3. Описание лабораторной установки
Схема лабораторной установки представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема лабораторной установки
1 – вал; 2 – опора неподвижная; 3 – опора подвижная; 4 – диск; 5 – клиноременная передача; 6 – электродвигатель; 7 – ЛАТР; 8 – выпрямитель; 9 – индуктивный датчик; 10 - электронная схема тахометра; 11 – микроамперметр; 12 – датчик блокировки боковой и передней дверцы; 13 – датчик защиты вала; 14 – лампочка “Резонанс – открыто”; 15 – автомат включения установки; 16 – лампочка “Питание”; 17 – кнопки включения и выключения двигателя; 18 – электрощит.
Основным элементом установки является экспериментальный вал 1, вращающийся в неподвижной опоре 2 и подвижной опоре 3. Опорами вала служат шариковые подшипники. Подвижная опора 3 позволяет менять расстояние “L” между опорами. На свободном конце вала 1 двумя винтами М5 закреплен диск 4.
В комплект установки входят пять дисков различной массы. Все элементы установки закреплены на массивной станине, выполненной из стального уголка. Вал 1 с опорами 2,3 и дисками 4 размещен в специальном экспериментальном отсеке закрытом передней прозрачной и боковой стальной дверцами.
Вал 1 приводится во вращение от двигателя 6 постоянного тока П21 посредством клиноременной передачи 5. Клиноременная передача включает ведущий и ведомый шкивы, клиновой ремень и натяжной ролик для натяжения последнего. Питание двигателя 6 осуществляется через лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) 7 и выпрямитель 8. Это позволяет плавно изменять скорость вращения вала 1. Для ее измерения используется электронный тахометр, состоящий из индуктивного датчика 9, электронной схемы 10 и показывающего прибора 11 (микроамперметр со шкалой от 0 до 500 мА).
К валу 1 со стороны шкива закреплена фигурная стальная пластинка. При вращении вала пластинка проходит мимо датчика 9, в котором при этом генерируются электрические импульсы, преобразуемые схемой 10 в пропорциональной частоте вращения электрический сигнал, стрелка микроамперметра 11 отклоняется (тарировочный график тахометра помещен на столе лабораторной установки, угловая скоростью по графику от 60 до 360 рад/с).
Замена дисков 4 и изменение расстояния между опорами 2 и 3 в экспериментальном отсеке установки выполняется через боковую и переднюю дверцы. Передняя прозрачная дверца из органического стекла служит ещё и для визуального наблюдения за состоянием вала в ходе опытов.
Для безопасности обе дверки снабжены датчиками 12 (выключатель концевой), которые производят автоматическую остановку двигателя 6 и вала 1 при открытии любой из дверок. При этом на пульте управления зажигается красная лампочка – “Открыто - Резонанс”.
Вращение вала с частотой близкой к критической может привести к разрушению вала. Для предотвращения этого вал снабжен двумя датчиками 13 (микровыключателями МИ 3А). Датчики 13 расположены под углом 90° друг к другу. Это позволяет контролировать изгибные колебания вала в любой из плоскостей.
Срабатывание датчиков 13 и отключение двигателя 6 происходит при достижении амплитуды колебаний вала 1,5 – 2 мм. При этом также зажигается красная лампочка – “Открыто - Резонанс”.
Установка работает от сети переменного тока 220 В. Подключение к сети осуществляется автоматом 15 при включении которого загорается зеленая лампочка “Питание” 16. Пуск двигателя осуществляется кнопкой 17 “Пуск”.
Конструкция установки позволяет менять расстояние L между опорами посредством перемещения подвижной опоры 3. Опора 3 размещена на направляющих. К ним она жестко крепится двумя шпильками с гайками М12. Подшипник опоры 3 может свободно перемещаться по валу 1, поэтому при ослабленных гайках опора 3 легко сдвигается в нужную сторону. Гаечный ключ на 19 мм, отвертка и линейка для замера L, L1 хранятся в экспериментальном отсеке.