№ 1, № 3, № 5 в вибрационной лаборатории
Составители:
кафедра «Механика и процессы управления»
кафедра «Механика и процессы управления»
СОДЕРЖАНИЕ
Введение..................................................................................................................4
ВВЕДЕНИЕ
Выполнение каждой из лабораторных работ состоит из трех этапов:
РАБОТА № 1
С ОДНОЙ И ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ
Схема установки представлена на рис.1. Прямоугольная плита 1 закреплена на основании 2 с помощью четырех пар упругих элементов 3, конструктивно образуя вибростол. На верхней поверхности плиты 1 закреплены электродвигатель постоянного тока 4 и кронштейн 5 с подшипниками. В подшипниках установлен вал с диском 6. Диск 6 соединен с электродвигателем 4 ременной передачей. На диске 6 закреплен стержень 7 с грузом 8. На плите 1 закреплена также консольная пластина 9, на которой может быть установлен груз 10, образующий вместе с пластиной 9 динамический гаситель колебаний вибростола. На нижней поверхности плиты 1 закреплены лопатка 11, погруженная в масло, и кронштейн 12 для закрепления динамометра 13.
Упругие элементы 2 и консольная пластина 9 оснащены тензорезисторами. Тензорезисторы подключены к двухканальному тензоусилителю. Выход тензоусилителя соединен с электронным осциллографом.
Для записи наблюдаемого процесса колебаний сигнал с выхода тензоусилителя подается на вход устройства аналого-цифрового преобразования (АЦП), соединенного с персональным компьютером. Наблюдение и запись производятся с помощью программы LGraph2.
Измеритель частоты вращения диска 6 содержит диск с отверстиями, источник света, фоторезистор, схему формирования импульсов и цифровой частотомер.
Для измерения статического смещения вибростола служит индикатор часового типа.
Масса неуравновешенного вращающегося груза, г 96
Эксцентриситет груза, мм 20
Масса груза динамического гасителя, кг 2,2
Рис.1. Схема установки
1- стол; 2 – основание; 3 – упругая опора; 4 – двигатель; 5 – кронштейн;
6 – диск; 7 – стержень; 8 – груз; 9 – пластина; 10 – груз;
11 – лопатка; 12 – кронштейн; 13 – динамометр
РАБОТА № 3
Схема лабораторной установки представлена на рис.2. Основным элементом установки является стержень 1 постоянного прямоугольного сечения. Опоры 2 и 3 стержня 1 выполнены по принципу карданова подвеса и состоят из внутреннего кольца 4 с горизонтальной осью вращения и внешнего кольца 5 с вертикальной осью вращения. Левая опора жестко связана с основанием 6, правая допускает перемещение вдоль оси стержня 1. На некотором удалении от правой опоры к стержню 1 прикреплены две предварительно натянутые пружины 7 и 8. Конец одной из них закреплен неподвижно, конец другой прикреплен к пальцу 9, эксцентрично насаженному на диск 10. Диск 10 приводится во вращение электродвигателем постоянного тока 11 через редуктор 12. Частота вращения двигателя 11 регулируется реостатами. Передаточное отношение редуктора 12 может принимать три различных значения. К установке придается дополнительная масса 13, которая может быть закреплена на стержне 1 в любом месте. Индукционный датчик 14 поперечных колебаний можно перемещать вдоль стержня 1 по направляющим 15. Частота вращения диска 10 измеряется электронным тахометром, устройство которого подробно описано в руководстве к работе № 1.
Принцип работы индукционного датчика поясняется на рис.3. Датчик состоит из постоянного магнита 1 и разомкнутого магнитопровода 2, на котором размещена катушка 3. В зазоре магнитопровода 2 находится исследуемый стержень 4. При горизонтальных перемещениях стержня 4 силовые линии магнитного поля пересекают витки катушки 3 и в ней наводится э.д.с., пропорциональная скорости перемещения стержня 4. Катушка датчика подключена к электронному осциллографу.
Для записи наблюдаемого процесса колебаний сигнал датчика подается на интегрирующий усилитель, с выхода которого – на вход устройства аналого-цифрового преобразования (АЦП), соединенного с персональным компьютером. Наблюдение и запись производятся с помощью программы LGraph2.
Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование свободных и вынужденных поперечных колебаний стержня.
Задача должна быть решена также для стержня, на котором закреплена дополнительная масса.
Следует также обратить внимание на то, что инерционные свойства опор могут иметь влияние на характер движения стержня.
Литература
1. Филиппов Ф.П. Колебания деформируемых систем. Машиностроение, 1970.
Рис.2 Схема установки
1 – балка, 2,3 – опоры, 4,5 – кольца, 6 – основание, 7, 8 – пружины, 9 – палец,
10 – диск, 11 редуктор, 12 – двигатель, 13 – дополнительная
Рис.3. 1 - постоянный магнита, 2 - магнитопровод, 3 - катушка 3,
4 - исследуемый стержень.
РАБОТА № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
ВОСЬМИМАССОВОГО ВАЛОПРОВОДА
1.Описание установки
На торце первого диска прикреплен кронштейн, в подшипниках которого установлен валик с неуравновешенным маховиком 4, ось которого не совпадает с остью основного вала 1. Маховик 4 приводится во вращение электродвигателем постоянного тока 5 через ременную передачу 6. Частота вращения двигателя 5 регулируется реостатом.
Один из дисков 3 с помощью пружины малой жесткости 7 соединен с рамой установки для ограничения углов поворота ротора.
Для измерения крутильных колебаний используется комплект виброизмерительной аппаратуры АВ-43. Индукционные вибродатчики 8 закреплены на участках вала между дисками, причем на шести участках (считая слева) по одному датчику, а на седьмом участке - два датчика. Датчик, установленный на первом участке, подключен к входу интегрирующего усилителя. Вход второго интегрирующего усилителя может быть соединен с любым из датчиков с помощью переключателя.
Для записи наблюдаемого процесса колебаний сигналы с выходов интегрирующего усилителя подаются на вход устройства аналого-цифрового преобразования (АЦП), соединенного с персональным компьютером. Наблюдение и запись производятся с помощью программы LGraph2.
Измеритель частоты вращения неуравновешенного маховика содержит диск с отверстиями, закрепленный на маховике 4, источник света, фоторезистор, схему формирования импульсов и частотомер с цифровой и стрелочной индикацией.
Целью работы является исследование крутильных колебаний, возникающих в роторе. Это исследование предполагает расчетное и экспериментальное определение собственных частот и форм крутильных колебаний, исследование резонансных режимов и оценка напряженного состояния ротора.
Моменты инерции дисков 1 - 6. кгм 0,093
Момент инерции диска 7, кгм 0,37
Момент инерции диска 8, кгм 0,35
Податливости участков вала 1 - 5, 1/Нм 4,43
Податливость участка 6, 1/Нм 4,18
Податливость участка 7, 1/Нм 5,20
Рекомендуемая литература
Рис.4. Схема установки
1 – вал; 2 – подшипники; 3 – диск; 4 – неуравновешенный маховик;
5 – двигатель; 6 - ременная передача; 7 – пружина; 8 - вибродатчик