Материал: Sb96854

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Вкачествегироскопа1использованасинхронныйэлектродвигательтрехфазного переменного тока, частота которого 500 Гц, напряжение 40 В. Корпус (статор)электродвигателяодновременноявляетсявнутреннимкольцомкардановаподвеса. Накорпусегироскопаукреплены стержни,вдолькоторых могут перемещаться грузы m1 и m2. Меняя положение грузов, можно измерить рас-

стояние l от центра инерции системы до точки O пересечения осей карданова подвеса. Корпус гироскопа может поворачиваться относительно наружного кольца 1 вокруг оси z2 на угол β.

Наружное кольцо 2 может поворачиваться относительно неподвижного основания вокруг оси x1 на угол α. Углы α и β преобразуются в электрические напряженияпотенциометрами3и4.Принципиальнаяэлектрическаясхемамакета гиромаятника и пульта управления изображена на рис. 4.3.

4.Программа работы

1.Измерение величины сигналов датчиков углов поворотов α и β.

2.Исследования колебаний физического маятника (гироскоп не враща-

ется).

3.Исследование колебаний гиромаятника.

4.Исследование колебаний неустойчивого маятника, стабилизированного гироскопом.

5.Порядок выполнения работы

1. Измерение величины сигналов датчиков углов α и β.

Включить ПК, на рабочем столе ПК запустить программу «Самописец», нажав на соответствующий ярлык. Установить по уровню основания прибора в горизонтальной плоскости. Подать напряжение 27 В на потенциометрические датчики углов β и α. Отклонив маятник на предельный угол β и α, в окне программы «Самописец» убедиться в поступлении сигналов с АЦП и подобрать коэффициент усиления сигналов таким образом, чтобы сигналы датчиков не попали в зону «насыщения». Записать величину перемещения пера самописца в единицах съема.

Результаты измерений занести в табл. 4.1.

2. Исследование колебаний физического маятника.

31

Грузы m1 и m2 (рис. 4.2) установить в такое положение, чтобы центр инерции системы был ниже точки пересечения осей подвеса. Подать напряжения на потенциометры П3 и П4 (рис. 4.3).

 

 

Таблица 4.1

Величина сигналов датчиков углов поворотов

 

 

 

 

Потенциометр угла

Направление отклонения

Значение сигнала,

поворота

маятника

полученного с АЦП, ед.

 

α

Вправо

 

 

Влево

 

 

 

 

 

β

Вправо

 

 

Влево

 

 

 

 

 

Отклонить маятник на предельные углы α и β. Запустить запись в файл сигналов датчиков углов. По окончании колебаний маятника запись остановить.

Пользуясь первым столбцом (время в микросекундах) файлов записи, определить периоды колебаний T и T .

Определить отношение каждой пары рядом расположенных амплитуд разных знаков. Определить также разность между каждыми двумя рядом стоящими амплитудами разного знака. Сделать вывод о том, какое трение (сухое или вязкое) действует относительно каждой из осей подвеса маятника.

2

ln

i 1

 

i 1

определитьотносительныйкоэф-

Поформуле ( )

 

 

 

T T

i

i

фициент момента сил вязкого трения. Полученные результаты поместить в табл. 4.2.

Полупериоды и амплитуды колебаний должны быть обозначены на ленте символами так, как это показано на рис. 4.4.

Рассчитать и привести средние значения, дисперсии и среднеквадратиче-

ские отклонения параметров: T

 

 

,

DT

,

T

 

,

T

 

 

, DT , T

,

 

i 1

 

,

ср

 

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

,

 

 

, i 1 i

 

,

D

 

 

 

,

 

 

 

 

,

 

i 1

 

 

,

D

 

 

,

 

 

 

i 1

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

i 1

i

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

i

 

 

 

ср

 

i 1

 

 

 

i

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

i 1

,

i 1 i ср ,

D i 1 i ,

 

i 1 i .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

Рис. 4.4. Разметка записи колебаний

Таблица 4.2

Результаты измерений параметров свободных колебаний физического маятника

 

T

, с

α, ед.

 

i 1

 

 

 

, ед.

 

T

, с

β, ед.

 

i 1

 

 

 

, ед.

 

 

 

 

2

 

 

 

i

 

i 1

i

 

 

2

 

 

 

i

 

i 1

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечания: 1. Средние значения параметров, оценки их дисперсий и средних квадратичных отклонений вычисляются по формулам:

 

xср

1

n

 

 

xi;

 

 

 

n i 1

 

1

 

n

xi xср 2;

Dx

 

 

 

n 1i 1

 

 

x

Dx ,

где n – число измерений; x – измеряемый параметр.

2. При вычислениях относительного коэффициента момента сил вязкого трения ν использовать средние значения полупериодов колебаний и отклонений амплитуд.

33

На основании полученных результатов должны быть даны ответы на следующие вопросы:

Как можно объяснить разницу в периодах колебаний T и T ?

Какое трение (вязкое или сухое) действует относительно каждой из осей подвеса маятника?

Какое из колебаний заканчивается раньше и чем это можно объяс-

нить?

3. Исследование колебаний гиромаятника.

Подать на гироскоп напряжение 40 В частотой 500 Гц. Подождать

5 10 мин пока разгонится ротор гироскопа. Момент окончания разгона можно оценить по изменению высоты звука гиродвигателя. После окончания разгона ротора подать напряжение на оба потенциометра. Отклонить гиромаятник на те же предельные углы, на какие был отклонен маятник при не вращающемся роторе.

В момент отпускания маятника запустить запись в файл сигналов датчиков угла маятника.

После того как прекратятся колебания гиромаятника или после записи 5 10 периодов, запись в файл остановить, потенциометры и гироскоп обесточить. Графики колебаний разместить так, как показано на рис. 4.4. Численные значения параметров колебаний занести в табл. 4.3, аналогичную табл. 4.2.

По результатам измерений:

 

 

 

 

построить фазовую траекторию

 

движения маятника;

 

ответить на вопрос: как периодыβи

декременты затухания колебаний

 

α

 

 

 

гиромаятника изменились по сравнению с физическим маятником?

4. Исследование колебаний неустойчивого маятника, стабилизирован-

ного гироскопом.

 

 

 

 

При не вращающемся роторе гироскопа грузы

и

(рис. 4.2) устано-

вить так, чтобы центр инерции подвеса находился выше точки пересечения осей подвеса.

Подать напряжения на потенциометры П3 и П4 (рис. 4.3). Руководствуясь показаниями датчиков углов в программе «Самописец», руками установить маятник в положения, при котором углы α и β имеют значения близкие к нулевым. Удерживая руками маятник в этом положении, подать напряжение

34

на гироскоп. После разгона ротора гироскопа освободить гироскоп и начать запись в файл показаний датчиков углов маятника. После того, как будет записано 5–10 периодов колебаний, запись остановить, гироскоп и потенциометры обесточить.

Графики колебаний разметить так, как показано на рис. 4.4. Численные значенияпараметровколебанийзанестивтабл.4.4,аналогичнуютабл.4.2и4.3.

По результатам измерений:

построить фазовую траекторию f ( ) движения маятника;

сравнить периоды колебаний устойчивого и неустойчивого гиромаят-

ников;

сравнитьотношениярядомстоящихамплитудколебанийустойчивого

инеустойчивого маятников;

сделать заключение об особенностях свободных колебаний физического маятника, устойчивого и неустойчивого гиромаятников.

6. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1.Кинематическую схему и краткое описание гиромаятника.

2.Графики колебаний.

3.Расчетные формулы.

4.Таблицы результатов обработки записей колебаний.

5.Графики фазовых траекторий f ( ) для устойчивого и неустойчи-

вого гиромаятников.

6.Ответы на поставленные вопросы.

7.Заключение об особенностях колебаний физического, устойчивого и неустойчивого гиромаятников.

Список литературы

1.ПоновкоЯ.Г.Введениевтеориюмеханическихколебаний.М.:Наука,

1983.

2.Сайдов П. И. Теория гироскопов. М.: Высш. шк., 1965.

35

Источник: https://studfile.net/preview/16438909/

Смотрите также:

17. Введение 18. Линейные программы 19. Ветвления 20. Программирование циклических алгоритмов
2 электрическим током
Развитие оборота предприятия торговли и оценка эффективности его хозяйственной деятельности
Сборные железобетонные ребристые плиты перекрытия
_-___-~1
_04_Mериме
_3 тема - Диффузия
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
_Штерн Вильям, Дифференциальная психология и ее методические основы