Опис лабораторного пристрою

Лабораторний пристрій, зображений на рис. 5, призначений для випробувань фізичних моделей автомобілів і автобусів, виготовлених у масштабі 1:20. До його складу входить несуча рама 1 з кронштейном 2, на гачку 3 котрого кріпиться нерухома платформа 4.

Фіксація платформи 4 здійснюється за допомогою чотирьох розтяжок 5, з’єднаних через гачки 6 з рамою 1.

Нижня рухома платформа 7, де розташовується модель автомобіля або автобуса 8, з’єднана з верхньою нерухомою платформою 4 тросовою системою 9.

Тросова система пристрою складається з трьох груп тросів – по чотири троси в кожній групі. Кожна з цих груп тросів призначена для визначення моменту інерції автобуса відносно однієї з осей (див. рис. 1..3). Всі дванадцять тросів закріплені одним кінцем нерухомо до верхньої платформи 4 в точках 1...8, які рівномірно розміщені на колі радіусом R₁ (див. рис.1).

На нижній платформі 7 в точках А, В, С і Д виготовлені 4 гнізда, які рівномірно розташовані на колі радіусом R₂ (див. рис.1). В ці гнізда почергово вставляються і фіксуються фіксаторами 10 нижні кінці кожної з груп тросів. Спільна вісь двох концентричних кіл радіусами R₁ I R₂ проходять через центр мас моделі автобуса, причому R₂ R₁. Отвори 11 в горизонтальній частині кронштейну 2 служать тросотримачами для нижніх кінців тих тросів, які не використовуються в конкретному випробуванні.

Під час визначення моменту інерції І_х у випробувані задіяні чотири троси, які кріпляться до верхньої платформи в точках 1 і 5 (див. рис.1). Під час визначення моменту інерції І_у використовуються троси, що кріпляться в точках 3 і 7 (див. рис.2), а під час визначення моменту інерції І_z – троси, що кріпляться в точках 2, 4, 6 і 8 (див. рис.3).

Рис. 5. Загальний вигляд лабораторного пристрою для визначення моментів інерції автобуса.

Під час випробувань для визначення моментів інерції І_х і І_у завдяки схемі підвісу, утворюється маятникова система типу „гойдалки” з осями гойдання відповідно Х-Х і У-У (на верхній платформі).

Під час випробувань для визначення моменту інерції І_z схема підвісу утворює маятник з траєкторією рухів типу крутильних коливань відносно вертикальної осі Z-Z.

Для послаблення натягу тросів при їх встановленні та зніманні з гнізд нижньої платформи 7 служать ліва 12 та права 13 підставки, які пересуваються вліво і вправо до впирання в обмежувач 14 і 15.

4. МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ.

1. Пересунути ліву 12 та праву 13 підставки в напрямку вертикальної осі тросової системи до їх впирання в обмежувач 14, піднімаючи почергово передню та задню частини нижньої платформи 7. В результаті цих дій нижня платформа 7 буде спиратись на підставки, а троси 9 будуть послаблені.

2. Відвести почергово стержні фіксаторів тросів нижньої платформи 7, вивести з її гнізд кінці чотирьох тросів і завести їх у гнізда 11 тросотримача.

3. Встановити модель автобуса на платформу 7, орієнтуючи його попередню частину за напрямком стрілки на платформі (платформа при цьому повинна бути зорієнтована таким чином, що напрям її стрілки співпадав з напрямком стрілки на несучій рамі 1).

4. Вибрати з тросової системи чотири троси, які закріплені до верхньої нерухомої платформи 4 в точках 1 і 5 (рис. 1) і забезпечують коливання системи відносно осі Х-Х.

5. Відвести почергово стержні фіксаторів тросів нижньої платформи, вставити кінці вибраних тросів у гнізда платформи і зафіксувати троси, відпустивши стержні фіксаторів.

6. Підняти передню частину платформи з автобусом на декілька міліметрів і пересунути звільнену ліву підвіску 12 вліво до впирання в обмежувач 15 на несучій рамі пристрою. Підняти аналогічним чином задню частину платформи з автобусом і пересунути праву підставку 13 вправо.

7. Відхилити нижню платформу разом з моделлю автобуса на 40...50 мм в напрямку, перпендикулярному до осі коливання, і відпустити її, натиснувши одночасно на кнопку секундоміра.

8. Виміряти секундоміром час, протягом якого система здійснює 10 повних коливань. Поділити одержаний час на 10, визначивши таким чином період одного коливання, і занести результат в табл. 1. Результати вимірювань здійснити три рази і розрахувати середнє значення періоду коливань (табл.1).

9. Пересунути ліву 12 та праву 13 підставки в напрямку вертикальної осі тросової системи до їх впирання в обмежувачі 14, піднімаючи почергово передню та задню частини платформи 7 з моделлю автобуса.

10. Відвести почергово стержні фіксаторів тросів нижньої платформи, вивести з її гнізд кінці чотирьох тросів і завести їх у гнізда 11 тросотримача.

11. Вибрати з тросової системи чотири троси, які закріплені до верхньої нерухомої платформи 4 в точках 3 і 7 (рис. 2) і забезпечують коливання системи відносно осі У-У.

12. Виконати дії, описані в п.п. 5...10.

13. Вибрати з тросової системи чотири троси, які закріплені до верхньої платформи 4 в точках 2, 4, 6 і 8 (рис.3) і забезпечують крутильні коливання системи відносно осі Z-Z.

14. Виконати дії, описані в п.п. 5 і 6.

15. Повернути нижню платформу з моделлю автобуса відносно вертикальної осі, перемістивши передню і задню частини платформи у взаємно протилежних в горизонтальній площині на 40...50 мм, і відпустити її, натиснувши одночасно на кнопку секундоміра.

16. Виміряти секундоміром час, протягом якого система здійснює 5 повних коливань. Поділити одержаний час на 5, визначивши таким чином період одного коливання, і занести результат в табл. 1. Результати вимірювань здійснити три рази і розрахувати середнє значення періоду коливань (табл. 1).

17. Виконати дії, описані в п.п. 9 і 10.

18. Зняти модель автобуса з платформи і встановити її на лабораторному столі за межами пристрою.

19. Виконати дії, описані в п.п. 4...16 без моделі автобуса, а лише з однією рухомою платформою 7.

20. Визначити радіус R₁ як половину відстані між двома діагонально протилежними точками кріплення тросів на верхній нерухомій платформі 4 (наприклад, між точками 1 і 5 на рис. 1).

21. Визначити радіус R₂ як половину відстані між двома діагонально протилежними точками кріплення тросів на нижній рухомій платформі 7 (наприклад, між точками А і С на рис. 1).

22. Визначити радіус R_n, який наближено можна приймати як віддаль між верхньою нерухомою платформою 4 і нижньою рухомою платформою 7 (рис.1).

23. Розрахувати радіус R_a за формулою:

R_a = R_п – h,

де h – віддаль від центру мас автобуса до опорної поверхні (h = 66 мм).

24. Розрахувати радіус R_c за формулою:

,

де М_а = 23,6 кг; М_п = 1,9 кг.

25. Занести значення радіусів в табл. 2.

Таблиця 1

Значення періодів коливань

Досліджувана система	Період коливань, с	Номер вимірювання	Середнє значення
Платформа з автобусом	Тхс
Тус
Тzc
Платформа без автобуса	Тхп
Туп
Тzп

Таблиця 2

Значення радіусів

Параметр	R1	R2	Rп	Ra	Rc
Одиниця виміру	мм
Значення параметру

26. Розрахувати моменти інерції I_x, I_y, I_z моделі автобуса за формулами (22), (23), (24), прийнявши g = 9810 мм/с².

27. Розрахувати радіуси інерції r_х, r_у, r_z, моделі автобуса за формулою (2).

28. Розрахувати коефіцієнт розподілу мас e_у моделі автобуса за формулою (3), прийнявши а =150 мм; b = 130 мм.

29. Заповнити табл. 3.

Таблиця 3

Значення розрахункових параметрів

Момент інерції, кг^. мм^2	Іх	Іу	Іz
Радіус інерції, мм	х	у	z
Коефіцієнт розподілу мас	-	eу	-
-		-

5. АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

1. Співставити одержані значення I_x, I_y, I_z, а також r_х, r_у, r_z і зробити висновок про їх співвідношення.

2. Беручи до уваги значення коефіцієнта e_у, зробити висновок щодо правомір-ності допущення про незалежність вертикальних коливань передньої та задньої частин моделі автобуса.

6. ЗАВДАННЯ НА САМОСТІЙНУ РОБОТУ

1. Вивчити відповідний розділ рекомендованої літератури або конспекту лекцій.

2. Вивчити дану інструкцію і підготувати звіт з роботи, залишивши незаповненими таблиці і передбачивши місце для аналізу отриманих результатів.

7. ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ.

Звіт повинен містити; титульну сторінку за встановленим зразком (див. додаток); викладення мети та завдання лабораторної роботи; короткі теоретичні виклади; опис лабораторного пристрою; схему лабораторного пристрою з підрисунковими надписами; таблицю з результатами розрахунків і вимірювань; приклади розрахунку даних, що входять до таблиці; графічну залежність, побудовану на підставі результатів вимірювань; висновки та список використаної літератури.

Звіт оформлюється на стандартних аркушах паперу формату А4, зброшурованих належним чином. Текст необхідно писати чітким почерком чорнилом або кульковою ручкою чорного, синього чи фіолетового кольору без граматичних і стилістичних помилок, ненормованих скорочень, термінів і т.і. Допускається друкувати текст записки або комп'ютерний роздрук.

Рисунки повинні бути пронумеровані і мати відповідні підрисункові підписи.

Дата добавления: 2015-07-17