Авторка — Лорен Нейґел
Балансування пропелерів критично важливе для плавної роботи, надійності й довговічності БПЛА. Дисбаланс спричиняє вібрацію, шум і прискорене зношення важливих компонентів, погіршуючи льотні характеристики.
ISO 21940-11:2016 — широко застосовувана основа балансування роторів, яка визначає допустимі рівні дисбалансу для оптимальної роботи.
У статті розглянуто ключові поняття стандарту, способи визначення якості балансування та подальші кроки для пропелерів БПЛА.
Зміст
Стандарт ISO для балансування роторів
Способи визначення допустимого залишкового дисбалансу
Зведена таблиця класів балансування
Подальші кроки
За посиланнями дізнайтеся, як дисбаланс спричиняє надмірну вібрацію та підвищений шум дронів.
1. Стандарт ISO для балансування роторів
Найчастіше для балансування пропелерів посилаються на ISO 21940-11:2016— «Процедури й допуски для роторів із жорсткою поведінкою». Він замінив попередній стандарт 1940:1-2003, оновивши визначення й розширивши застосування.
Стандарт 2016 року ґрунтується на простому принципі: залишковий дисбаланс ротора U прийнятний, якщо він не перевищує заздалегідь визначений допустимий Uper. Uper — сумарний допуск у площині центра мас, пропорційний масі ротора:
Його вимірюють у кг·м, г·мм, кг·мм або мг·мм.
Відношення Uper до маси ротора називають eper — допустимим залишковим питомим дисбалансом:
Його вимірюють у кг·м/кг, метрах, г·мм/кг або мікрометрах (мкм). Остання одиниця часто найзручніша, оскільки багато значень eper лежать між 0,1 і 10 мкм.
Для ротора лише з результуючим дисбалансом і нехтовно малим моментним дисбалансом eper — це відстань між центром мас і віссю вала.Спостерігається, що eper зазвичай змінюється обернено пропорційно робочій частоті обертання n:
Для БПЛА замість робочої частоти можна використовувати крейсерську частоту обертання — оберти пропелера в крейсерському польоті.
Цей зв’язок також можна виразити так:
де
Ω — кутова швидкість у крейсерському режимі, рад/с
c — стала
Інакше кажучи, 
де n — крейсерська частота обертання в об/хв.
Рекомендуємо: Порівняння стендів тяги для пропелерів2. Способи визначення допустимого залишкового дисбалансу
ISO 21940-11:2016 визначає п’ять способів установлення допустимого залишкового дисбалансу:Класи якості балансування на основі багаторічного досвіду з великою кількістю різних роторів
Експериментальне оцінювання допустимого залишкового дисбалансу
Обмеження сил у підшипниках від дисбалансу
Обмеження вібрації від дисбалансу
Накопичений досвід застосування допусків дисбалансу
Способи 2 і 5 зазвичай використовують організації, які накопичили достатньо даних для власних роторів і можуть самостійно встановлювати допуски.
Спосіб 1 спирається на загальний стандарт, заснований на світовому досвіді та подібності машин, для визначення вимог до типових видів обладнання.Клас якості за способом 1 позначають G; він відповідає величині eperΩ у мм/с. Наприклад, якщо eperΩ = 6,3 мм/с, клас — G 6.3.
3. Зведена таблиця класів якості балансування
Типи машин: загальні приклади | Клас якості балансування (G) | Величина eperΩ (мм/с) |
Кривошипні механізми великих тихохідних суднових дизелів, конструктивно врівноважені | G 1600 | 1600 |
Автомобілі: колеса, ободи, приводні вали | G 40 | 40 |
Авіаційні газові турбіни | G 6.3 | 6,3 |
Електродвигуни з висотою осі вала ≥80 мм | G 2.5 | 2,5 |
Гіроскопи | G 0.4 | 0,4 |
Пропелери БПЛА зазвичай балансують до класу G 6.3 для низької вібрації та плавної роботи. Це зменшує навантаження, надмірне зношення й вплив на датчики.
4. Подальші кроки
Сподіваємося, стаття була корисною. Запитання про стандарти балансування залишайте в коментарях.
Докладніше про належні методи балансування читайте в нашому технічному матеріалі про методи балансування пропелерів.
Якщо ви готові розпочати балансування, ознайомтеся з нашим обладнанням для динамічного балансування пропелерів.