Niedomagania i awarie serwomechanizmów

W swojej dosyć długiej przygodzie z RC, miałem możliwość zaglądania do serw różnej maści i budowy, zarówno sprawnych jak i uszkodzonych, najczęściej tych tańszych ale nie tylko. Ponieważ w kombacie uszkodzenia serw to chleb powszedni, często zdarza mi się obecnie wykonywać sekcję zarówno nowego jak i starszego serwa. Na tej podstawie wyciągnąłem kilka wniosków, które tutaj przedstawię. Może komuś się przydadzą i pomogą zapobiec awariom serw lub uszkodzeniom modeli.

Tak więc jakie mogą być przyczyny awarii lub nieprawidłowego działania serw?

Takie Siedem Grzechów Głównych to:

1. Słabej jakości podzespoły i niestaranny montaż fabryczny.
2. Kraksy lub twarde lądowania.
3. Nieprawidłowe mocowanie serw w modelu.
4. Źle wyważone śmigła / źle amortyzowane silniki.
5. Nieprawidłowe obchodzenie się z serwami.
6. Nieprawidłowo ustawiony zakres wychyleń serwa do danego steru.
7. Nieprawidłowe zastosowanie serw do wymagań modelu.

Co do jakości drogich serw, nie ma co dyskutować. Zastosowane bywają w nich silniki bezszczotkowe, przekładnie ułożyskowane za pomocą łożysk kulkowych, zębatki wykonane z brązu, tytanu lub kompozytów węglowych, potencjometry wysokiej jakości ze ślizgaczami z kilku odrębnych blaszek stykowych, połączenia przewodów z płytką lub potencjometrem zabezpieczone silikonem itd. itp. Najczęściej wraz z jakością rośnie i cena, tyle, że przeważnie do kwadratu.

Co mamy w tanich serwach, każdy wie (lub nie). Można jednak trochę się zabezpieczyć przed niespodziankami przez odpowiednie postępowanie z nimi oraz montaż w naszych modelach. Dotyczy to głównie modeli z napędem spalinowym ale nie tylko. Jeśli do serwa dodane są gumki i tulejki mocujące, bezwzględnie je stosujemy. Drgania z silnika w tak zamocowanych serwach są przynajmniej częściowo ograniczone. Ktoś może zapytać: dlaczego drgania są takie szkodliwe dla serw, przecież tam jest tylko silniczek z przekładnią i elektronika. No właśnie. Najczulszym elementem jest potencjometr pilnujący położenia orczyka. W tańszych serwach potencjometr posiada obrotowy suwak ślizgający się po oporowej ścieżce węglowej i środkowy styk obracający się na polu stykowym.

Podczas pracy serwa, styki te wykonują dłuższe ruchy z taką częstotliwością, z jaką wychylane są drążki nadajnika. Wibracje pochodzące od silnika przenoszą się na stery a stamtąd dźwigniami na potencjometry serw. Te z kolei wykonują bardzo krótkie ruchy, ale jest ich w ciągu minuty mniej więcej tyle, ile obrotów silnika. A tych jest od kilku do kilkunastu tysięcy. Dlaczego szlifierki mają tak duże obroty? Bo przy nich są najskuteczniejsze. To samo się dzieje w serwach. Nawet miękkie materiały styków, przy dużej częstotliwości ruchu robią spustoszenie. Stąd najczęściej powstają drgania serw w neutrum, czasami postrzegane, jako zakłócenia odbioru. W tym miejscu ścieżka potencjometru wyciera się najszybciej a w środkowym polu stykowym ślizgacz dosłownie wierci otwór. Widać to wyraźnie na zdjęciu pierwszym.

Zdj. 1 (Kliknij aby powiększyć)

W przypadku takiego uszkodzenia, drgania w neutrum mają niewielki i stały zakres i w większości popularnych modeli nie stanowią zbytniej przeszkody. Model nie zdąży reagować na tak krótkie i niewielkie ruchy. Jest to jednak sygnał, aby w najbliższym czasie Serwo wymienić. Również od wibracji mogą pękać fragmenty obudowy serwa. Na zdjęciu nr 2 widać wykruszony fragment obudowy, w której zamocowana jest płytka potencjometru.

Zdj. 2 (Kliknij aby powiększyć)

Po takim pęknięciu potencjometr dosłownie się rozłazi i model zaczyna się dziwnie zachowywać. Dlatego w modelach, gdzie występują większe wibracje, lepiej stosować trochę droższe serwa i mocować je z amortyzacją.

Co do metalowych przekładni, wszystko zależy od materiału, z jakiego są wykonane. Plastik stosowany do wyrobu trybów jest śliski i drgania nie powodują szybkiego wycierania się zębów. W przypadku marnych metalowych przekładni z szarych stopów, występuje zwyczajne wyklepywanie i wycieranie się zębów i powstawanie przez to sporych luzów. Ścieranie widać po kolorze smaru. Początkowo jest biały, później robi się szary. Drgania pochodzą nie tylko od silników spalinowych. Źle wyważone śmigło założone do silnika elektrycznego też może być przyczyną sporych drgań. Łatwiej jest to wychwycić przy ciszej pracującym silniku elektrycznym niż przy spalinowym. Przyczyną może być źle rozwiercony otwór pod piastę. Również wszelkie przeróbki śmigieł na mniejsze średnice (ucinanie łopat) może prowadzić do złego wyważenia. Zbyt słaba guma mocująca śmigło, przy większych obrotach powoduje odsuwanie się śmigła od oparcia na piaście i tym samym spore wibracje i hałas.

Amortyzacja serw pozwala często na uniknięcie uszkodzeń trybów podczas twardszego lądowania czy kraksy. Podczas takiego zdarzenia stery odchylane są siłą bezwładności. Ruch ten nie jest duży, ale za to silny. Jeśli serwo nie ma możliwości ruchu w swoim zamocowaniu, uszkodzeniu w najlepszym wypadku ulegnie dźwigienka serwa lub steru. Najczęściej jednak sypią się plastikowe tryby, a właściwie za każdym razem ten sam tryb w danym modelu serwa.

Zdj. 3 (Kliknij aby powiększyć)

Stosowanie bowdenów do napędu sterów również może być pewnym sposobem na wytłumienie drgań. Jeśli bowden nie jest zamocowany na całej długości, część drgań wzdłużnych zmienia się na drgania poprzeczne, łagodząc nacisk na dźwignie serw. Drgania wzdłużne są częściowo ograniczone nawet przez sam luz rdzenia bowdena w pancerzu. Również masa bowdena i jego tendencja do wyginania się może być pewną ochroną przed uszkodzeniem trybów przy kraksie. Dlatego dobrze jest w modelach narażanych na częste kraksy, pancerze Bowdenów mocować tylko na końcach. Faktem jest, że bowden w takim wypadku naciskany dźwignią serwa, wygina się w środkowej części. Powoduje to pewne ograniczenie wychylenia steru. Mimo to w tak szybkich modelach, jakimi są kombaty, nie stanowi to jednak dramatycznego ograniczenia ich zwrotności. W modelach akrobacyjnych może to powodować zmniejszenie precyzji sterowania więc lepiej bowden zamocować też w środkowej części.

W czasie montażu modelu, szczególnie w ograniczonej przestrzeni domowego mini warsztaciku trzeba uważać, aby przez uderzenie sterem o cokolwiek, nie spowodować wychylenia serwa. Szczególnie groźne jest to, gdy mamy włączony odbiornik, ponieważ każdy nacisk na orczyk powoduje przeciwdziałającą mu reakcję silnika w serwie. Nie należy również na siłę palcami obracać orczyka, szczególnie w serwach mini i mikro z plastikowymi zębatkami. To tak, jak odpalanie „na popych” samochodu z kolizyjnym paskiem rozrządu. Na początku nie widać objawów, ale po jakimś czasie… a czasami też od razu.

Podobnie jest z nieprawidłowym podłączeniem serwa do odbiornika. Jeśli ktoś twierdzi, że wtyczka serwa na to nie pozwoli, niech podłączy serwo do tanich odbiorników E-Sky. Zero oznaczeń i zabezpieczeń mechanicznych. Za to odbiorniki te są odporne na odwrotne podłączanie serw i zasilenia. Z serwami jednak lepiej uważać. Nawet jeśli szybko zauważymy nieprawidłowe wpięcie wtyczki, i po natychmiastowym, prawidłowym podłączeniu serwo działa prawidłowo, nie oznacza to, że po jakimś czasie nic się nie stanie. Element na wejściu układu, którego wytrzymałość została wystawiona na próbę, może w każdej chwili ulec uszkodzeniu. Lepiej więc serwo po takim wypadku, przynajmniej na jakiś czas, użyć do mniej ważnej funkcji, póki nie upewnimy się, że nic mu nie jest i pracuje poprawnie.

Na odbiorniku natomiast warto przykleić kawałek białej folii samoprzylepnej i opisać polaryzację wejść. Zanim do odbiornika podłączymy pakiet z pięciu ogniw 1,2V, należy sprawdzić w danych technicznych serw podłączonych do tego odbiornika, czy mogą pracować przy napięciu 6V. Samo działanie serwa przy takim napięciu tuż po podłączeniu o niczym nie świadczy. Nie musi z miejsca puścić sygnału dymnego. Może się po prostu dopiero po jakimś czasie przegrzać.

Aby serwo miało prawidłowe warunki pracy, zawsze przed połączeniem dźwigni tegoż serwa z dźwignią steru, należy sprawdzić zawiasy. Często zawiasy ze sztyftem mają nadlewki z wtryskarki, powodujące opory lub skokowe przechodzenie przez neutrum. Na zdjęciu nr 4 widać pozostałości po wtryskarce.

Zdj. 4 (Kliknij aby powiększyć)

Krawędzie oznaczone jako 1 i 2 zaczepiają o siebie. Fragment oznaczony cyfrą 3 powoduje zbyt ciasne spasowanie i w efekcie ciężką pracę zawiasu. Czasem kropla kleju potrafi spowodować cięższy ruch zawiasu ze sztyftem. Na zdjęciu nr 5 jest zawias wymontowany z rozbitego modelu. Widać wyraźnie, że nie żałowano kleju, tyle, że nie tam, gdzie trzeba.

Zdj. 5 (Kliknij aby powiększyć)

W modelach z EPP zawiasy są uzyskiwane poprzez odpowiednie nacięcie pianki i są integralną częścią skrzydła czy statecznika. Niestety, taki surowy zawias posiada z obu stron warstwę stopionej pianki po obróbce termicznej i często jest zbyt sztywny dla małego serwa. Czasem dochodzi do tego dłuższa dźwignia na serwie dla większego wychylenia lotek i serwo nie wyrabia. HS 50 potrafi się zwyczajnie przegrzać. Jest najczęściej wklejone w piankę, więc chłodzenia nie ma żadnego. Pierwszy objaw, to stopniowo zmniejszające się wychylenie. Przed podłączeniem popychacza, należy taki zawias wyluzować poprzez kilkukrotne mocne przegięcie do oporu w obydwóch kierunkach.

Jeśli serwo będzie mocowo dobrane na styk, długo z opisanymi wyżej zawiasami nie popracuje a jego skuteczność w locie będzie problematyczna. Nie ma też w takim przypadku mowy o powracaniu sterów do neutrum. Skutki tego mogą być opłakane. Jeśli trafi się tak na lotkach czy sterze kierunku, model cały czas będzie uciekał to w jedną to w drugą stronę i żadna regulacja trymerem nie pomoże. O ile w górze jest miejsce na ciągłe korygowanie lotu to przy lądowaniu niestety, przeradza się to w karkołomną ekwilibrystykę, zakończoną w najlepszym wypadku cyrklem.

Problem ten dotyczy nie tylko zawiasów. Również bowdeny, czy sztywne popychacze, mogą wskutek nieprawidłowego montażu pracować z oporami. Jeśli kilka takich niedoróbek się zsumuje, dziwne zachowanie modelu może być tłumaczone jego złymi właściwościami lotnymi.

Podczas montażu serwa w modelu, koniecznie trzeba sprawdzić, czy zakres wychylenia sterowanego elementu nie jest za mały w porównaniu z wychyleniem serwa. Jeśli tak jest, serwo będzie zwyczajnie, ordynarnie zatrzymywane w czasie pracy. Często objawem jest wyraźnie słyszalne buczenie. Jeśli mamy w nadajniku funkcję regulacji zakresu wychyleń (EPA, Travell Adj. itp.), wystarczy ją zastosować. W tańszych lub starszych nadajnikach takich funkcji może brakować. Trzeba w takim wypadku zastosować inne przełożenie – krótsze ramię (bliższy osi otwór) na serwie i dłuższą dźwignię na sterze.

Bardzo ważną sprawą jest dobór serwa do rodzaju modelu. Jeśli zależy nam na uzyskaniu konkretnych zachowań modelu w powietrzu, należy dobrać serwa charakteryzujące się odpowiednim momentem i szybkością lub wagą i wymiarami. Rozważyć też należy ilość serw potrzebnych do jednego sterowanego elementu. Trzeba pamiętać, że na ziemi niemal każde serwo wychyli dużą powierzchnię sterową. W powietrzu na tą powierzchnię działają jednak już takie siły, że nie zawsze wystarczy jedno mocne serwo. Dlatego w dużych modelach stosuje się dwa lub trzy serwa na jeden ster. Są w sieci odpowiednie programy do obliczania sił potrzebneych do wychylenia sterów o podanych parametrach. Jeśli nawet obliczenia te obarczone są pewnym błędem, warto mimo to dla zasady i świętego spokoju sprawdzić, czy zastosowane przez nas serwa w nowym modelu, przynajmniej w przybliżeniu spełniają odpowiednie warunki.

Co natomiast zrobić, jeśli już dojdzie do najgorszego, czyli kraksy?

Pierwsza sprawa to dokładne oględziny pacjenta, sprawdzenie, czy obudowa nie jest pęknięta, czy przewody nie są naderwane i nie zrobią zwarcia, czy wtyczka nie jest uszkodzona i któreś złącze się z niej nie wysuwa. Jeśli oględziny wypadną pomyślnie, wypada podłączyć serwo do odbiornika, ustawić pełny zakres wychyleń (wyłączyć D/R) i sprawdzić działanie przy pełnym wychyleniu w obu kierunkach. Przy tej czynności trzeba poruszać serwem i przewodem aby wykryć ewentualną przerwę. Następnie trzeba zamocować serwo i delikatnie palcami przytrzymywać orczyk. Jeśli ruch serwa jest płynny, odgłos pracującej przekładni nie budzi zastrzeżeń a nacisk na palce jest równomierny, można uznać, że serwo nie doznało uszczerbku na zdrowiu i można go ponownie zaprząc do kieratu. Jeśli praca przekładni jest podejrzana, trzeba koniecznie sprawdzić, czy nie nastąpiło jej uszkodzenie.

Jeśli tak się stało a serwo nie jest tanie, wypada wymienić komplet zębatek. Przedtem należy wyczyścić wnętrze obudowy przekładni ze smaru i kawałków wyłamanych zębów. W przypadku tańszego serwa można się trochę pobawić i ustawić uszkodzoną zębatkę w takiej pozycji, aby przy pełnym wychyleniu serwa , uszkodzone miejsce nie pracowało. Trzeba wyjąć uszkodzoną zębatkę wraz z jej osią, oś orczyka ustawić tak, aby się silnik zatrzymał i zamontować uszkodzoną zębatkę jak na zdjęciu nr 6.

Zdj. 6 (Kliknij aby powiększyć)

Sprawdzamy, czy po takim zabiegu serwo pracuje bez zastrzeżeń. Jeśli tak, oznacza to, że elektronika jest dobra. Na upartego możne je jeszcze zastosować w jakimś prostym deproniaku, ograniczając programowo zakres jego wychyleń, aby wyeliminować z pracy uszkodzoną część zębatki. Możemy też takie serwo odłożyć, żeby czekało na padnięcie elektroniki w innym, identycznym egzemplarzu. Wystarczy wtedy z tego z uszkodzoną elektroniką przełożyć zębatki i przynajmniej jedno z dwóch będzie sprawne.

Czasem serwo w czasie kraksy wypnie się z odbiornika lub z przedłużacza i odskoczy (spadnie) ze skrzydłem lub inną częścią modelu. Może to oznaczać, że na przewód zadziałały spore siły i może on być uszkodzony. Nawet jeśli serwo działa, nie mamy pewności, że któraś żyła nie wisi na jednym druciku. Dla pewności dobrze jest wymienić w takim serwie przewód na nowy. Przy okazji możemy wewnątrz serwa zabezpieczyć miejsca lutowania wszelkich przewodów silikonem.

Czy można uniknąć awarii serw? Chyba tak, jak kataru. Każde serwo może ulec uszkodzeniu. Kwestia tylko kiedy. To już załatwiamy u wróżki i wymieniamy w porę, wskazane przez nią serwo, zanim faktycznie padnie. A tak poważnie, możemy sami zdecydowanie ograniczać możliwości awarii naszych serw, eliminując własne błędy w ich doborze, montażu oraz sposobie eksploatacji.