POLITECHNIAKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ SAMOCHODÓW I MASZYN ROBOCZYCH

SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIE NR: 8

TEMAT: WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH
I DYNAMICZNYCH AMORTYZATORA MAGNETOREOLOGICZNEGO

Studia stacjonarne magisterskie

Zespół A:

1. Brojek Michał

2. Kariuk Swietoislav

3. Korgol Mateusz

4. Kostro Szymon

5. Lange Piotr

6. Matuszak Sławomir

7. Siuchta Daniel

8. Śmiechowski Piotr

1. Cel i opis ćwiczenia

Głównym celem ćwiczenia było wyznaczenie wybranych charakterystyk tłumika magneto reologicznego. Najważniejszymi charakterystykami są charakterystyki pochłaniania i rozpraszania energii. Ponadto celem drugorzędnym było zapoznanie się ze specyficznymi urządzeniami, których podstawą działania są „ciecze inteligentne”, opanowanie niezbędnych do wyznaczania w zaplanowanym procesie badawczym, metod pomiarowych parametrów,
a także poznanie możliwości sterowania tłumikami MR.

W celu uzyskania charakterystyk przeprowadzono dwa doświadczenia. Pierwsze z nich przeprowadzono na stanowisku, którego schemat przedstawiono na rys. 1. W tym zadaniu przede wszystkim należało uruchomić silnik napędzający urządzenie badawcze i doprowadzić prędkość obrotową mimośrodu do wartości kolejno 200 obr./min., następnie 400 i 600 obr./min. Ponadto dla każdej wartości prędkości obrotowej dokonywano zmiany wartości natężenia prądu (od wartości 0 do 1A co 0,2A oraz dla wartości 1,5A) oraz rejestracji wyników za pomocą komputera. Rejestracji danych dla jednego cyklu dokonywano przez 10s z częstością próbkowania wynoszącą 100 prób/s. Następnie przenosząc zarejestrowane dane do programu Excel, wyznaczono charakterystyki P = f(U) (gdzie P - siła,
U - przemieszczenie) oraz P = f(v) (gdzie P - siła, v - prędkość).

Drugie zadanie polegało na swobodnym opuszczeniu odważnika o masie wynoszącej 8,57kg z wysokości 0,755m na tłumik zamocowany w stanowisku przedstawionym na rys. 2. Próby rejestrowano dla wartości natężenia prądu zmienianego od 0 do 1A co 0,2A oraz dla wartości 1,5A. W przypadku tego zadania wartość częstości próbkowania wynosiła 1000 prób/s, a czas rejestracji wynosił 5s. Podobnie jak w przypadku pierwszego zadania dane zostały wprowadzone do programu Excel, a na ich podstawie sporządzono wykres P = f(U), gdzie
P - siła, U - przemieszczenie.

1. Schematy stanowisk

Na poniższym rys. 2 zostało przedstawione stanowisko badawcze wykorzystane
w pierwszej części ćwiczenia. Zgodnie z tym schematem silnik elektryczny, za pośrednictwem przekładni pasowej, napędza poprzez bezwładnik oś z osadzoną na jej końcu tarczą. W tarczy, w różnej odległości od osi nawiercone są otwory. W zależności od potrzeb w odpowiedni otwór wmontowywany jest sworzeń z osadzonym na nim łożyskiem
i korbowodem. Osadzony zatem na mimośrodzie korbowód, wykonując ruch posuwisto – zwrotny, napędza tłoczysko badanego tłumika. Obudowa tłumika zamocowana jest do ramy stanowiska. Obroty mimośrodu są zliczane za pomocą urządzenia optycznego i zamieniane na impulsy napięciowe przesyłane do karty pomiarowej komputera. Podobnie, przemieszczenia tłumika są rejestrowane dzięki zamocowanemu do stanowiska badawczego czujnikowi przemieszczeń, a otrzymane impulsy również przesyłane są do komputera. Pomiar siły działającej na tłoczysko następuje za pomocą piezoelektrycznego czujnika siły. Pochodzący z niego sygnał jest wzmacniany w mostku tensometrycznym i przesyłany do pamięci komputera.

Rys. 1 Schemat i fotografia stanowiska badawczego

Do drugiego zadania wykorzystano stanowisko przedstawione na rys. 2.

Rys. 2 a) Schemat stanowiska do doświadczenia nr 2, b) aparatura przetwarzająco – rejestrująca wykorzystana do obu badań

Dzięki wchodzącemu w skład stanowiska elektromagnesowi, wciągnikowi oraz dzięki rurze prowadzącej wnoszono, możliwe było wznoszenie odważnika na ustaloną wysokość. Puszczony swobodnie odważnik uderzał w płytę przymocowaną do tłoczyska tłumika,
który z kolei przymocowany był do ramy stanowiska.

1. Uzyskane wyniki

1. Wymuszenie kinematyczne

Na poniższych rysunkach (rys. 3 – 11) zostały przedstawione wykresy siły działającej na tłoczysko w funkcji przemieszczenia tłoczyska oraz w funkcji prędkości w zależności od obrotów silnika oraz zadawanej wartości natężenia prądu:

- wykresy sporządzone dla prędkości obrotowej silnika wynoszącej 200 obr./min.:

Rys. 3 Wykres siły w funkcji przemieszczenia

Rys. 4 Wykres siły w funkcji prędkości

Rys. 5 Wykres siły w funkcji prędkości z zawężeniem przedziału wartości prędkości

- wykresy sporządzone dla prędkości obrotowej silnika wynoszącej 400 obr./min.:

Rys. 6 Wykres siły w funkcji przemieszczenia

Rys. 7 Wykres siły w funkcji prędkości

Rys. 8 Wykres siły w funkcji prędkości z zawężeniem przedziału wartości prędkości

- wykresy sporządzone dla prędkości obrotowej silnika wynoszącej 600 obr./min.:

Rys. 9 Wykres siły w funkcji przemieszczenia

Rys. 10 Wykres siły w funkcji prędkości

Rys. 11 Wykres siły w funkcji prędkości z zawężeniem przedziału wartości prędkości

1. Uderzenie

Energia potencjalna odważnika obliczona na podstawie danych oraz zgodnie ze wzorem:

E_k = mgh,

gdzie: m – masa odważnika (8,57 kg),

g – przyspieszenie ziemskie (9,81 m/s²),

h – wysokość (0,755 m)

wyniosła 63,5J.

Na podstawie zarejestrowanych danych otrzymano następujące charakterystyki:

Rys. 12 Wykresy sił w funkcji czasu dla wszystkich wartości natężenia prądu

Rys. 13 Wykresy sił w funkcji przemieszczenia dla wszystkich wartości natężenia prądu

1. Wnioski

- W przypadku tłumików magnetoreologicznych w prosty sposób można uzyskać zmianę
wartości siły poprzez zmianę natężenia prądu sterowania,

- Na podstawie otrzymanych wykresów można stwierdzić iż wraz ze wzrostem natężenia
prądu sterowania wzrastają wartości sił w tłoczysku,

- Można zauważyć również, iż wraz ze wzrostem natężenia prądu sterowania maleją
prędkości przesuwu tłoczyska,

- Uzyskane dzięki rejestracji danych wyżej przedstawione wykresy odbiegają swym
przebiegiem od „idealnych” przebiegów, wynikać to może z występujących na stanowisku
luzów montażowych, zbyt późnym włączeniem aparatury pomiarowej (a co za tym idzie
nie osiągnięciem przez nie odpowiednich parametrów pracy), brakiem przeprowadzenia
kalibracji aparatury pomiarowej oraz brakiem przeprowadzenia cechowania przyrządów
pomiarowych, oraz w przypadku drugiego ćwiczenia, niejednakową, a jedynie zbliżoną
wysokością uniesienia odważnika.