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 wokó tej osi, równa sumie iloczynów mas wszystkich czstek ciaa i kwadratów ich odlegoci od osi.
Moment pdu punktu materialnego wzgldem pewnego punktu (bieguna) jest to wektor K, równy ilocznynowi wektorowemu promienia wodzcego punktu r poprowadzonego z bieguna i pdu mv:
Moment pdu (krt) ukadu punktów materialnych wzgldem bieguna jest to wektor K równy sumie geometryczneh momentów pdu wzgldem tego bieguna wszystkich n punktów 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 równa 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 równa zeru, to moment pdu ukadu wzgldem tego punktu nie zmienia si z biegiem czasu:
, K=const
Obrót swobodny (inercyjny) jest to obrór ciaa wokó rodka masy jeli moment si zewntrznych wzgldem rodka masy ciaa sztywnego jest równy zeru
Precesja to ruch osi Oz' wokó osi Oz pokrywajcej si z wektorem K, zakrelajc powierzchni stokow w punckie O i kcie rozwarcia 2.
Powstaje on w wyniku zoenia dwóch wektorów: 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 ruchów okresowych, oparty na efekcie stroboskopowym. Stroboskop stosowany jest do wyznaczania rezonansów, liczby obrotów mechanizmów, do badania drga rónych elementów itd. Zasada dziaania stroboskopu jest nastpujca: Ciao wykonujce ruch okresowy jest owietlane i staje si widoczne przez czas bardzo krótki w porównaniu z okresem T ruchu ciaa. Jeeli odstp czasu t midzy kolejnymi owietleniami jest dokadnie równy 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 bysków.
Elektronowy stroboskop skada si z generatora sterujcego i generatora impulsów wietlnych (neonówki lub lampy rtciowej). Czstotliwo drga generatora sterujcego, a zatem i czstotliwo impulsów wietlnych mona regulowa. Czas trwania impulsu wietlnego wynosi 5-10 s. Skala stroboskopu jest zwykle wycechowana w hercach i liczbach obrotów 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 róniczki zupenej.
Obliczanie prdkoci ktowej wirnika
Stroboskop pozwoli zaobserwowa nastpujce obrazy statyczne:
Ilo prków |
|
|
|
|
|
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 rzdów, bowiem bysk moe nastpowa nie co jeden obrót ale co dwa, trzy, w gr wchodz równie uamki np. przy byskach 1/2 obrotu tarczy uzyskamy obraz dwóch prków, 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 prków |
|
|
|
|
|
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]