Учебный прибор по теоретической механике Советский патент 1983 года по МПК G09B25/00 

Изобретение относится к -учебному лабораторному оборудованию и может быть использовано в качестве лабора торного практикума. Известен учебный прибор по теоре тической механике, содержащий стойку, маховик и связанный с электроприводом генератор периодических ко лебаний, имеющий роторы с жестко укрепленными на них неуравновешенны ми массами l . Недостатком известного учебного прибора является невозможность использовать его для имитации динамической модели машины с распределенными параметрами,включающий в себя аналог асинхронного электродвигател трехфазного тока. Цель изобретения - расширение ди апазона решаемых задач путем обеспечения возможности демонстрации влияния изменения крутизны характеристики злектродвигания на динамические реакции. Поставленная цел достигается те ч го учебный прибор по тео ретической маханике, содержащий стойку, маховик и связанный с. электроприводом генератор периодических колебаний, имеющий роторы с жестко укрепленными на них неуравновешенными массами, имеет установленный на стойке и связанный с маховиком демпфер с регулятором степени демпфирования и центрирующие пружины двойного действия, соединенные со стенкой и генератором. На чертеже представлен предлагаемый учебный прибор. Учебный прибор по теоретической механике содержит стойку 1, маховик 2 и связанный с электроприводом ген ратор периодических колебаний 3, им щий роторы 4 с жестко укрепленными на них неуравновешенными массами 5. Прибор имеет установленный на стойке и связанный с маховиком демп фер б с регулятором степени демпфир вания, и центрирующие пружины 7 двойного действия, соединенные со стойкой и генератором.Генератор через малоинерционные тяги 8 и пружины 9 двойного действия связан с маховиком. Маховик имеет шкалы 10, грузы 11 с индексами 12, маховичок 13, винт 14 с разнонаправленными по элементам углами подъема. Тяга 15 соединена с демпфером б (на.пример воздушного действия), снабженного регулировочным устройством со шкалой 16 и индексом 17.. Индикатор 18 соединен с генератором, а индикатор 19 - с маховиком Индикатор 20 установлен на маховике и соединен с пружинами 9. Генератор связан пружинами двойного дей ствия с регулирующими устройствами 21 со стойкой и имеет регулируемые упоры 22. Для демонстрации включают привод генератора периодических колебаний. При синхронном однонаправленном вращении роторов 4 с неуравновешенными массами 5, при их относительном сдвиге на 180®, вйзникают периодические разнонаправленные моменты сил инерции относительно оси поворота Oj генератора периодических -колебаний. Моменты сил вызывают периодические колебания, которые через малоинерционные, тяги 8 и упругую двухстороннюю связь, выполненную в виде пружины 9, передаются на маховик 2. По деформации пружин 9, которую фиксируют индикатором 20, судят о динамических реакциях,, проходящих через тяги 8, и пружины 9. Максимальную амплитуду колебаний генератора периодических колебаний фиксируют генератором 18. Максимальную амплитуду колебаний маховика 2 фиксируют индикатором 19. Среднее положение генератора периодических колебаний относительно стойки фиксируют центрирующими пружинами 7 двойного действия, снабженными регулировочными устройствами 21. Момент силы, развиваемый генератором периодических колебаний, имитирует переменную составляющую периодически меняющегося приведенного момента сопротивления исполнительного механизма. Колебания приведенного момента сопротивления в реальной машине вызывают колебания угловой скорости маховика. Демпфер 6 имитирует асинхронный электродвигатель трехфазного тока. При помощи регулировочного устройства демпфера-со шкалой 16 и .индикатором 17 имитируют любую характеристику электродвигателя. При равномерном движении маховика В реальной машине, т.е. тогда, когда приведенный момент сопротивления и приведенный момент инерции машины постоянны, постоянная и .угловая скорость маховика. Если в реальной машине приведенный момент сопротивления переменен при -постоянном п риведенном моменте инерции, то наблюдаются колебания угловой скорости маховика. В учебном приборе указанный режим работы реализуют переменной составляющей приведенного момента сопротивления в виде момента,развиваемого генератором периодических колебаний. Такому режиму работы соответствует переменная составляющая угловой скорости маховика 2. Демп- - . фер б, имитирующий асинхронный электродвигатель трехфазного тока и соединенный тягой 15 с маховиком 2,

развивает момент, пропорциональный угловой скорости маховика.

Маховик 2, обладая моментом инерции, стремится сохранить свое положение неизменным. Причем, чем больше его момент инерции, тем он более устойчив (т.е. инерционен) к воздействию на него возмущающего момента, идущего от генератора периодических колебаний. Это приводит к тому, что амплитуда колебаний генератора периодических колебаний больше амплитуды колебаний маховика 2. Чем более устойчив маховик 2 к действию момента сил, тем .больше деформация пружин 9.Деформация пружин 9 пропорциональна силам, приложенным к ним.

При вращении маховика 13 движение через винт 14 с разнонаправленньми по элементам углами подъема передается на грузы 11, которые си.нхронно перемещаются в радиальном направлении в разные стороны. При перемещении грузов 11 к центру (от центра) маховика 2 его момент инерции уменьшается (увеличивается) . Перемещение грузов 11 регистрируют при помощи индексов 12 по шкалам 10 с градуировкой в относительных делениях. Которым соответствуют определенные значения момента инерции маховика.

Уменьшение (увеличение) момента инерции маховика 2 приводит к уменьшению (увеличению) устойчивости его к действию возмущающего момента, чт приводит к уменьшению (увеличению) передаваемых сил малоинерционными тягами 8 и пружинами 9. Это приво1иит к уменьшению (увеличению) дефор|маций пружин 9, что фиксируют индикатором 19, и, в свою очередь, уменьшает (увеличивает) р 1зность амплитуд колебаний генератора и маховика 2. Амплитуды колебаний генератора и маховика 2 фиксируют индикаторами 18 и 19 соответственно.

Меняя последовательно положения грузов 11 на маховике 2, т.е.

0 меняя тем самым его момент- -инерции, строят экспериментальную кривую,демоне трирукицую зависимость динамических реакций в шарнирах механизмов от момента инерции маховика.

5

При сохранении всех динамических параметров учебного прибора, т.е. частоты вращения электродвигателя и положения грузов 11 на маховике 2, уменьшают (увеличивают) . при помощи регулировочного устройства демпфера 6 со шкалой 16 и индексом 17; коэффициент вязкого трения, при этом получают такой же эффект, что и при уменьшении (увеличении)

5 момента инердии маховика.

Меняя последовательно коэффициент вязкого трения демпфера строят экcпepи eнтaльнyю кривую, демонстрирующую зависимость динамических реакций в шарнирах механизмов от

0 крутизны характеристики электродви- гатёля.

Учебный прибор расширяет диапазон решаемых задач путем обеспече-

5 ния возможности демонстрациивлияния изменения крутизны характеристики .электродвигателя на динамические реакции.

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ, содержащий стойку, маховик и связанный с электроприводом генератор(Периодических колебаi/ ний, имекядий роторы с жестко укрепленными на них неуравновешенными массами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем обеспечения возможности демонстрации влияния изменения крутизны характеристики электродвигания на динамические реакции, он имеет установленный на стойке и связанный с маховиком демпфер с регулятором степени демпфирования и центрирующие пружины двойного действия, соединенные со стойкой и генератором. (Л -s| 1 .(