Самолёт Шагман-1.

[SinglFather]

И еще Владимир Павлович, это специально для Вас.

На снимках ременный редуктор в сборе с двигателем. Расстояние между стартерной шестерней и ведомым шкивом 3 мм. Двухрядный подшипник шкива не имеет люфта, искусственно создан небольшой натяг.
Это серийный ременный редуктор Данилюка.
Вал двигателя не имеет возможности осевого перемещения более чем на 0,05 мм.
Внутренняя сторона шкива (со стороны стартерной шестерни) покрашена красной краской.

На втором снимке вид спереди. На стартерной шестерне след от краски. Ведомый шкив цеплял за стартерную шестерню.
На двигателе установлен ДВУХЛОПАСТНОЙ винт, тщательно отбалансированный, с проверенной геометрией.
Когда двигатель стоял на самолете, три здоровых мужика "гнули винт" пытаясь притянуть шкив к стартерной шестерне. Получилось загнуть только на 0,5 мм.
Анализ ситуации позволил сделать вывод, что шкив цепляет за шестерню в результате вибрации двигателя.
По грубой оценке сила, которая "гнет винт" исчисляется ТОННАМИ!

При установке на редуктор трехлопастных винтов такого эффекта не наблюдается.

Пожалуйста, ваше резюме?

 

[Lapshin]

Вы, вероятно, видите во мне оракула, или волшебника, способного дать ответ на любой вопрос со слов, или по паре фото.
Однако, попробуйте получить от врача курс лечения по телефону, или интернету : никто не возьмет на себя такой смелости - кроме шарлатанов, конечно.
     Так и здесь: данные мною общие  рекомендации безукоризненны и позволяют избежать многих ошибок - но достаточными, гарантирующими результат, их назвать нельзя, т.к. много факторов способны сделать неработоспособной самую совершенную конструкцию.
     И если здесь вы возились долго и не смогли найти истинной причины - смешно требовать этого от кого бы то ни было, представив то, что представлено; если замена винта на трехлопастный сняла проблему - слава Богу; только не уверяйте никого, что это произошло в связи с "эффектом Джанибекова" - это не так.
    А редуктора, подобные Вашему, мне и самому приходилось делать неоднократно; и работали они именно в связке с двухлопастными винтами: если бы проблемы с вибрациями возникли хоть однажды - мог бы поделиться результатами анализа причин и методами лечения. Других летательных аппаратов с подобными трансмиссиями, как, очевидно, догадываетесь - видимо-невидимо, особенно  МДП .
P.S. На нижнем снимке видны следы краски от шкива на нескольких зубьях - имеются ли такие же с противоположной стороны? Как сориентирован окрашенный участок относительно коленвала двигателя?
     Сразу не пришло в голову, но более тщательное рассмотрение снимка привело к следующим мыслям. Если передаточное число редуктора не является целым ( 2...3 и пр.), вибрации винта с любой частотой приводили бы к окрашиванию каждый раз различного участка зубчатого колеса: окрашивание в фиксированном же месте может говорить, что вибрации происходят не с винтовой, а с моторной частотой, т.е. жестко связаны с положением коленвала двигателя. Тогда точно, " дело было не в бобине"- хотя действительную причину по столь косвенным признакам определить не представляю возможным.

 

[SinglFather]

P.S. На нижнем снимке видны следы краски от шкива на нескольких зубьях - имеются ли такие же с противоположной стороны? Как сориентирован окрашенный участок относительно коленвала двигателя?
Сразу не пришло в голову, но более тщательное рассмотрение снимка привело к следующим мыслям. Если передаточное число редуктора не является целым ( 2...3 и пр.), вибрации винта с любой частотой приводили бы к окрашиванию каждый раз различного участка зубчатого колеса: окрашивание в фиксированном же месте может говорить, что вибрации происходят не с винтовой, а с моторной частотой,... 

Вот и я о том же. Только вибрация не с моторной частотой, а ниже. Думаю, что на разностной частоте вращения коленвала и винта. Причём шкив потерт по всей окружности, и это не совсем понятно.
Передаточное отношение 2,83:1.
На шестерне следы краски есть и с другой стороны, но как-то не очень симметрично.
Потертость приблизительно на 30 градусах от ВМТ первого цилиндра против часовой стрелки, если смотреть как на нижнем снимке. Двигатель вращается тоже против часовой стрелки.

 

[Lapshin]

вибрация не с моторной частотой, а ниже. Думаю, что на разностной частоте вращения коленвала и винта. Причём шкив потерт по всей окружности, и это не совсем понятно.
Передаточное отношение 2,83:1. Следы краски есть и с другой стороны. 

Судя по окрашиванию, частота может быть только кратной частоте двигателя - шкив качается относительно зубчатого колеса ( или наоборот) так, что в течение каждого ( возможно, и не каждого) полуоборота торец шкива касается торца зубчатого колеса, окрашивая его всегда в двух тех же самых местах; окружность шкива, естественно, потерта  вся, т.к. каждому соприкосновению соответствует разное положение шкива из-за некратности передаточного числа.
     Тогда картина может складываться следующим образом: колебательная система "плита- подшипниковый узел шкива- шкив- воздушный винт" имеет собственную частоту, близкую к частоте двигателя, работающего в длительном ( необязательно - может быть, и в другом) режиме - на этом режиме вынужденные колебания, сообщаемые системе двигателем, совпадают с собственной частотой системы, и с каждым периодом колебаний ей придается дополнительная энергия, увеличивающая амплитуду ее колебаний - при этом и возникают заметные деформации, на которые в статике потребовались бы тонны нагрузки ( как мост, падающий от идущей в ногу роты солдат). Замена воздушного винта ( с другой массой) в этом случае изменила бы собственную частоту колебательной системы, отдалив ее от основных режимов двигателя.
Вот такие рассуждения - исходными данными для них послужили Ваши же слова и фото.   

 

[SinglFather]

Владимир Павлович, всё это и логично и правильно и понятно. Но меня интересует такой вопрос.
Винт-то двухлопастной, а эффект, как будто его масса равномерно распределена по окружности вращения. У коленвала двигателя была недостаточна масса противовесов и и эпюра колебаний на конце оси вала (без винта) представляла собой эллипс с соотношением его осей 7:1 с максимальной амплитудой по направлению движения поршней.

Теперь представим, что ось лопастей винта и направление вектора максимального ускорения, вызванного дисбалансом двигателя (неуравновешенные моменты) лежат в одной плоскости. Т.е. возникают силы инерции, которые пораждают изгибающий момент в упругих элементах связки двигатель-винт, поскольку в таком положении у винта момент инерции максимален, - максимален и изгибающий момент.  Т.е. в этот момент проиходит касание шкива и шестерни.
Если в том же положении коленвала винт изменил свое положение на 90 градусов, то изгибающий момент не может быть максимальным потому, что минимален момент инерции винта в плоскости, перпендикулярной оси расположения лопастей.
Из изложенного следует, что и шкив и шестерня должны касаться друг друга только тогда, когда и у винта и у двигателя моменты инерции совпдут.
Но шкив (на котором находится винт) касается шестерни по всей окружности. Вот это меня и удивляет.

Надеюсь, что изложенное можно понять.

Хотелось бы, чтобы Вы вникли и ответили не используя штампы.

 

[Lapshin]

Хотелось бы, чтобы Вы вникли и ответили не используя штампы.

Где, интересно, в моих словах использованы штампы?
Для более правильного понимания моей версии попробуйте представить себе всю систему за ремнем в виде неподвижных грузов с теми же упругостями, кроме того, винт представьте себе в виде гирьки, равной с винтом, массы. Тогда колебания работающего мотора будут точно также возбуждать колебания в системе "шкив- плита- подшипниковый узел- винт" - и точно так же шкив будет приходить в соприкосновение с зубчатым колесом в районе тех же зубьев. Теперь начните вращать винт и шкив с ЛЮБОЙ, некратной частоте вращения коленвала, частотой - краска на шкиве неизбежно пооботрется по всей окружности, спустя некоторое количество оборотов: все предельно ясно - даже и не пойму, как иначе можно истолковать. Количество лопастей ( из дальнейшей Вашей информации) здесь уж точно не является определяющей величиной - иначе, наоборот, краска на шкиве протиралась бы лишь в одном месте и равномерно распределялась бы по всем зубьям колеса - или, в смешанном случае, (когда играла бы роль не частота коленвала, или винта, а их сумма, или разность), были бы окрашены все зубья и протерта вся окружность шкива. Получившаяся же картина, в принципе, позволяет полностью исключить винт в качестве причины вибрации.
Ваша же версия, увы, основана на предположениях, входящих в противоречие с реальностью:

представим, что ось лопастей винта и направление вектора максимального ускорения, вызванного дисбалансом двигателя (неуравновешенные моменты) лежат в одной плоскости. Т.е. возникают силы инерции, которые пораждают изгибающий момент в упругих элементах связки двигатель-винт, поскольку в таком положении у винта момент инерции максимален, - максимален и изгибающий момент.  Т.е. в этот момент проиходит касание шкива и шестерни.

: если мы сделаем такое предположение, мы вынуждены будем признать, что такое может получиться лишь на одном обороте - уже на следующем обороте взаимное расположение коленвала и осью, проходящей через ЦМ лопастей, будет иным и повторится лишь через много-много (283) оборотов двигателя. Столь редкое явление никак не сможет послужить причиной.
Кстати, надеюсь, двигатель и редуктор у вас связаны между собою жестко и амортизаторы подрессоривают всю систему "двигатель- редуктор- винт"?

 

[Petr 663]

Не знаю что там с винтом, но как вибрируют и отваливаются такие вот облегченные зубчатые венцы , я видел. Легко проверить, полоски картона (несколько штук по периметру)подвести к зубчикам и прикрепить к картеру.

 

[SinglFather]

Кстати, надеюсь, двигатель и редуктор у вас связаны между собою жестко и амортизаторы подрессоривают всю систему "двигатель- редуктор- винт"? 

Да это так.

Однако Владимир Павлович, я не могу представить себе винт в виде гирьки, потому, что момент инерции винта по оси, расположенной вдоль лопастей, значительно меньше, чем момент инерции винта по оси расположенной перпендикулярно лопастям, и на этот вращающийся винт воздействует вибрация от работающего двигателя.
Если, как Вы предлагаете, представить винт в виде системы неподвижных грузов, то действительно шестерня вибрирующего двигателя будет чертить по всей окружности шкива, но тогда нужно признать, что некоторые вопросы остаются без ответа.  В частности, откуда берется сила, изгибающая ось винта с частотой, не совпадающей с оборотами двигателя и оборотами винта? Откуда возникают колебания на двигателе с частотой 2 - 3 герца? И почему резонансы на оборотах двигателя 1680, 2940, 4160 не кратны друг другу.

В принципе проблема решена балансировкой КВ двигателя, всё остальное имеет чисто познавательный интерес. Вы видимо не смотрели предшествующую информацию на ветке. Обсуждение процесса балансировки происходило в другом месте: «Опрос РМЗ-500», этого Вы не могли знать. Если интересно, можете посмотреть по ссылке:   
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1185652233/570
Благодарю Вас за участие в обсуждении.

 

[Lapshin]

Откуда возникают колебания на двигателе с частотой 2 - 3 герца? И почему резонансы на оборотах двигателя 1680, 2940, 4160 не кратны друг другу. 

Как видите, рассуждения оказались верными. Насчет же остальных вопросов ответить без знания всех обстоятельств затруднительно: наводок типа окрашенных зубьев не приведено, а гадание - неблагодарное занятие: можно лишь сказать, что в системе имеются такие собственные частоты.
Вот, для минимизации подобных рисков и высказаны правила, соблюдая которые, можно снизить энергию возможных резонансов, оставив одни упругие элементы - амортизаторы, подобрав жесткость которых, можно увести собственную частоту из рабочего диапазона.

 

[SinglFather]

Два дня рабираюсь с расходом топлива. Ранее, при полете на скорости 90 км/ч расход составлял 6-7 литров в час. Сейчас расход в районе 14 литров.

За время прошедшее после первого замера были выполнены следующие мероприятия.

1. Уменьшен угол установки винта. Время разбега сократилось до 4 сек (до момента отрыва). Затем угол установки был увеличен до состояния, когда время разбега увеличилось до 6 сек. При первоначальной установке двигатель "выходил на режим" только после разгона до 20 км/ч.

2. Подняты на одно деление дозирующие иглы карбюраторов. После этого двигатель стал работать без обогатителя при температуре прогрева 35 гр. Свечи имеют темно-коричневый цвет.

3. Установлены воздушные фильтры. Сетка женского нейлонового чулка растянута в один слой на диаметре карбюратора 50 мм.

4. На двигатель установлен воздухозаборник для охлаждения. Площадь сечения на входе около 300 кв.см. Находится в процессе доработки. Максимальная температура переднего цилиндра (напоминаю, винт тянущий) 120 град. заднего - 102 град. На крейсерском режиме при 5000 об/мин передний - 110, задний - 98, на холостых оборотах передний - 92, задний 94.  До установки воздухозаборника замеренное аэродинамическое качество самолета составляло 10 -11 (в зимнее время), сейчас 8 - 9.

5. Внесены изменения в выхлопную трубу (резонатор), с целью получения более линейной дроссельной характеристики для устранения подхвата. Снижение мощности на оборотах 6200 не замечено. На оборотах 4200 - 5700 мощность подросла.

6. Произведена балансировка коленчатого вала. В результате увеличился объем картера на 8 куб. см. для каждой половины, что приблизительно составляет 1,5% от объема при положении поршня в НМТ. В результате балансировки падения мощности на оборотах 5000 и выше не замечено. 

Хотелось бы получить по каждому из пунтов мнения тех, кто реально сталкивался с ростом расхода топлива после выполнения хотя бы одного из перечисленных действий.

 

[argentavis]

2. Подняты на одно деление дозирующие иглы карбюраторов. После этого двигатель стал работать без обогатителя при температуре прогрева 35 гр. Свечи имеют темно-коричневый цвет.

Ну это факт что смесь значительно обогатилась. Свеча должна быть светло-коричневой. На таком диаметре даже капроновый чулок даст дополнительное сопротивление.  Потробуйте расширительную насадку сделать. Можно даже из консервной банки паяльником спаять и тот же чулок в два слоя надеть и то лучше будет. А иглы возможно обратно опустить надо. Ну и из моего мотоциклетного опыта, если с опущеными иглами хуже, то в главный жиклёр можно вставить кусочек медного провода 0.2-0.3мм и загнуть кончики в виде булавочной головки с обоих концов жиклёра, таким образом чтобы он там не болтался. Если станет лучше, заменить жиклёр (я вытачивал новые) с другим уменьшенным на это сечение размером отверстия.
Что касается других изменений, повлиявших на аэродинамическое качество пока не берусь судить, но очевидно, это тоже имеет значение. Но двигатель в первую очередь, я так думаю. На всех своих бывших карбюраторных транспортных средствах, со временем, по мере износа двигателя приходилось корректировать сечения главных жиклёров. Видимо это связано со снижением герметичности поршневых колец. Вы перебирали движок, поршни из цилиндров вытаскивали?

 

[SinglFather]

Вы перебирали движок, поршни из цилиндров вытаскивали? 

Да. Кольца заменены.
Если опустить иголки, появляется зона сильного обеднения смеси на малом газе. В процессе прогрева двигателя приходится использовать обогатитель до температуры 60 - 70 градусов. Во-первых это очень неудобно, приходится его постоянно дергать, во-вторых двигатель трясёт. При даче РУДа на 50% холодный двигатель работает устойчиво, но слишком высокие обороты. А проволочку в жиклёрах попробую. Делал так на Жигулях, расход получал 6 - 6,5 л. на 100 км.

 

[argentavis]

Да. Кольца заменены.

Приработаются получше будет, но всё равно, жиклёры уже надо корректировать однозначно. Если иглы приходится поднимать из-за провала состава смеси, а при поднятых иглах смесь богатая  значит жиклёры душить надо. Из-за этого и мощность падает. Но осторожно. Если будет детонация появляться значит лишнего придушены. Когда подберёте точный диаметр проволочки, тогда и новые жиклёры выточить можно. Но сначала обкатать надо немного движок, а то потом может оказаться ничего и делать не надо. Экспериментатор должен быть в меру ленивым, чтобы не делать лишнего и не копаться в мелочах ;D

 

[SinglFather]

Мне кажется жиклёры рассверлены. Для начала попробую опустить иголки. Обрежу воздухозаборник, что бы не тормозил - хуже не будет, двигатель явно недогрет. Увеличу углы установки лопастей винта.  Жиклеры пока трогать не буду потому, что расход был 6 - 7 л/час, и жиклеры сейчас те же.
Подумаю, как увеличить площадь сеток на фильтрах. В совокупности это должно что-то дать.

Я вот думаю, что могли повлиять переделки резонатора. Если имеет место не полный дозаряд, то часть смеси выплёвывается вместе с выхлопными газами.  Нужно думать как это проверить.

 

[argentavis]

Если имеет место не полный дозаряд, то часть смеси выплёвывается вместе с выхлопными газами. 

Имеете в виду поджатие заряда обратной волной? Это поджатие проявляется на частоте вращения, на которой необходимо поднятие мощности, и на состав смеси никак не влияет. Часть смеси в двухтактнике, так или иначе на определённых частотах всё равно неизбежно выплёвывается,  а вот даже незначительное сопротивление на впуске да,  и здесь без корректировки не обойтись! Здесь может повлиять даже расположение впускного отверстия карба. Если перед отверстием по потоку находится какой нибудь выступ или перегородка, это уже зона разрежения, при том что поплавковая камера может быть со стороны потока. Получится обогащение за счет давления через отверстие утопителя поплавка. А если сделать наоборот прикрыть карб щитком, а на впускное отверстие, поставить  патрубок для забора набегающего воздуха, произойдёт обеднение смеси из-за увеличения подачи воздуха (обратное действие обогатительной засл.
Вот такая логика. В принципе жиклёры можно и не трогать, а поиграть с этими ньюансами.

 

[SinglFather]

Имеете в виду поджатие заряда обратной волной? Это поджатие проявляется на частоте вращения, на которой необходимо поднятие мощности, и на состав смеси никак не влияет. 

Не влияет-то, не влияет, но наполнение цилиндров ухудшает, поэтому приходится добавлять РУД. А это значит, что компенсируем снижение мощности добавлением смеси. Вот он и дополнительный расход.

Меня интересует такой вопрос. Сегодня опустил иголки, и по ходу дела просматривая карбюратор обратил внимание, что в заслонке (карбюратор Микуни, заслонка в виде поршня) имеется отверстие диаметром около 5 мм, через которое пространство над заслонкой сообщается с пространством дифузора (под заслонкой). Это отверстие может быть или открыто или закрыто, в зависимости от того, в каком положении находится фиксатор троса. Хотелось бы узнать как правильно?
Обрезал воздухозаборник, и прижал его к двигателю. Толком проверить не было возможности, но показалось, что полетел веселей. Завтра, если будет погода, проверю.

 

[argentavis]

Заслонка никогда не бывает полностью закрыта, иначе холостых не будет. Обычно заслонка опускается до возможного минимума и регулируется качество смеси. Сначала обедняется до появления перебоев , потом добавляется до четкой работы двигателя. Обороты при этом могут возрасти из-за правильного соотношения качества заряда и улучшения сгорания топлива. Потом заслонка опускается до штатного минимума холостых оборотов, и опять корректировка качества. В старых карбюраторах с плоской заслонкой, на холостых под заслонкой щель может быть высотой около миллиметра и шириной около 10. Это не очень удобно, бывает что при износе заслонки холостые плавают. Здесь видимо для холостых сделано специальное отверстие, благодаря чему повышается точность регулировки холостых. Поэтому оно может быть частично перекрыто. Всё будет зависеть от требуемых холостых оборотов.  Если оно будет полностью перекрыто, двигатель заглохнет.
Можно фото двигателя со стороны воздухозаборника?

 

[SinglFather]

Завтра возьму с собой фотоаппарат.
Заслонка у Микуни представляет собой поршень, а точнее цилиндр с перегородкой. В этой перегородке в середине отверсие для дозирующей иглы, и рядом сквозное отверстие. Сверху на перегородку двумя болтиками М-3 прикручивается фиксатор (держатель) троса в виде перевернутого грибка. В шляпке отверстие. Это отверстие можно совместить с отверстием в перегородке. Тогда будет сквозное отверстие между полостью дифузора и пространством над перегородкой, закрытым сверху крышкой карбюратора в которую вкручен регулировочный упор троса и проходит трос.
Если воздух будет поступать в это отверстие, то только через оболочку троса и щели. Смысл этого отверстия непонятен. Сегодня перевернул держатели так, что отверстия перекрылись, и никаких изменений не почувствовал. Может быть это отверстие для смазки троса?

 

[argentavis]

А я понял что в нижней части юбки заслонки. Может быть для смазки троса, надо посмотреть.

 

[SinglFather]

Это воздухозаборник после того, как его уменьшил. Был в четыре раза больше.