Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: "Основы конструирования приборостроения" "изучение работы электромагнитного демпфера "




Скачать 106.47 Kb.
НазваниеМетодическое пособие к лабораторной работе по курсу: "Основы конструирования приборостроения" "изучение работы электромагнитного демпфера "
Дата конвертации29.12.2012
Размер106.47 Kb.
ТипМетодическое пособие


Московский Государственный Технический Университет

имени Н. Э. Баумана


Калужский филиал

Кафедра ЭИУ1-КФ


Автор: А.К. Зайцев


Методическое пособие к лабораторной работе

по курсу: "Основы конструирования приборостроения"


"ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДЕМПФЕРА "


г. Калуга, 2004 г.

УДК 621.81(076)

ББК 32.84

З 17

Данное методическое пособие издаётся в соответствии с учебным планом специальности 200800.


Методическое пособие рассмотрено и одобрено:

кафедрой «Конструирование и производство электронной аппаратуры» (ЭИУ1-КФ), «__» ________ 2004 г., протокол № _;


Заведующий кафедрой: Столяров А. А.


Методическая ком-ия Калужского филиала: «28» декабря 2004 г., протокол № 2


Председатель методической комиссии: Максимов А. К.


Рецензент: доцент, к. т. н. Савостьянов Б. А.


Автор: Зайцев А. К.


В данном методическом пособии рассматривается работа электромагнитного демпфера. Приводится описание прибора, а также примеры расчета и задачи для самостоятельного решения.


 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал, 2004г.

 А. К. Зайцев, 2004г.

Оглавление


1. Цель работы

2. Основные теоретические сведения

3. Описание прибора

4. Материалы и приборы

5. Задание и последовательность выполнения работы

6. Содержание отчета

7. Контрольные вопросы

8. Указание мер безопасности

9. Список используемой литературы

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ


Экспериментально определить основные характеристики электромагнитного демпфера.


2. Основные теоретические сведения


Успокоителем, или демпфером, называется устройство, предназначенное для уменьшения собственных колебаний подвижной системы прибора.

Собственные, или свободные, колебания в приборе могут появиться в результате резких толчков и ударов, при внезапном приложении и снятии измеряемой величины или ее резком изменении.

В отчетных приборах успокоители необходимы для обеспечения точного и быстрого снятия измеряемой величины. В приборах, работающих в условиях тряски и вибрации, успокоители дают возможность снимать не искажаемые показания. В самопишущих приборах, например, светолучевых осциллографах, успокоители препятствуют возникновению свободных колебаний подвижных элементов, которые могут внести большие искажения в запись.

Демпфирование свободных колебаний подвижных элементов достигается путем искусственного введения элементов в прибор, различных сил сопротивления, определенным образом влияющих на характер их собственного движения. В зависимости от рода создаваемого сопротивления, т. е. в зависимости от применяемого способа успокоения колебаний, успокоители разделяются на электромагнитные, воздушные и жидкостные.

Пользуясь основными понятиями и определениями из теории колебаний, можно отметить, что при воздействии на прибор возмущающей силы, появляющейся в результате толчков, ударов или других причин, в приборе возникают собственные медленно затухающие колебания. Если прибор снабдить успокоителем, развивающим силу или момент сопротивления, то колебания, подвижной части прибора будут затухать значительно быстрее и амплитуда колебаний через некоторое время достигнет допустимой

величины. Наиболее эффективное успокоение получается, когда момент успокоения пропорционален первой степени угловой скорости движения подвижной системы, т. е.

. (1)

где – Коэффициент успокоения, численно равный при .

- угол отклонения подвижной системы прибора от положения равновесия, .

Если на систему действуют моменты восстанавливающих сил и сил сопротивления, успокаивающих систему , то, пренебрегая из-за малости силами трения в опорах и считая, что в момент отсчета прекращается воз действие внешних сил , уравнение вращательного движения подвижной системы прибора можно записать в следующем виде:

. (2)

. (3)

где

– момент инерционных сил, ;

– момент инерции подвижной системы прибора, ;

- угловое ускорение подвижной системы прибора, ;

– момент восстанавливающих сил, создаваемый противодействующей пружиной, .



– коэффициент жесткости пружины. .

Представим уравнение (3) в виде:

. (4)

Обозначив:

. (5)

. (6)

где

- относительный коэффициент успокоения.

– круговая частота собственных колебаний системы.

Тогда уравнение (4) примет вид:

. (7)

При решение уравнения (7) следующее:

. (8)

где

– наибольшее первоначальное отклонение систем;

– степень успокоения.

Степенью успокоения называется отношение коэффициента успокоения при заданных условиях к коэффициенту успокоения



. (9)

Из уравнения (8) видно, что колебания подвижной системы будут затухания. Быстрота затухания характеризуется декрементом затухания.

. (10)

Где и – две соседние амплитуды одного знака

Т – период затухающих колебаний.

. (11)

Успокоитель должен создавать такое сопротивление, чтобы система успокоилась, совершив одно - два колебания, при этом величина последней амплитуды была бы меньше допустимой погрешности, с которой на приборе производится измерение.

При расчете успокоителей обычно задают время успокоения (), момент инерции подвижной части прибора, жесткость пружины , углы и и число колебаний в период успокоения.

Искомыми являются коэффициент успокоения или степень успокоения , после определения, которых выбирается тип успокоителя. В электромагнитном успокоителе тормозящее усилие создается вихревыми токами, возникающими в металлической детали при движении ее в магнитном поле.


3. ОПИСАНИЕ ПРИБОРА


Прибор для изучения работы электромагнитного демпфера ДП-10А (рис. 1) представляет собой колебательную систему, выполненную в виде немагнитного диска, подвешенного на торсионных растяжках, выполняющих роль восстанавлиющих пружин.



Рис.1. Электромагнитный демпфер ДП-10А.


Момент инерции подвижной системы .

Момент упругой растяжки .

В качестве успокоителя применен электромагнитный демпфер. Коэффициент успокоения .

Декремент затухания не более 1,5.

Прибор смонтирован жестком основании 1, на котором размещены основные узлы прибора.

Колебательная система 2 выполнена в виде немагнитного диска, закрепленного на торсионных растяжках 3. Торсионные растяжки, изготовленные из стальной проволоки , находятся внутри трубчатой колонки. Натяжение их осуществляется при помощи гайки, расположенной в нижней части колонки. Диск связан с растяжками при помощи переходной планки, выступающей в прорезях колонки. Записывающее устройство включает в себя лентопротяжный механизм 6 и устройство искровой записи 4. Оно позволяет записывать кривую, характеризующую свободные и затухающие колебания немагнитного диска при воздействии на него тормозного момента, создаваемого электромагнитным демпфером.

Лентопротяжный механизм размещен в откидной коробке, которая крепится к основанию при помощи двух винтов. Привод механизма осуществляется от электродвигателя, типа ДСМ 60Л /левого вращения/. Через двухступенчатый редуктор вращение передается ведущим роликом, протягивающим бумажную ленту. Чтобы исключить пробуксовку, бумажная лента прижимается к ведущим роликам специальными резиновыми роликами.

Скорость протягивания ленты , ширина ленты . Устройство искровой записи представляет собой два электрода из нержавеющей стали. Верхний электрод соединен высоковольтным выводом автомобильной катушки зажигания, нижний с корпусом прибора. Между электродами помещен флажок, соединенный через гетинаксовую пластину с диском колебательной системы. На лицевой части панели расположен амперметр 7, рукоятка потенциометра 8 для регулировки силы тока демпфирующего электромагнита, четыре тумблера и сигнальная лампа 5.

Колебательная система и высоковольтный электрод, защищены прозрачным кожухом из оргстекла.


4. МАТЕРИАЛЫ И ПРИБОРЫ


Стенд, лента диаграммная.


5. ЗАДАНИЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ


1. Ознакомиться с описанием прибора.

2. Выполнить подготовительную расчетную часть работы и, исходя из параметров прибора, рассчитать:

а) Собственную частоту колебаний диска прибора:

. (12)

Где определяется по формуле

. (13)

где

– радиус диска, ;

- толщина диска, ;

– удельный вес материала диска (для алюминия ).

Жёсткость торсионной растяжки находится по формуле:

. (14)

где

– диаметр растяжки, ; для расчета берется ;

– модуль упругости при кручении, ; берем

– длина растяжки, ; берём ;

Коэффициент успокоения:

, (15)

Где - удельная проводимость материала диска; (для алюминия );

- ширина прямоугольного сечения магнита, (рис. 2).

– магнитная индукция в зазоре демпфирующего магнита;

;

– расстояние от края полюса магнита до края диска, ;

и - безразмерные коэффициенты, определяемые по графикам (Рис.3-4), как функции отношений: ; ; ; ;

– толщина магнита, ; ;

в) степень успокоения по формуле (9).

г) декремент затухания по формуле (10).



Рис. 2. Прямоугольное сечение магнита



Рис. 3. График определения безразмерных коэффициентов



Рис. 4. График определения безразмерных коэффициентов


3. Подготовить прибор к работе:

а) Включить вилку токоведущего шнура в сеть напряжением 220В. включить тумблер «сеть». При этом должна загореться сигнальная лампочка.

б) Нажать кнопку " Отклоняющая система ", на 1 - 2 сек, включить тумблер " Лентопротяжка " и тумблер " Запись ".

При этом будет производится запись свободных крутильных колебаний.

в) Для записи затухающих колебаний установить рукояткой "Демпфирование" необходимую величину тока, протекающего через демпфирующий электромагнит, и поставить тумблер "Демпфер" в положение " Вкл ". Время записи 10 - 15 сек.

г) Выключить сначала тумблер "Запись", а затем тумблер "Лентопротяжка".

д) Оторвать бумагу с записью колебаний и обработать запись.

4. Определить по записи декремент затухания: /см. рис. 2/ и сравнить с расчетным.

5. Зная скорость протягивания ленты и допустимую амплитуду определить время успокоения . Значение задается преподавателем.

6. Определить период колебаний и, воспользовавшись формулой /10/, найти коэффициент успокоения и степень успокоения по формуле /9/ и сравнить с расчетными.


6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА


1. Наименование и цель работы.

2. Схема прибора.

3. Формулы, по которым велись расчеты и исходные данные для расчетов.

4. График на диаграммной бумаге.

5.Ответы на контрольные вопросы.


7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ


1. Как изменится коэффициент успокоения, если вместо алюминиевого диска взять медный?

2. Как повлияет на частоту собственных колебаний диска изменение длины и диаметра растяжки?

3. Как зависит степень успокоения и период затухающих колебаний от размеров диска?

4. На чем основан принцип действия электромагнитного демпфера?

5. Каковы достоинства и недостатки электромагнитных успокоителей по сравнению с другими типами успокоителей?

6. От каких параметров зависит коэффициент успокоения электромагнитного демпфера?


8. УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ


1. Перед работой необходимо произвести заземление прибора медным сечением не менее 2 мм.

2. Запрещается производить работы на приборе при снятом защитном кожухе высоковольтного электрода.

3. Во избежание загорания бумажной ленты запрещается включать запись при выключенном лентопротяжном механизме

9. Список используемой литературы


1. Шейпблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. Калинград, “Янтарный сказ”, 2003 г.

2. Дунгаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. М., ACADEMA, 2003 г.

3. Дмитриев Ф.С. Проектирование редукторов точных приборов. Справочное пособие. Л., "Машиностроение", 1971.

4. Левин И.Я. Справочник конструктора точных приборов. М., "Машиностроение", 1967.

5. Справочник конструктора точного приборостроения. Под ред. Ф.Л.Литвина.М.-Л.,"Машиностроение", 1964.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. М., "Машиностроение", 1979.

7. Рощин Г.И. Несущие конструкции и механизмы РЭА. М., "Высшая школа", 1981.


Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconМетодическое пособие к лабораторной работе по курсу: "Основы конструирования приборостроения" "изучение конструкции подшипников качения"
Данное методическое пособие издаётся в соответствии с учебным планом специальности 200800

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconМетодическое пособие к лабораторной работе по курсу: "Основы конструирования приборостроения" "определение момента трения в подшипниках качения"
Данное методическое пособие издаётся в соответствии с учебным планом специальности 200800

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconМетодическое пособие к лабораторной работе по курсу: "Основы конструирования приборостроения" "определение момента трения в подшипниках скольжения"
Данное методическое пособие издаётся в соответствии с учебным планом специальности 200800

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconМетодическое пособие к лабораторной работе по курсу: "Основы конструирования приборостроения" "определение характеристик винтовых пружин растяжения и сжатия"
Данное методическое пособие издаётся в соответствии с учебным планом специальности 200800

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальности Технология машиностроения
Ознакомиться: 1 с классификацией и конструкцией основных типов подшипников качения

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconРуководство к лабораторной работе №4
Руководство к лабораторной работе №4 "Декодирование циклических кодов" по курсу "Теоретические основы информационно-измерительной...

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconМетодические указания к лабораторной работе №1 по курсу «Основы проектирования электронных средств»
Целью лабораторной работы является разработка конструк­ции печатного узла в модульном исполнении по заданной принци­пиальной схеме...

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconПреподаватель к т. н., доцент / Ю. С. Бадаев / отчёт о лабораторной работе по курсу «Физические основы получения информации» измерение временных параметров сигналов цифровыми приборами 11. Фопи. 200100. Лр. 03 Работу
Изучение назначения, принципов действия, устройства и метрологических характеристик цифрового частотомера. Приобретение умений и...

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconУчебно-методическое пособие предназначено в основном для выполнения курсовых работ по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»
Учебно-методическое пособие предназначено в основном для выполнения курсовых работ по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»....

Методическое пособие к лабораторной работе по курсу: \"Основы конструирования приборостроения\" \"изучение работы электромагнитного демпфера \" iconМетодические рекомендации к лабораторным работам по курсу «Основы проектирования и конструирования»
Рактического (инженерного) конструирования и рекомендации к лабораторным работам по курсу «Основы проектирования и конструирования»,...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница