SPRAWOZDANIE

1. Cel ćwiczenia.

Identyfikacja modelu żurawia naściennego poprzez pomiar sił obciążających urządzenie podczas podnoszenia ładunku oraz teoretyczne oszacowanie jego działania.

2. Przebieg ćwiczenia Podczas ćwiczenia wyznaczyliśmy prędkość podnoszenie żurawia mierząc czas, w którym ładunek przebył jeden metr.

S := 1⋅m

t := 12⋅s

S

m

v :=

= ⋅

p

5

t

min

Następnie za pomocą siłomierza podłączonego do komputera PC wykonaliśmy pomiar przebiegu siły działającej na żuraw podczas podnoszenia. Wyniki pomiaru przedstawia wykres F(t).

3. Obliczenia

W pierwszym kroku wyznaczamy masę ładunku z części wykresu F(t), gdzie ładunek już się wyrównoważył, między 6 a 9,5 sekundą. Siła była mierzona w kilogramach siły [kG], więc jej średnia arytmetyczna będzie równa co do wartości masie w kilogramach [kg].

m := 173.6⋅kg

Następnie tworzymy wykres siły pochodzącej od mechanizmu napędowego P(t) odejmując od zmierzonej siły ciężar łądunku czyli 173,6 kG. Z tego wykresu możemy w prosty sposób wyznaczyć okres drgań licząc średnią arytmetyczną z 21 okresów.

21T

1 := 3⋅s

3

T :=

⋅s = 0.143⋅s

21

Obliczamy częstotliwość drgań.

2⋅π

1

1

ω :=

= 43.982

f :=

= 7⋅Hz

T

s

T

Wyznaczamy logarytmiczny dekrement tłumienia.

n

Xn

h

Xn

1

457 1,4593693

δ= ln

= h⋅T

Xn

2

371 0,4479971

3

348 1,4225977

4

284 0,7814798

1

Xn

h=

ln

5

254 -0,581466

T

Xn

6

276 1,9130533

7

210 -0,132079

np.

8

214 1,2501315

 457 

9

179 0,8735354

ln



 371 

1

10

158 -0,951314

= 1.459

T

s

11

181 0,9071498

12

159 0,1333374

13

156 2,0137745

14

117 -0,235316

1

hś

15

121

r=0,664 s

Dzieląc wartości siły przez masę otrzymujemy wykres przyspieszenia a(t).

Poprzez jego scałkowanie numeryczne metodą trapezów otrzymujemy wykres prędkości v(t).

Całkując ponownie otrzymujemy wykres przemieszczenia x(t).

Wykresy przewidywane otrzymamy z poniższych równań podstawiając do nich wcześniej obliczone wartości prędkości podnoszenia, częstotliwości drgań oraz współczynnika tłumienia.



− h⋅t



e

x(t) := v 

⋅ −

⋅ ( ⋅ 

p t

sin ω t)



ω





− h⋅t  h



v(t) := v ⋅ +

⋅ ⋅ ( ⋅ −

( ⋅

p 1

e

sin ω t)

cos ω t)



 ω







−

2

2

h⋅t

− h

a(t) := v ⋅

ω



⋅

⋅ ( ⋅ + ⋅ ⋅

( ⋅ 

p e

sin ω t)

2 h cos ω t)



ω



WYKRESY PRZEWIDYWANE

80

60

x(t) 40

[cm]

20

00

2

4

6

8

t

10

8

6

v(t)

m

[

]

min 4

2

00

2

4

6

8

t

4

2

a(t)

0

m

[

]

2

s

− 2

− 40

2

4

6

8

t

WNIOSKI:

Wykresy rzeczywiste i przewidywane są zbliżone jednak w rzeczywistości osiągamy mniejsze przyspieszenia, prędkości oraz przemieszczenia. Powodem tego może być uproszczenie modelu dynamicznego żurawia. Masa obciążenia została wyznaczona na podstawie wykresu pomiarowego i jej niedokładne wyznaczenie niesie za sobą niedokładność kolejnych wykresów rzeczywistych.