Vibrations Analyse mit ViRA

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Ja, sind sie (siehe Bild). Montage: Sensor auf doppelseitigem Teppichklebeband (dünn) gegen Verrutschen und zudem mit Kabelbinder gesichert.

Position unterhalb des HRZ.

Es stört mich nicht sonderlich, wenn die Absolutewerte unterschiedlich sind. Die Vib-Optimierung erfolgt ja mit dem Vergleich vorher - nachher und der Bewertung Werte höher oder niedriger.

Habe inzwischen auch Messungen an meinem Lama gemacht: Nur Werte des freilaufenden Motors: Gleiche Tendenz (vgl. Bild). Die Messungen erfolgten hintereinander mit der gleichen Firmware. Habe nur die Geräte getauscht.

Vielleicht ist das BT-Gerät ja auch nicht ganz in Ordnung. Das ist ja auch das Gerät, mit dem ich die Kopplungsprobleme habe.

LGS

[Andreas Perzl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Achso ja stimmt das wolltest Du ja noch zur ßberprüfung schicken. Evtl ist auch ein Bug ich werde mir das auf jeden Fall anschauen. Dürfte nicht sein!

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

So, dann will ich mal eine neue Serie starten, in der ich darüber berichte, wie ich versuche meinem Lama SA 315B das Vibrieren abzugewöhnen. Es wird eine Fortsetzungsgeschichte, wie das Ende aussieht weiß ich noch nicht.

Das, den, der oder die Lama habe ich aus dem Chassis eines T-Rex450Pro und dem Rumpf eines Carson Lama SA 315B Coaxheli zusammengebaut (Bild). Darüber habe ich in rc-heli hier berichtet: Habe Carson Lama SA 315b mit T-Rex 450 Pro gekreuzt - RC-Heli Community

Er fliegt eigentlich ganz gut. ßußerlich sind keine schwerwiegenden Vibrationen zu erkennen. Allerdings zittert der eingebaute Pilot sichtbar (Film). Da in die Kanzel auch mal eine Videokamera eingebaut werden soll, versuche ich gerade die Vibrationen zu minimieren.

Zunächst wollte ich die aktuellen Vib-Werte am komplett montierten Lama messen (incl. HR-Blätter). Allerdings hab ich den Versuch mit den HR-Blättern dann abgebrochen, weil der Lama vor Erreichen der HR-Solldrehzahl (ca. 2.200 rpm) sehr unruhig wurde und über den Boden wanderte.

Das hat mich doch sehr überrascht, weil bei einem ebenfalls vorhandenen T-Rex450Pro die Messung mit den gleichen HR-Blättern bei der Solldrehzahl ohne große Unruhe möglich war. Die Unruhe des Lama war somit nicht von schlecht ausgewuchteten HR-Blättern verursacht, weil die ja auf dem Pro funktionierten. Der Unruheherd war wohl in der Mechanik des Lama zu suchen.

Es folgte eine Messreihe ohne HR-Blätter, in denen ich die HR-Mechanik des Lama mit der des TRex450 verglich. U.a. habe ich auch das HR-System des Lama ausgebaut (Bild) und in das TR450-Chassis eingebaut. Das Ergebnis ist in der angehängten Tabelle dargestellt.

Interpretation der Ergebnisse:
Insgesamt lagen die Werte recht niedrig und ließen auf den ersten Blick keine eindeutige Diagnose zu. Folgende Aussagen lassen sich ev. treffen:

Das Lama HR-System erzielte (bei etwas geringerer Drehzahl) im TR450-Chassis ein besseres Ergebnis als das ursprünglich dort verbaute TR450-System.
Der Heckrotor erzeugte beim TR450Pro höhere Werte als der Heckrotor des Lama. Vermutlich weil die mechanische Kopplung des Heckrotors am Chassis (an dem in beiden Fällen der ViRA-Sensor angebracht war) steifer und direkter ist als am Lama.

(Wird fortgesetzt)

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Messungen am Hauptrotorsystem mit Lama-Blättern

Nachdem die Messungen ohne Blätter keine eindeutigen Ergebnisse lieferten, hab ich-s noch mal mit Blättern versucht. Die direkte Messung im Lama wäre wegen der Vibrationsstärke nur mit hohem Risiko im Zimmer möglich (Heli wandert). Also hab ich mit den Lama HR-Blättern die HR-Systeme des Lama und des TR450 im TR450Pro Chassis gemessen.

Die Ergebnisse der Messungen sind in der angehängten Tabelle zusammengefasst. Die Werte beider HR-Systeme sind akzeptabel niedrig und in etwa gleich, auch mit angebauten HR-Blättern. Also war die Frage noch nicht beantwortet, warum der Lama mit Blättern so stark vibrierte und das gleiche HR-System, eingebaut in einen TRex450Pro, nicht.

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Messwertevergleich ViRA BT und USB (neu)

Nun erfolgte ein Wechsel des Messgeräts.

Wie bereits in dem Forum beschrieben, habe ich mein erstes ViRA (Ausführung mit BT Anschluss) im Aug. 2015 erstanden. Weil ich mit der Signalübertragung Probleme hatte, hab ich mir im Dez. 2016 ein zweites ViRA nur mit USB Anschluss besorgt.

Vor dem Umstieg auf Messungen mit dem neuen Gerät habe ich mir die Unterschiede der Messwerte beider Geräte unter ähnlichen Bedingungen angesehen (siehe Tabelle).

Es gibt deutliche Unterschiede. Das neue ViRA-USB lieferte deutlich höhere Werte. Bei meinen Versuchen die Vibrationen am Heli zu reduzieren stört das nicht weiter, weil ich ja immer vorher/nachher Messungen mit dem gleichen Gerät machen.

Alle weiteren Messergebnisse werden nun mit dem ViRA-USB gemacht, sind also höher als die bislang publizierten.

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Identifikation der Hauptvibrationsquelle am Lama

In der Folge wurden Messungen im Lama komplett montiert aber ohne HR-Blätter durchgeführt. In einem Diagramm habe ich zu den einzelnen Drehzahlen (Motor 12.800 - 28.200 rpm) der RMS-Wert und die Peakhöhe von Motor, Heckrotor und Hauptrotor eingetragen (siehe Diagramm und Tabelle).

Im Diagramm ist gut zu sehen, dass der RMS-Wert mit dem Motor-Peakwert korrelliert. Erst in der letzten Geschwindigkeitsstufe 6 nehmen die Vibrationen am Heck so stark zu, dass der RMS-Wert wieder ansteigt, obwohl der Motorpeak-Wert weiter fällt.

Somit war als Hauptvibrationsquelle im Drehzahlbereich um 25.000 rpm der Motor identifiziert. Also hab ich in der Folge den Motor im Lama ausgebaut und auf einem Teststand mit dem Motor des TRex450 verglichen.

(Wird fortgesetzt)

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Optimierungsversuche am Lama-Motor Scorpion 2221-8

Ich hatte die beiden Scorpion-Motoren (für den TRex450Pro und den Lama) schon mal optimiert (durch Auswuchten der Glocke und Austausch von Lagern) und in diesem Forum darüber berichtet:
RC-Heli Community - Einzelnen Beitrag anzeigen - Vibrations Analyse mit ViRA

Damals, am 07.02.17 schrieb ich:
Die abschließende Messung (nach dem Auswuchten der Glocke) mit ViRA bestätigte den Erfolg
Bei ca. 23.600 rpm Reduktion RMS von 286 auf 66, Motorpeak von A45 auf A8, bei ca. 29.150 rpm Reduktion RMS von 913 auf 353, Motorpeak von A166 auf A72.

Nun hab ich die beiden Motoren wieder auf dem Prüfstand gemessen und erhielt (mit dem neuen ViRA-USB) doch deutlich höhere Werte (Tabelle)

Also hab ich den besseren Motor (M1) versucht durch Auswiegen der Glocke (wie bereits hier beschrieben) zu optimieren. Hat leider nicht zufriedenstellend funktioniert (Tabelle)

Damit kam mal wieder die Frage auf: Welche Werte lassen sich mit dem Motor überhaupt erreichen, wenn alles passt?

Und vor allem kam der Wunsch nach einer Wuchtmethode auf, bei der nicht immer der Motor zerlegt und dann wieder zusammengebaut werden muss, um die Vibrationen nach Gewichtsveränderungen messen zu können. Eine Wuchtmethode, die zudem präzisere Messungen der Unwucht zulässt.

Das Auswiegen der Glocke hilft zwar nachgewiesener Maßen bei den größeren Unwuchten, mit denen die Motoren (neu) ausgeliefert werden. Wenn-s aber an die Feinheiten geht, ist die Methode wohl doch nicht präzise genug. Der Radius der Glocke ist zu klein und die Unwuchtgewichte zu gering um durch Ausbalancieren der Glocke Ungleichgewichte im mg-Bereich auszugleichen. Zudem kann auch eine leicht durchgebogene Achse die Ergebnisse verfälschen.

Hat jemand eine Idee, wie man die minimalen Unwuchten genauer erfassen und beseitigen kann?

[Clarion Power]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Beim Motor bin ich froh wenn ich unter 150 bin. Das Auswuchten ist ziemlich mühselig. Glock auf und ab.....
Wenn du eine gute Idee hast, her damit

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Was heißt denn "unter 150"? RMS, A 150, Peak in mg?

Das wären ja alles sehr gute Werte im Vergleich zu dem, was ich an meinen Motoren messe.

Wobei ich inzwischen auch weiß, dass wir die Werte untereinander wahrscheinlich nicht vergleichen können wegen unterschiedlichen Geräten, Messanordnungen etc.

Also bleibt für den Einzelnen nur der Vergleich "vorher - nachher".

Mit meiner Frage: "Hat jemand eine Idee, wie man die minimalen Unwuchten genauer erfassen und beseitigen kann?" wollte ich eigentlich jemanden (der es kann) motivieren so ein Auswuchtgerät, wie wir es von den Autorädern kennen, in klein zu entwickeln und zum Hobbypreis anzubieten. So wie Andi auf der Basis seiner beruflichen Erfahrungen uns das ViRA anbietet.

Außerdem interessiert mich die Frage, welche Mininmalwerte mit BL-Motoren realisiert werden können. Dazu hab ich selber einige Messungen durchgeführt, die ich demnächst hier publizieren werde. Nach meinen letzten Versuchen liegen die jetzt eher im Bereich 1.500 mg für RMS und Motor-Peak.

Frage ist auch, ob das elektromagnetische Wechselfeld der BL-Motoren minimale Vibrationen nicht grundsätzlich ausschließen.

[Clarion Power]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Meine natürlich A 150.

Mein Motor wurde viel ruhiger als ich die Lager im Motor und die Welle eingeklebt habe. So ein kleines Wuchtgerät wäre mal was, aber das wird denke ich nicht so einfach.

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

"Einkleben": OK, probier ich auch mal. Meine Werte sind schon sehr hoch. Danke!

[realloser]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Hier mal ein Video aus ßbersee wie man mit 4 Messungen das nötige Gewicht und die Position zum Wuchten rausfindet: Four Point Dynamic balance - YouTube

Ist schon ein Moment her, dass ich es gesehen habe. Was aber glaube ich untergeht ist, dass man mit Hilfe der Referenzmasse, Referenzmessung (1. Messung ohne Gewicht) und dem Messwert genau und ohne Waage sagen kann wieviel Gewicht es brauch.
Die erste Messung ohne Gewicht ist der Referenzwert und das Resultat aus den vier Messungen wird ergibt dann mit Hilfe eines 3 Satzes wieviel Teile vom Referenzgewicht nötig ist für das Wuchten.
Irgendwo im Ami Forum wird dass mit Hilfe eines Vibrationsmessegerät wie Vibra genau erklärt.

[Andreas Perzl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Ich klebe so lange außen Klebeband drauf bis ich die Werte nicht mehr weiter runter bekomme, wiege dann das Tape und füge innen an der Stelle dann etwas mehr Epoxi ein, als ich Klebeband drauf hatte (so +5%)

Dann alles nochmal von vorn, wieder mit Tape außen. So 3 Runden pro Motor sind i.d.R. nötig, bis man mit dieser Probiermethode nicht mehr weiter runter kommt.

Zitiere mal garth der war mit seiner Methode immer recht erfolgreich, sein T-Rex 700 ist mit das beste was ich je gesehen habe in Bezug auf Vibrationen.

Vg, Andi

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Wuchtversuche am Scorpion 2221-8

Um zu testen, welche minimalen Vibrationswerte durch Auswuchten der Glocke erreichbar sind, hab ich eine Versuchsreihe gestartet bei der ich außen einen Kabelbinder angebracht habe. Zudem wurden die Stege an der Lüftung mit Zahlen von 1 bis 6 markiert. Dann habe ich der Reihe nach das KB-Schloss auf die Positionen 1 bis 6 gedreht und die Vibrationen bei ca. 23.000 rpm gemessen. Das KB-Schloss hab ich separat gewogen. Es entspricht einer Unwuchtmasse von ca. 50 Milligramm.

Die niedrigsten Werte ergaben sich für die Position 1. Die Streuung dieser Werte lag bei RMS im Bereich 1532 - 2435 mg, beim Motorpeak zwischen 2250 - 3565 mg.

In den nächsten Messungen variierte ich die Position des KB-Schlosses um die Position 1 herum, also in der Pos. 1,5 (zwischen 1 und 2) und der Pos. 0,5 (zwischen 1 und 0 bzw.6). Die Ergebnisse lagen beide Male höher als bei den davor liegenden Messungen mit Pos. 1 (siehe Tabelle)

Danach ging ich der Frage nach, ob sich durch die Erhöhung der Unwuchtmasse das Messergebnis verbessern ließe. Ich montierte also einen zweiten Kabelbinder unter den ersten, ließ den ersten auf Pos. 1 und verschob den zweiten von Pos 1 bis 6.

Die Ergebnisse waren überall schlechter als mit einem KB, mit Ausnahme der Pos. 4 des 2. KBs, also genau gegenüber der Pos. 1 des ersten KBs. (Tabelle)

Aus dem Ergebnis schloss ich, dass die Vibrationen ohne die KB-Unwuchtmasse geringer seien. Die nachfolgende Messung ohne Kabelbinder lehrte mich das Gegenteil. Die Vibrationswerte lagen deutlich höher (im Bereich 3000 bis 5000mg). Nach erneuter Anbringung eines KB in Pos. 1 lagen die Werte wieder im ursprünglichen Bereich (1500 bis 2100).

Nach Einbringen einer entsprechenden Ausgleichsmasse auf der Glockeninnenseite lagen die Werte ohne Kabelbinder im Bereich der vorher mit KB auf Pos. 1 gemessenen. Im Lama eingebaut lagen die Messwerte tiefer, was aber durch die andere Messanordnung (anderes Chassis, andere Sensorposition) erklärbar ist (Tabelle).


Resümee

Ich habe versucht möglichst reproduzierbare Messbedingungen herzustellen:
1. Anfahren und halten einer möglichst gleichen Drehzahl (real 22860-23220 rpm)
2. Stabilisieren der Drehzahl
3. Einschalten des Integrators und Ablesen des Messwerts bei 100%

Bei 3 hintereinander durchgeführten Messungen (Messung > Drehzahl auf 0 > Hochfahren auf 23000 rpm) variieren die Messwerte (RMS 1530-2180, Motorpeak 2250-3166) um ca. 300 bis 500 mg um den Mittelwert (ca. +- 20-30 %).

Der beste Vibrationswert (Durchschnitt aus 3 Messungen bei 22980 - 23220 rpm) den ich abschließend auf dem Teststand erreicht habe lag bei RMS 1829 mg +- 249 und Motorpeak 2445 mg +- 126 (entspricht etwa C 172).

Ob das mit meiner Messanordnung die mit einem Scorpion 2221-8 Motor erreichbaren Bestwerte sind, werde ich weiter untersuchen.

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Abschluss der Motoroptimierungen - Zusammenfassung

Vor dem endgültigen Abschluss meiner Motoroptimierungsaktivitäten hab ich nochmal beide Motoren verglichen und ein paar Messverfahren-Experimente gemacht um die Streuung der Messergebnisse besser beurteilen zu können. Alle Messungen wurden bei ca. 23.000 rpm durchgeführt:

1. 3 Messungen bei (fast) gleicher Drehzahl hintereinander, ohne den Motor zwischendurch runterzufahren.
2. 3 Messungen bei (fast) gleicher Drehzahl hintereinander, wobei der Motor zwischendurch auf 0 rpm runtergefahren wurde und die Soll-Drehzahl erneut angefahren und stabilisiert wurde.
3. Motor kopfstehend montiert.
4. Motor M1 ohne die 2 auf der Welle eingebrachten Wellenscheiben.
5. Motor M1 mit montierten Wellenscheiben
6. Motor mit in Lager geklebter Welle

Zu 1.
RMS Mittelwert 1275 mg, Wertspanne 24-56 mg, Motorpeak 2.121 mg, Wertspanne 32-183 mg
Zu 2.
RMS Mittelwert 1161 mg, Wertspanne 1-4 mg, Motorpeak 1695 mg, Wertspanne 21-211 mg
Resümee:
Es macht keinen großen Unterschied, ob direkt hintereinander gemessen wird, oder der Motor jedes Mal neu auf Drehzahl gebracht werden muss.

Zu 3.
RMS Mittelwert 596 mg, Wertspanne 2-15 mg, Motorpeak 810 mg, Wertspanne 47 mg
Auf dem Kopf montiert (Ritzel nach unten) werden am M2 die gemessenen Vibrationswerte halbiert (warum auch immer)

Zu 4.
RMS Mittelwert 984 mg, Motorpeak 1501 mg:
Im Verhältnis zu dem, was ich sonst gemessen habe, sind die Werte ganz gut. Allerdings macht der Motor viel Lärm, es sind auch Schwebungen zu hören. Im Sound deutlich schlechter als der M2.

Zu 5.
RMS Mittelwert 1866 mg, Motorpeak 1771 mg:
Die gemessenen Vibrationswerte sind zwar deutlich schlechter als bei 4., der Sound ist allerdings deutlich besser. Im Wesentlichen ist nur das Rauschen der Kühlluft zu hören. Deshalb lasse ich in Zukunft die beiden Wellenscheiben drin, trotz der höheren Vibwerte.

Zu 6.
RMS Mittelwert 2020 mg, Motorpeak 1650 mg:
Kein wesentlicher Unterschied zu 5. Verkleben bringt in meinem Fall nichts, außer dass die Montage erschwert ist.

Alle Werte und Messungen sind in der angehängten Tabelle zusammengefasst.

Auch wenn ich mit dem Endergebnis meiner Motor-Optimierungsversuche nicht besonders zufrieden bin, schließe ich diese Serie jetzt erst einmal ab. RMS-Werte von 1000-2000 mg sind keine Traumwerte. Niedriger scheint es mit meinen Motoren und meiner Messanordnung (Teststand) aber nicht zu gehen. Das optimale Laufgeräusch, in beiden Fällen dominiert das Rauschen der strömenden Kühlluft, tröstet ein bisschen über die hohen Vibwerte hinweg.