Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Wybrane problemy zużycia transmisji śmigłowca Mi-24

Gębura A., Zientalski K.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2015

|

nr 37

5--23

PL

Przedstawiono hipotezę wzajemnego destrukcyjnego oddziaływania zużytego łożyska górnego przekładni WR-24 na skrzynkę napędów śmigłowca Mi-24. Mi-24 jest jedynym eksploatowanym w Polsce śmigłowcem, w którym skrzynka napędu agregatów zamontowana jest poza przekładnią główną – pośrodku wału transmisji, pomiędzy główną skrzynią napędową a śmigłem ogonowym. Uszkodzenie kół zębatych w skrzynce napędu prądnic jest jednoznaczne z przerwaniem napędu śmigła ogonowego. Takie przerwanie powoduje natychmiastowe obracanie się kadłuba w kierunku odwrotnym do kierunku obrotu śmigła głównego. Wiąże się z tym także utrata siły nośnej oraz sterowności. Może to doprowadzić do katastrofy. Taki przypadek miał miejsce w styczniu 2011 roku w Afganistanie – obaj autorzy uczestniczyli w procesie jego badania. Autorzy, uwzględniając bardzo dobre, wręcz legendarne własności bojowe Mi-24 oraz swoje badania nad specyfiką zużywania się elementów transmisji, uważają, że dla tego właśnie śmigłowca w pierwszej kolejności powinny być uruchomione środki na opracowanie i wdrożenie systemu monitorowania zespołu napędowego. Autorzy do tego celu proponują zastosowanie metody FAM-C. Charakteryzuje się ona znaczną ergonomicznością. Za jej pomocą można śledzić jednocześnie wiele par kinematycznych, a więc także obserwować relacje między nimi.

3

Wybrane aspekty zużywania się połączeń wpustowych i wielowypustowych w procesie eksploatacji

Gębura A., Szymczak J.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2014

|

nr 35

67—84

PL

W artykule przedstawiono wybrane wady połączeń wielowypustowych: mimośrodowości, przekoszenia, zwiększonych luzów. Przedstawiono znaczenie tych wad dla poprawności funkcjonowania całego zespołu napędowego. Zaprezentowano swoisty katalog tych wad w formie: wizualnego zużycia, pomiarów mechanicznych płaszczyzn przyporu, opisu matematycznego przebiegów dynamiki ruchu takiego połączenia, zobrazowań dla metod FAM-C i FDM-A. Zaznaczono skutki długotrwałej eksploatacji połączeń wielowypustowych o nadmiernym zużyciu dla bezpieczeństwa latania.

4

Badania procesów tribologicznych węzłów łożyskowych metodami FAM-C I FDM-A – model zwiększonych oporów biernych

Gębura A.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2014

|

nr 35

105—114

PL

W artykule przedstawiono wybrane rezultaty zastosowania metod FAM-C (prądnica prądu przemiennego) i FDM-A (prądnica prądu stałego) do kompleksowego diagnozowania węzłów łożyskowych zespołu wirnikowego jednowałowego silnika turbinowego. Prądnice prądu przemiennego przenoszą informacje o procesach wolnozmiennych, na podstawie których można monitorować luzy promieniowe, luzy podłużne, przekoszenia wałów. Prądnice prądu stałego przenoszą informacje o procesach szybkozmiennych, na podstawie których można monitorować dynamikę poszczególnych łożysk tocznych: zmiany wartości dobroci mechanicznej, wartość oporów łącznych, współczynnik poślizgu elementów tocznych, szybkość wirowania koszyka względem czopa itp. Blisko dziesięcioletnie obserwacje diagnostyczne prowadzone na licznej próbie silników podczas ich eksploatacji umożliwiły klasyfikację procesów zużywania łożysk w postaci czterech modeli fenomenologicznych. W niniejszym artykule przedmiotem rozważań będzie model zwiększonych oporów biernych.

5

Monitorowanie węzłów łożyskowych o nadmiernych luzach podłużnych metodami FAM-C I FDM-A

Gębura A., Tokarski T.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2010

|

nr 27

105-120

PL

W artykule omówiono zagadnienia związane z obserwacją podpór łożyskowych silników turbinowych jednowałowych o zwiększonych luzach podłużnych. Opisano zagrożenia, parametry i objawy tego stanu oraz możliwości jego określenia przy pomocy metod FDM-A1 i FAM-C2. Przedstawiono hipotezy opracowane przez autorów, dotyczące kolejnych etapów zużywania się podpór łożyskowych lotniczego silnika turboodrzutowego prowadzące do powstawania nadmiernych luzów podłużnych. Rozważania teoretyczne uzupełniono uzyskanymi wynikami badań diagnostycznych oraz danymi weryfikacji mechanicznej silników z ich demontaży.

6

Metody FDM-A I FAM-C a zjawiska przesyłu radiowego sygnałów

Gębura A., Mroszkiewicz K.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2010

|

nr 27

137-149

PL

W artykule omówiono zagadnienia związane z analogiami pomiędzy sposobami formowania, przesyłania i odczytywania sygnału diagnostycznego metodami FAM-C1 i FDM-A2 a analogicznymi etapami w zjawiskach przesyłu informacji w radiotechnice. We wszystkich tych przypadkach odbywa się modulacja, transmisja i demodulacja FM. Inne są tylko rodzaje przesyłanych informacji: dla sygnału diagnostycznego w metodach FAM-C i FDM-A jest to informacja o stanie technicznym par kinematycznych zespołu napędowego (objawiająca się pewnymi zmodulowaniami prędkości kątowej par kinematycznych), a dla sygnału radiowego jest to mowa (sygnały akustyczne), muzyka lub pewne sekwencje dźwięków. Inne jest również środowisko przenoszenia: transmisja radiowa - w środowisku pośredniczącym pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem (np. powietrze, próżnia, woda), transmisja w metodach FAM-C i FDM-A - poprzez cięgna sztywne zespołu transmisji pomiędzy badanymi parami kinematycznymi a prądnicą. Inny jest również zakres częstotliwości nośnej: dla transmisji radiowej FM częstotliwość nośna wynosi od kilkunastu MHz do setek MHz zaś w metodach FAM-C i FDM-A od kilkudziesięciu Hz do kilku kHz. Także częstotliwości heterodyny3 różnią się od siebie: w radiotechnice od kilkunastu MHz do setek MHz, w diagnostyce (w zależności od konstrukcji maszyny elektrycznej) od kilkuset Hz do kilku kHz.

7

Monitorowanie węzłów łożyskowych o nadmiernych luzach promieniowych metodami FAM-C i FDM-A

Gębura A., Tokarski T.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2009

|

nr 25

89-107

PL

W artykule przedstawiono wnioski z obserwacji podpór łożyskowych o zwiększonych lu-zach promieniowych za pomocą metod FAM-C1 i FDM-A2. Opisano rolę filmu olejowego w tego typu zużyciu łożysk tocznych. Omówiono objawy, parametry i zagrożenia stanu rezonansowego w węzłach łożyskowych oraz możliwości jego diagnozowania przy pomocy metod FAM-C i FDM-A. Przedstawiono hipotezy dotyczące kolejnych etapów zużywania się podpór łożyskowych lotniczego silnika turboodrzutowego z powstawaniem stanu rezonansu włącznie. Opisano mechanizm rezonansu łożysk tocznych, znaczną uwagę poświęcając oddziaływaniu momentów żyroskopowych na podpory łożyskowe, zarówno w skali mikro, jak i makro. Rozważania teoretyczne uzupełniono wynikami badań diagnostycznych autorów oraz danymi weryfikacji mechanicznej silników z ich komisyjnych demontaży.

8

Diagnozowanie metodą FAM-C podpór łożyskowych lotniczego silnika turbinowego

Gębura A., Tokarski T.

Diagnostyka

|

2009

|

nr 1(49)

105-112

PL

Metoda diagnostyczna FAM-C częstotliwości prądu przemiennego oraz metoda FDM-A [1, 2] bazująca na pomiarze modulacji częstotliwości składowej pulsacji, zostały opracowane w Instytucie Technicznym Wojsk Lotniczych. Istotą ich dokładności jest "naturalne" zsynchronizowanie sygnału próbkującego z prędkością kątową obserwowanych ogniw kinematycznych - im szybsze procesy dynamiczne powstają w obserwowanym obiekcie, tym szybsze jest również próbkowanie. Jednocześnie wokół "punktu synchronizacji" powstają, na skutek istnienia luzów w układzie napędowych, naturalne względne wahania pomiędzy obserwowanym ogniwem kinematycznym a wirnikiem prądnicy - powstaje swoiste "zmodulowanie próbkowania" umożliwiające dodatkowe zwiększenie rozdzielczości i dokładności metody. Metody te umożliwiają określenie poziomu zużycia ściernego podzespołu oraz jego identyfikację podczas normalnej pracy zespołu napędowego. Diagnostyka przeprowadzona ww metodami umożliwia określenie licznych parametrów łożysk łożyskowych i węzłów łożyskowych oraz zespołu wirnikowego takich jak: poziom tarcia tocznego każdego z łożysk, płynność ruchu koszyka, wielkość luzów promieniowych. Metoda umożliwia wykrywanie rezonansów poszczególnych elementów poprzez obserwację kształtu i wysokości względnej zbiorów charakterystycznych, z których można wyznaczyć m.in. wielkość dobroci mechanicznej danego węzła. Ponadto określane są liczne parametry i zjawiska związane z zespołem wirnikowym jak określenie wielkości przekoszeń i niewspółosiowości wałów, poziom zużycia ciernego na styku koszyk - element toczny i inne. Podstawową zaletą metody jest to, że układ diagnostyczny jest przyłączany do dowolnego miejsca (np. złącza elektrycznego) zasilanego napięciem stałym lub przemiennym z etatowego źródła energii elektrycznej diagnozowanego obiektu. Przedstawiono materiał badawczy otrzymany z badań eksploatacyjnych zespołu lotniczego silnika turbinowego, w którym rolę "prądnicy - obserwatora" pełniła lotnicza prądnica prądu stałego oraz trójfazowa prądnica tachometryczna.

EN

Diagnostic FDM-A method [2] based on a measurement of frequency modulation of a pulsation component as well as FAM-C method based on a measurement of a alternating current's frequency have been developed in Air Force Institute of Technology. As a diagnostic sensor an onboard generator (alternator) is used. The sensor is coupled with an investigated power unit. The generator or alternator is a converter of diagnostic signals into electric signal - accomplishes digital (discrete) conversion of signals contained in components of an angular velocity of a generator's or alternator's shaft. An original diagnostic signal is the angular velocity carrying diagnostic information about faults and failures of power unit's parts. Each part of the power unit is a specific vibration generator or modulator. An essence of their accuracy is "natural" synchronization of a sample signal with an angular velocity of an observed kinematics link - as quicker dynamic processes arise in an observed object, a sampling is also quicker. Simultaneously round about "synchronization point" arise, as a result of clearances in a drive, natural relative oscillation between the observed kinematics link and an alternator's rotor - arise characteristic "sample modulation" which provides an additional extension of a method's resolution and accuracy. These methods provide to define a level of a sub-assembly's abrasive wear and its localization during normal work of a power unit. It is possible to define numerous parameters of bearings and their kinematics pairs as well as a rotor assembly. They are: a level of a bearing rolling friction, smoothness of a bearing cage's motion, a quantity of a radial clearance. It also provides to detect resonances in elements as well as observe a shape and a relative height of characteristic patterns, from which it is possible to calculate, among others, a quantity of a mechanical quality factor of a kinematics pair - it is possible to define an operating time reserve of the kinematics pair to resonance. Numerous parameters and effects related to a rotor assembly are also defined. They are: a quantity of a skew of shafts, a level of a frictional wear on a bearing cage - rolling element contact, an ovalization of a bearing mounting and a quantity of a bearing journal's skew.

9

Metody FDM-A i FAM-C w wykrywaniu i monitorowaniu silnie zaciśniętych łożysk tocznych

Gębura A., Tokarski T.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2008

|

nr 23

223-235

PL

W artykule przedstawiono badania eksploatacyjne z zastosowaniem metod diagnostycz-nych opartych na wykorzystaniu analizy modulacji częstotliwości prądnic FDM-A i FAM-C. Metod tych użyto do wykrywania i monitorowania ruchu zbyt silnie zaciśniętych łożysk tocznych w węzłach łożyskowych silników turboodrzutowych. Szczególną uwagę poświę-cono obserwacji ruchu tocznego poszczególnych elementów tocznych oraz płynności ruchu koszyka. W wyniku wykonanych badań i diagnoz stwierdzono, że z chwilą powstania zbyt silnego zacisku pierwszym i najważniejszym skutkiem, obserwowanym metodą FDM-A, jest względne zróżnicowanie stochastyczne płynności ruchu poszczególnych ele-mentów tocznych. W wymienionej metodzie zjawisko to obserwowane jest jako niestabil-ność szerokości pasma zbioru charakterystycznego danego łożyska tocznego.

EN

The paper has been intended to present performance tests with the FDM-A and FAM-C diagnostic methods based on the application of analyses of generators' frequency modula-tion. Both the methods have been used to detect and monitor too tightly fitted rolling-element bearings (i.e. bearings that show too large interference fits) in bearing nodes of turbine jet engines. Special attention has been paid to observations of the rolling motion of individual rolling elements and flexibility of motion of the bearing cage. Results of con-ducted tests and diagnosing work allow us to state that as soon as a too tight fit arises, the first and the most important effect observed with the FDM-A method is the relative stochas-tic differentiation of flexibility of motion of particular rolling elements. The phenomenon observed with this method is instability of the bandwidth of a characteristic set of a given rolling-element bearing.

10

Diagnozowanie przekoszeń w połączeniach wielowypustowych

Gębura A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2004

|

R. 50, nr 3

4-7

PL

W artykule zaprezentowano doświadczenia badawcze dotyczące opracowanej i rozwijanej w ITWL metodzie badawczej. Metodę tę nazwano FAM- C. Zdaniem autora, na podstawie kilkuletnich rozważań teoretycznych oraz doświadczeń laboratoryjnych i pomiarów na statkach powietrznych, metodą tą można skutecznie określać wielkość przekoszeń w połączeniach wielowypustowych. Jako przetwornik wykorzystana jest tu "etatowa" pradnica pokładowa. Wystarczy przyłączyć aparaturę diagnostyczną do dowolnego zacisku będącego pod napięciem, a diagnoza o stanie technicznym jego poszczególnych elementów może być postawiona w ciągu kilku minut. Opisano matematyczne zmiany chwilowej prędkości katowej wielowypustowych połączeń z montażową wadą przekoszenia. Ukazano możliwiść określenia kąta przekoszenia na podstawie obliczonej wysokości zbioru charakterystycznego otrzymanego metodą modulacji częstotliwości. Przedstawiono materiał badawczy otrzymany z badań laboratoryjnych zespołu napędowego LUZES-III, w którym rolę "prądnicy- obserwatora" pełniła lotnicza SGO-8.

EN

In this paper has been presented method described scientifically in ITWL. This method named FAM-C (F - Frequency, M - Modulation, A - Alternating current, C- level of advanced method). The airborne alternator is used as a converter. It is sufficient to connect diagnostic equipment to any live terminal and a diagnosis concerning technical state of elements is possible in a a few minutes. Skew of splined coupling in an effect of assembly error or consumption process. In this connections changes of instantaneous angular velocity of splined coupling with skew disadvantage have been mathematically described. The possibility of calculation of skew angle on the base of characteristic pattern`s height obtained using frequency modulation method has been shown.

11

Pulsacje napięcia wyjściowego prądnicy pokładowej prądu stałego źródłem informacji diagnostycznej o stanie układu napędowego.

Gębura A.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2003

|

Vol. 38, nr 1

187-201

PL

W pracy omówiono opracowaną przez autora i wdrożoną pod jego kierunkiem metodę diagnostyczną opartą na pomiarze i analizie parametrów składowej pulsacji prądu stałego. Zastosowanie tej metody wymagało zgłębienia fizyki zjawisk powstawania składowej przemiennej sygnału wyjściowego prądnicy komutatorowej - część niniejszego opracowania jest poświęcona pewnym zjawiskom stwierdzonym podczas badań. Przedstawiono materiał badawczy otrzymany z badań laboratoryjnych zespołu napędowego LUZES-III, w którym rolę "prądnicy-obserwatora" pełniła lotnicza prądnica GSR-ST-12000WT. Równocześnie wykazano, że zmiany częstotliwości składowej pulsacji prądnicy prądu stałego są dyskretnym odzwierciedleniem zmian prędkości kątowej badanych par kinematycznych napędów lotniczych.

EN

The author is keen on exchanging experience relating to a method described scientifically and developed in Air Force Institute of Technology. The method has been named FDM-A (F-frequency, M-modulation, D-direct current, A-level of method advance). Power transmission tracks of various aircrafts usually exhibit different degrees of wear and tear. A diagnostic method based on the measurement of D.C. generator's frequency modulation varying component pulsation has been developed at the Air Force Institute of Technology. This method makes it possible to qualify the level of usual wear-and-tear of subassemblies and locate the defects during operation of the aircraft power transmission tracks. Algorithms of a quick and effective analysis of wear-and-tear for particular kinematic couples have been worked out. Basing on this method, a few prototypes of pocket the size testers were produced six years ago. They are combined with aircraft electric network and indicate the most worn subassemblies, as well as the level of wear-and-tear. At present, the diagnostic system based on measurements taken with these testers and furnished with a suitable computer database would increase the reliability of the whole aircraft systems. Until now, a diagnostic level has been qualified only on the basis of the so-called negative standard power transmission track, with at least one extremly worn-out element, and only for one aircraft type. Theoretical and experimental works go on simultaneously, with the aim to establish a more universal method. An airborne D.C. generatoris used as a converter. Diagnostic equipment is connected to a live terminal which provides the diagnosis of elements in a few minutes.

12

Diagnosis of aircraft power transmission tracks based on the analysis of generator's frequency

Gębura A.

Journal of Technical Physics

|

2002

|

Vol. 43, no 1

61-68

EN

Power transmission tracks of various aircrafts usually exhibit different degrees of wear and tear. A diagnostic method based on the measurement of alternator's frequency modulation has been developed at the Air Force Institute of Technology. This method makes it possible to qualify the level of usual wear-and-tear of subassemblies and locate the defects during operation of the aircraft power transmission tracks. Algorithms of a quick and effective analysis of wear-and-tear for particular kinematic couples have been worked out. Basing on this method, a few prototypes of pocket-size testers were produced six years ago. They are combined with the aircraft electric network and indicate the most worn subassemblies, as well as the level of wear-and-tear. At present, the diagnostic system based on measurements taken with these testers and furnished with a suitable computer database would increase the reliability of the whole aircraft systems. Until now, a diagnostic level has been qualified only on the basis of the so-called negative standard power transmission track, with at least one extremely worn-out element, and only for one aircraft type. Theoretical and experimental works go on simultaneously, with the aim to establish a more universal method.

13

Przekoszenia połączeń wielowypustowych a modulacja częstotliwości prądnic.

Gębura A.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

1999

|

Vol. 34, nr 4

763-772

PL

Autor pragnie podzielić się swoim doświadczeniem badawczym dotyczącym opracowanej i rozwijanej w ITWL metody badawczej. Metodę tę nazwano FAM-C (F - częstotliwość, M - modulacja, A - prąd przemienny, C - poziom zaawansowania metody). Jako przetwornik wykorzystywana jest tu "etatowa" prądnica pokładowa. Wystarczy przyłączyć aparaturę diagnostyczną do dowolnego zacisku będącego pod napięciem, a diagnoza o stanie technicznym jego poszczególnych elementów może być postawiona w ciągu kilku minut. Jednym z groźnych w skutkach efektów błędów montażowych oraz procesów zużyciowych jest przekoszenie połączeń wielowypustowych. W związku z tym opisano matematycznie zmiany chwilowej prędkości kątowej wielowypustowych połączeń z montażową wadą przekoszenia. Ukazano możliwość określenia kąta przekoszenia na podstawie obliczonej wysokości zbioru charakterystycznego otrzymanego metodą modulacji częstotliwości.

EN

The author wishes to impart an experience relating to the method described scientifically in ITWL. This method named FAM-C (F - frequency, M - modulation, A - alternating current, C - level of advanced method). The airborne alternator is used as a converter. It is sufficient to connect diagnostic equipment to any live terminal and a diagnosis concerning technical state of elements is possible in a few minutes. Skew of splined coupling is an effect of assembly error or consumption process. In this connections changes of instantaneous angular velocity of splined couplings with skew disadvantage have been mathematically described. The possibility of calculation of skew angle on the base of characteristic pattern's height obtained using frequency modulation method has been shown.