Experimentální metody – přednáška 2Budiče

2. BUDIČE

• 2.1. Fyzikální principy budičů• 2.2. Mechanické budiče• 2.3. Elektrické budiče• 2.4. Pneumatické budiče• 2.5. Hydraulické budiče• 2.6. Klimatické budiče

Experimentální metody – přednáška 2

testovaný p ředmětMěřicí

a záznamovézařízení

• budič- vyvozuje vstupní podmínky- upravuje parametry buzení na základěměření odezvy (zpětnávazba)

budi č

Budiče

2.1. FYZIKÁLNÍ PRINCIPY BUDI ČŮ

Experimentální metody – přednáška 2

2.1. FYZIKÁLNÍ PRINCIPY BUDI ČŮ

• mechanické• elektrické• pneumatické• hydraulické

• provoz testovaného dílu

• posuv (deformace), síla • rotace (kroutící moment)• vibrace• klimatické účinky

• periodický děj• jednorázový děj

Dělení dle využívané energie:

• přesný průběh tvaru budicího signálu• částečně definované buzení

Budiče

Experimentální metody – přednáška 2

k vyvození účinků využívají:- gravitaci- pružiny eventuelně jejich kombinace- lidskou sílu

oblast použití:- jednorázové děje - frekvenční (modální) analýza testovaného dílu

2.2. MECHANICKÉ BUDI ČE

výhody:- jednoduchost- cena

nevýhody:- nelze použít pro periodické buzení- lidská síla = špatná opakovatelnost buzení- nelze použít zpětnou vazbu

Budiče

Experimentální metody – přednáška 2

Gravitační budič:- jednorázový děj- k vyvození účinku využívá „volný pád“ hmoty- rychlost určená výškou- dopadová energie určená hmotností

Lineární vedení

Spoušt ěcí mechanismus

Deska pro uložení závaží

Čelisti pro kotvenítestovaného dílu

Budiče

2.2. MECHANICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

Lidská síla:- rázové kladívko- frekvenční (modální) analýza testovaného dílu (zjištění rezonanční frekvence)

Mechanický impuls(dirack ův impuls)

Testovaný díl

Odezva(kmitání)

Frekven čníanalýza

Frekven čníspektrum

Budiče

2.2. MECHANICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

• 2.3.1.elektromotor• 2.3.2.elektrodynamický budič

2.3. ELEKTRICKÉ BUDI ČE

Budiče

Experimentální metody – přednáška 2

2.3.1. ELEKTROMOTORY

výhody:- cena + široká nabídka, velký počet výrobců a dodavatelů- široká škála typů a provedení (asynchronní, stejnosměrné, krokové)- jednoduchost zapojení, žádné další přídavné zdroje energie, dostupnost energie- možnost použití při konstrukci vlastních jednoúčelových zařízení- snadná regulace, vysoká přesnost- široká oblast použití (posuvy, rotace, vibrace)- libovolné budící signály (harmonické, náhodné, reálné, jednorázové)- energeticky úsporné – velká účinnost

Budiče

Experimentální metody – přednáška 2

nevýhody:- jen rotační pohyb- závislost kroutícího momentu elektromotorů na otáčkách- nelze přímo vyvodit statické zatížení (bez otáček motoru)- většinou nelze použít samostatný motor bez převodovky- použití převodovek snižuje výslednou dynamiku

Budiče

2.3.1. ELEKTROMOTORY

Experimentální metody – přednáška 2

• řízení bez zpětné vazby• zpětnovazební proporcionálnířízení

Řízení bez zpětnévazby

Zpětnovazebníproporcionální řízení

Budiče

2.3.1. ELEKTROMOTORY

Experimentální metody – přednáška 2

• budič vibrací (řízení bez zpětné vazby)

Elektrický motor

Nevyvážená hmota

Frekven ční měnič

+ lze připevnit na testované zařízení- pouze harmonické buzenídefinované velikostí nevývažku

Budiče

2.3.1. ELEKTROMOTORY

Experimentální metody – přednáška 2

• trhačka (zpětnovazební proporcionálnířízení)

Pohybový šroub

Elektrický motor+ převodovka

Pohyblivý p říčník

+ přesnost

- malá rychlostTestovaný p ředmět

Budiče

2.3.1. ELEKTROMOTORY

Experimentální metody – přednáška 2

2.3.2. ELEKTRODYNAMICKÉ BUDI ČE

• jednoúčelové zařízení - budič vibrací

Výhody:- kompaktní zařízení- libovolné budící signály

(harmonické, náhodné, reálné)- vysoké frekvence buzení i pro velké síly

Nevýhody:- pouze lineární pohyb, malé výchylky- cena, omezený počet dodavatelů

Budiče

Experimentální metody – přednáška 2

200kN, 5-2000Hz 9N, 2-18000 Hz

Budiče

2.3.2. ELEKTRODYNAMICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

2.4. PNEUMATICKÉ BUDI ČE

• lineární i rotační provedení = pneumatický válec, motor• energie = tlakový vzduch

• síla = tlak vzduchu * plocha pístu

• vzduch = plyn – je stlačitelný

Budiče

Experimentální metody – přednáška 2

výhody:- cena + široká nabídka, velký počet výrobců a dodavatelů- široká škála typů a provedení- posuvný i rotační pohyb- lze vyvodit statické zatížení- jednoduchost zapojení, snadná montáž (hadice, rychlospojky)- využívají ekologicky nezávadné medium (vzduch)- relativní dostupnost energie (v průmyslu většinou k dispozici tlakový vzduch)- možnost použití při konstrukci vlastních jednoúčelových zařízení

nevýhody:- stlačitelnost vzduchu (plyn) - velký vliv vnějšího zatížení na polohu a rychlost- velké síly = buď vysoký tlak vzduchu nebo velká plocha pístu

Budiče

2.4. PNEUMATICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

• široká nabídka, jednoduchost sestavení - stavebnice

Budiče

2.4. PNEUMATICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

- nemožná regulace polohy – koncovou polohu lze definovat jen mechanickými dorazy- nemožné dodržení definovaného průběhu signálu - vliv vnějšího zatížení na rychlost - možnost změny polohy vnější silou

• řízení bez zpětné vazby

• jednoúčelová zařízení• životnostní testy

Budiče

2.4. PNEUMATICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

Problémy vyplývají z vlastností media – stlačitelnosti vzduchu (plyn)- velký vliv vnějšího zatížení na polohu a rychlost

> obtížná regulace polohy> obtížné dodržení definovaného průběhusignálu

• v současné době dosud ne příliš rozšířené• vysoké nároky na přesnost servoventilu a regulační obvody

• zpětnovazební proporcionálnířízení

Budiče

2.4. PNEUMATICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

2.5. HYDRAULICKÉ BUDI ČE

• lineární i rotační provedení = hydraulický válec, motor• energie = tlaková hydraulická kapalina (olej)

• síla = tlak kapaliny * plocha pístu

• kapalina – je prakticky nestlačitelná

Budiče

Experimentální metody – přednáška 2

výhody:- posuvný i rotační pohyb- lze vyvodit statické zatížení- velké síly při relativn ěmalých rozměrech- velká dynamika, vysoké rychlosti- libovolné budící signály (harmonické, jednorázové, náhodné, reálné)

nevýhody:- potřeba zdroj tlakové kapaliny- neekologické medium- obtížná montáž a manipulace (přípojné hadice)- vysoké tlaky – nároky na všechny komponenty hydraulického rozvodu- energeticky náročné- omezený počet dodavatelů, vysoká cena- problematika těsnění pístnice, odsávání průsaků

Budiče

2.5. HYDRAULICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

• zdvih 250mm• síla 25 kN• rychlost 1000 mm/s

• u všech přesnost cca 0.1 mm

• zdvih 100mm• síla 250 kN• rychlost 100 mm/s

• zdvih 100mm• síla 25 kN• rychlost 1000 mm/s

průměr cca 80mmdélka 400 mm

+ velké síly a rychlosti- menší přesnost, horší stabilita

Budiče

2.5. HYDRAULICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

Zdroj tlakové kapaliny

Napaječ

Hydromotor

• zdroj tlaku 37 kW (25 Mpa, 63 l/min) • napaječ – připojuje motor k hydraulickému rozvodu• hydromotor – ovládaný servoventilem• akumulátory tlakové kapaliny – krytíšpičkových odběrů

Budiče

2.5. HYDRAULICKÉ BUDI ČE• princip zapojení

Experimentální metody – přednáška 2

• řízení bez zpětné vazby(zpětná vazba zajištěna obsluhou)

- udržení definované polohy - odolnost proti působení vnější síly

Budiče

2.5. HYDRAULICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

• zpětnovazební proporcionálnířízení

- udržení definované polohy - odolnost proti působení vnější síly- libovolný průběh signálu

- vysoké nároky na servoventil- vlastnosti servoventilu mají zásadní vlivna chování celého obvodu- vliv t ěsnění pístnice na celkové vlastnosti

Budiče

2.5. HYDRAULICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

• servoventil s nulovým překrytím nelze vyrobit

Servoventil s p řekrytými hranami šoupátka

Servoventil s nedokrytými hranami šoupátka

• při použití nedokrytých hran:- nelze udržet rovnovážnou polohu bezčinnosti zpětné vazby- jakákoliv porucha zpětné vazby vede knekontrolovanému pohybu pístnice na doraz

• při použití překrytých hran:- nelze dodržet tvar signálu při změně směrupohybu pístnice

• vlastnosti servoventilů

3. Budiče

2.5. HYDRAULICKÉ BUDI ČE

Experimentální metody – přednáška 2

2.6. BUDIČE PRO KLIMATICKÉ BUZENÍ – klimatické komory

• teplota • vlhkost• ultrafialové záření

Slouží ke sledování:• životnosti, koroze• mechanických účinků – teplotní dilatace

Budiče