Источник: avtopulsar.ru

Показать больше

Остановить вибрацию! — Model Airplane News

Балансировка RC Prop Made Easy.

Меня часто спрашивали: «Нужно ли балансировать опору?» и быстрый ответ всегда «Да!» Правильно сбалансированный винт даст вам больше оборотов от газовых, тлеющих и электрических двигателей. Сбалансированный винт уменьшит износ вашего самолета за счет значительного снижения вибрации, что приведет к уменьшению преждевременного выхода из строя всех компонентов и тем самым продлит срок службы вашего самолета. Вы должны делать это на каждом реквизите, на каждом. Сегодня на рынке представлено несколько типов балансиров, которые отлично справятся с балансировкой пропеллеров разного размера. Независимо от того, что вы используете, процедура балансировки будет одинаковой для всех.

1: РАЗМЕР ОТВЕРСТИЯ

Первым шагом является увеличение отверстия вала до размера, подходящего для вашего двигателя. Если вы сначала отбалансируете опору, а затем расширите отверстие, вам придется вернуться и снова отбалансировать опору, поэтому сэкономьте время, балансируя потом. Лучший способ сделать это — использовать хорошую ручную развертку, потому что она будет сохранять концентричность отверстия.

Далее у вас должен быть балансир винтов, и лучшим из них является балансировщик винтов Tru-Spin от Du-Bro Products. По разумной цене вам нужно правильно собрать его, следуя инструкциям, а затем обязательно настроить его так, чтобы балансировочная оправка была ровной.

2: ПОИСК ТЯЖЕЛОГО ЛОПАТА

Второй шаг — поместить опору на балансир в горизонтальное положение, чтобы определить, с какой стороны находится тяжелое лезвие.

3: СНЯТИЕ МАТЕРИАЛА

Для балансировки гребного винта обычно используются два метода. Первый включает в себя облегчение тяжелой лопасти до тех пор, пока пропеллер не уравновесится близко к горизонтальному положению. Используйте лезвие бритвы или наждачную бумагу, чтобы удалить небольшое количество материала, перепроверив баланс. Не забудьте вытереть пыль или стружку перед повторной проверкой баланса.

4: ДОБАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА

Второй способ требует добавления материала, как правило, прозрачной аэрозольной краски или тонкого клея CA с небольшим количеством кикера на более светлую сторону лезвия, пока оно не уравновесится в горизонтальном положении. Вы хотите использовать быстросохнущую краску и подождать, пока она высохнет, потому что после высыхания она будет немного светлее. Чтобы ускорить процесс сушки, я использую фен. Оба способа будут работать хорошо; Обычно я удаляю материал с лезвий из стекловолокна/нейлона и углеродного волокна, используя метод добавления к деревянным лезвиям.

5: ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ БАЛАНСИРОВКА

Как только тяжелая лопасть будет определена, а опора отбалансирована на уровне или в пределах 5-10 градусов в горизонтальной плоскости, вы можете перейти к следующему шагу.

6: БАЛАНСИРОВКА ВТУЛКИ

Поместите тяжелое лезвие вниз, чтобы опора заняла вертикальное положение. Проверьте, в какую сторону опора хочет опуститься к горизонтали, в какую бы сторону она ни упала, вам нужно будет добавить немного толстого CA и кикера на противоположную сторону, чтобы опора могла балансировать в вертикальном положении.

7: ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ БАЛАНСИРОВКА

Теперь переместите опору в любое положение и посмотрите, останется ли она там. Если да, то у вас сбалансированная опора. Если нет, продолжайте регулировать количество CA на концентраторе, добавляя или шлифуя (на случай, если вы перестарались), пока это не произойдет. Возможно, вам также придется отрегулировать вес лезвия, чтобы точно настроить баланс.

8: МАРКИРОВКА СБАЛАНСИРОВАННОГО ВИНТА

После того, как винт отбалансирован, нанесите на него какую-либо отметку, чтобы вы знали, что он готов к полету. Я использую фломастер, чтобы написать букву «В» на втулке для баланса.

Для получения дополнительной информации о балансировочном станке Du-Bro Propeller Щелкните здесь

Воздушные винты для самолетов изготавливаются долговечными, прочными и способными выдерживать нагрузки во время полета. В зависимости от модели лопасти пропеллера весят от нескольких унций до нескольких фунтов. Скорости вращения и аэродинамические нагрузки, воздействующие на воздушный винт в полете, делают его восприимчивым к вибрации, даже если он имеет малейший дисбаланс.

Чрезмерная вибрация может исходить от двигателя самолета, воздушного винта, кока или их комбинации.

Чрезмерная вибрация, независимо от ее источника, может привести к ряду проблем. Виброизоляторы двигателя предназначены для фильтрации большей части вибрации, чтобы она не передавалась на планер, но они не устраняют ее полностью.

Неуравновешенный гребной винт, из-за которого двигатель вибрирует в опоре, изнашивает виброизоляторы. Трещины в планере могут образоваться в результате чрезмерной тряски. Трещины также могут образовываться на самом капоте, а также на коке или переборке кока.

Вибрация может привести к растрескиванию или ослаблению выхлопных соединений. В качестве иллюстрации важности баланса, когда речь идет о выхлопных системах, производители выхлопных систем PowerFlow фактически требуют динамической балансировки пропеллера для своих выхлопных систем, чтобы претендовать на расширенную гарантию.

Это еще не все. Вибрация сильно влияет на компоненты двигателя и может привести к преждевременному износу двигателя. Помимо создания механических проблем, вибрация также является источником стресса и усталости пилота.
Откуда это?

Частота вибрации дает представление о том, вызвана ли вибрация самим винтом или двигателем.

Вибрации учитываются по количеству вибраций на один оборот (гребного винта). Их называют «двумя», «половинными» и так далее. Единичная вибрация возникает при каждом обороте гребного винта и указывает на сам гребной винт или, в редких случаях, на коленчатый вал двигателя. Половинная вибрация возникает при каждом втором обороте гребного винта и обычно вызывается неисправностью цилиндра. Небольшая вибрация, возникающая с частотой более одного раза за оборот (две или более), обычно указывает на износ подшипников или неисправность вспомогательного оборудования, такого как генератор переменного тока.

Причины вибрации: двигатель и опоры

Как отмечалось выше, вибрация может возникать не от гребного винта, а от других источников. Виновником может быть двигатель и опоры двигателя.

Дисбаланс компрессии или цилиндр с чрезмерно низкой компрессией могут вызвать вибрацию. Сильный износ противовесов коленчатого вала также может вызвать вибрацию.

Изношенные виброизоляторы двигателя допускают чрезмерную вибрацию и могут привести к провисанию передней части двигателя.

Трещина опоры двигателя может вызвать сильную вибрацию.

Причины вибрации: вертушка

Вращатели, которые имеют утяжеление из-за производственного брака или ремонта, могут вызвать небольшой дисбаланс, вызывающий вибрацию. Положив спиннер на плоский стол и слегка покатав его, иногда можно обнаружить тяжелое пятно на спиннере. Если блесна каждый раз останавливается с одним и тем же местом на дне, вероятно, у нее тяжелое место. Блесна с тяжелым пятном может затруднить динамическую балансировку винта.

Передний конец спиннера должен быть совмещен с центром вращения пропеллера. Если кажется, что носовая часть кока качается, когда сторонний наблюдатель за пределами самолета во время работы двигателя, следует отрегулировать коки, ослабив крепежные винты и снова затянув их, пока коек прочно удерживается на месте.

Треснувшие или сломанные переборки кока также могут привести к раскачиванию кока. Рекомендуется внимательно осмотреть их, если обнаружены какие-либо дефекты.

Причины вибрации: гребной винт

Вибрация, исходящая от гребного винта, обычно вызывается дисбалансом масс. Дисбаланс массы возникает, когда центр тяжести гребного винта находится не в том же месте, что и центр вращения гребного винта. Обычно это вызвано удалением материала с лопастей для ремонта забоин или из-за разной степени эрозии лопастей. К счастью, это часто можно исправить балансировкой гребного винта и проверкой правильности траектории и индексации лопастей.

Статическая балансировка воздушного винта

Воздушные винты проходят статическую балансировку во время производства и в винторемонтных мастерских. Статическая балансировка — это процесс проверки равномерности распределения веса ступицы и лопастей. Это гарантирует, что гребной винт не будет подвергаться вращательному или изгибающему усилию из-за тяжелой области на одной из лопастей или ступице.

Во время статического баланса гребной винт устанавливается на оправку, опирающуюся на подшипники с низким коэффициентом трения, так что гребной винт может свободно вращаться с минимальной силой, необходимой для его перемещения. (См. фото 01, стр. 26.) 

Если пропеллер слегка повернуть, он должен оставаться в новом положении, в котором он был установлен, без движения задним ходом или продолжения вращения. Процесс аналогичен балансировке колеса в сборе.

Если в гребном винте или ступице существует дисбаланс, тяжелая область заставит гребной винт вращаться так, что тяжелая точка окажется на дне.

В некоторых мастерских гребной винт устанавливается в горизонтальной плоскости на вершине вала, имеющего индикатор, жестко подвешенный к нижней части монтажного вала. (См. фото 02, стр. 26.) 

Если при вращении гребного винта индикатор в нижней части вала наклоняется в одну сторону, а не остается в вертикальном положении, на гребном винте имеется тяжелая точка.

К ступице можно добавить или вычесть вес для статической балансировки большинства гребных винтов с регулируемым шагом. (См. фото 03, стр. 26.)

Гребные винты с фиксированным шагом статически сбалансированы путем удаления допустимого количества материала с тяжелой лопасти.

Статическая балансировка изначально регулируется при сборке гребного винта и уточняется после полной сборки и покраски гребного винта. Регулировка гребных винтов с противообледенительными («горячими винтами») производится после установки всех противообледенительных башмаков.

Дорожка лопасти воздушного винта

После статической балансировки и установки воздушного винта на самолет необходимо проверить дорожку каждой лопасти. След лезвия относится к пути, по которому проходит каждый конец лезвия. На идеальном винте гусеницы будут идентичными.

Траектория проверяется путем помещения твердого предмета рядом с лопастью гребного винта ближе к концу, чтобы лопасть гребного винта могла свободно вращаться мимо него, и отметки точного места, где кончик каждой лопасти проходит через объект. Разница между гусеницами не должна превышать 1/16 дюйма.

Самолет должен быть заблокирован, чтобы он не мог двигаться, и винт должен быть слегка прижат к двигателю, поскольку проверяется каждая лопасть, чтобы устранить осевой люфт упорного подшипника в двигателе. Лопасть, сбившаяся с пути, вызовет аэродинамический дисбаланс, потому что ее угол атаки будет отличаться от угла атаки другой лопасти или лопастей. Кроме того, разные траектории лопастей могут указывать на то, что гребной винт каким-то образом поврежден. Анализатор

Индексация гребного винта

Индекс гребного винта относится к месту на фланце коленчатого вала, где установлен гребной винт. Производители двигателей и планеров указывают, где должен быть установлен воздушный винт на фланце коленчатого вала с поршнем цилиндра № 1 в верхней мертвой точке такта сжатия. Как правило, на большинстве небольших самолетов с двумя лопастями и винтом фиксированного шага винт устанавливается так, чтобы верхняя лопасть была совмещена с отверстием для болта, предшествующим вертикальному положению, если смотреть со стороны винта. Это примерно соответствует положениям 2 и 8 часов.

Нет причин гадать, какая индексация правильная. В руководстве по техническому обслуживанию каждой модели самолета указаны места установки воздушного винта на фланце. Пропеллеры, установленные в неправильном месте на фланце, могут вызвать вибрацию.

Динамическая балансировка гребного винта

Динамическая балансировка гребного винта — это процесс проверки вибрации во время движения гребного винта. Пропеллер установлен на двигателе, и двигатель работает во всем диапазоне оборотов.

Динамическая балансировка выполняется с помощью датчика вибрации, установленного в верхней части двигателя, и фотодатчика, установленного таким образом, чтобы он хорошо видел заднюю часть лопастей воздушного винта. Датчик обнаруживает отражающий кусок ленты, прикрепленный к задней части одного из лезвий, каждый раз, когда он проходит через луч датчика. (См. фото 04 и 05, стр. 28.)

Датчик вибрации представляет собой акселерометр, содержащий кристалл, который определяет направление и силу каждой вибрации. Датчик откалиброван и считывает силу в дюймах в секунду (IPS). Эта информация вместе с расположением отражающей ленты фотодатчика передается на анализатор.

Анализатор, подключенный к обоим датчикам, собирает информацию о количестве и частоте любых вибраций, точно записывает число оборотов в минуту и ​​рассчитывает количество и расположение груза, который необходимо добавить для исправления дисбаланса. (См. фото 06, стр. 30.)

После запуска двигателя и гребного винта указанное количество груза помещается в место, заданное анализатором. Вес добавляется в соответствии с инструкциями производителя оборудования для балансировки гребного винта. Обычно пропеллер вращают вручную, чтобы отражающая лента совпадала с фотодатчиком. Число градусов, отображаемое на экране анализатора, отмечает место, требующее взвешивания. Измерение производится от акселерометра в направлении вращения винта, и место отмечается.

На самолетах с двигателями Lycoming груз обычно добавляется к одному или нескольким отверстиям на внешней части кольца стартера. На самолетах с двигателями Continental вес обычно добавляется за счет сверления отверстия в опорной плите кока. Болт AN3 или конструкционный винт № 10 с контргайкой и набором шайб большой площади используются для увеличения веса. На один винт допускается не более шести шайб.

Для устранения дисбаланса или, по крайней мере, доведения его до приемлемого уровня может потребоваться несколько прогонов, добавления и вычитания веса. Иногда, особенно с двигателями Lycoming, гиря не может быть размещена в месте, указанном анализатором, потому что в этом точном месте нет отверстия. В этом случае груз следует уменьшить вдвое и установить в двух разных отверстиях с каждой стороны целевого места.

Необходимо проверить установленные грузы на предмет достаточного зазора от стартера и других компонентов, потянув гребной винт вручную и убедившись, что груз не соприкасается с чем-либо при вращении вместе с гребным винтом.

Уровни вибрации обозначены по стандартной шкале. Уровень вибрации от 0 до 0,07 дюйма в секунду считается хорошим. От 0,07 до 0,15 IPS считается удовлетворительным. От 0,15 до 0,25 считается слегка грубым. От 0,25 до 0,5 — умеренно грубый. От 0,5 до 1,0 очень грубо, а от 1,0 до 1,25 считается опасным. 1,20 — максимально допустимый предел FAA для динамического дисбаланса.

Ошибки динамической балансировки

Лицо, выполняющее динамическую балансировку, должно использовать качественное, откалиброванное оборудование. Ошибочные показания датчика приведут к добавлению веса в неправильных местах.

Пропеллер и кок должны быть чистыми перед началом процедуры балансировки. Спиннеры также следует снимать и чистить изнутри, особенно гребные винты, для которых требуется смазка.

Гребные винты с регулируемым шагом должны быть смазаны и должным образом обслужены азотом до начала процедуры балансировки.

Наконец, погодные условия должны быть благоприятными. Точные показания лучше всего получаются, когда двигатель и воздушный винт работают в спокойном воздухе. Самолет должен быть направлен против дующего ветра не только для охлаждения двигателя, но и потому, что попутный или боковой ветер может повлиять на показания.

Устранение других проблем во время динамической балансировки 

Оборудование для балансировки гребного винта также можно использовать для устранения неполадок, когда кажется, что двигатель не развивает свою нормальную мощность.

Фототахометр дает точную индикацию оборотов двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке. Если двигатель не развивает полную номинальную мощность, требуется дальнейшее расследование. Выход ниже нормы указывает на неисправность двигателя или чрезмерный износ.

В большинстве самолетов используются механические тахометры. Эти тахометры редко бывают точными и могут показывать высокие или низкие значения по сравнению с фактическими оборотами двигателя. Фото тахометр более точен для устранения неполадок. Это также поможет определить, неправильно ли читает механический тахометр; и если да то на сколько.

Заключение

Большинство самолетов имеют по крайней мере небольшой дисбаланс винтов, даже если он не стал настолько серьезным, чтобы его заметил пилот. Всегда лучше устранять проблемы с вибрацией на ранней стадии, потому что они имеют тенденцию увеличиваться по мере износа.

Преимущества балансировки гребного винта значительно компенсируют затраты. Снижение вибрации помогает уменьшить износ и усталость, продлевая срок службы многих компонентов не только двигателя, но и самого планера.

Жаклин Шип выросла в авиационной школе; ее отец был летным инструктором. Она начала заниматься соло в 16 лет и получила сертификат CFII и ATP. Шипе также посетил Технологический институт Кентукки и получил лицензию на планер и силовую установку.