MVLF. Equipo de Vibraciones Libres y Forzadas DIAGRAMA DEL PROCESO Y DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL EQUIPO

Transcripción

1 Equipamiento Didáctico para la Educación Técnica e Ingeniería Equipo de Vibraciones Libres y Forzadas MVLF DIAGRAMA DEL PROCESO Y DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL EQUIPO ISO 9001: Gestión de Calidad (para Diseño, Fabricación, Comercialización y Servicio postventa) Certificado Unión Europea (seguridad total) 1 Certificados ISO y Esquema de Ecogestión y Ecoauditoría (gestión medioambiental) Worlddidac Quality Charter y Miembro de Worlddidac

2 INTRODUCCIÓN La vibración se define como el movimiento de una partícula, cuerpo o sistema de cuerpos conectados desplazados desde una posición de equilibrio. La mayoría de vibraciones en máquinas y estructuras no son aconsejables ya que aumentan las tensiones y pérdidas de energía, producen un ruido adicional, etc. Las vibraciones se pueden clasificar en dos categorías: libres y forzadas. Las vibraciones libres de un sistema son vibraciones causadas por una entrada inicial que posteriormente pueden vibrar con libertad sin la aplicación de fuerzas externas. En el caso de la vibración forzada, una fuerza externa actúa en el sistema y le suministra energía. Además, se puede utilizar un amortiguador en un sistema de vibración libre para disipar un determinado porcentaje de energía con cada ciclo de vibración. El Equipo de Vibraciones Libres y Forzadas, "MVLF", ha sido desarrollado para realizar demostraciones y experimentos que permitan comprender las vibraciones libres y forzadas de un sistema muelle-masa-amortiguador simple. DESCRIPCIÓN GENERAL El Equipo de Vibraciones Libres y Forzadas, "MVLF", ha sido desarrollado para ampliar el campo de demostraciones y experimentos que proporcionan al usuario una comprensión de las vibraciones libres y forzadas de un sistema muelle-masa-amortiguador simple. Se pueden aplicar ajustes sencillos al equipo y el movimiento de la masa se puede observar y registrar fácilmente mediante los dos registradores con bolígrafo incluidos en el mismo. Una característica del equipo que aborda por primera vez los problemas relacionados con las vibraciones amortiguadas y forzadas, es la forma sencilla en la que se presenta el equipo para que los fenómenos de vibración libre y forzada se puedan observar con facilidad. Los estudiantes pueden realizar experimentos para investigar la relación entre la masa del cuerpo, la rigidez del muelle y el periodo o frecuencia de la oscilación y para observar el efecto de la amortiguación viscosa en el sistema. Los componentes básicos del equipo están formados por una estructura rígida con guías verticales para el transportador de masas, una placa de montaje superior para el muelle, una placa de montaje inferior para el amortiguador y un motor de velocidad variable y una unidad motriz para los experimentos de vibración forzada. El transportador de masas se ve limitado por los rodillos que se desplazan sobre las guías verticales para proporcionar un único grado de libertad con una amortiguación incontrolada mínima. La frecuencia de las oscilaciones se puede medir con un sensor óptico. A través de dos bolígrafos acoplados a la estructura vibratoria y dos tiras de papel se producen los registros de amplitud/tiempo y amplitud/fase. Se proporcionan dos métodos para forzar las vibraciones: una masa desequilibrada giratoria y un desplazamiento periódico hasta el punto de apoyo del muelle. Se suministran muelles de distinta rigidez y masas adecuadas. El amortiguador se puede regular para proporcionar un amplio rango de amortiguación. Una consola de control acoplada a la estructura contiene la unidad de control de velocidad y un indicador de frecuencia. ESPECIFICACIONES La estructura principal del equipo se compone de una estructura rígida, fabricada en acero y aluminio y con dos guías verticales, una placa de montaje superior para el muelle, una placa de montaje inferior para el amortiguador, un motor de velocidad variable y una unidad motriz. La estructura rígida soporta diferentes elementos del equipo. El transportador de masas, al que se pueden acoplar distintas pesas ranuradas, se ve limitado por los rodillos que se desplazan sobre las guías verticales para proporcionar un único grado de libertad con una amortiguación incontrolada mínima. El extremo inferior del muelle se acopla al transportador de masas y el extremo superior a la estructura. Esta sección de la estructura se regula para poder modificar la posición libre del transportador. El sistema utiliza dos cintas de registro mecánico que están formadas por un registrador de tambor y un soporte para bolígrafo. La primera cinta registra las mediciones de amplitud y frecuencia. Dispone de un registrador de tambor acoplado a la estructura rígida y está compuesta por un tambor, accionado por un motor síncrono, y un rollo de papel. Antes de enrollarse alrededor del tambor, el papel pasa por un dispositivo tensor que proporciona suficiente tensión para que la velocidad del papel sea constante (0,02 m/s). La segunda cinta registra las mediciones de amplitud y fase. También dispone de un registrador de tambor acoplado a la estructura rígida y se compone de un tambor, envuelto en el papel para registro, accionado por la unidad de accionamiento principal a la frecuencia angular de forzado aplicada. Los dos soportes para los bolígrafos estás acoplados al transportador de masas y utilizan un muelle para mantener el contacto continuo entre la punta del bolígrafo y el papel del tambor. El motor de velocidad variable y la unidad motriz están acoplados a la estructura rígida y ofrecen dos métodos para el forzado de vibraciones: Al transportador de masas se puede acoplar un equipo formado por dos discos desequilibrados contra rotación (masa = 0,742 Kg) y accionado por un accionamiento flexible que se conecta a la unidad de accionamiento principal. Este proporciona una fuerza perturbadora periódica al transportador de masas. Un cigüeñal girado por la unidad motriz y una biela, que se puede acoplar al cigüeñal y al soporte superior del muelle, permite un desplazamiento periódico al punto de apoyo del muelle. La frecuencia de las oscilaciones se puede medir con un sensor óptico. Se utiliza una consola electrónica para encender y apagar el motor síncrono, controlar la velocidad del motor de vibraciones forzadas y mostrar la frecuencia. Tres muelles, con distinta rigidez, pueden intercambiarse como conexión entre la estructura rígida y el transportador de masas: Muelle 1:k = 3,30 kn/m. Muelle 2:k = 1,22 kn/m. Muelle 3:k = 0,47 kn/m. Se pueden añadir y fijar al transportador de masas cinco pesas de 1 Kg cada una. Un amortiguador de aceite regulable proporciona una amortiguación controlada y puede acoplarse al transportador mediante un tornillo. Se suministra aceite para llenar el amortiguador. Cables y Accesorios, para un funcionamiento normal. Manuales: Este equipo se suministra con los siguientes manuales: Servicios requeridos, Montaje e Instalación, Puesta en marcha, Seguridad, Mantenimiento y manual de Prácticas. 2

3 EJERCICIOS Y POSIBILIDADES PRÁCTICAS 1.- Investigación de la relación entre la masa del cuerpo, la rigidez del muelle y el periodo o frecuencia de oscilación de un sistema muelle-masa simple con un grado de libertad. 2.- Investigación de la relación entre la fuerza aplicada, la viscosidad del aceite y la velocidad para distintos ajustes del amortiguador de aceite regulable. 3.- Observación de cómo la variación del grado de amortiguación afecta la respuesta de un sistema mecánico de segundo orden a una entrada escalonada. 4.- Observación de las vibraciones libres de un sistema que cuenta con un grado de libertad. 5.- Estudio del efecto de la amortiguación viscosa sobre las vibraciones libres de un sistema muelle-masa-amortiguador simple. 6.- Determinación de la relación de amortiguación de un determinado sistema muelle-masa-amortiguador. 7.- Investigación de la relación entre la amplitud de la vibración estacionaria de la masa vibrante y la frecuencia de forzado para diferentes relaciones de amortiguación. Vibraciones inducidas por la aplicación periódica de una fuerza perturbadora a la masa. 8.- Investigación de la relación entre la amplitud de la vibración estacionaria de la masa vibrante y la frecuencia de forzado para diferentes relaciones de amortiguación. Vibraciones inducidas por un desplazamiento periódico del punto de apoyo del muelle. 9.- Investigación de la relación de fase entre la masa vibrante y el desplazamiento periódico del soporte del muelle para diferentes relaciones de amortiguación. 10.-Estudio de las vibraciones inducidas por la aplicación periódica de una fuerza perturbadora a la masa en un sistema amortiguado viscoso. 11.-Estudio de las vibraciones inducidas por un desplazamiento periódico del punto de apoyo del muelle en un sistema amortiguado viscoso. SERVICIOS REQUERIDOS - Suministro eléctrico: monofásico, 220 V/50 Hz ó 110 V/60 Hz. - Aceite para el amortiguador. DIMENSIONES Y PESOS MVLF: Equipo: -Dimensiones: 660 x 560 x 1030 mm aprox. -Peso: 30 Kg aprox. Consola electrónica: -Dimensiones: 300 x 190 x 130 mm aprox. -Peso: 2,5 Kg aprox. 3

4 Opcional MVLF/ICAI. Software de Enseñanza Asistida desde Computador de Modo Interactivo: No hay conexión física entre el equipo y el computador (PC), este completo paquete de software consta del Software del Instructor (Software de Gestión de Aulas de EDIBON -ECM- SOF) totalmente integrado con el Software del Alumno (Software de Formación de EDIBON -ESL-SOF). Ambos están interconectados para que el Profesor conozca, en todo momento, cual es el conocimiento teórico y práctico de los alumnos. Software del Instructor - ECM-SOF. Software de Gestión de Aulas de EDIBON (Software del Instructor). ECM-SOF es la aplicación que permite al instructor registrar a los alumnos, administrar y asignar tareas para los grupos de trabajo, crear contenido propio para realizar ejercicios prácticos, elegir uno de los métodos de evaluación para comprobar los conocimientos del alumno y monitorizar la evolución relacionada con las tareas planificadas para alumnos individuales, grupos de trabajo, equipos, etc... de manera que el profesor puede saber en tiempo real el nivel de comprensión de cualquier alumno en el aula. Características innovadoras: Gestión de base de datos de usuarios. Administración y asignación de grupos de trabajo, tares y sesiones de formación. Creación e integración de ejercicios prácticos y recursos multimedia. Diseño a medida de métodos de evaluación. Creación y asignación de fórmulas y ecuaciones. Motor de resolución de sistemas de ecuaciones. Contenidos actualizables. Generación de informes, monitorización de la evolución del usuario y estadísticas. ECM-SOF. Pantalla Principal del Software de Gestión de Aulas de EDIBON (Software del Instructor) ECAL. Aplicación de Cálculos de EDIBON - Pantalla del Editor de Fórmulas ETTE. Aplicación de Test y Exámenes de EDIBON - Pantalla Principal con Preguntas de Resultado Numérico ERS. Aplicación de Resultados y Estadísticas de EDIBON - Histograma de Resultados del Alumno 4

5 Opcional Software del Alumno - ESL-SOF. Software de Formación de EDIBON (Software del Alumno). ESL-SOF es la aplicación dirigida a los alumnos que les ayuda a comprender conceptos teóricos mediante ejercicios prácticos y pone a prueba su conocimiento y evolución mediante la realización de tests y cálculos, además de los recursos multimedia. EDIBON proporciona tareas planificadas por defecto y un grupo de trabajo abierto para que los alumnos comiencen a trabajar desde la primera sesión. Los informes y estadísticas disponibles permiten conocer su evolución en cualquier momento, así como las explicaciones de cada ejercicio para reforzar los conocimientos técnicos adquiridos en la teoría. Características innovadoras: Acceso y autorregistro del alumno. Comprobación de tareas existentes y monitorización. Contenidos por defecto y tareas programadas disponibles para su uso desde la primera sesión. Realización de ejercicios prácticos siguiendo el manual facilitado por EDIBON. Métodos de evaluación para poner a prueba sus conocimientos y su evolución. Autocorrección de los tests. Realización de cálculos y gráficas. Motor de resolución de sistemas de ecuaciones. Informes imprimibles y seguimiento del progreso del usuario. Recursos multimedia auxiliares. ESL-SOF. Pantalla Principal del Software de Formación de EDIBON (Software del Alumno) Para más información ver el catálogo de ICAI. Pulsar en el siguiente link: /es/files/expansion/icai/catalog EPE. Pantalla Principal de la Aplicación de Prácticas de EDIBON ERS. Aplicación de Resultados y Estadísticas de EDIBON - Explicación de una pregunta ECAL. Pantalla Principal de la Aplicación de Cálculos de EDIBON * Especificaciones sujetas a cambio sin previo aviso, debido a la conveniencia de mejoras del producto. REPRESENTANTE: C/ Del Agua, 14. Polígono Industrial San José de Valderas LEGANÉS. (Madrid). ESPAÑA - SPAIN. Tel.: Fax: edibon@edibon.com Web: Edición: ED01/18 Fecha: Enero/2018 5