Vibrations Analyse mit ViRA
Servus zusammen,
ich möchte Euch heute mein Modul zur Vibrations-Analyse vorstellen.
Da ich selbst schon einige Flugstunden auf der Suche nach Vibrationen, meist nicht an meinen Helis, verschenkt habe und mich die Sache interssierte habe ich
mal hingesetzt und etwas gebastelt und programmiert
Da ich finde das auch ein Hobby-Projekt einen guten Arbeitstitel braucht habe ich mich für ViRA entschieden: Vibration Reporting & Analysis
Aufbau des Moduls: Mit einem Beschleunigungssensor und einem Mikrocontroller werden die Vibrationen am Heli erfasst und der Auswertesoftware übergeben.
Das aufgezeichnete Vibrations-Signal wird in den Frequenbereich überführt (Fourier) und in durch die Software visualisiert.
Als kleines Beispiel möchte ich einige Diagramme der Analyse meines 450er zeigen. Im Flug ist er mir durch zunehmend schlechtere Performance aufgefallen ist. Das FBL System wurde wohl schon von Vibrationen beeinflusst.
Die letzte Wartung lag auch mehr als 300 Flüge zurück und er hat einiges mitmachen müssen.
Die Analyse habe ich nach Demontage der Hauptrotorblätter begonnen da ich ohnehin schon einen Verdacht hatte wo die Problem herkommen.
Noch kurz zum Diagram:
- die x-Achse stellt den Drehzahlbereich der Analyse dar
- die y-Achse ist die Stärke der Schwingung, von mir gewählte Einheit [Vir], je höher desto stärker die Vibration
- 1Mvir = 1000kvir = 1000000vir
- grün eingezeichnet ist das Signal
- links oben wird die Stärkste Vibration ausgegeben (Peak)
- rechts oben ist jeweils ein kleiner Diagram Kommentar eingefügt
Nun die Diagramme aus dem Testlauf:
Testlauf 1 - Deutlich sichtbare Vibrationen im Bereich der Heckdrehzahl. Erhöhte Heckdrehzahl aufgrund Testlauf ohne große
Last (Hauptrotorblätter demontiert). Im Bereich der Motordrehzahl (ca. 43000rpm) ist ebenfalls ein deutlicher Ausschlag erkennbar.
Die Vibrationen sind übrigends höher als in meinem Nitro der bei ca. 1.2MVir liegt. Inakzeptabel für einen so kleinen Heli
Testlauf 2 - Ohne Masse an der Heckwelle fallen die Vibrationen deutlich geringer aus. Auch der Ausschlag im Bereich der Motordrehzahl (ca. 40000rpm)
hat merklich abgenommen.
Testlauf 3 - Nachdem die Heckwelle getauscht wurde und auch die beiden ausgeschlagenen Kugellager im Heckgehäuse ersetzt sind,
haben die Vibrationen trotz wieder montiertem Heckblatthalter nur wenig zugenommen. Die Ursache der Vibrationen scheint behoben.
Testlauf 4 - Die Heckblätter aus dem ersten Testlauf wurden wieder montiert. Die Vibration am Heck ist von
1470000r (1.47Mvir) auf 936000 (936kvir) gesunken. Der Motorpeak ist hier deutlicher zu sehen (ca. 39000rpm), vermutlich aufgrund der etwas verringerten Drehzahl im Vergleich zu Testlauf 1.
Eine leichte Schwankung im Verlauf der Messung (+/- 30kvir) kann auch auftreten.
Testlauf 5 - Die Gorilla Tailblades wurden untereinander im Heckblatthalter getauscht. Bei unveränderter Drehzahl
zu Testlauf 4 fallen die beiden Peaks nun deutlich niedriger aus. Reduzierung der Vibration im Bereich des Hecks von
936kvir auf 578kvir. Die Vibrationen sind niedriger als bei Testlauf 3 ohne Blätter! Dies ist dadurch erklärbar das die Heckeinheit (Welle,Nabe,Blatthalter) Toleranzen in Bezug auf Masse und Geometrie unterliegt.
Testlauf 6 - Testweise wurden andere Blätter montiert die jedoch deutliche Vibrationen aufweisen. Auffällig ist auch das
breite Spektrum, d.h. die Bandbreite der beiden Peaks bei Heck- und Motordrehzahl. Auch das Vibrationsniveau
ist nun wieder deutlich gestiegen auf 1.09Mvir.
Testlauf 7 - Nachdem die Blätter sowohl vom Gewicht als auch Schwerpunktlage feinstgewuchtet wurden
(0.002g, nochmals Danke HWE) sieht es schon wesentlich besser aus. Die Vibrationen sind sogar niedriger als bei
Testlauf 3 ohne Heckblätter.
Testlauf 8 - Das tauschen der gewuchteten Blätter untereinander bringt eine kleine Reduzierung der Vibration um 130kVir.
Das Vibrationsniveau ist jetzt in einem mehr als akzeptablen Bereich.
Fazit:
Nach dem Tausch der Heckwelle und der defekten Lager sind die Vibrationen deutlich verringert.
Eine weitere Verbesserung bringt das tauschen der Heckblätter im Blatthalter. Da ich keine Möglichkeit habe die Heckeinheit dynamisch zu wuchten, begnüge ich mich mit dieser Vorgehensweise.
Der 450er fliegt nun wieder wie er soll.
Später werde ich noch einige Bilder von der ßbertragung der Daten via HoTT Telemtrie posten und auch wie man die verschiedenen Achsen des Beschleunigungssensor zur Eingrenzung der Vibrations-Ursachen nutzen kann.
Schönen Abend,
Andi
ich möchte Euch heute mein Modul zur Vibrations-Analyse vorstellen.
Da ich selbst schon einige Flugstunden auf der Suche nach Vibrationen, meist nicht an meinen Helis, verschenkt habe und mich die Sache interssierte habe ich
mal hingesetzt und etwas gebastelt und programmiert
Da ich finde das auch ein Hobby-Projekt einen guten Arbeitstitel braucht habe ich mich für ViRA entschieden: Vibration Reporting & Analysis
Aufbau des Moduls: Mit einem Beschleunigungssensor und einem Mikrocontroller werden die Vibrationen am Heli erfasst und der Auswertesoftware übergeben.
Das aufgezeichnete Vibrations-Signal wird in den Frequenbereich überführt (Fourier) und in durch die Software visualisiert.
Als kleines Beispiel möchte ich einige Diagramme der Analyse meines 450er zeigen. Im Flug ist er mir durch zunehmend schlechtere Performance aufgefallen ist. Das FBL System wurde wohl schon von Vibrationen beeinflusst.
Die letzte Wartung lag auch mehr als 300 Flüge zurück und er hat einiges mitmachen müssen.
Die Analyse habe ich nach Demontage der Hauptrotorblätter begonnen da ich ohnehin schon einen Verdacht hatte wo die Problem herkommen.
Noch kurz zum Diagram:
- die x-Achse stellt den Drehzahlbereich der Analyse dar
- die y-Achse ist die Stärke der Schwingung, von mir gewählte Einheit [Vir], je höher desto stärker die Vibration
- 1Mvir = 1000kvir = 1000000vir
- grün eingezeichnet ist das Signal
- links oben wird die Stärkste Vibration ausgegeben (Peak)
- rechts oben ist jeweils ein kleiner Diagram Kommentar eingefügt
Nun die Diagramme aus dem Testlauf:
Testlauf 1 - Deutlich sichtbare Vibrationen im Bereich der Heckdrehzahl. Erhöhte Heckdrehzahl aufgrund Testlauf ohne große
Last (Hauptrotorblätter demontiert). Im Bereich der Motordrehzahl (ca. 43000rpm) ist ebenfalls ein deutlicher Ausschlag erkennbar.
Die Vibrationen sind übrigends höher als in meinem Nitro der bei ca. 1.2MVir liegt. Inakzeptabel für einen so kleinen Heli
Testlauf 2 - Ohne Masse an der Heckwelle fallen die Vibrationen deutlich geringer aus. Auch der Ausschlag im Bereich der Motordrehzahl (ca. 40000rpm)
hat merklich abgenommen.
Testlauf 3 - Nachdem die Heckwelle getauscht wurde und auch die beiden ausgeschlagenen Kugellager im Heckgehäuse ersetzt sind,
haben die Vibrationen trotz wieder montiertem Heckblatthalter nur wenig zugenommen. Die Ursache der Vibrationen scheint behoben.
Testlauf 4 - Die Heckblätter aus dem ersten Testlauf wurden wieder montiert. Die Vibration am Heck ist von
1470000r (1.47Mvir) auf 936000 (936kvir) gesunken. Der Motorpeak ist hier deutlicher zu sehen (ca. 39000rpm), vermutlich aufgrund der etwas verringerten Drehzahl im Vergleich zu Testlauf 1.
Eine leichte Schwankung im Verlauf der Messung (+/- 30kvir) kann auch auftreten.
Testlauf 5 - Die Gorilla Tailblades wurden untereinander im Heckblatthalter getauscht. Bei unveränderter Drehzahl
zu Testlauf 4 fallen die beiden Peaks nun deutlich niedriger aus. Reduzierung der Vibration im Bereich des Hecks von
936kvir auf 578kvir. Die Vibrationen sind niedriger als bei Testlauf 3 ohne Blätter! Dies ist dadurch erklärbar das die Heckeinheit (Welle,Nabe,Blatthalter) Toleranzen in Bezug auf Masse und Geometrie unterliegt.
Testlauf 6 - Testweise wurden andere Blätter montiert die jedoch deutliche Vibrationen aufweisen. Auffällig ist auch das
breite Spektrum, d.h. die Bandbreite der beiden Peaks bei Heck- und Motordrehzahl. Auch das Vibrationsniveau
ist nun wieder deutlich gestiegen auf 1.09Mvir.
Testlauf 7 - Nachdem die Blätter sowohl vom Gewicht als auch Schwerpunktlage feinstgewuchtet wurden
(0.002g, nochmals Danke HWE) sieht es schon wesentlich besser aus. Die Vibrationen sind sogar niedriger als bei
Testlauf 3 ohne Heckblätter.
Testlauf 8 - Das tauschen der gewuchteten Blätter untereinander bringt eine kleine Reduzierung der Vibration um 130kVir.
Das Vibrationsniveau ist jetzt in einem mehr als akzeptablen Bereich.
Fazit:
Nach dem Tausch der Heckwelle und der defekten Lager sind die Vibrationen deutlich verringert.
Eine weitere Verbesserung bringt das tauschen der Heckblätter im Blatthalter. Da ich keine Möglichkeit habe die Heckeinheit dynamisch zu wuchten, begnüge ich mich mit dieser Vorgehensweise.
Der 450er fliegt nun wieder wie er soll.
Später werde ich noch einige Bilder von der ßbertragung der Daten via HoTT Telemtrie posten und auch wie man die verschiedenen Achsen des Beschleunigungssensor zur Eingrenzung der Vibrations-Ursachen nutzen kann.
Schönen Abend,
Andi
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