalin: "Balanset-1", serial no. 149, Vibromera

7. Mga pamantayan na ginamit: ISO 1940-1 — Mga pangangailangan sa kalidad ng balanse para sa rigid rotors.

8. Date: 15.06.2014

9. Buod ng mga resulta ng pagsasalin:

#MeasurementVibration, mm/secImbalance, g·mm
1Bago ang pagsasalin *6.76135
2Pagkatapos ng pagbabalanse1.51350
ISO 1940 tolerance para sa klase G 6.31500

* Ang pagsasalin ay isinagawa nang nananatiling nakalugan ang factory-installed na nagpapasarang badya sa propeller.

10. Findings:

10.1. Ang nananatiling vibration (imbalance) pagkatapos ng pagsasalin ng propeller sa Su-29 gearbox output shaft ay nabawasan ng higit sa 4 na beses kumpara sa paunang estado.

10.2. Ang mga parameter ng nagpapasarang badya (masa, anggulo) ay malaking naiiba mula sa mga nakalugan ng manufacturer (MT-Propeller). Isang karagdagang nagpapasarang badya na may bigat na 40.9 g ay nakalugan, naglipat ng 130° mula sa factory weight. Ang factory weight ay hindi inalis.

Upang matukoy ang partikular na dahilan, kinakailangan na:

  • suriin ang sistema ng pagsusukat at geometric accuracy ng spindle mounting sa balancing machine ng manufacturer;
  • suriin ang radial runout ng propeller sa Su-29 gearbox output shaft.

Executor:

Pangunahing Espesyalista, Vibromera
V.D. Feldman

Mga Madalas Itanong

Ano ang field propeller balancing at bakit ito mahalaga?

Ang balancing ng propeller sa bukid ay isinasagawa na may kasal ng propeller sa sasakyan, tumatakbo sa operational speed. Hindi tulad ng static na balancing sa pabrika (ginawa bukod sa sasakyan), ito ay isinasaalang-alang ang tunay na kondisyon ng pag-install: mga toleransya ng gearbox, geometry ng pag-mount, at ang kumpletong dynamic system ng sasakyan. Sa aming kaso ng Su-29, ang korektibong bigat na kinakailangan sa bukid ay inilipat ng 130° mula sa timbang na naka-install sa pabrika — na nagpapakita na ang balancing sa pabrika lamang ay maaaring hindi sapat para sa optimal na resulta.

Anong equipment ang kailangan para sa aircraft propeller balancing?

Ang Balanset-1A balancing kit ay kasama ang vibration sensor (accelerometer), isang laser phase angle sensor (tachometer), isang USB interface unit para sa digital signal processing, at isang computer na tumatakbo ng balancing software. Ang mga sensor ay naka-mount sa engine gearbox housing gamit ang magnetic stand at bracket. Ang isang reflective tape mark sa isang propeller blade ay nagsisilbing phase reference.

Paano napili ang balancing RPM?

Ang rotation frequency para sa balancing ay dapat magbigay ng maximum detuning mula sa natural frequencies ng structural elements ng sasakyan (engine suspension, propeller blades, sasakyan sa chassis nito). Bilang karagdagan, ang piniling RPM ay dapat magbunga ng stable na vibration measurements sa amplitude at phase mula sa run hanggang run. Para sa Yak-52, 1150 rpm (60%) ang napili; para sa Su-29, 1350 rpm (70%).

Anong vibration levels ang katanggap-tanggap pagkatapos ng balancing?

Ayon sa ISO 1940 para sa Class G 6.3, ang residual imbalance ay hindi dapat lumampas sa 1500 g·mm. Sa praktikal na karanasan, magandang resulta ay nagbubunga ng vibration sa ibaba ng 2.5 mm/sec RMS sa propeller rotation frequency. Sa Su-29, ang balancing ay nakamit ng 1.5 mm/sec na may 1350 g·mm residual imbalance — sa loob ng ISO tolerance.

Maaari bang alisin ng pagbabanse ng propeller ang lahat ng vibrasyon ng aircraft?

Hindi. Ang vibration spectrum ng isang piston aircraft ay naglalaman ng mga bahagi mula sa crankshaft, piston group, air compressor drive, at structural resonances. Ang aming Yak-52 analysis ay nagpakita na kahit ganap na pagtanggal ng propeller imbalance ay magbabawas lamang ng total vibration ng hindi higit sa tungkol sa 1.5 beses sa karamihan ng operating modes. Sa 82% at 94% modes, ang 2nd crankshaft harmonic ay nanguna ng total vibration ng factor na 3–7 higit sa propeller component.

Gaano kadalas dapat balansehin ang mga propeller ng aircraft?

Ang mga propeller ay dapat balansehin sa panahon ng major inspections, pagkatapos ng repairs o damage, at kapag napansin ang excessive vibration. Ang aerobatic aircraft ay maaaring mangangailangan ng mas madalas na balancing dahil sa mas mataas na stress loading. Ang periodic vibration monitoring gamit ang spectral analysis (available sa Balanset-1A software) ay maaari ring magsilbi bilang diagnostic tool para sa engine condition assessment.

Anong mga modelo ng Balanset ang makukuha para sa propeller balancing?

Nag-aalok ang Vibromera ng maraming modelo na angkop para sa propeller at rotor balancing: ang Balanset-1A (€1,975) ay isang dual-channel portable system na ginamit sa pag-aaral na ito; ang Balanset-1A OEM (€1,735) ay isang integration-ready version para sa workshops at maintenance organizations; ang Balanset-4 (€6,803) ay isang four-channel system para sa complex multi-plane balancing tasks. Lahat ng modelo ay kasama ang spectral vibration analysis capability at suportado ng vibration sensors, laser tachometer, magnetic mounting hardware, at PC software.

Maaari bang magsagawa ang Vibromera ng on-site propeller balancing bilang serbisyo?

Oo. Bilang dagdag sa pagmamanupaktura at pagbebenta ng balancing equipment, nag-aalok ang Vibromera ng field balancing services para sa rotating machinery. Para sa mga organisasyon na hindi nangangailangan ng kanilang sariling balancing equipment, o para sa mga komplikadong one-time na gawain, ang mga espesyalista ng Vibromera ay maaaring magsagawa ng on-site dynamic balancing gamit ang parehong Balanset instrumentation na inilarawan sa ulat na ito. Ang mga katanungan tungkol sa serbisyo ay maaaring ipadala sa pamamagitan ng contact page.