WICZENIE NR 11
BADANIE RUCHU PRECESYJNEGO YROSKOPU
WSTP TEORETYCZNY
- MOMENT SIY, MOMENT BEZWADNOCI, MOMENT PDU - KRT
Moment M siy wzgldem punktu O jest to iloczyn wektorowy promienia wodzcego r, poprowadzonego z punktu O do punktu przyoenia siy, i wektora siy F:
Moment bezwadnoci ciaa wzgldem osi jest to wielko bdca miar bezwadnoci ciaa w jego ruchu obrotowym wok� tej osi, r�wna sumie iloczyn�w mas wszystkich czstek ciaa i kwadrat�w ich odlegoci od osi.
Moment pdu punktu materialnego wzgldem pewnego punktu (bieguna) jest to wektor K, r�wny ilocznynowi wektorowemu promienia wodzcego punktu r poprowadzonego z bieguna i pdu mv:
Moment pdu (krt) ukadu punkt�w materialnych wzgldem bieguna jest to wektor K r�wny sumie geometryczneh moment�w pdu wzgldem tego bieguna wszystkich n punkt�w ukadu:
- ZASADY DYNAMIKI RUCHU OBROTOWEGO, PRECESJA
Podstawowe prawo dynamiki ruchu obrotowego
Pochodna wzgldem czasu momentu pdu ukadu mechanicznego wzgldem nieruchomego punktu lub rodka masy ukadu jest r�wna cakowitemu momentowi wszystkich si zewntrznych dziaajcych na ukad wzgldem tego punktu:
Zasada zachowania momentu pdu
Jeeli cakowity moment si zewntrznych wzgldem nieruchomego punktu lub rodka masy ukadu mechanicznego jest tosamociowo r�wna zeru, to moment pdu ukadu wzgldem tego punktu nie zmienia si z biegiem czasu:
, K=const
Obr�t swobodny (inercyjny) jest to obr�r ciaa wok� rodka masy jeli moment si zewntrznych wzgldem rodka masy ciaa sztywnego jest r�wny zeru
Precesja to ruch osi Oz' wok� osi Oz pokrywajcej si z wektorem K, zakrelajc powierzchni stokow w punckie O i kcie rozwarcia 2.
Powstaje on w wyniku zoenia dw�ch wektor�w: momentu siy i momentu pdu. Wektor momentu pdu opisuje pobocznic stoka, majcego wierzchoek w punkcie podparcia osi.
- ZASADA DZIAANIA STROBOSKOPU
Stroboskop - przyrzd kontrolno-pomiarowy suacy do obserwacji szybkozmiennych ruch�w okresowych, oparty na efekcie stroboskopowym. Stroboskop stosowany jest do wyznaczania rezonans�w, liczby obrot�w mechanizm�w, do badania drga r�nych element�w itd. Zasada dziaania stroboskopu jest nastpujca: Ciao wykonujce ruch okresowy jest owietlane i staje si widoczne przez czas bardzo kr�tki w por�wnaniu z okresem T ruchu ciaa. Jeeli odstp czasu t midzy kolejnymi owietleniami jest dokadnie r�wny okresowi T, to si wydaje, e ciao jest w spoczynku. Jeeli t " T, to kolejne obrazy zlewaj si, dajc obraz spowolnionego ruchu ciaa o cz stotliwoci F = f - f`, gdzie f = 1/T i f' = 1/t oznaczaj odpowiednio czstotliwo ruchu ciaa i czstotliwo bysk�w.
Elektronowy stroboskop skada si z generatora sterujcego i generatora impuls�w wietlnych (neon�wki lub lampy rtciowej). Czstotliwo drga generatora sterujcego, a zatem i czstotliwo impuls�w wietlnych mona regulowa. Czas trwania impulsu wietlnego wynosi 5-10 s. Skala stroboskopu jest zwykle wycechowana w hercach i liczbach obrot�w na minut. Dokadno pomiaru wynosi ok. 0,001%.
POMIARY I OBLICZENIA
Dane :
Wymiary geometryczne tarczy yroskopu:
Dokadno suwmiarki i ruby mikrometrycznej =
[m]
L.P. |
h1=h3 [m] |
h2 [m] |
r3 [m] |
r2 [m] |
r1 [m] |
1 |
0.00878 |
0.00226 |
0.08011 |
0.05990 |
0.01254 |
2 |
0.00879 |
0.00226 |
0.08010 |
0.05991 |
0.01255 |
3 |
0.00877 |
0.00230 |
0.08014 |
0.05989 |
0.01256 |
4 |
0.00877 |
0.00224 |
0.08014 |
0.05991 |
0.01256 |
5 |
0.00878 |
0.00227 |
0.08015 |
0.05975 |
0.01258 |
6 |
0.00877 |
0.00227 |
0.08014 |
0.05990 |
0.01253 |
7 |
0.00877 |
0.00226 |
0.08013 |
0.05984 |
0.01256 |
8 |
0.00880 |
0.00230 |
0.08014 |
0.05991 |
0.01257 |
9 |
0.00879 |
0.00227 |
0.08010 |
0.05986 |
0.01258 |
10 |
0.00878 |
0.00231 |
0.08010 |
0.05992 |
0.01256 |
|
0.00878 |
0.00227 |
0.08013 |
0.05988 |
0.01256 |
Bd policzymy metod r�niczki zupenej.
Obliczanie prdkoci ktowej wirnika
Stroboskop pozwoli zaobserwowa nastpujce obrazy statyczne:
Ilo prk�w |
|
|
|
|
|
1 |
2750 |
2900 |
|
|
|
2 |
5400 |
|
|
|
|
3 |
2050 |
5500 |
4100 |
8300 |
3900 |
4 |
3600 |
11100 |
4500 |
|
|
5 |
4500 |
3400 |
6800 |
|
|
6 |
3200 |
|
|
|
|
7 |
4800 |
9700 |
6800 |
5700 |
|
8 |
7300 |
|
|
|
|
Mona zauway, e pomiary s do rozrzucone, jednake naley zauway, e stroboskop moe wskaza obroty zawyone o rzd lub kilka rzd�w, bowiem bysk moe nastpowa nie co jeden obr�t ale co dwa, trzy, w gr wchodz r�wnie uamki np. przy byskach 1/2 obrotu tarczy uzyskamy obraz dw�ch prk�w, przy 2/3 otrzymamy 3 prki . Tak wic na pocztku naley sprowadzi wszystkie wyniki do jednego poziomu.
L.P. |
|
1 |
2750 |
2 |
2900 |
3 |
3075 |
4 |
2750 |
5 |
2734 |
6 |
2767 |
7 |
2600 |
8 |
2700 |
9 |
2775 |
10 |
2812 |
11 |
2700 |
12 |
2720 |
13 |
2720 |
14 |
2783 |
15 |
2824 |
16 |
2771 |
17 |
2720 |
18 |
2850 |
19 |
2920 |
|
2782.684 |
Ilo prk�w |
|
|
|
|
|
1 |
2750 |
2900 |
|
|
|
2 |
2*2700 |
|
|
|
|
3 |
1.5*3075 |
2*2750 |
1.5*2734 |
3*2767 |
1.5*2600 |
4 |
2700*1.3 |
2775*4 |
2812*1.6 |
|
|
5 |
2700*1.6 |
1.25*2720 |
2.5*2720 |
|
|
6 |
1.15*2783 |
|
|
|
|
7 |
1.7*2824 |
3.5*2771 |
2.5*2720 |
2*2850 |
|
8 |
2.5*2920 |
|
|
|
|
Prdko wirnika = 2780�99 [obr/min] = 46.3�1.65 [obr/s]=
=92.6�3.3 [rad/s]