VDAS TM1016V - Experimento

VIBRACIONES LIBRES Y FORZADAS

Permite a los Estudiantes investigar la vibración libre y forzada de una viga rígida y un resorte, y una viga simplemente soportada.
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Description

VIBRACIONES LIBRES Y FORZADAS

Una unidad de banco para demostrar las vibraciones libres y forzadas de dos sistemas de viga de masa: 1. Una viga "rígida" con un eje de giro en un extremo y un resorte en el otro - el resorte proporciona la elasticidad. 2. Una viga "flexible" fija con un eje de giro en un extremo y un eje de giro del rodillo en el otro - la propia viga proporciona la elasticidad. Un armazón de acero rígido y pesado sostiene los sistemas. El armazón tiene una frecuencia natural baja, por lo que las vibraciones de los sistemas no lo afectan. El armazón tiene dos secciones: una "ventana" del experimento a la derecha y un panel de control a la izquierda. La ventana del experimento contiene la viga, el resorte y otras partes utilizadas en los experimentos. TecQuipment diseñó cuidadosamente el equipo para que todos los experimentos usen la misma viga. Esto proporciona un sistema sencillo y rápido de configuración y cambiar a tiempo. La viga es de acero de alta calidad y los pivotes o ejes de giro, utilizan bolas de alta velocidad de giro y de alta calidad, para una menor fricción y una atenuación incidental. Los estudiantes pueden vibrar los sistemas manualmente. También pueden forzar las vibraciones, utilizando un servomotor de velocidad variable de alta calidad que acciona una masa de rotación desplazada - formando un "excitador". El servomotor tiene su propio codificador y un controlador avanzado, para la regulación precisa de la velocidad. Esto da una variación cíclica mínima, debido a las variaciones inerciales de la carga. Un sensor sin contacto mide el desplazamiento de la viga. El sensor no tiene contacto físico con el sistema oscilante, para una atenuación insignificante. Un acelerómetro incorporado en el conjunto del excitador funciona para mostrar la relación de fase entre el desplazamiento de la viga y la aceleración. También ayuda a comparar la aceleración medida con la derivada del desplazamiento, utilizando el software. La unidad incluye un amortiguador viscoso de área variable de compuerta, para el uso con un líquido no tóxico (suministrado) de viscosidad estable. Esto asegura resultados repetibles en un rango de temperatura ambiente. Un codificador conectado a la masa excitadora giratoria, mide su posición dinámica. Esto ayuda a medir la relación entre la fuerza aplicada y la posición de la viga, mostrando el retraso con diferentes valores de atenuación. TecQuipment incluye un absorbedor de vibraciones con el equipo. Cuando se fija a la viga añade un segundo grado de libertad al sistema completo. Esto demuestra el comportamiento típico de un sistema de 2 grados de libertad (2DOF). Los estudiantes aprenden a 'sintonizar' el absorbedor de vibraciones para eliminar las oscilaciones la viga principal - un caso especial de un sistema 2DOF y un método alternativo para atenuar. Para ayudar a almacenar piezas pequeñas y herramientas, TecQuipment suministra un cajón de almacenamiento con el equipo. El panel de control aloja el controlador del servomotor y los controles manuales, junto con una pantalla digital de la velocidad del motor en unidades de revoluciones por minuto, radianes por segundo y frecuencia en Hz. También proporciona salidas del desplazamiento, aceleración, posición del codificador (masa desplazada) y velocidad del motor. Estas salidas están calibradas y escaladas para trabajar directamente con el Sistema Versátil de Adquisición de Datos VDAS® (mkII) de TecQuipment. Las señales de salida se conectan a la interfaz VDAS® que las convierte para la conexión a una computadora apropiada (no suministrado). El software VDAS® (mkII) incluye funciones para mostrar gráficos en vivo de primera y segunda derivadas, para mostrar formas de onda de velocidad y aceleración, basadas en la señal de desplazamiento. Las características avanzadas del software permiten el suavizado de señales, los gráficos de referencia y una herramienta para ayudar a medir el coeficiente de atenuación de vibración libre. TecQuipment ha diseñado específicamente el TM1016 para trabajar con VDAS. Sin embargo, las salidas del sensor y del disparador pueden conectarse a su propio sistema de adquisición de datos o al osciloscopio si lo desea.

Learning outcomes

  • Vibraciones libres y forzadas de una viga rígida y de un resorte
  • Vibraciones libres y forzadas de una viga flexible, fijada-sujetada (apoyada simplemente)
  • Usando la aproximación de Rayleigh para predecir la frecuencia de vibración
  • Frecuencia de oscilación y masa variable
  • Encontrando la frecuencia de la "viga solamente" usando el método de Dunkerley
  • Diferencia de fase entre el desplazamiento, sus derivados y la aceleración medida
  • Amortiguación de oscilaciones libres y forzadas y coeficiente de amortiguación
  • Relación de fase entre la fuerza aplicada y la posición de la viga para diferentes valores de amortiguación
  • Demostración de un sistema de 2 grados de libertad (2DOF)
  • Demostración de un absorbente de vibraciones no amortiguado.
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