Vibrations Analyse mit ViRA

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Teil 2: Wie messe ich mit ViRA

ViRA ist für mich ein Messinstrument, das ich praktisch nur unter Werkstattbedingungen einsetze. Man muss sich folgendes klar machen:

Egal, an welcher Stelle des Chassis ViRA montiert wird, du misst immer das Schwingungsverhalten des Chassis und nicht das reine Schwingungsverhalten der Vibrationsquelle. D. h. neben dem Spektrum der Quelle wird auch das Eigenschwingungsverhalten des Gesamtsystems mitgemessen. Um das Spektrum richtig deuten zu können brauchst du eindeutig definierte und über den Messzyklus gleichbleibende Messbedingungen.

Diese Voraussetzungen sind im Heliflug nicht gegeben. Messungen im Flug können somit nur allgemeine Anhaltspunkte geben. Wenn du der Ursache auf die Spur kommen möchtest, brauchst du die vereinfachten und konstanten Messbedingungen der Werkstatt.

Ich messe praktisch nicht mehr im Flug. Im laufenden Flugbetrieb kontrolliere ich das Vibrationsverhalten visuell und vor allem akustisch. Der -Sound- eines Helis gibt auf vorhandene Vibrationen sehr deutliche Hinweise. Um die interpretieren zu können braucht es natürlich Erfahrung. Wenn ich Veränderungen im Sound oder visuell feststelle, kommt der Heli in die Werkstatt und wird dann unter definierten Laborbedingungen mit ViRA vermessen.

Neben dem Sound ist auch das Videobild einer mitfliegenden Kamera aussagekräftig. Allerdings weiß man dann nur, dass Vibrationen existieren, aber nicht warum. Ich hab schon erlebt, dass das Videobild im Stand ohne rotierende Komponenten schön scharf war und bei Betrieb aufgrund intensiver hochfrequenter Vibrationen zwar nicht waberte, aber unscharf wurde. Das ist dann so ein Anlass, bei dem ich entscheide entweder Vibrationen aus dem Heli zu nehmen oder versuche mit Dämpfungsgliedern in der Kameralagerung eine Entkopplung vorzunehmen.

Mein Ideal ist der vibrationsfrei Lauf einer Turbine. Das konnte ich bis jetzt mit BL-Motoren nicht erreichen. Aber ich bin schon ein gutes Stück vorangekommen. Achte mal auf den Sound in diesem Video: Lamaflug - YouTube
Der Motor sitzt bei den Aufnahmen aus der Heli-Kabine ziemlich nah an der Kamera und ist praktisch kaum zu hören.

Andere Soundbeispiele für Motorvibrationen:
Vergleich E Flite Motor vor und nach der Aufarbeitung - YouTube

Und hier Sound- und visueller Check im Flug:
300CFX Motorenvergleich EFlite Scorpion - YouTube

Wie gesagt: Hier geht es um die Optimierung jenseits von Vibrationen, die den Heli unfliegbar machen. In dem Bereich kann man entscheiden: -Stört mich nicht, fliegt ja- oder -Stört mich, stell ich ab-.

[Whitebeard99]

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Danke für die Blumen!

Man gönnt sich ja sonst nichts. Es hat schon seinen Reiz, die eigenen ideellen Vorstellungen und die rauhe Wirklichkeit einander näher zu bringen. Zudem muss ich für meinen Lebensunterhalt keine Zeit mehr aufwenden. Da mach ich halt das, just for fun.

Und:
Ich bin noch nicht so lange an dem Heli-Hobby dran. Was ich anfangs schmerzlich vermisste, waren Hinweise von neutraler Stelle zur Qualität der unterschiedlichen Produkte. Man ist auf Gedeih und Verderb auf die Hersteller angewiesen. Daher hat für mich der Erfahrungsaustausch in den Foren einen hohen Stellenwert. Ich hab viel von den anderen profitiert und will daher auch einiges davon zurück geben. LGT

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Wenn-s interessiert:
In meinem Themenbeitrag zum Aufbau eines Lamas aus TR450Pro und Carson Lama hab ich auf Seite Habe Carson Lama SA 315b mit T-Rex 450 Pro gekreuzt - Seite 10 - RC-Heli Community im Post 99 & 100 mal wieder Beispiele für den Einsatz von ViRA dargestellt.

Grundtenor der Darstellung:
Rein optisch scheint alles OK. ViRA-Messwerte zeigen die Unterschiede im Vibrationsverhalten. Das löst (in dem Fall) Revision des Heckblattwuchtens aus. Schließlich Vibrationswerte deutlich reduziert.

[powertrac]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Der Sensor ist genial, nimmt wirklich Alles wahr!

Um meine SSM Benzinmechanik (700er Trainer ähnlich Vario) mit Kalt KG22 Benzinmotor (neuwertig, out of the box, aber 20 Jahre alt, kein Toni Clark Zenoah jedoch baugleich mit ZG22) zu überwachen habe ich den Sensor installiert.

...früher gab es das nicht, man ist einfach geflogen hat die Vibrationen nur indirekt durch lose Schrauben oder andere Schäden gesehen. Die Helis sind so aber zig STD geflogen worden.

Jetzt bin ich entsetzt, was der Motor an Vibrationen ins Chassis knallt!!

Rotor fast ruhig, Heck ist optimierungsbedürftig, Antrieb+Misc (Resonanzen) katastrophal. Den Motor kann man nicht optimieren, der ist so wie er ist.

Der bringt´s in den K und J Bereich!!

Das hätte ich lieber gar nicht erst gewußt.... der Heli fliegt ruhig und stabil, ohne sichtbare Vibration oder ungewöhnliche Geräusche, wie auf Schienen.

Das Gerät ist weder mit einem Trex 450 oder irgendeinem anderen modernen Elektroheli vergleichbar.
Der Aufbau ist robust, wie ein Rasenmäher.

Was bedeutet jetzt K und J an unsichtbarer zerstörerischer Kraft?

Hat das jemand in einem Benzinheli (Vario Benzintrainer oder Scaler)?

Möglicherweise ist das eine"normale" zu akzeptierende Tatsache die einfach kürzere Inspektionsintervalle erfordert, oder, das Gerät wird demnächst urplötzlich auseinanderfliegen....
Ich kann das nicht wirklich einschätzen, ich weiss auch nicht, ob die alphabetische Skala linear oder logarhitmisch progredient ist.

Ein Uhrwerk wie ein T REX 450 hält das natürlich nicht aus, das ist klar.

[powertrac]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Nachtrag: -konkrete Werte-

Tail 40-80vir
Head 10-40vir (zyklische Ausschläge sind die Schwankungen)
Engine: 500-1600vir
Misc: 200-600vir
RMS: durchgehend 5000mg

Das ist mehr Unruhe als ein E-Heli überhaupt aufbauen kann (wenn wie üblich aufgebaut), jedoch mögliche tolerierbare Messwertesituation für einen Benzinhubschrauber.

Legt man die RMS 5000mm/sec2 um, entspräche das 0.5G (normal 1G/Erdbeschleunigung sind 10m...also 10000mm/sec2).
Also- würde man nur den Sensor um die eigene Achse mit z.B. 3000RPM drehen lassen hätte man einen Wert von 50Hz/10000 mm/sec2.

Vor so einer Beschleunigungskraft in einer Vibration hätte ich jetzt nicht solche Angst.

Vielleicht sitze ich da einem Trugschluss auf....

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

-Vielleicht sitze ich da einem Trugschluss auf....-

Ich denke nicht.

-Das hätte ich lieber gar nicht erst gewusst.... der Heli fliegt ruhig und stabil, ohne sichtbare Vibration oder ungewöhnliche Geräusche, wie auf Schienen.-

Allein die Tatsache, dass du nun weißt in welchem Maß der Motor Vibrationen in das Chassis einspeist, zerrüttet nicht das Fluggerät.

Ich bin im Lauf der Zeit von der Reduzierung der absoluten Größen, egal wie der Heli fliegt, weg gekommen. Natürlich versuche ich die Vibrationen generell zu minimieren, aber wenn er gut fliegt, die Komponenten keine sichtbaren Vibrationen zeigen, der Sound und das Videobild der mitfliegenden Kamera OK ist, ist es gut unabhängig von den absoluten Werten.

Von solchem Heli nehme ich dann ein -Standard-Spektrum- auf, als Basis für spätere Vergleiche. Wenn sich dann später Störungen zeigen, weiß ich durch Vergleich mit dem Standard-Spektrum, wo ich suchen muss und was an Minimalwerten erreichbar ist.

ViRA dokumentiert die Vibrationen als numerische Kennwerte und das ist allemal objektiver als durch Handauflegen gefühlte Vibrationen. Das ist der Hauptnutzen von ViRA. Damit kann man dann selbst objektiv numerisch definieren, was man als Vibrationsniveau noch toleriert und was nicht.

[powertrac]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

....es scheint so zu sein, dass alle hier geschockt und einfach sprachlos sind....

Jedenfalls werde ich das abgestuft angehen:

Mechanikleerlauf (soll eigenlich gar nicht sein) ohne Last- Motor lastfrei kurz auf Betriebsdrehzahl bringen und schauen, was da ist:
die Kupplungsglocke ist auf einen Konus schraubgeklemmt, eigentlich selbstzentrierend. Dennoch, mit einem Pupitast Micrometer checke ich noch den Rundlauf der Glocke falls sich hierbei die Probleme zeigen. Es kann auch die Vergasereinstellung sein, nur, viel herumschrauben kann und soll man an Benzinern nicht. Der Klang ist gleichmässig und rein, ohne Viertaktern.

danach Heck: das ist über einen 2mm Federstahl in Teflonhülsen in einem Rohr angetrieben. (das war so vor 20 Jahren, funktioniert). Die "Welle" kann jedoch auch schwingen...

Heckblätter dynamisch nachwuchten (sind ab Werk gewuchtet...CFK) um aus dem "B" Bereich zu kommen.

Fühlen, wo die MSC Werte herkommen, das muss eine Resonanz am Tailboom sein, wahrscheinlich vom Motor der monolithisch mit dem ganzen Gerät verbunden ist. Die Heckvibration ist als Quelle glaube ich zu klein und energiearm.
Ev. kleine Gewichtchen anbringen, um die Resonanzfrequenz in den nicht anregbaren Bereich zu verschieben.
Es kann aber auch der RC Block am Bug schwingen....

Da werde ich unter dem Tisch mit der Hand nach oben den Heli abgreifen müssen um die Schwingungsbäuche und Maxima lokalisieren zu können. Das habe ich früher so gemacht um grob zu optimieren, mag ich aber gar nicht.

Falls das nichts bringt, ev. neuen optimierten Toni Clark G230H rein: soll vibrationsfreier laufen, 339€+10STD Umbau da nicht ganz Baugleich.

Jetzt wo ich die Vibrationen ermittelt habe, kann ich das nicht mehr wie früher einfach so lassen....nur, ich möchte nicht einem nicht erreichbarem Phantom einer möglicherweise für so ein Gerät niemals erreichbaren Laufruhe nachlaufen.

[powertrac]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Danke Traudl!
Die posts haben sich gerade gekreuzt.

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Hier mal ein Beispiel aus meiner Anwendungspraxis.

Es geht um einen Eigenbau-Heli Typ Lama (Habe Carson Lama SA 315b mit T-Rex 450 Pro gekreuzt - RC-Heli Community ).
Auf den Heckrotor sollten neue 69er Heckrotorblätter montiert werden. Die Zusammenfassung der dabei durchgeführten Vib-Messungen sind auf dem angehängten Bild dargestellt.

Eigentlich sollten die vergleichenden Messungen immer bei der gleichen Motordrehzahl durchgeführt werden. Um jetzt nicht immer wieder die Motorsteuerung umprogrammieren zu müssen, nehme ich unterschiedliche Drehzahlen in Kauf, die ich mit erfasse um die Messergebnisse besser interpretieren zu können. Unterschiedliche Drehzahlen erzeugen natürlich unterschiedliche Frequenzspektren.

Die Motorsteuerung erfolgt bei mir mit einem HW50 Regler im Gov.-Store Modus. D. h. unter gleicher Belastung liegt am Motor immer die gleiche, im Regler abgespeicherte Drehzahl an. In voller Montur sind das 25.000 rpm Motordrehzahl und 8.480 rpm Heckdrehzahl bei einem THR-Sendersignal von 47,5 %. Für meine Messungen in der Werkstatt nehme ich aber die HR-Blätter ab und reduziere das THR-Signal auf 42 %, dann liegt die Motordrehzahl bei etwa 23.500 rpm mit Heckrotorblätter und ohne die Heckblätter bei ca. 25.500 rpm.

Manchmal erfasse ich die Motordrehzahl auch noch separat mit einem Logger. Dabei habe ich festgestellt, dass der ViRA-Motorfrequenzpeak in der Regel nicht genau mit dem Loggerwert übereinstimmt. Die Abweichungen sind aber gering (z. B. 200 rpm bei einer Motordrehzahl im Bereich von 30.000 rpm), so dass ich mich meist auf den ViRA-Motorpeak verlasse um die Motordrehzahl zu erfassen, ohne zusätzliche Loggerdatenerfassung.

Nun zu den Vibrationsmessungen:

In der Zeile 1 und 2 hab ich die Vib-Werte ohne Heckrotorblätter dokumentiert. Die Messungen ohne Blätter sind für mich eine Art 0-Linie. Zwischen beiden Messungen liegen 1 Monat Betrieb und eine Modifikation an der Heckrotorantriebswelle. Alle Vib-Werte (Heckrotor, Motor und RMS) haben sich seit der letzten Messung um den Faktor 3 erhöht. Das nehme ich erst einmal nur zur Kenntnis, ist aber prinzipiell ein Signal, mal genauer nach möglichen Ursachen zu forschen.

Die Zeilen 3 bis 7 dokumentieren meine Vib-Reduktionsbemühungen, als ich am Heck neue 69er Heckrotorblätter montierten wollte. Die erste Messung ergab am Heckrotor bedenkliche 4.652 mg. Die daraufhin durchgeführte 2. Messung unter gleichen Bedingungen nur noch 2.816 mg. Damit war ich auch nicht zufrieden. Es folgten Vib-Reduktionsmaßnahmen. Z. B. einfach die Blätter auf den Blatthaltern tauschen. Das brachte nicht den großen Erfolg (3.190 mg). Also dann Blätter wieder runter und versuchen diese neu zu wuchten. Und siehe da: Die Messwerte lagen schließlich im Bereich 120 bis 650 mg. Damit war ich dann zufrieden.

Nach einem Monat ergab die Nachmessung 3.380 mg. Das wäre ein Anlass, die Blätter neu zu wuchten. In meinem Fall tausche ich die aber jetzt gegen 72er. Diese werden ebenfalls gemessen und u. U. gewuchtet. LGT

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Vibrationswerte nach Anbau der 74 mm Heckrotorblätter

Den Bericht hierzu habe ich hier eingestellt: RC-Heli Community - Einzelnen Beitrag anzeigen - Habe Carson Lama SA 315b mit T-Rex 450 Pro gekreuzt

[powertrac]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Die Postings hier sind auf hohem Niveau und stellen eine öffentliche Beta Testung dar.

Vieles was wir machen ist ganz anders wie früher.

Die Elektronik hat ihren Einzug gehalten, damit auch die Möglichkeit überhaupt auf Fehler zu kommen.

Auch die Troubleshooting-Algorithmen welche sich hier stringent entwickeln sind sehr hilfreich.

Wünschenswert aber unrealistisch wären Vibrationstests von gängiger Marktware (Mechaniken, Servos, sonstiger Elektronik) um fail safe times zu ermitteln, jeweils unter bestimmten Vibrationsbedingungen.
So wüsste man wann es riskant-gefährlich oder sicher zum Ausfall bestimmter Komponenten kommt.
Pro Testsubjekt ein Graph mit Einzel- und Mischvibrationen in den am meisten pro Heliklasse vorkommenden Spektren.

Das würde jedoch eine kostspielige TU Studie darstellen....

Jedenfalls bekommt man ein ganz anderes Auge auf unsere Fluggeräte, mit noch mehr Respekt vor der Technik.
Optimierungen und Inspektionen sowie Wartungen geht man ganz anders an als noch vor 10 Jahren.
Auch der Aufbau erfolgt viel aufmerksamer (genaue Getriebeeinstellung mit Distanzscheiben, Verwendung von Lager- und Schraubensicherung zur entgültigen Fixierung, Prüfung von Rundlaufgenauigkeiten, Beschäftigung mit Materialqualitäten (z.B. Schrauben, Bolzen) et.c.)

Gerade im Scale Sektor ist man mit Serienprodukten konfrontiert, die knapp über dem Prototyping Niveau liegen. Serienausfälle sowie störungsfreie Betriebszeiten über 100STD+ werden berichtet, bei gleichen Baugruppen.
Bei wirklich namhaften Herstellern!
Da geht´s um grenzwertige Dimensionierungen, nicht ideale Materialien, fehlerhaftem Zusammenbau (mitunter nur "winzige" Fehler!!) durch den Piloten und Resonanzvibrationen in Heckantrieben.

Vira- das trübt einem zwar Anfangs die naive Freude beim Fliegen, bringt aber in der Folge einen Sicherheitssprung, sei es

1)durch viel exakteres Arbeiten beim Aufbau aus Angst vor Vibrationen und möglichen Ausfällen...

2) durch Testungen vor dem Fliegen und unter Betriebsbedingungen telemetrisch unter Aufzeichnung (z.B. in Jeti Sendern) und Analyse der Daten.

[Traudl]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Auf einen Aspekt des möglichst vibrationsarmen Betriebs unserer Modelle möchte ich noch hinweisen:
Dem Betrieb außerhalb von Resonanzdrehzahlen.

Die erste Prämisse für die Festlegung der Betriebsdrehzahl bei meinem Lama ist -HR-Drehzahl so niedrig wie möglich-.

Die untere Grenze ist die sichere Manövrierfähigkeit in den verschiedenen Flugzuständen. Das ist kein harter, fest definierter Wert. Man hat etwas Spielraum.

Die obere Drehzahlgrenze ist noch variabler: Der Energieverbrauch wächst, die mechanische Beanspruchung steigt, irgendwann sind die Festigkeitsgrenzen erreicht.

Z. B. liegt die bei den von mir angebauten HR-Blättern bei 2.800 rpm (Herstellerangabe). Also kann ich meine Betriebsdrehzahl für den HR im Bereich von ca. 1.900 bis ca. 2.700 rpm so legen, dass ich möglichst wenig Gesamtvibration (-unruhe) im Heli habe. Das kann ich mit ViRA quantitativ bestimmen.

In meinem konkreten Fall:
Bei einer Heckrotordrehzahl von 7.300 rpm liegt der Vib-Peak bei ca. 1.000 mg. Das entspricht einer HR-Drehzahl von ca. 1.800 rpm.

Bei einer Heckrotordrehzahl von 8.200 rpm liegt der Vib-Peak bei ca. 8.500 mg. Das entspricht einer HR-Drehzahl von ca. 2.000 rpm. Mit der Drehzahl fliege ich zurzeit.

Als nächstes werde ich prüfen, wie es sich mit den Heckvibrationen im HR-Drehzahlbereich von 2.000 bis 2.600 rpm verhält. Vielleicht befinde ich mich bei 2.000 gerade im Resonanzbereich des Hecks und darüber und darunter wird es besser.

Mal sehen. LGT

[evotommy]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Hallo zusammen.
Habe mir auch das vira geholt und habe ein paar Fragen dazu.
Habe mir einen Trex 600esp gekauft die Mechanik soll nachher in einen Airwolf rein.
Habe alle Lager, Wellen und zahnräder erneuert.
Motor ist ein Plettenberg der Motor alleine hat eine Vibrations Stärke von A 80( abgetrennt vom hauptritzel)
Der Rotporkopf liegt bei A 60
Das Heck bei A230.
Sind die Werte jetzt gut oder weniger?
Wollte vor dem erstflug auf vibs prüfen

[evotommy]

AW: Vibrations Analyse mit ViRA

Achso wenn der Motor am haubtzahnrad anliegt sind es A180