Cel ćwiczenia:

Poznanie zależności pomiędzy jakością przepływu cieczy w tłumiku (laminarny lub burzliwy) a jakością sił tłumienia (liniowe, nieliniowe), zależności sił tłumienia od średnicy hydraulicznej tłumika oraz poznanie charakterystycznych cech drgań wymuszonych układu liniowego o jednym stopniu swobody, a w szczególności praktyczne zapoznanie się ze zjawiskiem rezonansu.

Stanowisko pomiarowe:

1 - sprężyna

2 - masa drgająca

3 - tłumik olejowy

4 - tensometry oporowe

5 - podstawa

6 - aparatura rejestrująca

7 - układ wymuszający

Zastosowanie:

W technice bardzo szeroko rozpowszechnione są urządzenia , w których występują opory hydrauliczne. Takim urządzeniem jest np. tłumik olejowy. Siła tłumienia jest w tym przypadku zależna od rodzaju występującego przepływu cieczy oraz budowy tłumika.

W przypadku tłumika olejowego siła oporu zależna jest od rodzaju występującego przepływu cieczy. Inne funkcje opisują siły oporu , gdy mamy do czynienia z przepływem laminarnym , a inne gdy występuje przepływ burzliwy. Rodzaj przepływu określa się za pomocą liczby Reynolds'a - Re , która jest następującą zależnością.

gdzie: D_h - średnica hydrauliczna otworu

V - średnia prędkość przepływu

ν - współczynnik lepkości kinematycznej cieczy

Przy wartościach liczby Re < 2300 występuje przepływ laminarny, a dla wartości liczby Re > 2300 przepływ burzliwy.

Dla przepływów laminarnych przyjmuje się, że siły oporu są proporcjonalne do prędkości

R= l₁x

Dla przepływów burzliwych zakłada się, że siły oporu zależą od kwadratu prędkości, czyli

R= l₂x²

Niekiedy dla określenia sił oporu stosuje się zależność będącą kombinacją powyższych wyrażeń, tzn.

R=l₁x + l₂x²

Jeżeli wystąpiłby przepływ burzliwy to równania opisujące ruch układu drgającego byłyby równaniami nieliniowymi. W przypadku przepływu laminarnego siła tłumienia opisywana jest równaniem liniowym.

Ćwiczenie polegało na wyznaczeniu zależności między współczynnikiem tłumienia, a wielkością przykrycia otworów tłoczka w tłumiku. Charakterystykę tę można wyznaczyć na podstawie analizy drgań swobodnych układu przy różnym stopniu przykrycia otworów tłoczka. Należało zbadać pełny zakres możliwości zmian stopnia przykrycia.

Wykresy, wyniki otrzymane podczas wykonywania ćwiczenia oraz obliczenia znajdują się w dalszej części sprawozdania.

Przy obliczeniach posłużono się następującymi wzorami:

Tabela pomiarów i obliczeń:

Tabela 1

lp		xo [mm]	xn/xn+1	δ	Th [mm]	h		γ
1		20	1.1091	0.1035	10	0.628	0.6281	0.0166
2		20	1.356	0.1271	10	0.628	0.6282	0.0202
3		20	1.3922	0.3301	10	0.628	0.6288	0.0525
4		20	1.275	0.2429	10	0.628	0.6284	0.0387
5		20	22.5	3.1135	10	0.628	0.701	0.4442

Wnioski:

Im mniejsze jest wychylenie początkowe x₀, tym mniejsze są amplitudy

drgań i tym szybciej drgania są wytłumiane.

Po kolejnych zmianach na wykresach widać, że im większy kąt

przysłonięcia otworów w tłoczku tłumika (kąt α), tym tłumienie jest

silniejsze. Rośnie wtedy współczynnik h i automatycznie γ.

• dla γ<1 - drgania podkrytyczne

• dla γ=1 - drgania krytyczne

• dla γ>1 - drgania nadkrytyczne

Siłę tłumienia tłumika olejowego możemy zatem regulować kątem przysłonięcia otworów w tłoczku. Decydujący wpływ ma tutaj również rodzaj przepływającej cieczy. Jak widać w tabeli logarytmiczny dekrement tłumienia jest dla każdego wychylenia początkowego wartością raczej losową. Jednak dla pewnego przedziału x₀ dekrement ten przyjmuje wartość stałą. Jest to tzw. obszar tłumienia liniowego.

Jak widać w tabeli pomiarów drgań krytycznych oraz nadkrytycznych

nie udało się uzyskać. Oprócz tłumików olejowych (ogólnie

hydraulicznych) spotykane są również tłumiki gazowe,

elektromagnetyczne oraz oparte o zjawisko tarcia

7

2

1

4

3

5

6

MT

R

---