RU132913U1 - DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED OSCILLATIONS OF THE MECHANICAL SYSTEM - Google Patents

DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED OSCILLATIONS OF THE MECHANICAL SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
RU132913U1
RU132913U1 RU2013118779/12U RU2013118779U RU132913U1 RU 132913 U1 RU132913 U1 RU 132913U1 RU 2013118779/12 U RU2013118779/12 U RU 2013118779/12U RU 2013118779 U RU2013118779 U RU 2013118779U RU 132913 U1 RU132913 U1 RU 132913U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disk
lever
sensors
damper
shaft
Prior art date
Application number
RU2013118779/12U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Валентинович Дубинин
Вячеслав Валентинович Витушкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority to RU2013118779/12U priority Critical patent/RU132913U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU132913U1 publication Critical patent/RU132913U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

1. Устройство для демонстрации и исследования вынужденных колебаний механической системы, содержащее установленные на общем основании колебательный элемент в виде диска, рычаг с валом, сочлененный с диском через упругое звено, электродвигатель привода, соединенный с рычагом посредством редуктора и передаточного механизма с шатуном, демпфер колебаний диска, блок электропитания и управления, отличающееся тем, что оно снабжено датчиками углов поворота диска и рычага, кинематически соединенными с ними, и блоком записи и обработки сигналов датчиков, диск снабжен центральным валом, установленным на основании горизонтально и соосно с валом рычага, упругое звено выполнено в виде спиральной пружины, один конец которой закреплен на валу диска, а другой - на рычаге, шатун передаточного механизма непосредственно соединен с рычагом, демпфер выполнен в виде двух электромагнитов, установленных соосно друг с другом с двух сторон диска с зазором относительно него, при этом диск выполнен из токопроводящего немагнитного материала, а блок электропитания и управления электрически соединен с демпфером и датчиками.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве блока записи и обработки сигналов датчиков применен персональный компьютер с аналого-цифровым преобразователем, электрически соединенный с датчиками углов поворота диска и рычага.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики углов поворота диска и рычага выполнены в виде резисторов постоянного тока.1. A device for demonstration and study of forced vibrations of a mechanical system, containing a vibrational element in the form of a disk mounted on a common base, a lever with a shaft coupled to the disk through an elastic link, a drive motor connected to the lever by means of a gearbox and a transmission mechanism with a connecting rod, vibration damper a disk, a power supply and control unit, characterized in that it is equipped with sensors of the angles of rotation of the disk and the lever, kinematically connected to them, and a unit for recording and processing signals sensors, the disk is equipped with a central shaft mounted horizontally and coaxially with the lever shaft on the base, the elastic link is made in the form of a spiral spring, one end of which is fixed to the disk shaft and the other on the lever, the connecting rod of the transmission mechanism is directly connected to the lever, the damper is made in in the form of two electromagnets mounted coaxially with each other on two sides of the disk with a gap relative to it, while the disk is made of conductive non-magnetic material, and the power supply and control unit are electrically connected n with damper and sensors. 2. The device according to claim 1, characterized in that as a unit for recording and processing sensor signals, a personal computer with an analog-to-digital converter is used, electrically connected to the sensors of rotation angles of the disk and lever. The device according to claim 1, characterized in that the angle sensors of rotation of the disk and the lever are made in the form of DC resistors.

Description

Устройство для демонстрации и исследования вынужденных колебаний механической системы Область техникиDevice for demonstration and study of forced oscillations of a mechanical system

Полезная модель относится к учебно-исследовательскому оборудованию по теоретической механике и может быть использована в высших технических учебных заведениях при изучении теории свободных и вынужденных колебаний механической системы с кинематическим возбуждением колебаний через упругий элемент.The utility model relates to educational and research equipment in theoretical mechanics and can be used in higher technical schools to study the theory of free and forced vibrations of a mechanical system with kinematic excitation of vibrations through an elastic element.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство для демонстрации колебательных процессов, содержащее колебательный элемент в виде диска, рычаг с валом, сочлененный с диском через упругое звено, электродвигатель привода, соединенный с рычагом посредством редуктора и передаточного механизма с шатуном, и демпфер колебаний диска, а также блок электропитания и управления (см. Авторское свидетельство СССР №1707613, кл. G09B 23/06, 1989 г.).A device for demonstrating oscillatory processes, comprising an oscillating element in the form of a disk, a lever with a shaft, articulated with the disk through an elastic link, a drive motor connected to the lever by means of a gear and a transmission mechanism with a connecting rod, and a disk vibration damper, as well as a power and control unit (see USSR Author's Certificate No. 1707613, class G09B 23/06, 1989).

В указанном устройстве запись и обработка результатов экспериментов производится по данным визуальных наблюдений, что позволяет получать лишь отдельные и приблизительные характеристики колебательного процесса. Кроме того, в данном устройстве колеблющийся диск вместе с демпфером вертикально подвешен на упругом элементе - струне, что не обеспечивает стабильного положения оси колебаний и надежность работы демпфера, а передаточный механизм, связывающий редуктор с шатуном, имеет громоздкую конструкцию, не обеспечивающую достаточную точность получения гармонического закона изменения вынуждающей силы.In the specified device, the recording and processing of experimental results is carried out according to visual observations, which allows to obtain only individual and approximate characteristics of the oscillatory process. In addition, in this device, the oscillating disk together with the damper is vertically suspended on an elastic element - a string, which does not provide a stable position of the axis of oscillations and the reliability of the damper, and the transmission mechanism connecting the gearbox with the connecting rod has a bulky design that does not provide sufficient accuracy for obtaining harmonic the law of change of driving force.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задача полезной модели заключается в повышении информативности, надежности и точности демонстрации и исследования характеристик колебаThe objective of the utility model is to increase the information content, reliability and accuracy of the demonstration and study of the characteristics of the oscillation

2 Приложение №2                                                         2 Appendix No. 2

ний механической системы, в том числе амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных (ФЧХ) характеристик.mechanical system, including amplitude-frequency (AFC) and phase-frequency (PFC) characteristics.

Задача решается тем, что устройство для демонстрации и исследования вынужденных колебаний механической системы, содержащее установленные на общем основании колебательный элемент в виде диска, рычаг с валом, сочлененный с диском через упругое звено, электродвигатель привода, соединенный с рычагом посредством редуктора и передаточного механизма с шатуном, демпфер колебаний диска, блок электропитания и управления, согласно полезной модели, снабжено датчиками углов поворота диска и рычага, кинематически соединенными с ними, и блоком записи и обработки сигналов датчиков, диск снабжен центральным валом, установленным на основании горизонтально и соосно валу рычага, упругое звено выполнено в виде спиральной пружины, один конец которой закреплен на валу диска, а другой - на рычаге, шатун передаточного механизма непосредственно соединен с рычагом, демпфер выполнен в виде двух электромагнитов, установленных соосно друг другу с двух сторон диска с зазором относительно него, при этом диск выполнен из токопроводящего немагнитного материала, а блок электропитания и управления электрически соединен с демпфером и датчиками.The problem is solved in that a device for demonstrating and studying the forced oscillations of a mechanical system, containing a vibrational element in the form of a disk mounted on a common base, a lever with a shaft coupled to the disk through an elastic link, a drive motor connected to the lever through a gearbox and a transmission mechanism with a connecting rod , the vibration damper of the disk, the power supply and control unit, according to the utility model, is equipped with sensors of rotation angles of the disk and lever kinematically connected to them, and a recording unit and signal processing of sensors, the disk is equipped with a central shaft mounted horizontally and coaxially on the lever shaft, the elastic link is made in the form of a spiral spring, one end of which is fixed to the disk shaft and the other on the lever, the connecting rod of the transmission mechanism is directly connected to the lever, the damper is made in the form of two electromagnets mounted coaxially to each other on both sides of the disk with a gap relative to it, while the disk is made of conductive non-magnetic material, and the power supply and control unit connected to damper and sensors.

Кроме того, в качестве блока записи и обработки сигналов датчиков применен персональный компьютер с аналого-цифровым преобразователем, электрически соединенный с датчиками углов поворота диска и рычага, а датчики углов поворота диска и рычага выполнены в виде резисторов постоянного тока - потенциометров.In addition, as a unit for recording and processing sensor signals, a personal computer with an analog-to-digital converter is used, electrically connected to the sensors of rotation angles of the disk and lever, and the sensors of rotation angles of the disk and lever are made in the form of DC resistors - potentiometers.

Перечень фигурList of figures

На фиг.1-3 представлен общий вид устройства.Figure 1-3 presents a General view of the device.

На фиг.4 показан вид графика линейных затухающих колебаний.Figure 4 shows a graph of linear damped oscillations.

На фиг.5 приведены типичные АЧХ (λ=λ(z) механической системы.Figure 5 shows a typical frequency response (λ = λ (z) of a mechanical system.

На фиг.6 приведены типичные ФЧХ

Figure 00000002
механической системы.Figure 6 shows a typical phase response
Figure 00000002
mechanical system.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Схема устройства приведена на фиг.1-3 (здесь блок электропитания и блок записи и обработки сигналов датчиков показаны условно на фиг.1 и не показаны на фиг.2, 3).The device diagram is shown in FIGS. 1-3 (here, the power supply unit and the recording and processing unit of sensor signals are shown conditionally in FIG. 1 and not shown in FIGS. 2, 3).

                                                          2a

Устройство содержит диск 1 и рычаг 2 привода диска в колебательное движение, которые посредством валов 3 и 4 установлены в опорах 5 и 6, закрепленных на основании 7, при этом валы 3 и 4 установлены соосно друг другу. Диск и рычаг соединены между собой с помощью спиральной пружины 8, один конец которой закреплен на валу 3 диска, а другой - на рычаге 2. Рычаг посредством передаточного механизма, включающего шатун 9, который с помощью осей 10 и 11 шарнирно сочленен с рычагом и кривошипом 12, соединен с редуктором 13, при этом длина кривошипа может регулироваться путем перемещения оси 11 в пазу кривошипа, при этом будет изменяться амплитуда поворота рычага. Кривошип 12 жестко закреплен на выходном валу редуктора, соединенного с электродвигателем 14. С двух сторон диска 1 с зазорами относительно его боковых поверхностей установлены соосно друг другу постоянные электромагниты 15 тормозного устройства - демпфера колебаний диска. При этом диск выполнен из немагнитного токопроводящего материала, например алюминиевого сплава. Редуктор 13, двигатель 14 и электромагниты демпфера неподвижно закреплены на основании 7. На опорах 5 и 6 закреплены датчики 16 и 17 углов поворота соответственно диска и рычага, кинематически, например посредством зубчатой передачи, соединенные с их валами 3 и 4. На основании закреплена также градуированная шкала 18, а диск и рычаг снабжены стрелками 19 и 20 - указателями углов их поворота относительно шкалы 18.The device comprises a disk 1 and a lever 2 of the drive of the disk in oscillatory motion, which through the shafts 3 and 4 are installed in the supports 5 and 6, mounted on the base 7, while the shafts 3 and 4 are mounted coaxially to each other. The disk and the lever are interconnected by means of a spiral spring 8, one end of which is fixed on the shaft 3 of the disk, and the other on the lever 2. The lever is by means of a transmission mechanism including a connecting rod 9, which is articulated with the axles 10 and 11 with the lever and crank 12, is connected to the gearbox 13, while the length of the crank can be adjusted by moving the axis 11 in the groove of the crank, and the amplitude of rotation of the lever will change. The crank 12 is rigidly fixed to the output shaft of the gearbox connected to the electric motor 14. On both sides of the disk 1 with gaps relative to its side surfaces, permanent electromagnets 15 of the braking device — a disk vibration damper — are mounted coaxially to each other. In this case, the disk is made of a non-magnetic conductive material, for example, an aluminum alloy. The gearbox 13, the motor 14 and the damper electromagnets are fixedly mounted on the base 7. On the supports 5 and 6 are mounted sensors 16 and 17 of the rotation angles of the disk and the lever, kinematically, for example by means of a gear transmission, connected to their shafts 3 and 4. The base is also fixed graduated scale 18, and the disk and lever are equipped with arrows 19 and 20 - indicators of the angles of rotation relative to the scale 18.

Устройство снабжено также блоком 21 питания и управления и блоком 22 регистрации и обработки сигналов датчиков (эти блоки на фиг.1 показаны условно, а на фиг.2 и 3 не показаны). Блок питания и управления электрически соединен с электродвигателем, демпфером и датчиками. В качестве блока регистрации и обработки сигналов датчиков в данном устройстве применен персональный компьютер, электрически связанный с датчиками 16 и 17 через аналого-цифровой преобразователь (АЦП).The device is also equipped with a power and control unit 21 and a unit 22 for recording and processing sensor signals (these units are shown in FIG. 1 conditionally, but not shown in FIGS. 2 and 3). The power and control unit is electrically connected to an electric motor, damper and sensors. As a unit for recording and processing sensor signals, this device uses a personal computer that is electrically connected to sensors 16 and 17 through an analog-to-digital converter (ADC).

Работает данное устройство следующим образом.This device works as follows.

Вначале при включении блока 21 электропитание подводится к электромагнитам 15 демпфера и датчику 16 угла поворота диска 1, при этом двигатель остается выключенным и рычаг 2 - неподвижным. Поворачивая кривошип 12 (см. фиг.1), устанавливают по шкале 18 рычаг и диск в нулевые положения. Затем рукой отклоняют диск на заданный угол, закручивая спиральную пружину 8, т.е. сообщают диску начальное отклонение от положения равновесия и после этого отпускают его, например, без начальной скорости. В результате диск приходит в свободное вращательное колебательное движение, при этом сигнал датчика 16 поступает в блок 22, в котором с помощью соответствующего программного обеспечения обрабатывается, записывается, демонстрируется визуально и поступает на печать, в том числе, например, и в реальном времени. Затухание колебаний происходит вследствие сопротивления движению сил вязкого трения в окружающей среде, в датчике и в подшипниках вала диска, а также электромагнитных сил взаимодействия вихревых токов, возникающих в теле диска при его движении в магнитном поле демпфера, с самим этим полем. Скорость затухания колебаний диска в данном устройстве регулируется путем изменения напряжения питания электромагнитов 15 демпфера.First, when you turn on the block 21, the power supply is supplied to the electromagnets 15 of the damper and the sensor 16 of the angle of rotation of the disk 1, while the engine remains off and the lever 2 is stationary. Turning the crank 12 (see figure 1), set on a scale of 18, the lever and the disk to zero positions. Then, the disc is deflected by a predetermined angle by hand, twisting the coil spring 8, i.e. tell the disk the initial deviation from the equilibrium position and then release it, for example, without an initial speed. As a result, the disk comes into free rotational vibrational motion, while the sensor signal 16 enters block 22, in which it is processed, recorded, displayed visually and printed using the appropriate software, including, for example, in real time. Oscillation damping occurs due to resistance to the movement of viscous friction forces in the environment, in the sensor and in the bearings of the disk shaft, as well as electromagnetic forces of the interaction of the eddy currents that arise in the body of the disk during its movement in the magnetic field of the damper, with this field itself. The damping rate of oscillations of the disk in this device is regulated by changing the supply voltage of the electromagnets 15 of the damper.

Типичный вид графика линейных затухающих колебаний показан на фиг.4. Здесь:A typical graph of linear damped oscillations is shown in figure 4. Here:

φ - угол отклонения диска от положения равновесия,φ is the angle of deviation of the disk from the equilibrium position,

Ai и Ai+1 - значения двух соседних максимумов этого отклонения,A i and A i + 1 are the values of two adjacent maxima of this deviation,

t - время колебаний,t is the oscillation time,

ti и ti+1 - моменты времени, соответствующие соседним максимумам отклонений диска,t i and t i + 1 - time moments corresponding to adjacent maximums of the disc deviations,

T1 - условный период свободных затухающих колебаний диска.T 1 - the conditional period of free damped oscillations of the disk.

По данным записи этого графика определяется условный период T1 затухающих колебаний диска и вычисляются основные параметры этих колебаний по следующим формулам:According to the recording data of this graph, the conditional period T 1 of the damped oscillations of the disk is determined and the main parameters of these oscillations are calculated by the following formulas:

Figure 00000003
;
Figure 00000004
;
Figure 00000005
;
Figure 00000006
;
Figure 00000007
Figure 00000003
;
Figure 00000004
;
Figure 00000005
;
Figure 00000006
;
Figure 00000007

где ω - круговая частота затухающих колебаний;where ω is the circular frequency of the damped oscillations;

η - логарифмический декремент колебаний;η is the logarithmic decrement of oscillations;

n - коэффициент затухания колебаний (обобщенный коэффициент сопротивления);n is the damping coefficient of oscillations (generalized coefficient of resistance);

ω - частота собственных колебаний диска без сопротивленияω is the natural frequency of the disk without resistance

Q - добротность системы.Q is the quality factor of the system.

По полученным таким образом параметрам определяются расчетные (теоретические) АЧХ и ФЧХ данной системы по следующим соотношениям:According to the parameters thus obtained, the calculated (theoretical) frequency response and phase response of this system are determined by the following ratios:

Figure 00000008
;
Figure 00000009
Figure 00000008
;
Figure 00000009

где λ - коэффициент динамичности;where λ is the coefficient of dynamism;

z=p/ω - коэффициент расстройки;z = p / ω is the detuning coefficient;

p - частота вынужденных колебаний системы;p is the frequency of forced oscillations of the system;

γ=ψв-ψ - запаздывание колебаний по фазе, т.е. разность фаз между фазой возмущения - ψв и фазой вынужденных колебаний - ψ.γ = ψ in -ψ is the delay in phase oscillations, i.e. the phase difference between the disturbance phase ψ in and the phase of the forced oscillations ψ.

В качестве примера типичные АЧХ (λ=λ(z)) и ФЧХ (γ=γ(z)) приведены на фиг.5 и 6, соответсвенно. На фиг.5 позициями 23, 24 и 25 отмечены зависимости λ=λ(z) при малом, среднем и большом сопротивлении (здесь λmax1, λmax2 λmax3 - соответствующие максимальные значения коэффициента динамичности). На фиг.6 позициями 26, 27 и 28 отмечены зависимости γ=γ(z) при малом, среднем и большом сопротивлении, соответственно.As an example, typical frequency response (λ = λ (z)) and phase response (γ = γ (z)) are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. In Fig. 5, positions 23, 24, and 25 indicate the dependences λ = λ (z) for small, medium, and large resistance (here, λ max1 , λ max2 λ max3 are the corresponding maximum values of the dynamic coefficient). 6, positions 26, 27, and 28 mark the dependences γ = γ (z) for small, medium, and large resistance, respectively.

Затем включают двигатель 14 (см. фиг.1-3) и посредством редуктора 13, кривошипа 12 и шатуна 9 приводят в колебательное движение (вращение вокруг оси вала 4) рычаг 2, причем это движение рычага происходит по закону, близкому к гармоническому:Then, the engine 14 is turned on (see Figs. 1-3) and, by means of a reducer 13, a crank 12 and a connecting rod 9, the lever 2 is brought into oscillatory motion (rotation around the axis of the shaft 4), and this movement of the lever occurs according to a law close to harmonic:

Figure 00000010
,
Figure 00000010
,

где φв - текущее значение угла поворота рычага;where φ in - the current value of the angle of rotation of the lever;

Figure 00000011
- амплитуда угла поворота рычага;
Figure 00000011
- the amplitude of the angle of rotation of the lever;

β - начальная фаза возмущения.β is the initial phase of the perturbation.

Второй конец пружины соединен с диском и при отклонении рычага на угол φв диск поворачивается на угол φ от нейтрального положения. При этом на него действовует момент сил упругой деформации пружины - x(φ-φв) и суммарный момент сил сопротивления, включая момент сопротивление демпфера, -

Figure 00000012
. Здесь c - коэффициент жесткости пружины, µ - коэффициент сопротивления системы. Электромагнитный тормоз данной экспериментальной установки создает момент торможения, практически пропорциональный угловой скорости поворота диска. Величина момента торможения может регулироваться с помощью блока управления, что позволяет изменять коэффициент затухания n и соответственно добротность Q системы.The second end of the spring is connected to the disk and when the lever is deflected by an angle φ , the disk is rotated by an angle φ from the neutral position. At the same time, the moment of elastic spring deformation forces x (φ-φ in ) and the total moment of resistance forces, including the moment of resistance of the damper, act on it -
Figure 00000012
. Here c is the coefficient of spring stiffness, μ is the coefficient of resistance of the system. The electromagnetic brake of this experimental setup creates a braking torque that is practically proportional to the angular velocity of the disk. The magnitude of the braking torque can be adjusted using the control unit, which allows you to change the attenuation coefficient n and, accordingly, the quality factor Q of the system.

При каждом изменении p и µ в дополнение к вынужденным колебаниям возникают свободные колебания (см. фиг.4), которые затухают по истечении некоторого промежутка времени - времени переходного процесса t*, которое определяется по формуле:With each change in p and µ, in addition to forced oscillations, free oscillations arise (see Fig. 4), which decay after a certain period of time - the transition process t *, which is determined by the formula:

t*=3τ0=3/n,t * = 3τ 0 = 3 / n,

где τ0=1/n - постоянная времени затухающих колебаний.where τ 0 = 1 / n is the time constant of the damped oscillations.

Именно с момента окончания переходного процесса наступают установившиеся вынужденные колебания и производится регистрация параметров движения диска и рычага. Уравнение вынужденных колебаний диска имеет следующий вид:It is from the moment of the end of the transition process that steady-state forced oscillations occur and the motion parameters of the disk and the lever are recorded. The equation of forced oscillations of the disk has the following form:

φ=φ0sin(pt+β-γ),φ = φ 0 sin (pt + β-γ),

где φ0 - амплитуда вынужденных колебаний.where φ 0 is the amplitude of the forced oscillations.

По записанным параметрам колебаний диска и рычага экспериментальные значения коэффициента динамичности λ (отношение амплитуды вынужденных колебаний диска к его статическому смещению под действием постоянного момента, равного по величине

Figure 00000013
) и запаздывание у колебаний по фазе при фиксированных значениях коэффициента расстройки z определяются по формулам:According to the recorded parameters of the oscillations of the disk and the lever, the experimental values of the dynamic coefficient λ (the ratio of the amplitude of the forced oscillations of the disk to its static displacement under the action of a constant moment equal in magnitude
Figure 00000013
) and the delay in phase oscillations at fixed values of the detuning coefficient z are determined by the formulas:

Figure 00000014
и
Figure 00000015
,
Figure 00000014
and
Figure 00000015
,

где

Figure 00000016
- амплитудное отклонение рычага относительно его нулевого положения, равное в данном случае статическому смещению диска от положения равновесия;Where
Figure 00000016
- the amplitude deviation of the lever relative to its zero position, equal in this case to the static displacement of the disk from the equilibrium position;

t0 и

Figure 00000017
- моменты реального времени, соответствующие ближайшим по времени амплитудам отклонений диска и рычага от нулевого положения.t 0 and
Figure 00000017
- real-time moments corresponding to the nearest in time amplitudes of deviations of the disk and the lever from the zero position.

Каждому периоду колебаний соответствует пара экспериментальных точек (zi, λi),

Figure 00000018
, отображаемых на соответствующих расчетных графиках (см. фиг.5 и 6). Это позволяет сопоставить результаты экспериментов и расчетов, полученных с использованием линейной математической модели.Each oscillation period corresponds to a pair of experimental points (z i , λ i ),
Figure 00000018
displayed on the corresponding calculated graphs (see figure 5 and 6). This allows us to compare the results of experiments and calculations obtained using a linear mathematical model.

Таким образом, предложенное устройство для демонстрации и исследования вынужденных колебаний механической системы позволяет повысить надежность, точность и информативность исследований колебаний механической системы. При этом, выполнение тормозного устройства в виде электромагнитного демпфера упрощает и повышает точность регулирования процесса затухания колебаний, а снабжение устройства измерительными датчиками и блоком записи и обработки сигналов датчиков обеспечивает запись этих процессов и их количественное исследование, а также построение и исследование теоретических и экспериментальных амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик механической системы. По этим причинам данное устройство позволяет существенно повысить качество изучения теории свободных и вынужденных колебаний механических систем в высших технических учебных заведениях.Thus, the proposed device for demonstration and study of forced vibrations of a mechanical system can improve the reliability, accuracy and information content of studies of vibrations of a mechanical system. Moreover, the implementation of a braking device in the form of an electromagnetic damper simplifies and increases the accuracy of regulation of the process of damping oscillations, and supplying the device with measuring sensors and a unit for recording and processing sensor signals provides a record of these processes and their quantitative study, as well as the construction and study of theoretical and experimental amplitude frequency and phase-frequency characteristics of a mechanical system. For these reasons, this device can significantly improve the quality of the study of the theory of free and forced oscillations of mechanical systems in higher technical educational institutions.

Claims (3)

1. Устройство для демонстрации и исследования вынужденных колебаний механической системы, содержащее установленные на общем основании колебательный элемент в виде диска, рычаг с валом, сочлененный с диском через упругое звено, электродвигатель привода, соединенный с рычагом посредством редуктора и передаточного механизма с шатуном, демпфер колебаний диска, блок электропитания и управления, отличающееся тем, что оно снабжено датчиками углов поворота диска и рычага, кинематически соединенными с ними, и блоком записи и обработки сигналов датчиков, диск снабжен центральным валом, установленным на основании горизонтально и соосно с валом рычага, упругое звено выполнено в виде спиральной пружины, один конец которой закреплен на валу диска, а другой - на рычаге, шатун передаточного механизма непосредственно соединен с рычагом, демпфер выполнен в виде двух электромагнитов, установленных соосно друг с другом с двух сторон диска с зазором относительно него, при этом диск выполнен из токопроводящего немагнитного материала, а блок электропитания и управления электрически соединен с демпфером и датчиками.1. A device for demonstration and study of forced vibrations of a mechanical system, containing a vibrational element in the form of a disk mounted on a common base, a lever with a shaft coupled to the disk through an elastic link, a drive motor connected to the lever by means of a gearbox and a transmission mechanism with a connecting rod, vibration damper a disk, a power supply and control unit, characterized in that it is equipped with sensors of the angles of rotation of the disk and the lever, kinematically connected to them, and a unit for recording and processing signals sensors, the disk is equipped with a central shaft mounted horizontally and coaxially with the lever shaft on the base, the elastic link is made in the form of a spiral spring, one end of which is fixed to the disk shaft and the other on the lever, the connecting rod of the transmission mechanism is directly connected to the lever, the damper is made in in the form of two electromagnets mounted coaxially with each other on two sides of the disk with a gap relative to it, while the disk is made of conductive non-magnetic material, and the power supply and control unit are electrically connected n with damper and sensors. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве блока записи и обработки сигналов датчиков применен персональный компьютер с аналого-цифровым преобразователем, электрически соединенный с датчиками углов поворота диска и рычага.2. The device according to claim 1, characterized in that as a unit for recording and processing sensor signals, a personal computer with an analog-to-digital converter is used, electrically connected to the sensors of rotation angles of the disk and lever. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики углов поворота диска и рычага выполнены в виде резисторов постоянного тока.
Figure 00000001
3. The device according to claim 1, characterized in that the angle sensors of rotation of the disk and the lever are made in the form of DC resistors.
Figure 00000001
RU2013118779/12U 2013-04-24 2013-04-24 DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED OSCILLATIONS OF THE MECHANICAL SYSTEM RU132913U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013118779/12U RU132913U1 (en) 2013-04-24 2013-04-24 DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED OSCILLATIONS OF THE MECHANICAL SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013118779/12U RU132913U1 (en) 2013-04-24 2013-04-24 DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED OSCILLATIONS OF THE MECHANICAL SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU132913U1 true RU132913U1 (en) 2013-09-27

Family

ID=49254440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013118779/12U RU132913U1 (en) 2013-04-24 2013-04-24 DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED OSCILLATIONS OF THE MECHANICAL SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU132913U1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021719A (en) * 2014-05-12 2014-09-03 南昌大学 Planar linkage mechanism combined teaching aid
CN104318825A (en) * 2014-10-27 2015-01-28 沈阳师范大学 String vibration period experiment instrument with vibration motor and electric vibration tuning fork as double vibration wave sources
CN104332084B (en) * 2014-11-27 2016-05-25 浙江师范大学 A kind of mechanical type velocity perturbation demonstrator
RU167940U1 (en) * 2016-06-10 2017-01-12 МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЁННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого EDUCATIONAL INSTALLATION FOR STUDYING DISC VIBRATIONS
RU2663008C1 (en) * 2017-11-02 2018-07-31 Олег Александрович Поваляев Training device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021719A (en) * 2014-05-12 2014-09-03 南昌大学 Planar linkage mechanism combined teaching aid
CN104021719B (en) * 2014-05-12 2016-04-13 南昌大学 A kind of planar linkage mechanism combined teaching aid
CN104318825A (en) * 2014-10-27 2015-01-28 沈阳师范大学 String vibration period experiment instrument with vibration motor and electric vibration tuning fork as double vibration wave sources
CN104318825B (en) * 2014-10-27 2016-10-19 沈阳师范大学 Vibrating motor and Chord vibration cycle experimental instrument and operational approach thereof that the electric tuning fork that shakes is pair vibration wave source
CN104332084B (en) * 2014-11-27 2016-05-25 浙江师范大学 A kind of mechanical type velocity perturbation demonstrator
RU167940U1 (en) * 2016-06-10 2017-01-12 МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЁННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого EDUCATIONAL INSTALLATION FOR STUDYING DISC VIBRATIONS
RU2663008C1 (en) * 2017-11-02 2018-07-31 Олег Александрович Поваляев Training device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU132913U1 (en) DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED OSCILLATIONS OF THE MECHANICAL SYSTEM
RU132914U1 (en) DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED Oscillations with inertial disturbance
CN103674425B (en) A kind of method of testing of moment of inertia and device
CN103514380B (en) Modeling method for analytical model of equivalent and linear damping coefficient of magnetorheological damper
CN102435944A (en) Device and method for testing force characteristic of linear electric motor
CN110413015A (en) Micro- ox magnitude microthrust dynamic testboard and test method based on closed-loop control
EA032037B1 (en) Apparatus and method for constant shear rate and oscillatory rheology measurements
CN104483239A (en) Experimental device for shear yield stress of magnetorheological fluid under adjustable magnetic field
Graves et al. Design and experimental validation of a pendulum energy harvester with string-driven single clutch mechanical motion rectifier
CN105258891A (en) Single-degree-of-freedom vibration test device
CN104458116A (en) Triangular wave force generator and force detection system feature test method thereof
CN104393735A (en) Straight-line vibration energy collector adopting magnetic liquid and permanent magnet combined structure
Mehta et al. Mechanical vibrations
Kaźmierczak et al. Numerical and experimental investigation of bifurcational dynamics of an electromechanical system consisting of a physical pendulum and DC motor
CN207337728U (en) Simulate the apparatus for demonstrating of bridge resonance
Li et al. Development and performance analysis of a new self-powered magnetorheological damper with energy-harvesting capability
RU140097U1 (en) DEVICE FOR RESEARCH OF ROTARY MOTION OF DYNAMICALLY UNABLE BODY
Polczyński et al. Modeling and experimental investigation of dynamics of two pendulums elastically coupled and driven by magnetic field
CN202288731U (en) Calibration test device for performances of rehabilitation training robot
RU170853U1 (en) DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FREE PHYSICAL PENDULUM OSCILLATIONS
Salva et al. A Foucault’s pendulum design
CN205192716U (en) Single degree of freedom vibrates experimental apparatus
Franzini et al. Energy harvesting from transverse galloping enhanced by parametric excitation
RU154135U1 (en) GYROSCOPIC ANGULAR SPEED METER
Li et al. Magnetoelastic principal parametric resonance of a rotating electroconductive circular plate

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20150425