Betontechnológiai gépek

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék

MÉRÉSI ÚTMUTATÓ „Betontechnológiai gépek” laboratóriumi foglalkozásaihoz

Mérés tárgya: Vibrátorasztal rezgésjellemzőinek vizsgálata Kidolgozta:

Dr. Rácz Kornélia adjunktus

BME

ÉAGT

Budapest 2014.

-1TARTALOMJEGYZÉK 1. A mérés célja........................................................................................................1 2. A vizsgált berendezés műszaki jellemzői .............................................................1 3. A méréshez szükséges elméleti ismeretek összefoglalása .................................2 3.1. A vibrátorasztal rezgésjellemzői ...................................................................2 3.1.1. A lengéstani modellen alapuló számítógépi program ...........................2 3.1.2. Közelítő számítási módszer..................................................................3 3.2. A támaszok rugómerevsége és csillapítási tényezője ..................................5 3.3. A hajtás teljesítményigénye ..........................................................................6 4. A mérés leírása ....................................................................................................7 5. A mérési eredmények kiértékelése ......................................................................8 5.1. A támaszok eredő rugómerevsége és a rendszer csillapítási tényezője ......8 5.2. A vibrátorasztal rezgésjellemzői ...................................................................8 5.3. A vibrátorasztal hajtásának teljesítmény-igénye...........................................9 6. A mérési jegyzőkönyv tartalmi követelményei......................................................9 7. Ellenőrző kérdések.............................................................................................10

1. A mérés célja A vizsgálat célja egy mérési célra kialakított, körgerjesztésű vibrátorasztal üzemi jellemzőinek mérése és azok eredményeinek összehasonlítása az elméleti számítás eredményeivel. A hallgatói mérés céljára átalakított vibroasztalnál az alábbi paraméterek változtatására van lehetőség:

• • •

az asztallap alátámasztása gumirugóval, vagy acél csavarrugóval; a gerjesztőerő módosítása a vibromotor excenter-lemezeinek áthelyezésével; a vibrátorasztal tömegének és tömegeloszlásának megváltoztatása az asztallaphoz különböző helyzetekben rögzíthető kiegészítő tömeg elhelyezésével.

2. A vizsgált berendezés műszaki jellemzői A vibroasztal szerkezeti vázlatát az 1/a. ábra mutatja. Az ábrán megadott geometriai adatok jelölési rendszerében a „0” indexek a terheletlen asztallapra, az „1” jelűek pedig a terhelő tömeg (m t) elhelyezését követő állapotra vonatkoznak. A vizsgált berendezésnél a gerjesztést egy VZ 100 típusú vibromotor (1/b. ábra) hozza létre. A gerjesztőerő változtatása az excenter-lemezek 90o-os vagy 180o-os elforgatásával valósítható meg (1/c. ábra). Az eredő tömegnyomaték (ill. az eredő gerjesztőerő) az egyes excenter-lemezek aktuális helyzete alapján felvett vektorábrából számítható. A vibrátorasztal jellemző adatai: Az asztallap mérete: .................................................................... A gerjesztőerő (változtatható):..................................................... 1 db excenter-lemez tömegnyomatéka:....................................... Az excenter-lemezek száma:....................................................... Az asztallap és a vibrátor összes tömege: .................................. Az asztallaphoz rögzíthető terhelő tömeg: .................................. A tehetetlenségi nyomaték a tkp-on átmenő „z” tengelyre:.......... A tömegközéppont távolsága az asztallap síkjától: ..................... a vibromotor tengelyétől: .............. a rugók felfekvési síkjától: ............

700 x 800 mm

Fg = 0 - 9100 N m01r01 = 5,53 . 10-3 kgm

2 x 9 db m0 = 98,5 kg mt = 182 kg Θ z0 = 3,9 kgm2 d0 = 60 mm e0 = 100 mm h0 = 2 mm

-2-

P = 1,1 kW nn = 2880 f/perc

A motor névleges teljesítménye:.................................................. névleges fordulatszáma:................................................ tápfeszültsége: .............................................................. energiaforrás (transzformátor) típusa: ...........................

3 x 42 V 3 BTK 1600

Az 1/a. ábrán, ill. az előzőekben megadott adatoknál a „0” jelű indexek a terhelés nélküli asztallapra vonatkoznak. A terhelő tömeg rögzítését követően természetesen megváltozik a vibrált össztömeg (m0 B m1), a szerkezet tömegközéppontjának helyzete (h1, e1 és d1), valamint – a hasáb alakú terhelő tömeg helyzetétől (lásd: 1/d. ábra) függően – az új tömegközépponton átmenő „z” tengelyre vonatkozó tehetetlenségi nyomatéka is. Mindezek kiszámításához le kell mérni a terhelő tömeg geometriai méreteit! a.

a d0 e0

b.

700 b mt m1 m0

c.

d1 e1

h1 h0 d.

l = 284

l = 284

c

c

b

xt

c

b

mt

mt 700

700

b

mt 700

1. ábra. Körgerjesztésű vibrátorasztal a./ jellemző méretek, b./ vibromotor szerkezete, c./ gerjesztőerő változtatása, d./ a terhelő tömeg rögzítésének lehetőségei.

3. A méréshez szükséges elméleti ismeretek összefoglalása 3.1. A vibrátorasztal rezgésjellemzői A vibrátorasztal különböző pontjaiban mért eredmények és az elméleti rezgésjellemzők összehasonlítását kétféle módszerrel végezzük el:

• •

a vibroasztalok lengéstani modellezésén alapuló számítógépi program segítségével, a gyakorlatban használatos közelítő eljárás alapján.

3.1.1. A lengéstani modellen alapuló számítógépi program A körgerjesztésű vibroasztaloknál a gerjesztőegység a szerkezet tömegközéppontja alatt helyezkedik el, ezért az asztallap nemcsak saját síkjával párhuzamos mozgást, hanem harmonikusan változó szögelfordulást is végez. A kétféle mozgás eredményeként az asztallap egyes pontjainak elmozdulása függ azok helyzetétől, ezért a lengéstani modellezésekor nem lehet a szerkezetet egyetlen tömegpontként felvenni, hanem azt a geometriai méreteinek megfelelő kiterjedésű, végtelen merevségű testnek kell tekinteni. Mindez azzal jár, hogy a pontos rezgésjellemzők meghatározásához egy három szabadságfokú, másodrendű, lineáris inhomogén differenciál egyenlet-rendszer megoldásával juthatunk el. Ehhez egy Tanszéken készült szoftvert használunk, amely a mozgásegyenlet-rendszer analitikus meg-

-3oldása mellett, animációs ábrán mutatja be az asztallap mozgását, valamint képernyőn jeleníti meg az asztallap egyes pontjainak elméleti rezgésképét. A program futtatásához szükséges bemenő adatok:

L – a vibrátorasztal szélessége, a gerjesztés síkjában, [m] (útmutatóból); ys – az asztallap felső sarokpontja és a tömegközéppont közti függőleges távolság, [m]

(útmutatóból, ill. számított érték); xs – az asztallap felső sarokpontja és a tömegközéppont közti vízszintes távolság, [m] (útmutatóból); d – a rugalmas megtámasztás függőleges távolsága a tömegközépponton átmenő vízszintes tengelytől, [m] (útmutatóból, ill. számított érték); l1 – az 1. támasz vízszintes távolsága a tömegközépponttól, [m] (útmutatóból);

l2 – a 2. támasz vízszintes távolsága a tömegközépponttól, [m] (útmutatóból); ey – a gerjesztőtengely függőleges távolsága a tömegközépponttól, [m] (útmutatóból, ill. számított érték);

ex – a gerjesztőtengely vízszintes távolsága a tömegközépponttól, [m] (útmutatóból). ω – a rezgés szögsebessége, [1/s] (mért adat); m – a mozgatott össztömeg, [kg] (útmutatóból); m r1 – az excenterek eredő tömegnyomatéka, [kgm] (a mérés elején beállított excenter

helyzetnek megfelelően, az útmutató adatából számított érték); m r2 – a második tengelyen lévő excenterek eredő tömegnyomatéka, [kgm] (csak irányított gerjesztésnél értelmezhető); Θ z – a mozgatott össztömeg tehetetlenségi nyomatéka a tömegközépponton átmenő „z” tengelyre, [kgm2] (útmutatóból, ill. számított érték); sy – a támasztórugók eredő függőleges irányú rugómerevsége, [N/m] (mért adat)*; sx – a támasztórugók eredő vízszintes irányú rugómerevsége, [N/m] (mért, vagy számított adat)*; ky – a rugók eredő függőleges irányú csillapítási tényezője, [N/m] (felvett adat)*; kx – a rugók eredő vízszintes irányú csillapítási tényezője, [N/m] (felvett adat)*. Az adatbevitel után, a „Rezgésjellemzők számítása” funkció lefuttatását követően a képernyőre kiírásra kerülnek a vibrátorasztal tömegközéppontjának mozgásjellemzői (x, y, δ, ill. ϕ x, ϕ y, ϕ δ), valamint animációs ábrán mutatja be az asztallap mozgását. Az egyes mérőhelyekhez tartozó rezgéskitérés-amplitúdók elméleti értékeinek meghatározásához a „Mért adatok ellenőrzése” funkciót kell behívni, melyhez kell megadni a mérőhelyek számát. Ezután egy táblázat jelenik meg a képernyőn, melybe a mérőhelyeknek a tömegközépponthoz viszonyított koordinátáit (lxi, lyi) kell beírni. A kiszámított rezgéskitérésamplitúdók a táblázat Ax és Ay jelű oszlopaiban jelennek meg. A program által számított eredmények – Excel táblázatkezelő szoftverbe behívható módon – file-ba menthetők. 3.1.2. Közelítő számítási módszer A „Betontechnológia gépei I.” jegyzet 6.3.2.1. fejezetében leírtaknak megfelelően a közelítő rezgésjellemzők kiszámításához feltételezhetjük, hogy: − a vibroasztaloknál szokásos rezonancia viszonyszámoknál (λ > 3) a csillapítóerő hatása elhanyagolható; –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– * Lásd: a mérési útmutató 3.2. fejezete.

-4− az alátámasztó rugók geometriai elhelyezése miatt (lásd 2/a. ábrán: h ~ 0) a rugóerő vízszintes összetevőjének nyomatéka zérusnak tekinthető. A fenti közelítéseket bevezetve az eredeti három-szabadságfokú mozgásegyenlet-rendszer három darab, egymástól független egy-szabadságfokú differenciálegyenletté módosul:

m ⋅ &x& + s x ⋅ x = m0 r0ω2 ⋅ cos ωt

(1)

ω2 ⋅ sin ωt

(2)

m ⋅ &y& + s y ⋅ y = m0 r0 Θ z ⋅ &δ& + s y ⋅ l 2 ⋅ δ = e ⋅ m0 r0ω2 ⋅ cos ωt y

a.

lx B B

A sx

h~0

m0

C

B"

x

e

ω

s y /2

δ

x S'0

y

l

l

xB

b.

ly B

m, Θ z S 0 r0

s y /2

(3)

y

B

ly

S0

B'

yB x

lx

2. ábra. Egyszerűsített lengéstani modell A (1 – 3) egyenletek mindegyike a tömegerő gerjesztésű lengőrendszer alapmodelljének felel meg, ezért a megoldásuk a következő alakban írható fel:

x = Ax ⋅ cos ωt ;

m0 r0 λ 2x ⋅ Ax = m λ2 −1

(4)

x

2

y = Ay ⋅ sin ωt ;

λy m r Ay = 0 0 ⋅ 2 m λ −1

(5)

y

2

δ = δ0 ⋅ cos ωt ;

δ0 =

e ⋅ m0 r0 λ δ ⋅ 2 Θz λ −1

(6)

δ

melyben: m 0 r 0 – a gerjesztőegység eredő tömegnyomatéka, [kg]; m – az összes rezgő tömeg, [kg]; e – a tömegközéppont és a gerjesztőtengely közti távolság, [m]; Θ z – a mozgatott tömeg tehetetlenségi nyomatéka a tömegközépponton átmenő (az x-y síkra merőleges) „z” tengelyre, [kgm2]; λ x, λ y, λ δ – a vízszintes, a függőleges irányú elmozdulásra, és a szögelfordulásra jellemző rezonancia viszonyszámok:

λx =

ω ; ahol: ω 0 x = ω0x

sx ; m

λy =

ω ; ahol: ω 0 y = ω0 y

sy

λδ =

ω ; ahol: ω 0 δ = ω 0δ

m

(8)

;

l2⋅s y

Θz

(7)

.

(9)

-5Mivel a 4. 5. és 6. kifejezések a vibrátorasztal tömegközéppontjának állandósult mozgását írják le, a laboratóriumi gyakorlaton vizsgált A, B és C jelű mérőhelyekhez (2/a. ábra) tartozó rezgéskitérés amplitúdókat a tömegközéppont elmozdulása (x és y) és a billegés szögének (δ) kiszámítása után, az érzékelők helyzete alapján kell meghatározni: A pont Az érzékelő a tömegközéppont felett, az y irányú rezgésgyorsulást méri, ezért:

AA = Ay .

(10)

B pont A tömegközépponttól l xB távolságban elhelyezett mérőhelyhez tartozó rezgéskitérés elméleti értéke a kapcsolt mozgásból (2/b. ábra) számítható, azaz:

yB = y + l x B ⋅ δ . A fenti összefüggésbe a (4, és 6.) kifejezéseket behelyettesítve kapjuk, hogy:

y B = Ay ⋅ sin ωt + l x B ⋅ δ0 ⋅ cos ωt , mely egyenlettel leírt mozgás maximális kitérése abban az időpontban van, ahol:

y& B = 0 , Ay ⋅ ω ⋅ cos ωt0 − l x B ⋅ δ0 ⋅ ω ⋅ sin ωt0 = 0 ,

vagyis:

ωt 0 = arctg

melyből

Ay l x B ⋅ δ0

.

(11)

A tömegközépponttól l x távolságban lévő B pont rezgéskitérés-amplitúdója tehát:

AB = Ay ⋅ sin ωt 0 + l x B ⋅ δ0 ⋅ cos ωt 0 .

(12)

C pont Az itt elhelyezett érzékelő a tömegközéppont síkjától l yC távolságban a vízszintes irányú rezgésgyorsulással arányos jelet szolgáltat. Az adott ponthoz tartozó rezgéskitérés értéke is a kapcsolt mozgásból számítható, azaz:

xC = x − l yC ⋅δ . A behelyettesítések után:

x C = Ax ⋅ cos ωt − l y C ⋅ δ0 ⋅ cos ωt , mely egyenlettel leírt mozgás maximális kitérése a t = 0 időpontban van, tehát:

A C = Ax − l y C ⋅ δ0 .

(13)

3.2. A támaszok rugómerevsége és csillapítási tényezője Az asztallap mozgásjellemzőinek közelítő meghatározásához ismernünk kell a támaszok függőleges, és vízszintes irányú rugómerevségét, valamint a számítógépi program futtatásához meg kell adni a csillapítási tényezőiket is. A támaszok függőleges irányú eredő rugómerevsége (sy) – a „Csavarrugó rugómerevségének vizsgálata” című mérési útmutatóban* leírtaknak megfelelően – statikus, és dinamikus méréssel is meghatározható. A statikus mérésnél terhelésként asztalhoz rögzíthető tömeget (m t) használjuk, melyhez tartozó elmozduláshoz (3. ábrán: h0 - h1) mind a négy támasznál, egymással szemben –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– * A további hivatkozásoknál: „Rugó_MU”.

-6két oldalon le kell mérni a rugók befogására szolgáló csőelemek közti távolságokat, majd azok átlagából kell az sy értékét kiszámítani. A dinamikus mérésnél a rugómerevséget asztallap szabadlengésekor felvett rezgéskitérés-időjelből határozzuk meg. A mérés, ill. a mérési eredmények kiértékelése módszere elveiben azonos a „Rugó_MU”-ban leírtakkal, de mivel az adott berendezésnél a csillapítás mértékére jellemző Lehr-féle tényező (D) értéke kisebb

h0

h1

3. ábra. Statikus mérés

0,1-nél, a csillapított (γ) és a csillapítás nélküli rendszer sajátrezgés szögsebessége (ω 0y) jó közelítéssel azonosnak vehető. Ezért a felvett időjelből csak a periódusidőt kell meghatározni, majd abból a mozgatott tömeg ismeretében (m) a rugómerevség számítható:

ω0y =

sy m

(14)

A támaszok vízszintes irányú eredő rugómerevségének (sx) meghatározására – állandó nagyságú vízszintes terhelőerő hiányában – statikus mérésre nincs lehetőség, ezért azt vagy dinamikus méréssel, vagy közelítő számítással tudjuk csak meghatározni: − A dinamikus mérésnél az előzőekben leírtak szerint kell eljárni, de az asztallap sajátrezgés szögsebességét (ω 0 x) a vízszintes helyzetű gyorsulásérzékelőtől (3. mérőhely) kapott időjelből számítható. − A közelítő számítás a vízszintes és függőleges irányú rugómerevségek közti kapcsolaton alapul, mely szerint: − a berendezésnél alkalmazott acél csavarrugó (D = 115 mm és H = 185 mm) hajlítási merevségét – az sy ismeretében – az alábbi összefüggés* adja meg:

s x = 0,291 ⋅ s y

(15)

− a gumirugó nyíró- és nyomómerevségének aránya a geometriai méretek és a Shore keménység mellett, a terhelőerőtől is függ, de közelítésként felvehető, hogy

s x = 0,42 ⋅ s y

(16)

A csillapítási tényezők a „Rugó_MU”-ban leírtak szerint meghatározható, de tekintettel arra, hogy a gyakorlatban szokásos értéke acélrugónál: D = 0,03, gumirugónál D = 0,05 csak nagyon kis mértékben befolyásolja rezgésjellemzőket, a sebességgel arányos csillapítási tényezők értéke – a rugó anyagától függően – a következő kifejezésekből számítható:

D=

ky kx és D = 2 ⋅ m ⋅ω 0 x 2 ⋅ m ⋅ω 0 y

(17)

3.3. A hajtás teljesítményigénye A vibrátorasztalok hajtásának teljesítmény-szükséglete alapvetően két komponensből áll, a tömörítéshez szükséges „hasznos” teljesítmény összetevőből (Pr), és a motor hajtásához szükséges „veszteség” teljesítményből: − A „hasznos” teljesítmény a rendszer csillapító elemeiben felemésztett energia pótlására szolgál, így értékét elsősorban a tömörítendő betonkeverék csillapítása határozza –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– * Lásd: „Betontechnológia gépei I.” jegyzet 3.56. képlete.

-7meg*. Mivel a mérésnél a betont egy merev tömeggel helyettesítjük, a Pr értéke csak a szerkezeti elemek (rugalmas támaszok, acélszerkezet) – elhanyagolható nagyságú – csillapítási tényezőjétől függ. − A „veszteség” teljesítmény a vibromotor elektromos veszteségei mellett, a csapágyak súrlódási veszteségeinek legyőzésére (Ps) fordítódik. Állandósult üzemben a csapágyak súrlódási ellenállása állandónak tekinthető, ezért – adott gerjesztőerő esetén – a Ps értéke is konstans.

4. A mérés leírása Az asztallap egyes pontjainak (lásd 2/a. ábrán: A, B és C) rezgésjellemzőit (mind a „szabadlengés”, mind a „gerjesztett rezgés” vizsgálatakor) a mérési irányoknak megfelelő helyzetű piezoelektromos gyorsulásérzékelők segítségével, digitalizált formában rögzítjük. Az ehhez összeállított mérőrendszer (4. ábra), ill. az egyes bemenő jelek léptékezése nagyrészt azonos a „Rezonancia rosta vizsgálata" c. mérési útmutatóban leírtakkal.

z

M Vibromotor tengelye

1/B

x

1/C

4

5 3

1/A 2

44 V

1. gyorsulásérzékelők 2. illesztő egységek 3. mérő-adatgyűjtő műszer 4. teljesítménymérő műszer 5. számítógép, adatfeldolgozó programmal

4. ábra. A mérőrendszer összeállítása

Az egyes mérőcsoportok feladatát a mérést megelőzően az oktató jelöli ki, így azok mérési programja – a vibrátorasztal változtatható paramétereitől, és a rugómerevség meghatározás kijelölt módszerétől függően – többféle lehet, de minden mérőcsoportnak a következő feladatokat el kell végeznie:

•

az előírt gerjesztőerő fokozat beállítása és a mérés kiértékeléséhez szükséges geometriai adatok (kiegészítő tömeg méretei és helyzete, az érzékelők helyzete) felvétele;

•

a mérőkör áttekintése, az egyes műszerek típusainak, gyári- vagy leltári-számának, és a mérő-adatgyűjtő egyes bemeneti csatornáihoz csatlakozó kábelek sorrendjének feljegyzése, valamint a mérendő jellemzők léptékezésének ellenőrzése;

•

gerjesztett rendszer vizsgálata a mérést megelőzően beállított gerjesztőerő fokozatnál, gumi-, vagy acél csavarrugós alátámasztás esetén: − terheletlen mérés (üres asztallapnál); − terheléses vizsgálat, az asztallaphoz szimmetrikus, vagy aszimmetrikus helyzetben rögzített hasáb alakú tömeggel (lásd: 1/d. ábra);

•

az alátámasztás statikus, vagy dinamikus rugómerevségének mérése.

A támaszok rugómerevségének meghatározásához szükséges „szabadlengés” vizsgálatát kétféle módszerrel végezhetjük el: − A „Rugó_MU”-ban megismert eljárás szerint, melyhez a függőleges irányú kitérítést az asztallapra helyezett terhelő tömeg (a csarnoki daruval történő) felrántásával idézzük elő. A tömeg elhelyezésekor nagyon fontos, hogy az szimmetrikusan kerüljön fel az asztallapra, ellenkező esetben a rezgésképben nemcsak a függőleges irányú, hanem a –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– * Lásd még: „Betontechnológiai gépek I.” jegyzet 3.2.4. fejezete.

-8szerkezet szögelfordulásához tartozó sajátrezgés frekvencia is megjelenik. A támaszok vízszintes irányú kitérítését nem súlyterheléssel, hanem terheletlen asztallapnál a C mérőhellyel szembeni oldal megtámasztásával, majd annak hirtelen felengedésével tudjuk elvégezni. − Felhasználva azt a körülményt, hogy a vibrátorasztal föléhangolt üzemű (ω > ω 0), a motor lekapcsolása után felvett (az A és C mérőhelyekről származó) időjelek elemzéséből is meghatározhatók a rugómerevségek értékei. A 3.3. fejezetben leírtak alapján a hajtás teljesítmény-szükséglete csak nagyon kis mértékben függ a vibroasztal terhelési módjától, ezért a mérés kiértékelése szempontjából nagyon fontos tényező, hogy a jelfelvételt a vibromotor „üzemmeleg” állapotában végezzük el.

5. A mérési eredmények kiértékelése 5.1. A támaszok eredő rugómerevsége és a rendszer csillapítási tényezője A statikus mérésből (1. táblázat) csak a vibroasztal támaszainak függőleges irányú eredő rugómerevsége (sy) határozható meg, a vízszintes irányú (sx) – a támasztó rugók anyagától függően – a 15, vagy 17. összefüggésből számítandó ki. 1. táblázat: A statikus mérés eredményei

m [kg]

A támaszelemek távolsága, h [mm]

∆F [N]

1. A

2. B

A

3. B

A

∆ f átl

4. B

A

B

[m]

sy

[N/m]

A vibrátorasztal szabadlengésekor felvett rezgésgyorsulás-időjelekből először ki kell választani a kiértékeléshez felhasználható – legalább 5-10 mozgási periódust magába foglaló – tartományokat, majd a periódusidők, ill. a sajátrezgés szögsebességek meghatározása után, a rugómerevségek értékei a 14. összefüggésből számíthatók. A kétféle mozgásirányra vonatkozó csillapítási tényezők értékei (kx, és ky) a Lehr-féle csillapítási tényező (a támasztó rugók anyagától függő) becsült értéke alapján, a 17. képletből határozandó meg. 5.2. A vibrátorasztal rezgésjellemzői A gerjesztett rezgéskor felvett teljes időjel megjelenítése után először ki kell választani, ill. diagramban meg kell jeleníteni a kiértékeléshez felhasználandó legalább 10 mozgási periódust tartalmazó rezgésgyorsulás-időjel tartományt. A gerjesztés szögsebességét (ω) a rezgés periódusidejéből (T ) lehet kiszámítani. A kiértékelés pontosságának növelése érdekében, a szögsebességet mindhárom időjelből meg kell határozni, majd a rezgéskitérés-amplitúdók kiszámításához azok átlagos értékét kell használni. Az egyes mérési pontokhoz tartozó rezgésgyorsulás-időjelek szemrevételezése után meghatározhatók a gerjesztés frekvenciájához tartozó rezgésgyorsulás-amplitúdók közelítő értékei (lásd: 5. ábrán piros színnel berajzolt szinusz függvény amplitúdója).

-960

2

Rezgésgyorsulás [ m/s ]

11 T 40 20 t[s] 0,0

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

-20 -40

mért érték

közelítő függvény

5. ábra. A közelítő rezgésgyorsulás-amplitúdó meghatározása 5.3. A vibrátorasztal hajtásának teljesítmény-igénye A file-ba elmentett teljesítmény-időjel mind a „hasznos”, mind a „veszteség” teljesítményt tartalmazza, de a két komponens – vibromotor hatásfok jelleggörbéjének hiányában – nem választható szét. Ezért a különböző üzemmódokhoz (acél, vagy gumirugó; üres, vagy terhelt asztallap; szimmetrikus, vagy aszimmetrikus terhelés) tartozó teljesítmény felvételek összehasonlítását csak a hálózatból felvett összteljesítmény értékek alapján tudjuk elvégezni. Ennek meghatározásához a teljesítmény időjelet a gyorsulás-időjelhez kiválasztott szakasszal azonos időtartományban kell átlagolni.

6. A mérési jegyzőkönyv tartalmi követelményei 6.1. A mérési feladat ismertetése: (a mérőcsoport milyen gerjesztőerőnél, támasztórugóknál és terhelésnél végezte el a vizsgálatokat). 6.2. A mérés leírása: − a vizsgálat időpontja, és a méréshez használt műszerek megnevezése, típusa, gyári, vagy leltári száma; − az egyes érzékelők helyéről, valamint a terhelő tömeg elhelyezéséről készített ábra, a jelölések és a méretek megadásával. 6.3. A terhelő tömeg hatására megváltozott alapadatok kiszámítása. Vonalas vázlaton a jelölést, ill. a számításban felhasznált geometriai adatokat is meg kell adni! 6.4. A támaszok rugalmas jellemzőinek meghatározása az 5.1. fejezetben leírtak alapján: − statikus mérés eredményeinek táblázata, ill. az azokból kiszámított rugómerevségek; − a „szabadlengés” vizsgálathoz felvett időjeleknek a kiértékeléshez felhasznált szakaszai (diagram formában, az időtartomány és a file címének pontos megnevezésével), valamint az azokból meghatározott értékek; − a csillapítási tényezők becsült értékei. 6.5. A gerjesztett rendszer vizsgálata az 5.2. fejezetben leírtaknak megfelelően: − a felvett időjeleknek a mérés kiértékeléséhez felhasznált szakaszai (diagram formában, az időtartomány és a file címének pontos megnevezésével); − az időjelekből meghatározott eredmények (frekvencia, a rezgésgyorsulás amplitúdók átlagos értékei, a számított rezgéskitérés amplitúdók, és azok fáziseltérése); 6.6. A mérőhelyekhez tartozó „közelítő” rezgéskitérés-amplitúdók kiszámítása a 3.1.2. fejezetben leírt számítási eljárás szerint (összefüggések, behelyettesítések, eredmények). 6.7. A mérés és az elméleti számítás eredményeinek táblázatos összefoglalása, az eltérések számszerűsítése a 2. táblázat szerint. Az eltérés %-os megadásakor minden esetben a mért eredményeket viszonyítsák a számított értékekhez, és ha az ±10 %-nál nagyobb, keressenek magyarázatot az eltérés lehetséges okaira is!

- 10 2. táblázat: A mért és számított rezgéskitérés-amplitúdók összehasonlítása A mérőhely

B mérőhely

C mérőhely

AA [mm] Eltérés [%] AB [mm] Eltérés [%] AC [mm] Eltérés [%] Mérés „Közelítő” számítás Számítógépi program

7. Ellenőrző kérdések 7.1. Rajzolja le a gerjesztett-, vagy a szabadrezgés esetén várható gyorsulás-időjel függvényt, a kiértékeléséhez szükséges adatok feltüntetésével! 7.2. Rajzolja le, hogy a vibromotor tengelyéhez képest hol kell elhelyezni a gyorsulásérzékelőket! Azok mérési iránya alapján írja le, hogy és miért alakul ki a fáziseltérés: − az asztallapon mért két függőleges irányú rezgésgyorsulás csúcsértékei között, − mekkora a tömegközéppont síkjában mért vízszintes és függőleges rezgésgyorsulás amplitúdók közti fáziseltérés? 7.3. Mekkora a vibromotor eredő tömegnyomatéka, ha annak mindkét oldalán elhelyezett 9 db excenterlemez közül 3-at 90o-kal elforgatva helyezünk fel a tengelyre? 7.4. Hány adatsor tartozik a gerjesztett rezgés periódus idejéhez, ha a jelfelvétel 1200 Hz? 7.5. A szabadrezgés vizsgálatakor 7 db lengéscsúcshoz tartozó időtartam 0,5 s − mekkora lehet a vibrátorasztal rezonancia viszonyszáma (képletek, behelyettesítve); − hány adatsor tartozik egy lengési periódushoz, ha a jelfelvételi frekvencia 1200 Hz? 7.6. Hogyan befolyásolja a vibrátorasztal rezgésjellemzőit az a körülmény, ha: − a két oldalt alátámasztó rugók merevsége nem azonos, − a vibromotor két oldalán nem azonos gerjesztőerő fokozat van beállítva, − az m t terhelő tömeget nem az asztallap szimmetriatengelyében helyeznénk el? 7.7. Jelölje meg, hogy állandósult üzemben várhatóan mekkora rezgésgyorsulás-, ill. rezgéskitérés-amplitúdót mérünk? − gyorsulás: 1 - 6 m/s2; 6 - 20 m/s2; 20 - 60 m/s2; 60 - 200 m/s2 − kitérés: 0,06 - 0,2 mm; 0,2 - 0,6 mm; 0,6 - 2,0 mm; 2,0 - 6,0 mm 7.8. Írja le, hogy a gerjesztett rezgés vizsgálatakor felvett rezgésgyorsulás-időjelből hogyan határozza meg a rezgéskitérés-amplitúdó értékét (képlet, az egyes tényezők megnevezése és mértékegysége)? 7.9. Hogyan, és miért befolyásolja a vibrátorasztal hajtásának teljesítményigényét: − az asztallap acél, ill. gumirugós megtámasztása? − az asztallapra felerősített merev terhelő tömeg nagysága? − a gerjesztőerő nagysága?