UNIWERSYTET

TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY

im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich

Laboratorium Podstaw Dynamiki Maszyn

TEMAT: Pomiary momenty żyroskopowego.

Zespół 3

Bartłomiej Dzedzej

Łukasz Dysarski

Tomasz Tomczak

Gr. A semestr VI

St. dz. mgr

Rok akad. 06/07

1. Cel ćwiczenia

Ciało mające kształt bryły obrotowej obracające się szybko wokół swej osi symetrii nazywa się żyroskopem. Przy obrocie tego ciała nie występują reakcje dynamiczne łożysk, gdyż oś obrotu jest główną centralną osią bezwładności. Jeżeli ciału temu się nada drugą prędkość kątową, np. wokół osi prostopadłej, to pojawi się tzw. Zjawisko żyroskopowe, czyli powstanie moment sił bezwładności żyroskopu(moment żyroskopowy) wywołujący reakcje w łożyskach ciała.

Zjawisko to występuje w trakcyjnych maszynach i silnikach wirnikowych oraz w specjalnych urządzeniach zwanych popularnie żyroskopami. W silnikach trakcyjnych zjawisko to wywołuje niepożądane dodatkowe reakcje dynamiczne, a w specjalnych urządzeniach jest wykorzystywane do celów pomiarowych i stabilizujących.

Celem ćwiczenia jest poznanie zjawiska żyroskopowego i przyswojenie sobie umiejętności ilościowego jego określania.

*Ciekawostka:

Żyroskop - urządzenie składające się ze sztywnego obiektu wirującego wokół własnej osi, którego oś obrotu może swobodnie zmieniać swoją orientację w przestrzeni.

Własności żyroskopu spełnia wiele ciał np: ciała niebieskie w tym Ziemia, pociski karabinowe (z wyjątkiem wystrzelonych z broni gładko-lufowej), wirniki maszyn, koła.

Przyrząd demonstrujący efekty żyroskopowe też jest nazywany żyroskopem, ma on postać metalowego krążka, który raz wprawiony w ruch obrotowy zachowuje swoje pierwotne położenie osi obrotu. Żyroskop został wynaleziony w 1852 przez Leona Foucaulta.

Żyroskopy są używane do budowy żyrokompasów, które mają szerokie zastosowanie w nawigacji, zwłaszcza lotniczej.

2. Schemat stanowiska

1. silnik

2. krążek

3. przegub

4. łożyska

5. podstawa

6. silnik repulsycyjny

7. przekładnia

8. czujnik zegarowy

9. wskaźnik prądnicy tachometrycznej

10. korpus

11. auto transformator

12. prostownik

13. stoper

3. Tabela pomiarowa i obliczenia:

Wielkości stałe stanowiska pomiarowego:

J=0,001 [kgm²]

ω₂=144,5 [s^-1]

l=0,245 [m]

k=3,7*10³ [N/m]

Wielkości zmienne stanowiska pomiarowego i wielkości obliczone:

n1	ω2	f1	f2	fśr	P=kfśr	Mgo=Jw1w2	Mgz=Pl	[Mgz-Mgo/mgz]100%
Obr/min	s^-1	mm	mm	mm	[N]	[Nm]	[Nm]	%
130	13,6	0,58 0,60 0,60	0,46 0,48 0,50	53,7	1986,9	1,96	486,7	95,97
80	8,37	0,35 0,36 0,39	0,70 0,69 0,72	53,5	1979,5	1,20	494,9	97,52
50	5,23	0,21 0,36 0,27	0,82 0,78 0,81	58,83	2176,7	0,75	533,2	98,59

Legenda:

• M_gz - moment żyroskopowy

• P - siła

• n - obroty silnika

• ω₁ - prędkość kątowa stała

• ω₂ - prędkość kątowa zmienna

• f_śr - średnie wskazania czujnika zegarowego

• l - rozstaw między łożyskami wału żyroskopu

• J - moment bezwładności wirujących z prędkością kątową obrotu własnego mas

• k - stała sprężyn podpierających łożyska

4. Wykresy:

5. Wnioski:

Pomiary dokonane w ćwiczeniu nie były dokładne ponieważ, podczas odczytywania wskazań czujnika zegarowego, doszło do błędów odczytu, gdyż czynność to odbywała się podczas ruchu czujników umieszczonych na żyroskopie. Innymi nieprawidłowościami podczas przeprowadzania ćwiczenia mogło być: nie uwzględnienia sił tarcia w przegubach i prowadnicach trzpieni czujnika, nieliniowości charakterystyki sprężyny, nie zachowania kąta prostego pomiędzy wektorami prędkości kątowej.

Największy moment żyroskopowy został osiągnięty przy najmniejszej ilości obrotów,

natomiast najmniejszy(nieznacznie) powstał przy największej ilości obrotów silnika

Warunkiem dobrej pracy żyroskopu jest duża prędkość obrotowa i małe tarcie w łożyskach.

---