WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów

Podobne dokumenty
WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów

Ćwiczenie 6 IZOLACJA DRGAŃ MASZYNY. 1. Cel ćwiczenia

Laboratorium Mechaniki Technicznej

Drgania układu o wielu stopniach swobody

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

3 Podstawy teorii drgań układów o skupionych masach

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

Badania doświadczalne drgań własnych nietłumionych i tłumionych

MECHANIKA II. Drgania wymuszone

WYKAZ TEMATÓW Z LABORATORIUM DRGAŃ MECHANICZNYCH dla studentów semestru IV WM

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Wykład FIZYKA I. 10. Ruch drgający tłumiony i wymuszony. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład FIZYKA I. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak. Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

BADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH

STEROWANIE STRUKTUR DYNAMICZNYCH Model fizyczny semiaktywnego zawieszenia z tłumikami magnetoreologicznymi

LABORATORIUM ELEKTRONICZNYCH UKŁADÓW POMIAROWYCH I WYKONAWCZYCH. Badanie detektorów szczytowych

E107. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC

DRGANIA MECHANICZNE. Poniższe materiały tylko dla studentów uczęszczających na zajęcia. Zakaz rozpowszechniania i powielania bez zgody autora.

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI

Laboratorium Dynamiki Maszyn

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 2 Badanie funkcji korelacji w przebiegach elektrycznych.

Defektoskop ultradźwiękowy

Ruch drgający. Ruch harmoniczny prosty, tłumiony i wymuszony

Ruch drgający i falowy

Ćwiczenie F3. Filtry aktywne

LABORATORIUM DYNAMIKI MASZYN. Redukcja momentów bezwładności do określonego punktu redukcji

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

5.3. WIBROIZOLACJA MASZYN I URZĄDZEŃ

3.DRGANIA SWOBODNE MODELU O JEDNYM STOPNIU SWOBODY(JSS)

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

4.2 Analiza fourierowska(f1)

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

CISADOR. Izolacja drgań i dźwięków materiałowych Elastyczne podparcie budynków i urządzeń

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Podstawy Automatyki laboratorium

Badanie efektu Dopplera metodą fali ultradźwiękowej

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Temat ćwiczenia. Pomiary drgań

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Laboratorium z automatyki

Teoria sterowania - studia niestacjonarne AiR 2 stopień

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

Teoria maszyn mechanizmów

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

Analiza właściwości filtra selektywnego

Modelowanie wybranych. urządzeń mechatronicznych

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

Ćwiczenie 42 WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWKI CIENKIEJ. Wprowadzenie teoretyczne.

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 4

Drgania wymuszone - wahadło Pohla

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Pomiar wielkości nieelektrycznych: temperatury, przemieszczenia i prędkości.

2. Pomiar drgań maszyny

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

1.5 Badanie drgań modelu cząsteczki czteroatomowej(m20)

Ć w i c z e n i e K 4

KOOF Szczecin:

PROTOKÓŁ POMIARY W OBWODACH PRĄDU PRZEMIENNEGO

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

MECHANIKA TECHNICZNA

TEORIA DRGAŃ Program wykładu 2016

ĆWICZENIE 5 EMC FILTRY AKTYWNE RC. 1. Wprowadzenie. f bez zakłóceń. Zasilanie FILTR Odbiornik. f zakłóceń

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Sposoby opisu i modelowania zakłóceń kanałowych

MECHANIKA II. Drgania wymuszone

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu [Mechanika i Budowa Maszyn] Studia drugiego stopnia

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyny

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

Ćwiczenie F1. Filtry Pasywne

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

rezonansu rezonansem napięć rezonansem szeregowym rezonansem prądów rezonansem równoległym

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Ćwiczenie 8 WYBOCZENIE PRĘTÓW ŚCISKANYCH Cel ćwiczenia

BADANIE REZONANSU W SZEREGOWYM OBWODZIE LC

Rys. II.9.1 Schemat stanowiska laboratoryjnego

WIDMA TERCJOWE I OKTAWOWE POZIOMU CIŚNIENIA DŹWIĘKU bez i z zastosowaniem filtra korekcyjnego A w paśmie słyszalnym

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

MECHANIKA I BUDOWA MASZYN Studia pierwszego stopnia

Model oscylatorów tłumionych

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

BADANIE ZJAWISK PRZEMIESZCZANIA WSTRZĄSOWEGO

Ćwiczenie 5 Badanie sensorów piezoelektrycznych

KARTA PRZEDMIOTU WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

Transkrypt:

LABORATORIUM WIBROAUSTYI MASZYN Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Instytut Mechaniki Stosowanej Zakład Wibroakustyki i Bio-Dynamiki Systemów Ćwiczenie nr WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów Cel ćwiczenia: Ocena właściwości wibroizolacyjnych badanych materiałów. Poznanie układu do pomiaru unkcji wibroizolacji oraz zasad przeprowadzania testu harmonicznego. Wyznaczenie unkcji wibroizolacji badanego materiału (wibroizolatora) metodą testu harmonicznego. Wyznaczenie praktycznego zakresu wibroizolacji dla badanego materiału. Wyposażenie stanowiska: 1. Wzbudnik drgań.. Dwa piezoelektryczne przetworniki przyspieszeń drgań. 3. Dwukanałowy moduł akwizycji danych. 4. Generator sygnału harmonicznego. 5. Wzmacniacz mocy. 6. Częstościomierz. 7. omputer + program Vibroizolacja.m. 8. Wibroizolatory (materiały wibroizolujące). Literatura: 1. C. Cempel: Drgania mechaniczne. Wprowadzenie, skrypt PP Nr 1163, 1984; Rozdz. 4.4. Redukcja drgań, wibroizolacja; Rozdz. 5.4. Eliminacja i izolacja drgań.. Z. Osiński: Teoria drgań, PWN, Warszawa 1978, rozdział 4. Drgania wymuszone układów o jednym stopniu swobody. Zagadnienia kontrolne: 1. Charakterystyka drgań wymuszonych układu o jednym stopniu swobody z uwzględnieniem tłumienia.. Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa oraz azowo-częstotliwościowa układu o jednym stopniu swobody. 3. Test harmoniczny układu o jednym stopniu swobody. 4. Wibroizolacja siłowa i przemieszczeniowa. 5. Co to jest wibroizolator oraz jakie posiada charakterystyczne parametry? 6. Wielkości charakteryzujące drgania. 7. Czujnik piezoelektryczny. 8. Teoretyczny i praktyczny obszar wibroizolacji. 1

1. WIBROIZOLACJA PODSTAWY TEORETYCZNE. Rozróżnić można dwa typy wibroizolacji. Jeden, gdy chcemy zabezpieczyć przed propagacją drgań z maszyny na podłoże. Jest to tak zwana wibroizolacja siłowa. Drugi przypadek to taki, gdy chcemy ochronić jakiś obiekt (np. człowieka, czułą aparaturę), przed drganiami podłoża. Jest to tak zwana wibroizolacja przemieszczeniowa rysunek 1a. Model takiego układu posłuży nam do pokazania istoty wibroizolacji przemieszczeniowej. Rozważmy układ przedstawiony na rysunku 1b. a) b) obiekt rzeczywisty model izyczny maszyna podłoże undament wibroizolator k m c x z(t) = z sin(t) Rys. 1. Wibroizolacja przemieszczeniowa, a) schemat obiektu rzeczywistego, b) model izyczny. Obiekt o masie m jest położony na wibroizolatorze o stałej sprężystości k i stałej tłumienia c. Zbadajmy, jaka będzie amplituda drgań obiektu pod wpływem drgań podłoża. Równanie ruchu tego układu będzie miało postać: Przekształcając teraz to równanie do postaci: oraz podstawiając: k m x z kx z m x c (1) c k c k x x x z z () m m m m c c,, c km możemy zapisać równanie ruchu (1) w postaci (3): kr x x x z z (3) gdzie: częstość własna, stopień tłumienia, c kr tłumienie krytyczne, z z sin t - przemieszczenia podłoża. Rozwiązanie zupełne tego równania dla zerowych warunków początkowych jest postaci (4):

unkcja wibroizolacji x z 1 1 e t sin cos t sin r 1 sinrt sint 1 (4) gdzie: z amplituda drgań podłoża, bezwymiarowa częstość wymuszenia, r 1 częstość drgań własnych tłumionych, arctg, arctg. 1 t Uwzględniając, że drgania swobodne zanikają z czasem, e lim t, możemy napisać rozwiązanie równania ruchu układu x stanie ustalonym tj. po zaniknięciu drgań swobodnych w postaci (5): x t 1 1 z sint (5) Funkcję wibroizolacji obrazującą zmniejszenie drgań obiektu chronionego (masy m) deiniujemy jako stosunek amplitud drgań masy m i podłoża, co w naszym przypadku daje: max t xt zt 1 t 1 (6) max Wartości unkcji wibroizolacji dla różnych wartości stopnia tłumienia bezwymiarowej częstości wymuszenia pokazano na rysunku. w unkcji 1 obszar teoretycznej w ibroizolacji obszar praktycznej w ibroizolacji 1.1 1 3 4 bezwymiarowa częstość wymuszenia Rys.. Funkcja wibroizolacji dla różnych wartości stopnia tłumienia w unkcji bezwymiarowej częstości wymuszenia. 3

Zmniejszenie drgań masy m mamy, gdy wartość unkcji wibroizolacji jest mniejsza od jedności, < 1. Analizując zmienność unkcji w dziedzinie bezwymiarowej częstości wymuszenia mamy dla wszystkich wartości stopnia tłumienia : δ i δ 1 δ 1 δ 1 δ Z powyższego widać, że obszar teoretycznej wibroizolacji wyznacza nierówność: (7) 1 dla Rozpatrzmy jeszcze wpływ wielkości tłumienia na drgania układu. Na wykresach z rysunku można zaobserwować, że tłumienie ma bardzo pozytywny wpływ na zmniejszenie amplitudy w streie rezonansowej,. Jednak powyżej tej strey tj. dla, tłumienie niekorzystnie wpływa na własności wibroizolacyjne materiałów co można zapisać następująco: i j δ i Zatem bardziej eektywne są wibroizolatory o możliwie małym tłumieniu własnym. W zadaniu wibroizolacji żądamy by amplituda drgań chronionego obiektu była znacznie mniejsza od amplitudy drgań podłoża. Stąd też w praktyce przyjmuje się, że obszar praktycznej wibroizolacji jest węższy i spełnia warunek 1 dla δ 3. W praktyce warunek ten, przy znajomości masy układu pozwala wyznaczyć zredukowaną (zastępczą) sztywność wibroizolatora: i j j (8) m 3 kr (9) 9 4

. OPIS STANOWISA DO WYZNACZANIA WŁAŚCIWOŚCI WIBROIZOLA- CYJNYCH MATERIAŁÓW I SPOSÓB REALIZACJI ESPERYMENTU Schemat blokowy układu pomiarowego do wyznaczania właściwości wibroizolacyjnych materiałów przedstawiony został na rysunku 3. 4 3 5 6 1 8 7 Rys. 3. Schemat blokowy stanowiska do wyznaczania właściwości wibroizolacyjnych materiałów; 1 wzbudnik drgań, badany materiał wibroizolacyjny, 3 obiekt chroniony (wibroizolowany), 4 piezoelektryczne przetworniki drgań, 5 moduł akwizycji danych, 6 komputer, 7 generator sygnału harmonicznego, 8 wzmacniacz mocy, 9 częstotliwościomierz Badana próbka materiału () jest położona na wzbudniku (1) i obciążona masą m (3), na której znajduje się przetwornik drgań (4), drugi przetwornik drgań znajduje się na WZBUDNIU. W celu określenia własności wibroizolacyjnych badanego materiału należy przeprowadzić test harmoniczny polegający na pobudzaniu układu do drgań harmonicznych z zadaną częstotliwością. Dla zadanej częstotliwości [Hz] (zadawanej na generatorze (7) i mierzonej na częstotliwościomierzu (9)) mierzymy amplitudę drgań masy m (amplitudę prędkości lub przemieszczeń) i amplitudę drgań wzbudnika i wyznaczamy wartość unkcji wibroizolacji (). Czynności te powtarzamy dla częstotliwości z określonego przedziału (zarówno krok jak i przedział częstotliwości wyznaczamy doświadczalnie). 9 3. OPRACOWANIE WYNIÓW. Sprawozdanie w punkcie dotyczącym opracowania wyników powinno zawierać: wykres doświadczalnej i teoretycznej unkcji wibroizolacji, określenie teoretycznego i praktycznego zakresu wibroizolacji dla badanej próbki materiału, interpretację otrzymanych wyników. 4. WYZNACZENIE TEORETYCZNEJ FUNCJI WIBROIZOLACJI Dla wyznaczonej doświadczalnie unkcji wibroizolacji () znajdujemy częstotliwość drgań :, a następnie wyznaczamy szerokość połówkową pasma własnych układu max 5

amplituda A przenoszenia (dla energii drgań równej połowie energii maksymalnej; energia drgań jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy drgań ( E ~ A ) 1 (patrz rysunek 4). A max 1 A max / Q ξ 1 1 częstotliwość [Hz] Rys. 4. Rysunek pomocniczy do wyznaczenia stopnia tłumienia układu Biorąc pod uwagę analogie mechano elektryczne, dobroć iltra Q (układ mechaniczny traktowany jako iltr) możemy zapisać następująco: 1 Δ Q ξ (1) Δ ξ o Znając częstotliwość drgań własnych i stopień tłumienia teoretyczna unkcja wibroizolacji wyraża się zależnością (11): 1 1 4 4 (11) 6