Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 2, Pagina: 7-22

Aircraft Engine: Propeller Vibration and Balancing

Aunque la vibración puede ser causada por la hélice, existen muchas otras posibles fuentes de vibración que pueden dificultar la solución de problemas. Si una hélice vibra, ya sea debido a problemas de equilibrio, ángulo o trayectoria, normalmente vibra en todo el rango de rpm, aunque la intensidad de la vibración puede variar con las rpm. 

Si una vibración se produce sólo a una determinada rpm o dentro de un rango de rpm limitado (p. ej., 2200–2350 rpm), la vibración normalmente no es un problema de la hélice, sino un problema de una mala combinación entre el motor y la hélice. 

Si se sospecha de una vibración de la hélice pero no se puede determinar con certeza, el método ideal para solucionar el problema es reemplazar temporalmente la hélice por una que se sepa que está en condiciones de volar y luego probar la aeronave si es posible. 

El movimiento de la hoja no es la fuente de los problemas de vibración. Una vez que el motor está en marcha, la fuerza centrífuga mantiene las hojas firmemente (aproximadamente 30 000 a 40 000 libras) contra los cojinetes de las hojas. 

A veces, la vibración de la cabina se puede mejorar volviendo a indexar la hélice al cigüeñal. La hélice se puede quitar, girar 180° y volver a instalar. 

El rotor de la hélice puede ser un factor que contribuye a una condición de desequilibrio. Una indicación de esto sería un bamboleo notable del rotor mientras el motor está funcionando. 

Esta condición generalmente es causada por un calce inadecuado del soporte delantero del rotor o un rotor agrietado o deformado. El rotor de la hélice puede ser un factor que contribuye a una condición de desequilibrio. 

Una indicación de esto sería un bamboleo notable del rotor mientras el motor está funcionando. Esta condición generalmente es causada por un calce inadecuado del soporte delantero del rotor o un rotor agrietado o deformado. El rotor de la hélice puede ser un factor que contribuye a una condición de desequilibrio. 

Una indicación de esto sería un bamboleo notable del rotor mientras el motor está funcionando. Esta condición generalmente es causada por un calce inadecuado del soporte delantero del rotor o un rotor agrietado o deformado.

Cuando se encuentra vibración en el motor, a veces es difícil determinar si es el resultado de la vibración del motor o de la hélice. 

En la mayoría de los casos, la causa de la vibración se puede determinar observando el cubo de la hélice, el domo o el rotor mientras el motor está funcionando dentro de un rango de 1200 a 1500 rpm y determinando si el cubo de la hélice gira o no en un plano absolutamente horizontal. 

Si el cubo de la hélice parece oscilar en una órbita ligera, la vibración suele ser causada por la hélice. Si el cubo de la hélice no parece girar en una órbita, la dificultad probablemente se deba a la vibración del motor.

Cuando la vibración de la hélice es la razón de la vibración excesiva, la dificultad generalmente se debe al desequilibrio de las palas de la hélice, a la falta de seguimiento de las palas de la hélice o a la variación en los ajustes del ángulo de las palas de la hélice. 

Verifique el seguimiento de las palas de la hélice y luego el ajuste del ángulo de las palas de paso bajo para determinar si alguna es la causa de la vibración. Si tanto el seguimiento de la hélice como el ajuste del ángulo bajo de la pala son correctos, la hélice está desequilibrada estática o dinámicamente y debe reemplazarse o reequilibrarse si lo permite el fabricante.

Seguimiento de hoja - Blade Tracking  

El seguimiento de palas es el proceso de determinar las posiciones de las puntas de las palas de la hélice entre sí (palas que giran en el mismo plano de rotación). El seguimiento muestra solo la posición relativa de las palas, no su ruta real. Las palas deben seguirse unas a otras lo más cerca posible. 

La diferencia de trayectoria en puntos similares no debe exceder la tolerancia especificada por el fabricante de la hélice. El diseño y la fabricación de las hélices es tal que las puntas de las palas dan una buena indicación del seguimiento. Normalmente se utiliza el siguiente método para comprobar el seguimiento: 

1. Calce la aeronave para que no se pueda mover. 

2. Retire una bujía de cada cilindro. Esto hace que la hélice sea más fácil y segura de girar. 

3. Gire una de las aspas para que apunte hacia abajo. 

4. Coloque un objeto sólido (p. ej., un bloque pesado de madera que esté al menos un par de pulgadas por encima del suelo que la distancia entre la punta de la hélice y el suelo) junto a la punta de la hélice de modo que toque o sujete un puntero. /indicador de la propia capota. 

5. Gire la hélice lentamente para determinar si la siguiente pala pasa por el mismo punto (toca el bloque/puntero). Cada pista de la hoja debe estar dentro de 1/16 de pulgada (más o menos) de la pista de la hoja opuesta. 

6.Una hélice fuera de rumbo puede deberse a que una o más palas de la hélice están dobladas, a una brida de la hélice doblada o a que los pernos de montaje de la hélice están demasiado apretados o demasiado apretados. 

Una hélice desviada provoca vibraciones y tensión en el fuselaje y el motor y puede ocasionar una falla prematura de la hélice.

Comprobación y ajuste de los ángulos de las palas de la hélice - Checking and Adjusting Propeller Blade Angles 

Cuando encuentre un ajuste de ángulo de hoja incorrecto durante la instalación o lo indique el rendimiento del motor, siga las pautas básicas de mantenimiento. De las instrucciones del fabricante correspondiente, obtenga el ajuste del ángulo de la hoja y la estación en la que se verifica el ángulo de la hoja. 

No use trazas de metal u otros instrumentos de punta afilada para marcar la ubicación de las estaciones de las palas o para hacer líneas de referencia en las palas de la hélice, ya que tales rasguños en la superficie pueden provocar la falla de las palas. 

Use un transportador de mesa si la hélice se retira de la aeronave. Use un transportador de mano (un transportador digital proporciona una medida fácil) para verificar el ángulo de la pala si la hélice está instalada en la aeronave o si está colocada en el soporte de equilibrio de filo de cuchillo.

Transportador de hélice universal - Universal Propeller Protractor 

El transportador de hélice universal se puede usar para verificar los ángulos de las palas de la hélice cuando la hélice está en un soporte de equilibrio o instalada en el motor de la aeronave. 

La figura muestra las partes y los ajustes de un transportador de hélice universal. Las siguientes instrucciones para usar el transportador se aplican a una hélice instalada en el motor:

Gire la hélice hasta que la primera pala a comprobar esté horizontal con el borde de ataque hacia arriba. Coloque el nivel de burbuja de esquina en ángulo recto con respecto a la cara del transportador. 

Alinee las escalas de grado y vernier girando el ajustador del disco antes de que el disco se bloquee en el anillo. El dispositivo de bloqueo es un pasador que se mantiene en la posición acoplada mediante un resorte. El pasador se puede soltar tirando de él hacia afuera y girándolo 90°.

Suelte el bloqueo del anillo al marco (un tornillo de mano derecha con tuerca de mariposa) y gire el anillo hasta que tanto el cero del anillo como el del disco estén en la parte superior del transportador.

Verifique el ángulo de la hoja determinando cuánto se inclina el lado plano del bloque con respecto al plano de rotación. Primero, ubique un punto para representar el plano de rotación colocando el transportador verticalmente contra el extremo de la tuerca del cubo o cualquier superficie conveniente que se sepa que se encuentra en el plano de rotación de la hélice. 

Mantenga el transportador vertical junto al nivel de burbuja de la esquina y gire el anillo de ajuste hasta que el nivel de burbuja central quede horizontal. Esto establece el cero de la escala vernier en un punto que representa el plano de rotación de la hélice. Luego, trabe el anillo al marco.

Mientras sostiene el transportador por el mango con el borde curvo hacia arriba, suelte el bloqueo del disco al anillo. Coloque el borde vertical delantero (el borde opuesto al que se utilizó por primera vez) contra la hoja en la estación especificada en las instrucciones del fabricante. 

Mantenga el transportador vertical junto al nivel de burbuja de la esquina y gire el disco de ajuste hasta que el nivel de burbuja central quede horizontal. El número de grados y décimas de grado entre los dos ceros indica el ángulo de la hoja.

Al determinar el ángulo de la hoja, recuerde que diez puntos en la escala vernier equivalen a nueve puntos en la escala de grados. Las graduaciones en la escala vernier representan décimas de grado, pero las de la escala de grados representan grados enteros. 

El número de décimas de grado en el ángulo de la hoja viene dado por el número de espacios de la escala vernier entre el cero de la escala vernier y la línea de graduación de la escala vernier más cercana a la alineación perfecta con una línea de graduación de la escala de grados. 

Esta lectura debe hacerse siempre en la escala vernier. La escala vernier aumenta en la misma dirección que aumenta la escala del transportador. Esto es opuesto a la dirección de rotación del elemento móvil del transportador. Después de hacer cualquier ajuste necesario de la cuchilla,  

Equilibrado de hélices - Propeller Balancing

El desequilibrio de la hélice, que es una fuente de vibración en una aeronave, puede ser estático o dinámico. El desequilibrio estático de la hélice ocurre cuando el centro de gravedad (CG) de la hélice no coincide con el eje de rotación. 

El desequilibrio dinámico se produce cuando el CG de elementos de hélice similares, como palas o contrapesos, no sigue en el mismo plano de rotación. 

Dado que la longitud del conjunto de la hélice a lo largo del cigüeñal del motor es corta en comparación con su diámetro, y dado que las palas están aseguradas al cubo para que queden en el mismo plano perpendicular al eje de funcionamiento, el desequilibrio dinámico que resulta de la distribución de masa inadecuada es insignificante, siempre que se cumplan los requisitos de tolerancia de la pista. 

Otro tipo de desequilibrio de la hélice, el desequilibrio aerodinámico, se produce cuando el empuje (o la tracción) de las palas es desigual.

Equilibrio estático - Static Balancing  

El banco de pruebas con filo de cuchillo tiene dos bordes de acero endurecido montados para permitir la rotación libre de una hélice ensamblada entre ellos. El banco de pruebas de filo de cuchillo debe ubicarse en una habitación o área que esté libre de cualquier movimiento de aire, y preferiblemente alejado de cualquier fuente de vibración fuerte. 

El método estándar para comprobar el equilibrio del conjunto de la hélice implica la siguiente secuencia de operaciones: 

1. Insertar un casquillo en el orificio del eje del motor de la hélice. 

2. Inserte un mandril o eje a través del buje. 

3. Coloque el conjunto de la hélice de modo que los extremos del eje estén apoyados sobre los bordes de cuchillo del soporte de la balanza. La hélice debe poder girar libremente.

Si la hélice está correctamente equilibrada estáticamente, permanece en cualquier posición en la que se coloque. Compruebe el equilibrio de los conjuntos de hélices de dos palas: primero con las palas en posición vertical y luego con las palas en posición horizontal. 

Repita la verificación de la posición vertical con las posiciones de las hojas invertidas; es decir, con la cuchilla que se comprobó en la posición hacia abajo colocada en la posición hacia arriba.

Compruebe un conjunto de hélice de tres palas con cada pala colocada en una posición vertical hacia abajo. Durante una verificación de equilibrio estático de la hélice, todas las palas deben estar en el mismo ángulo de pala. Antes de realizar la verificación del equilibrio, inspeccione para ver que cada hoja se haya colocado en el mismo ángulo de hoja. 

A menos que el fabricante especifique lo contrario, una verificación de equilibrio aceptable requiere que el conjunto de la hélice no tenga tendencia a girar en ninguna de las posiciones descritas anteriormente. 

Si la hélice se equilibra perfectamente en todas las posiciones descritas, también debería equilibrarse perfectamente en todas las posiciones intermedias. Cuando sea necesario, verifique el equilibrio en las posiciones intermedias para verificar el cheque en las posiciones descritas originalmente.

Cuando se verifica el equilibrio estático de un conjunto de hélice y hay una tendencia definida del conjunto a girar, se permiten ciertas correcciones para eliminar el desequilibrio.

1. La adición de pesos fijos permanentes en ubicaciones aceptables cuando el peso total del conjunto de la hélice o de sus partes esté por debajo del límite permitido.

2. La eliminación de peso en lugares aceptables cuando el peso total del conjunto de la hélice o sus partes sea igual al límite permitido.

El fabricante de la hélice ha determinado la ubicación para quitar o agregar peso para corregir el desequilibrio de la hélice. El método y el punto de aplicación de las correcciones de desequilibrio deben verificarse para asegurarse de que estén de acuerdo con los dibujos aplicables.

Equilibrio dinámico - Dynamic Balancing  

Las hélices también se pueden equilibrar dinámicamente (giro equilibrado) con un kit analizador para reducir los niveles de vibración del conjunto de la hélice y el rotor. Algunas aeronaves tienen el sistema cableado en la aeronave y en otras aeronaves, los sensores y los cables deben instalarse antes de la carrera de equilibrio. 

Equilibrar el conjunto de propulsión puede proporcionar reducciones sustanciales en la vibración y el ruido transmitidos a la cabina y también reduce el daño excesivo a otros componentes de la aeronave y del motor. El desequilibrio dinámico podría ser causado por un desequilibrio de masa o cualquier desequilibrio aerodinámico. 

El equilibrio dinámico solo mejora la vibración causada por el desequilibrio de masas de los componentes que giran externamente del sistema de propulsión. El balanceo no reduce el nivel de vibración si el motor o la aeronave están en malas condiciones mecánicas. 

Defectuoso, gastado, o las piezas sueltas harán que el equilibrio sea imposible. Varios fabricantes fabrican equipos de equilibrio dinámico de hélices y el funcionamiento de sus equipos puede diferir. 

El sistema de balanceo dinámico típico consta de un sensor de vibración que se conecta al motor cerca de la hélice y una unidad analizadora que calcula el peso y la ubicación de los pesos de balanceo. 

Procedimiento de equilibrio - Balancing Procedure  

Enfrente la aeronave directamente contra el viento (máximo 20 nudos) y coloque calzos en las ruedas. Cuando haya instalado el equipo de análisis, haga funcionar el motor a bajas revoluciones de crucero; el analizador dinámico calcula el peso de equilibrio requerido en cada posición de la pala. 

Después de instalar los pesos de equilibrio, haga funcionar el motor nuevamente para verificar si los niveles de vibración han disminuido. Este proceso puede tener que repetirse varias veces antes de lograr resultados satisfactorios. 

Aquí se incluye un ejemplo de procedimiento de equilibrado dinámico, pero consulte siempre los manuales de la aeronave y de la hélice cuando realice cualquier procedimiento de equilibrado. El equilibrio dinámico se logra mediante el uso de un medio preciso para medir la cantidad y la ubicación del desequilibrio dinámico. 

El número de contrapesos instalados no debe exceder los límites especificados por el fabricante de la hélice. Siga las instrucciones del fabricante del equipo de equilibrio dinámico para el equilibrio dinámico además de las especificaciones de la hélice.

La mayoría de los equipos utilizan una captación óptica que detecta cinta reflectante para la lectura de rpm. Además, hay un acelerómetro montado en el motor que detecta la vibración en pulgadas por segundo (ips).

Inspeccione visualmente el ensamblaje de la hélice antes del balanceo dinámico. La primera puesta en marcha de un conjunto de hélice nuevo o reacondicionado puede dejar una pequeña cantidad de grasa en las palas y en la superficie interior de la cúpula giratoria. 

Use solvente Stoddard (o equivalente) para eliminar por completo la grasa de las cuchillas o la superficie interna de la cúpula giratoria. 

Examine visualmente cada conjunto de palas de la hélice en busca de evidencia de fugas de grasa. Examine visualmente la superficie interna de la cúpula giratoria para detectar fugas de grasa. 

Si no hay evidencia de fuga de grasa, lubrique la hélice de acuerdo con el manual de mantenimiento. Si la fuga de grasa es evidente, determine la ubicación de la fuga y corríjala antes de volver a lubricar la hélice y el equilibrio dinámico. 

Antes del equilibrio dinámico, registre el número y la ubicación de todos los pesos de equilibrio. El equilibrio estático se logra en una instalación de reacondicionamiento de hélices cuando se realiza un reacondicionamiento o una reparación importante. 

Se recomiendan doce ubicaciones igualmente espaciadas para la fijación de pesas. Instale los pesos de equilibrio utilizando tornillos o pernos de calidad aeronáutica 10-32 o tipo AN-3. 

Los tornillos del contrapeso fijados al mamparo del rotor deben sobresalir a través de las tuercas autoblocantes o las placas de las tuercas un mínimo de una rosca y un máximo de cuatro roscas. 

A menos que el fabricante del motor o del fuselaje especifique lo contrario, Hartzell recomienda que la hélice se equilibre dinámicamente a una lectura de 0,2 ips o menos. 

Si se utiliza cinta reflectante para el equilibrio dinámico, retire la cinta inmediatamente después de completar el equilibrio. Haga un registro en el libro de registro de la hélice del número y ubicación de los pesos de equilibrio dinámico.