FREIE UND ERZWUNGENE VIBRATIONEN Lehrgeräte Mechanische Trainingsgeräte

TM1016V FREIE UND ERZWUNGENE VIBRATIONEN Lehrmittel Mechanische Trainingsgeräte

Freie und erzwungene Schwingungen
Ein Tischgerät zur Demonstration freier und erzwungener Schwingungen zweier Massenbalkensysteme:
1. Ein „starrer“ Balken mit einem Drehpunkt an einem Ende und einer Feder am anderen Ende – die Feder sorgt für die Elastizität
2. Ein „flexibler“ verstifteter Träger mit einem Drehpunkt an einem Ende und einem Rollendrehpunkt am anderen Ende – der Träger selbst sorgt für die Elastizität. Ein starrer und schwerer Stahlrahmen hält die Systeme.
Der Rahmen hat eine niedrige Eigenfrequenz, sodass die Vibrationen der Systeme keinen Einfluss auf ihn haben. Der Rahmen besteht aus zwei Abschnitten: einem Experimentierfenster auf der rechten Seite und einem Bedienfeld auf der linken Seite. Das Experimentierfenster enthält den Balken, die Feder und andere Teile, die in den Experimenten verwendet wurden.
Die Ausrüstung wurde sorgfältig so konzipiert, dass alle Experimente denselben Strahl verwenden. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Systemeinrichtung und Umrüstzeit. Der Träger besteht aus hochwertigem, geschliffenem Stahl und die Drehzapfen verwenden hochwertige Kugellager für geringste Reibung und Nebendämpfung. Die Schüler können die Systeme manuell vibrieren lassen. Sie können die Vibrationen auch mithilfe eines hochwertigen Servomotors mit variabler Geschwindigkeit erzwingen, der eine rotierende versetzte Masse antreibt und so einen „Erreger“ bildet. Der Servomotor verfügt über einen eigenen Encoder und einen fortschrittlichen Controller für eine genaue Geschwindigkeitsregelung. Dies führt zu minimalen zyklischen Schwankungen aufgrund von Schwankungen der Trägheitslast.
Ein berührungsloser Sensor misst die Strahlverschiebung. Der Sensor hat keinen physischen Kontakt mit dem Schwingsystem, wodurch die Dämpfung vernachlässigbar ist.
Ein in die Erregerbaugruppe integrierter Beschleunigungsmesser zeigt die Phasenbeziehung zwischen Strahlverschiebung und Beschleunigung an. Es hilft auch, die gemessene Beschleunigung mit der aus der Verschiebung mithilfe der Software abgeleiteten zu vergleichen.
Das Gerät verfügt über einen viskosen Stoßdämpfer mit variabler Fläche zur Verwendung mit einer ungiftigen Flüssigkeit (im Lieferumfang enthalten) mit stabiler Viskosität. Dies gewährleistet wiederholbare Ergebnisse über einen Bereich von Umgebungstemperaturen hinweg.
Ein mit der rotierenden Erregermasse verbundener Encoder misst deren dynamische Position. Dies hilft, die Beziehung zwischen der ausgeübten Kraft und der Position des Balkens zu messen und zeigt die Phasenverzögerung bei unterschiedlichen Dämpfungswerten an.
Legen Sie der Ausrüstung einen Schwingungsdämpfer bei. Wenn es am Balken befestigt wird, fügt es dem Gesamtsystem einen zweiten Freiheitsgrad hinzu. Dies zeigt das typische Verhalten eines Systems mit 2 Freiheitsgraden (2DOF). Die Schüler lernen, wie man den Schwingungsdämpfer „abstimmt“, um die Schwingungen des Hauptträgers zu eliminieren – ein Sonderfall eines 2DOF-Systems und eine alternative Methode zur Dämpfung.

Um die Aufbewahrung von Kleinteilen und Werkzeugen zu erleichtern, legen Sie dem Gerät eine Ablageschale bei.
Das Bedienfeld beherbergt die Servomotorsteuerung und die manuellen Bedienelemente sowie eine digitale Anzeige der Motorgeschwindigkeit in den Einheiten U/min–1, Rad.s–1 und der Frequenz in Hz. Es liefert auch Ausgänge zu Verschiebung, Beschleunigung, Encoder-Position (Offset-Masse) und Motorgeschwindigkeit. Diese Ausgänge sind kalibriert und skaliert, um direkt mit dem VDAS® (mkII)-System zu arbeiten.
Die Ausgangssignale werden an die VDAS®-Schnittstelle angeschlossen, die sie für den Anschluss an einen geeigneten PC (nicht im Lieferumfang enthalten) umwandelt.
Die VDAS® (mkII)-Software umfasst Funktionen zur Anzeige von Live-Diagrammen der ersten und zweiten Ableitung sowie zur Darstellung von Geschwindigkeits- und Beschleunigungswellenformen basierend auf dem Verschiebungssignal. Erweiterte Funktionen der Software ermöglichen Signalglättung, Referenzdiagramme und ein Tool zur Messung des freien Schwingungsdämpfungskoeffizienten.
Der TM1016 wurde speziell für die Zusammenarbeit mit VDAS® entwickelt. Bei Bedarf können die Sensor- und Triggerausgänge jedoch an Ihr eigenes Datenerfassungssystem oder Oszilloskop angeschlossen werden.
LERNERFOLGE
• Freie und erzwungene Schwingungen eines starren Balkens und einer Feder
• Freie und erzwungene Schwingungen eines flexiblen gelenkigen (einfach unterstützten) Trägers
• Verwendung der Rayleigh-Näherung zur Vorhersage der Schwingungsfrequenz
• Schwingungsfrequenz und variierende Masse
• Ermitteln der „nur Strahl“-Frequenz mithilfe der Dunkerley-Methode
• Phasendifferenz zwischen Verschiebung, deren Ableitungen und gemessener Beschleunigung
• Gedämpfte freie und erzwungene Schwingungen und Dämpfungskoeffizient
• Phasenbeziehung zwischen der aufgebrachten Kraft und der Strahlposition für unterschiedliche Dämpfungswerte
• Demonstration eines Systems mit 2 Freiheitsgraden (2DOF).
• Demonstration eines ungedämpften Schwingungsdämpfers