آزمایشگاه ارتعاشات و دینامیک ماشین


اساتید مربوطه:  دکترابوذراباذری
کارشناس مربوطه: مهندس علی نیکمنش
نوع آزمایشگاه: آموزشی و پژوهشی

 

الف)   معرفی کلی آزمایشگاه


آزمایشگاه ارتعاشات و دینامیک ماشین در سال 1387 با راه اندازی چندین دستگاه برای آموزش و پژوهش در زمینه ارتعاشات و دینامیک ماشین ها برای گروه های مهندسی مکانیک، مهندسی دریا-کشتی سازی و مهندسی کشتی آغاز به کار کرد. آزمایش های مختلفی در این مجموعه قابل انجام است که بخشی از آنها در ادامه آمده است.

 

 

 


ب) آزمایشهای ارائه شده همراه با تجهیزات مربوطه


1-  آزمایش فرکانس طبیعی انواع آونگ


هدف تعیین فرکانس طبیعی انواع مختلف آونگ مانند آونگ نخی با جرم متمرکز، آونگ با جرم پیوسته، آونگ دورو و آونگ با دونقطه آویزانی است که در آن وابستگی فرکانس طبیعی به فاصله مرکز جرم تا نقطه آویزانی و مقدار ممان اینرسی جرمی حول نقطه آویزانی و عوامل دیگر بررسی می شود.

 

2-   آزمایش ارتعاشات آزاد و اجباری تیر صلب یک سر لولا


در این آزمایش ابتدا میزان ضریب سفتی خطی مربوط به فنر با اضافه کردن وزنه تعیین می شود. سپس با نصب فنر و یک میراگر بر روی یک تیر صلب که از یک طرف لولا شده است فرکانس ارتعاشات تحت اثر یک جابجایی اولیه بدست می آید و با مقادیر تئوری مقایسه می شود. اثرات فاصله فنر و میراگر نیز نسبت به نقطه تکیه گاهی روی فرکانس طبیعی و پاسخ ارتعاشی بررسی می شود. در مرحله بعد با نصب یک موتور چرخان دارای انبالانسی نیروی تحریک به تیر وارد می شود تا تاثیر فرکانس تحریک روی پاسخ تیر نیز تحلیل شود. مشاهده می شود که با نزدیکی فرکانس تحریک به فرکانس طبیعی پدیده تشدید اتفاق می افتد.

 

3-  آزمایش جذب ارتعاشات با جاذب


در این آزمایش با اضافه کردن یک جرم اضافه(جاذب)، به جرم اصلی (تیر انعطاف پذیر اصلی) می توان دو فرکانس تشدید جدید بدست آورد. بعد از انجام آزمایش در پاسخ فرکانسی مشاهده می شود که با نصب جاذب در فرکانسی معادل با فرکانس تشدید اول، میزان ارتعاشات تیر اصلی کم بوده و فقط جاذب، ارتعاشاتی کنترل شده دارد.

 


4- آزمایش رفتار دینامیکی چرخ دنده چند مرحله ای


چرخ دنده سیاره ای مجموعه ای از چرخده نده ها است که حول یک چرخ دنده ثابت گردش می کنند وگشتاور و توان بین چند تا از چرخ دنده های سیاره ای توزیع می شود. این دستگاه دو مجموعه چرخ دنده ای سیاره ای دارد که هر کدام سه چرخ دنده سیاره ای دارند. با ثابت کردن یک چرخ دنده، نسبت انتقال های مختلف قابل دستیابی است. یک چرخ دنده با کابل و مجموعه ای از وزن ها شتاب می گیرد. برای اندازه گیری نیرو، تغییر شکل خمشی تیر اندازه گیری شده و سنسورهای سرعت برای اندازه گیری سرعت چرخ دنده ها بکار می روند. مقادیر اندازه گیری شده به کامپیوتر منتقل شده و نهایتا شتاب زاویه ای از روی دیاگرام ها خوانده شود.

 


5- آزمایش دستگاه نمایشگر نیروی کریولیس


 دستگاه نمایشگر نیروی کریولیس به صورت کیفی اثر کریولیس را به یک روش قابل فهم ساده نشان میدهد. به عنوان مثال، اثر کریولیس در یک جریان آب با مسیر شعاعی به صورت انحراف در مسیر حرکت شعاعی پدیدار می شود. همانطور که مسیر انحراف به مسیر چرخش بستگی دارد، اندازه انحراف به اندازه سرعت چرخش نیز بستگی دارد. این اثر به وسیله یک مخزن شفاف نمایش گر آب به خوبی قابل مشاهده است.

 


6- آزمایش ارتعاشات whirling  شافت الاستیک دوار

 

سرعت بحرانی و تشدید از عوامل تاثیرگذار ایجاد دامنه ارتعاشاتی بالا در روتورهای دوار هستند که می تواند منجر به خرابی بسیاری از ماشین آلات شوند.  با ایجاد طرحی شبیه مدل تست روتور، که شامل یک شفت الاستیک باریک است می توان وقوع پدیده ارتعاش را به راحتی مشاهده و درک کرد. تاثیر پارامترهای مختلف تاثیر گذار روی سرعت بحرانی را می توان با انتخاب دلخواه محل یاتاقان ها و قطر شفت مورد مطالعه قرار داد.

 


7- آزمایش بالانس جرم های رفت و برگشتی


دستگاه مورد استفاده در این آزمایش یک مدل موتور چهار سیلندر است که درآن نیروها و گشتاورهای جرمی یک موتور پیستونی بررسی می شود. تعداد سیلندرها و خروج از مرکزی میلنگ از عوامل موثر روی ارتعاش و کارکرد مناسب موتورهای پیستونی هستند. با این دستگاه علاوه بر نمایش طرز کار موتور چهارسیلندر خطی همراه با خروج از مرکزهای گوناگون میلنگ، می توان عملکرد موتور دوسیلندر خطی و تک سیلندر را نیز نمایش داد. نیروها و گشتاورهای ایجاد شده در موتور به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند و قابلیت نمایش روی اسیلوسکوپ را دارند.

 

 

8- آزمایش نیروی گریز از مرکز

 

حرکت دایره ای و تاثیر آن در ایجاد نیروی جانب مرکز در تمامی دستگاه های چرخشی قابل مشاهده است. توربین ها، تیغه ها و لاستیک های اتومبیل در معرض نیروی جانب مرکز هستند. بستگی به کاربرد، نیروهای گریز از مرکز ممکن است مطلوب یا نامطلوب باشند. از طریق دستگاه نیروی گریز از مرکز مربوطه در این آزمایش، تحقیقاتی در مورد حرکت دایره ای را می توان انجام داد. برای مثال: رابطه بین شعاع، جرم و سرعت جسم.

 

 


9- آزمایش ارتعاشات پیچشی


با استفاده از دستگاه ارتعاش پیچشی، فرکانس طبیعی میله تحت ارتعاشات پیچشی آزاد بررسی می گردد. در این آزمایش یک دیسک به یک میله از طریق صفحه نگه دارنده وصل می شود. طول موثر میله به راحتی قابل تنظیم می باشد و در تعیین فرکانس طبیعی موثر است.

 

 

 

 

10-  آزمایش نمایش عیب و خرابی در ماشین آلات دوار


دستگاه مربوطه همراه با سیستم های اندازه گیری و بخش تحلیل نرم افزاری امکان انجام مجموعه ای از آزمایشهای مرتبط با عیب یابی و کنترل ماشین آلات را فراهم می آورد. در این راستا ارتعاشات ناشی از عملکرد ماشین آلات در شرایط مختلف، معیاری برای سنجش درستی کارایی آنها می باشد و تغییر وضعیت ارتعاشات می-تواند نشانه ای از بدتر شدن شرایط کاری ماشین باشد. البته برای استفاده از این روش لازم است که تأثیر انواع مختلف صدمات بر طیف ارتعاش، شناسایی شوند. دستگاه سیستم عیب یابی ماشین آلات، قابلیت شبیه سازی انواع خاصی از صدمات را دارد و همچنین تأثیرات این آسیب ها بر طیف ارتعاش را بررسی می کند. دستگاه موجود در این آزمایش به طور کلی این امکان را بوجود می آورد تا آزمایش های زیر انجام شود :
-    آشنایی با مفاهیم سرعت چرخش بحرانی و تشدید
-    بررسی اوربیت های فرابحرانی  و فروبحرانی
-    تاثیر ارتعاش جرم آنبالانس
-    بالانس روتور الاستیک
-    تاثیر خطاهای ناشی از ناهم راستایی
-    بررسی سیسستم ترمز و بارگذاری

 

 


11- آزمایش ارتعاشات پیچشی شافت الاستیک


این آزمایش برای بررسی صلبیت پیچشی، ممان اینرسی جرمی، ارتعاشات پیچشی آزاد و اجباری، ارتعاشات پیچشی میرا شده و تحلیل رزونانس و ارتعاشات با چند جرم متمرکز روی میله طراحی شده  است. دامنه نوسانات پیچشی با ترانسدیوسرهای چرخشی به صورت سیگنال های الکتریکی روی اسیلوسکوپ نمایش داده می شود.