Engineering
Koło zamachowe i wyważanie
Wygładź pulsujący napęd cięższym kołem zamachowym i odczytaj, jak nierównomierność prędkości spada jak 1/J; potem umieść na obrzeżu niewyważenie, patrz, jak stanowisko kołysze się na gumowych podporach, przejdź przez rezonans podpór i dobierz przeciwwagę gaszącą drgania. Impuls momentu pokazuje, jak koło zamachowe opiera się zmianie prędkości.
Co się dzieje
Wał z kołem zamachowym leży w dwóch podporach łożyskowych stojących na gumowych amortyzatorach. Napęd jednocylindrowy daje moment T_0·(1 + A·sin nφ) przeciw obciążeniu wentylatorowemu proporcjonalnemu do prędkości, więc prędkość pulsuje raz lub dwa razy na obrót, a bezwładność koła zamachowego ustala, jak mocno: δ ≈ 2T_0·A/(n·J·ω²). Niewyważenie na obrzeżu i przeciwwaga pod zadanym kątem zostawiają niewyważenie resztkowe, którego siła odśrodkowa rozkołysuje cały wirnik na podporach jak wirnik Jeffcotta, najsilniej w rezonansie podpór √(k/M). RK4 z krokiem 0,1 ms po kącie, prędkości i dwóch współrzędnych podpór.
Co wypróbować
Zwiększ masę koła zamachowego i odczytaj, jak spada nierównomierność; potem zadaj niewyważenie, przeprowadź prędkość przez rezonans podpór i zgaś kołysanie przeciwwagą naprzeciw niewyważenia.
Model i jego ograniczenia
Sztywny wał, izotropowe podpory ruszające się w płaszczyźnie poprzecznej do wału, zadane prawo momentu i obciążenie proporcjonalne do prędkości, bez efektów żyroskopowych i łożyskowych. Stanowisko dydaktyczne, nie wyważarka.
Równania modułu
Równania J·dω/dt = T_0·(1 + A·sin nφ) − T_0·ω/ω_s δ = (ω_max − ω_min)/ω ≈ 2·T_0·A/(n·J·ω²) M·d²x/dt² + c·dx/dt + k·x = U·ω²·cos φ X = U·ω²/√((k − M·ω²)² + (c·ω)²)
