Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Monitoring of helicopter swash-plate wear using the FAM-C diagnosis method

Gębura Andrzej, Kowalczyk Henryk, Tokarski Tomasz, Handzel Kacper, Klimaszewski Sławomir Jerzy, Zgrzywa Franciszek

Diagnostyka

|

2022

|

Vol. 23, No. 1

art. no. 2022104

EN

Helicopter rotor dynamics (blade vibrations, ground resonance, influence of forward speed, etc.) play an important role in the wear and tear of the transmission system and power unit. Particularly fast wear of these components is to be expected in military helicopters in combat conditions, where the flight dynamics parameters are often exceeded. The FAM-C method developed at the Air Force Institute of Technology in Poland has been used to assess and monitor this wear. This method can be used to monitor damage to helicopter propulsion and transmission, where other "classical" methods are less effective due to a very complicated system of forces, variable as to the direction of amplitude and frequency, causing vibrations in closely spaced kinematic pairs. For this reason, vibroacoustic and thermal effects are created around these kinematic pairs, which interfere with each other. In a helicopter, the propulsion unit, including the power transmission unit, is at the same time the carrier unit. This has forced designers to construct a propulsion system with a much greater number of joints and bearing supports. This article presents the possibilities of the FAM-C method for monitoring of swash-plate main bearing wear. The swash-plates are not formally part of the helicopter's propulsion unit but are used to direct the thrust vector of the blades i.e., they direct the helicopter's power vector. Since during this process their components are observable by the FAM-C method, the authors found it necessary to include issues related to their diagnosis in this study. In the FAM-C method, the signal from the AC generator during the normal operation of the helicopter is processed. Analysis of this signal allows simultaneous monitoring of multiple engine and transmission components simultaneously. It does not require any separate sensors for this purpose - one "full-time" alternator or tachometer generator is - with proper collection and processing of the output voltage signal - the source of a whole range of diagnostic information. Thus, one generator is an observer of the technical condition of many elements of the power unit simultaneously. What's more, the signal can be collected from any place in the electrical network, which makes it possible to install the measuring system in safe locations, even while the power train is running. Some examples of diagnostic symptoms leading to wear detection are described. Research based on analysis of these findings with the use of the FAM-C method is described in the paper. In the FAM-C method, signal from the AC generator used in routine operation of the helicopter is processed. Signal analysis enables simultaneous monitoring of several engine and transmission elements. Some examples of diagnostic symptoms used to detect wear are described in the paper.

2

Assessing the potential replacement of mineral oil with environmentally acceptable lubricants in a stern tube bearing: an experimental analysis of bearing performance

Kowalski Jerzy, Leśniewski Wojciech, Piątek Daniel, Cuper-Przybylska Dominika

Polish Maritime Research

|

2021

|

nr 4

160--166

EN

This study compares the performance of a plain bearing, with a similar structure to a tail shaft stern bearing, lubricated with either mineral oil or an environmentally acceptable lubricant (EAL). The main characteristic of the bearing is its length/diameter ratio of <1. Measurements are carried out with the bearing operating under loads from 0.5 to 1 MPa and seven speeds ranging from 1 to 11 rev/s. The bearing lubricated with either mineral oil with a viscosity grade of 100 or an environmentally acceptable lubricant (EAL) with a viscosity grade of 100 or 150 is investigated according to the ISO standard. Bearing wear is simulated by increasing the clearance circle by 0.1 mm. According to the results obtained, the use of an EAL in place of mineral oil does not cause significant changes in the bearing performance, regardless of the value of the clearance radius. The pressure distribution in the oil film, bearing load carrying capacity, eccentricity and friction coefficient have similar values for the entire load and speed ranges considered, and the discrepancies in the results are within the range of the measurement errors. Only an increase in EAL viscosity causes significant changes in bearing performance and these changes comply with the general theory of lubrication.

3

Selected problems of diagnosing toothed gears in the aspect of developing hums system

Gębura A., Stokowski M.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 4

517--524

EN

A diagnostic FDM-A method, based on the measurement of modulation of constituent frequency of direct current (DC) generator pulsation as well as FAM-C method, established on the measurement of frequency modulation of alternating current (AC) generator, were developed in the Air Force Institute of Technology [3, 9-10]. The essence of their accuracy lies in "natural" synchronizing of sampling with angular speed of the observed kinematic pair – if the dynamic processes of the observed object accelerate, the sampling becomes faster too [9-10]. At the same time, around the "synchronization points", due to the clearance in the power transmission there is a certain natural oscillation between the observed kinematic pair and generator’s rotor − vibrations are created. These vibrations are called jitter [9, 23] and they constitute an additional supplement to this method, because they provide more information on resolution and accuracy. Moreover, the abovementioned method enables to define the level of subassembly abrasive wear and its location in the time of normal operation of the powerplant [9-10]. This method allows also detecting resonances of elements on the basis of observation of shape and relative position of characteristic sets, which i.e. enable to calculate the mechanical quality factor of kinematic pair − it is possible to establish the operation time of kinematic pair until entering the resonance degradation. Other numerous parameters associated with the assembly of power unit rotor were also outlined: rotor skew angle, level of frictional wear of bearing cage − lack of contact of bearing components, bearing assembly ovalisation.

4

Operational problems of high-speed foil bearings tested under laboratory conditions

Żywica G., Bagiński P.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2017

|

no. 2

19--24

EN

The article discusses several issues related to the operation of gas foil bearings. Such bearings can withstand operation under very difficult conditions, such as very high rotational speeds or elevated temperature. At high rotational speeds, they provide low vibration levels. However, at low speeds, their operation causes some problems that are rarely discussed in the literature. The long-term operation of a foil bearing at low speed can result in a rapid wear of bearing components and their damage. The article gives special attention to issues such as wear of mating surfaces, material selection, the considerable journal displacements occurring at changes in speed, load and temperature, high starting torque, and initial clamp load after assembly. The discussed problems are illustrated by means of practical examples. Gaining a thorough understanding of these problems is a key factor when determining application areas of foil bearings, taking into consideration their essential operational properties. This paper sums up experiences the authors gathered so far, especially the ones related to testing and manufacturing gas foil bearings as well as attempts of applying such bearings to various types of fluid-flow machinery.

PL

W niniejszym artykule omówiono zagadnienia związane z eksploatacją gazowych łożysk foliowych. Łożyska tego typu mogą pracować przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych, zapewniając niski poziom drgań wirnika. Podczas ich eksploatacji występują jednak pewne problemy, które nasilają się przy niskich prędkościach obrotowych. Może to powodować przyspieszone zużycie elementów łożyska prowadzące do ich uszkodzenia. W artykule zwrócono szczególną uwagę na: zużycie współpracujących powierzchni i dobór materiałów, przemieszczenia czopa występujące przy zmianach prędkości, temperatury i obciążenia oraz duży moment rozruchowy i zacisk wstępny. Omawiane problemy zostały poparte kilkoma przykładami. Znajomość tych zagadnień ułatwia określenie potencjalnych obszarów zastosowań łożysk foliowych oraz uwzględnienie ich rzeczywistych właściwości eksploatacyjnych. Artykuł stanowi podsumowanie dotychczasowych doświadczeń autorów związanych z rozwojem metod badania i wytwarzania gazowych łożysk foliowych oraz próbą ich zastosowania w różnego typu maszynach przepływowych.

5

Monitoring the helicopter transmission using the FAM-C diagnostic method

Gębura A., Stefaniuk M.

Diagnostyka

|

2017

|

Vol. 18, No. 2

75--85

EN

Dynamics of the helicopter rotor (blade vibrations, ground resonance, influence of forward speed etc.) plays a significant role in wear of transmission and engine systems. Particularly severe wear of these elements can be expected on military helicopters operating in battlefield conditions, where exceedances of dynamic flight parameters and harsh maneuvers occur more frequently. The “FAM-C” diagnostic method, developed by the Air Force Institute of Technology in Poland, has been used for assessing and monitoring a fatigue wear. Particularly, this method may be applied to monitor defects of power plant and helicopter transmission system, where other “classical” methods are less efficient due to the very complex variable system as for the direction and frequency, system of forces generating vibrations in kinematic pairs situated close to each other. Due to this reasons certain vibroacoustic and thermal effects develop around these pairs and they interfere with each other. In a helicopter, a power plant, including a power transmission system is also a carrying assembly. It forced designers to construct a power plant with increased number of joints and bearing supports. This article depicts possibilities of FAM-C method regarding wear of the main bearing of helicopter rotor, wear of surface of teeth contact, clearances between axles of gear wheels in gear and the evaluation of circumferential clearances on splined connections. In the FAM-C method, signal from the AC generator used in routine operation of the helicopter is processed. Signal analysis enables simultaneous monitoring of several engine and transmission elements at the same time. It doesn’t require any separate sensors – one permanent electric generator or tachometer generator is - by the appropriate way of picking up and converting the output voltage signal - a source of the whole gamut of diagnostic information.

PL

Dynamika wirnika śmigłowca (drgania łopat, rezonans przyziemny, wpływ prędkości postępowej itp.) odgrywają istotną rolę w zużywaniu systemu transmisji i zespołu napędowego. Szczególnie szybkie zużycie tych elementów należy oczekiwać śmigłowcach wojskowych w warunkach bojowych, w których to często występują przekroczenia parametrów dynamiki lotu. Metoda FAM-C opracowana w Instytucie Technicznym Wojsk Lotniczych w Polsce została użyta do oceny i monitorowania tego zużycia. W szczególności metoda ta może być używana do monitorowania uszkodzeń zespołu napędowego i transmisji śmigłowca, gdzie inne „klasyczne” metody są mniej skuteczne z uwag na bardzo skomplikowany układ zmiennych co do kierunku amplitudy i częstotliwości układ sił wywołujący wibracje w blisko siebie położonych parach kinematycznych. Z tego powodu tworzą się wokół tych par kinematycznych efekty wibroakustyczne i termiczne , które się wzajemnie zakłócają. W śmigłowcu zespół napędowy w tym zespół transmisji mocy jest jednocześnie zespołem nośnym. Wymusiło to na konstruktorach konstruowanie układu napędowego ze znacznie większa liczbą przegubów i podpór łożyskowych. W tym artykule przedstawiono możliwości metody FAM-C dotyczącej zużycia głównego łożyska wirnika nośnego, zużycia płaszczyzny styku zębów, luzów pomiędzy osiami kół zębatych w przekładni oraz oceny luzów obwodowych na połączeniach wielowypustowych. W metodzie FAM-C przetwarzany jest sygnał z generatora prądu przemiennego w czasie normalnej eksploatacji śmigłowca. Analiza tego sygnału umożliwia jednoczesne monitorowanie wielu elementów silnika i przekładni jednocześnie.

6

Four models of tribological wear of turbine jet engine bearings based on methods of electrical generator signal analysis

Gębura A.

Diagnostyka

|

2017

|

Vol. 18, No. 1

59--66

EN

The article describes test results of rolling bearings conducted on turbojets, with the simultaneous use of two diagnostics methods: FAM-C and FDM-A [7]. For these methods, no installation of additional sensors on the aircraft is needed - the on-board electric generators are used as sensors. The „FAM-C” method uses the aircraft’s alternating current (AC) tachometer generator, whereas the “FDM-A” method uses the direct current (DC) commutator-type generator. Spectrum of angular velocity of individual bearings manifests itself in high frequency ranges (60-240 Hz for the tachometer generator, 3-10 kHz for the DC generator), making the oscillation signal resistant to noise. This frequency modulated signal can be picked up by measuring instruments in any point of the aircraft electrical system. After detection the initial signal is obtained. Measurement analysis can be easily automated [10]. During detection, the carrier frequency is filtered off. Currently, with the simultaneous use of correlated FAM-C and FDM-A methods, four models of rolling bearings wear can be detected: increase of aggregate friction, seizure of rolling elements, increase of radial clearances, increase of axial clearance. This division was made on the basis of observing the technical condition of rolling bearings on many (around 30) turbojets during its normal operation.

PL

Artykuł omawia wyniki badań łożysk tocznych przeprowadzonych na silnikach turboodrzutowych z jednoczesnym wykorzystaniem dwóch metod diagnostycznych: FAM-C i FDM-A [7]. W metodach tych nie trzeba instalować żadnych dodatkowych czujników - jako przetworniki wykorzystywane są prądnice pokładowe. W metodzie "FAM-C" wykorzystuje się prądnicę tachometryczną prądu przemiennego (AC), podczas gdy "FDM-A" wykorzystuje komutatorową prądnicę prądu stałego (DC). Widmo prędkości kątowej poszczególnych łożysk przenoszone jest przez prądnicę w pasmo wysokich zakresów częstotliwości (60-240 Hz dla prądnicy tachometrycznej, 3-10 kHz do prądnicy prądu stałego), dzięki czemu staje się bardzo odporne na zakłócenia. Ten modulowany częstotliwościowo sygnał może być odbierany przez przyrządy pomiarowe w każdym punkcie instalacji elektrycznej samolotu. Po detekcji odzyskiwany jest sygnał pierwotny. Analiza wyników z takiego pomiaru może być łatwo zautomatyzowana [10]. Podczas detekcji odfiltrowywana jest częstotliwość nośna. Przy jednoczesnym stosowaniu skorelowanych metod FAM-C i FDM-A, mogą być wykrywane cztery modele zużycia łożysk tocznych: zwiększonych oporów biernych, zaciśniętych elementów tocznych, zwiększanych luzów promieniowych, zwiększonych luzów osiowych. Podział ten został dokonany na bazie obserwacji stanu technicznego łożysk tocznych wielu (około 30- tu)egzemplarzy silników turboodrzutowych w czasie ich normalnej eksploatacji.

7

Wybrane aspekty zużywania się wielkogabarytowych łożysk tocznych

Napadłek W., Chrzanowski W.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2013

|

R. 20, nr 10

3231--3239

PL

W artykule przedstawiono analizę wyników badań laboratoryjnych procesów zużywania warstwy wierzchniej elementów łożysk tocznych, wykonanych ze stali łożyskowej 100CrMnSi6-4. Badano rzeczywiste wielkogabarytowe łożyska toczne, po ich eksploatacji w wagonach kolejowych (o przebiegu ~ 6x108 m). Podczas badań procesów zużywania skupiono się głównie na skojarzeniu tribologicznym bieżnia - wałeczek w strefie powierzchniowej, w której podczas eksploatacji występują duże i zmienne naciski jednostkowe oraz różne mechanizmy zużycia. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono na bieżni pierścienia wewnętrznego oraz wałeczka następujące rodzaje zużycia: ścierne, ścierno-adhezyjne, złuszczanie i pitting. Na powierzchni bocznej bieżni i wałeczka stwierdzono ślady występowania korozji wżerowej, a także zużycie spowodowane przez fretting.

EN

Presents an analysis tribological processes on the surface layer of large roller bearings parts carried out of bearing steel 100CrMn6. Laboratory tests carried out on roller bearings elements eg. the axle railway wagons exploitation around 600 thousand km. Used modern optical microscopy with fiber optic transmission and special software, scanning electron microscope to analyze surface stereometry, profilometers and made analize seizure cooperating tribological parts: roller - race roller bearings. Were also made documentation of characteristic tribological processes occurring during the exploitation the bearings. Found seizure zones contact surface which occur under high and variable loads and friction.

8

Badania tribologiczne poprzecznych łożysk ślizgowych

Michalak R., Wójcicki R.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2012

|

R. 19, nr 9

2707--2715, CD

PL

W poprzecznych łożyskach ślizgowych wykorzystywanych w węzłach maszyn i urządzeń bardzo ważną rolę odgrywają parametry makro i mikrogeometrii współpracujących ze sobą par ciernych (czop - panewka). Parametry te mają znaczący wpływ na charakterystyki tribologiczne pracy łożyska, ich dynamikę i intensywność zużycia. Jednym z charakterystycznych parametrów bardzo ważnych dla pracy łożyska jest luz względny mający bezpośredni wpływ na pracę łożyska podczas docierania wstępnego oraz normalnej eksploatacji. W procesie projektowania ważną rolę odgrywa również właściwy dobór materiału czopa i panewki, zapewniający prawidłową współpracę tj. możliwie niski współczynnik tarcia, małe opory ruchu i minimalne zużycie. W pracy przedstawione zostały wyniki badań tribologicznych, a mianowicie wpływ luzu względnego na charakterystyki tribologiczne oraz wpływ zastosowanej powłoki na intensywność zużycia łożyska. Badania te przeprowadzone zostały dla różnych luzów względnych w łożysku z wykorzystaniem środka smarnego dla typowych stopów łożyskowych oraz pary ciernej w której czop został pokryty warstwą nanokompozytową nc-WC/a-C:H (składającej się z nanokrystalicznych węglików w amorficznej osnowie uwodornionego węgla).

EN

In transverse sliding bearings used In equipment nodes, takes significant role micro and macro parameters of working together cutting pairs (spigot-acetabular). Those parameters have significant effect on tribological characteristics of working bearing, its dynamic and intensity of use. One of the characteristic parameters that is very important for the work of bearing is the relative slack which has direct impact on work of the bearing during initial rapping and normal use. In the process of design very important is the proper selection of the material for the spigot and bearing, giving a proper cooperation ie. low friction coefficient, low motion resistance and minimum consumption. In the publication results of tribological tests are presented. Namely impact of the relative clearance on the tribological characteristics and influence of the used coating on the intensity of bearing wear. Tests were taken for different relative clearance in bearing with the use of lubricant for typical bearing alloys and nudges couple, in which the spigot was coated with the nanocomposite nc-WC/a-C:H (consist of nanocrystalline carbides in the matrix of hydrogenated amorphous carbon).