Установка заводских станков на массивном фундаменте предотвращает возникновение

Обновлено: 03.05.2024

Еще одна публикация из учебника А.М. Гаврилина, В.И. Сотникова, А.Г. Схиртладзе и Г.А. Харламова «Металлорежущие станки» с полезной информацией о станках с ЧПУ. Сегодня разберем особенности в устройстве оснований и фундаментов для установки станочного оборудования.

Устройство оснований и фундаментов для установки станочного оборудования

Для защиты от внешних вибраций станки следует устанавливать на фундаменты или на специальные виброизоляторы.

Документы, высылаемые заводом-изготовителем вместе со станком, в большинстве случаев содержат указания по устройству фундаментов и их виброизоляции. Виброизоляция станков может быть также обеспечена установкой их на виброопоры или на резиновые прокладки без устройства фундамента.

При выборе типа основания для любого станка должны быть учтены следующие основные факторы: класс точности станка, жесткость конструкции, масса станка, характер нагрузок при работе.

Станки класса точности С устанавливаются на массивные бетонные фундаменты, вывешенные на пружинах с демпферами или резиновых ковриках (рис 17.1 д, е) и боковой виброизоляцией (пробковая крошка, шлак, шлаковата, отходы кожевенно-обувной промышленности) .

Станки класса точности А устанавливают на бетонных фундаментах с боковой виброизоляцией из тех же материалов, которые используются для фундаментов станков класса точности С.

Рис. 17.1. Фундаменты под металлорежущие станки:

а — общая плита цеха; б — ленточный; в — обычного типа; г — свайный; д — на резиновых ковриках; е — на пружинах

Станки класса точности В, имеющие нежесткие станины, а также крупные и тяжелые станки независимо от жесткости станин устанавливаются на бетонные фундаменты с боковой виброизоляцией, аналогично станкам класса точности А.

Станки класса точности П, имеющие нежесткие станины, и крупные и тяжелые станки независимо от жесткости станин устанавливаются на бетонные фундаменты без боковой виброизоляции. На такие же фундаменты устанавливают крупные и тяжелые станки класса точности Н (рис. 17.1, в, г).

Станки классов точности В, П и Н легкой и средней массы, не имеющие резко реверсирующих узлов, устанавливают на виброопоры (рис. 17.2, д). Такие же станки с быстро реверсирующими узлами устанавливают на жесткие (клиновые) опоры (рис. 17.2, в, рис. 17.3)

Рис. 17.2. Способы установки станка на фундамент:

а — с подливкой опорной поверхности станины цементным раствором и креплением фундаментными болтами; б — с подливкой без крепления болтами; в, г — на регулируемых жестких опорах; д — на упругих опораx

Рис. 17.3. Опорные башмаки:

а — для установки станка без закрепления фундаментными болтами; б — для установки станка с закреплением фундаментными болтами

При устройстве фундамента из бетона станок можно монтировать через семь дней после укладки бетона, а пуск станка разрешается на 22-й день.

От разрушения маслами фундамент железнят цементным раствором с жидким стеклом.

Фундамент должен обеспечить:

распределение на грунт сосредоточенной силы веса станка;
увеличение жесткости станины станка;
необходимую устойчивость станка при работе за счет понижения центра тяжести;
увеличение суммарной массы станка и фундамента, что приводит к уменьшению амплитуды вибраций;
защиту станка от вибраций рядом стоящего оборудования. Фундаменты должны быть компактными, сравнительно небольших размеров и простой формы в очертаниях, удобными для размещения и закрепления станка.

Нужно стремиться к тому, чтобы общий центр тяжести станка и фундамента находились на одной вертикали и располагались в центре площади основания фундамента. Допустимое смещение центров тяжести не должно превышать 3. 5 % от ширины фундамента в зависимости от типа грунта.

Высота фундамента делается как можно меньше, но ширину желательно увеличить (уменьшается опрокидывающий момент). Обязательны боковые зазоры. Подошву всего фундамента желательно расположить на одной глубине. Для влажных грунтов делается подготовка из щебня, крупного гравия.

Площадь подошвы фундамента:

где Q — нагрузка на грунт (вес станка, фундамента, детали); R — допустимое давление на грунт.

Допустимое давление на грунт определяют по формуле

где α — коэффициент, учитывающий характер динамических нагрузок, возникающих при работе технологического оборудования (формовочные машины — α = 0,3 . 0,5 ; молоты — α = 0,4; металлорежущие станки — α = 0,8. 1,0); R_H — нормативное удельное давление для грунта (супеси — R _н = 2. 3 кг/см 2 , суглинки — R_H = 1. 3 кг/см 2 , глина — R_H = 1 . 6 кг/см 2 , песок — R _Н = 1,5. 3,5 кг/см 2 ).

Вес фундамента Q _Ф определяют исходя из веса станка:

где К_Ф — коэффициент, учитывающий вид нагрузки технологического оборудования (при статической нагрузке — К _Ф = 0,6. 1,5, при значительной динамической нагрузке — К _Ф = 2. 3); Q _СТ — вес станка.

Высота фундамента берется из расчета веса фундамента и площади его основания или с учетом длины заделки фундаментных болтов (рис. 17.4).

Рис. 17.4. Фундаментные болты:

а, б— изогнутые; в — с анкерной плитой

Материалы для фундаментов: бетон, железобетон (реже бутобетон и кирпич) из портландцемента марок 200. 500 (схватывание бетона от 45 мин до 12 ч).

Ориентировочно глубина фундамента h принимается в зависимости от длины фундамента L :

для токарных, горизонтально-протяжных станков
зубообрабатывающих, карусельных, расточных станков
шлифовальных станков
продольно-фрезерных и строгальных станков
поперечно-строгальных, радиально-сверлильных, вертикальнопротяжных и долбежных станков h = 1,0. 2,0 L.

Расстояние от края колодца для анкеров до края фундамента не менее 120 мм, от дна колодца до дна фундамента минимум 100. 150 мм.

Основным признаком колебательного движения является
А) постоянство скорости
Б) периодичность
В) постоянство ускорения
2.

Период колебаний системы равен 2с. Число колебаний, которое совершит система за 2 мин, равно
А) 60
Б) 1
В) 240
3.

Число колебаний в единицу времени называется
А) периодом колебаний
Б) силой колебаний
В) частотой колебаний
4.

Период колебаний первого маятника больше периода колебаний второго маятника в 2 раза. Частота колебаний первого маятника
А) больше частоты колебаний второго маятника в 2 раза
Б) меньше частоты колебаний второго маятника в 2 раза
В) равна частоте колебаний второго маятника
5.

Вынужденные колебания являются
А) затухающими
Б) незатухающими
В) в начальный момент времени незатухающими, а затем затухающими
6.

Одной из причин слишком сильного раскачивания железнодорожного вагона при движении является
А) резонанс
В) всемирное тяготение
Г) трение
Вариант 2

В колебательной системе возникают силы, возвращающие систему в
А) положение устойчивого равновесия
Б) положения неустойчивого равновесия
В) начальное положение
2

Колебательная система совершила за 40с 240 колебаний. Период колебаний равен
А) 1/12 с
Б) 6 с
В) 1/6 с
3

Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется
А) амплитуда колебаний
Б) периодом колебаний
В) частотой колебаний
4

Частота колебаний первого маятника больше частоты колебаний второго маятника в 4 раза. Период колебаний первого маятника
А) меньше периода колебаний второго маятника в 4 раза
Б) больше периода колебаний второго маятника в 4 раза
В) равен периоду колебаний второго маятника
5

Свободные колебания
А) всегда незатухающие
Б) могут быть как затухающими, так и незатухающими
В) всегда затухающие
6

Установка заводских станков на массивном фундаменте предотвращает возникновение
А) деформации станков
Б) деформации пола здания
В) резонанса и колебаний

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Онлайн
формат
Диплом
гособразца
Помощь в трудоустройстве

Видеолекции для
профессионалов

Свидетельства для портфолио
Вечный доступ за 120 рублей
311 видеолекции для каждого

1. Под блочным методом понимается определение……
а) применение блоков и коммуникаций и их составных частей
б) организация монтажа с максимальным переносом со стройплощадки
в) возможность подачи тех. блоков к месту монтажа

2. Подрядчик на оборудование должен обеспечить, а организация получить…….

3. Окончанием работ по монтажу надлежит считать………..
а) завершение испытаний и подписание акта о приемке оборудования
б) уровень заводской готовности по ГОСТ
в) завершение испытаний и приемка под комплексное опробование

4. Монтажу оборудования должна предшествовать подготовка в соответствии с документацией, которая называется……….

5. При подготовке организации к производству работ должны быть ………
а) условия комплектования объекта оборудованием
б) утвержден ППР по монтажу оборудования
в) условия транспортирования к месту монтажа

6. Что производится при передаче оборудования в монтаж от подрядчика к организации, перечислить действия по порядку………

7. Кем устраняются дефекты оборудования, обнаруженные в процессе приемки?
а) подрядчиком
б) заказчиком
в) генподрядчиком

8. Перед установкой в проектное положение наружные поверхности оборудования
должны быть очищены, за исключением……
а) деформированных поверхностей

б) сварных соединений
в) поверхностей которые должны оставаться покрытыми смазкой

9. В целях предотвращения смещения оборудования при подливке следует производить затяжку гаек. Окончательная затяжка производится при прочности не менее………….

10. К началу индивидуальных испытаний оборудования должен быть закончен монтаж систем и выполнены…………………работы

11. Не допускается устранение дефектов в сосудах, аппаратах, машинах, механизмах и трубопроводах….
а) только под давлением
б) только при работе
в) при обоих вариантах

12. Пневматические испытания на прочность не допускаются ……….
а) при отсутствии документации
б) при разъемных и неразъемных соединениях
в) для сосудов аппаратов и трубопроводах из хрупких материалов

13. Испытательное гидравлическое или пневматическое давления на прочность должно быть выдержано в течение…… минут

14. Завершающей стадией индивидуального испытания оборудования должно являться…..
а) отметка об отказе
б) документ об окончании работ
в) подписание акта приемки после индивидуального испытания

15. Дефекты оборудования, выявленные в процессе индивидуальных испытаний должны быть устранены
а) подрядчиком
б) заказчиком
в) заводом - изготовителем

16. Монтаж оборудования должен осуществляться на основе………………методов

17. Под узловым методом понимается ……….
а) монтажные работы с разделением пускового комплекса на тех. узлы
б) разделение объекта инфраструктуры согласно заказчика и подрядчика
в) данные по допускам для расчета геодезических работ

18. Подготовка производства монтажных работ должна осуществляться в соответствии с графиком и включать ……..

19. Оборудование, изделия и материалы, принятые в монтаж должны храниться в соответствии с требованиями документации, которые носят названия……

20. Внутриплощадочная перевозка, установка и выверка оборудования осуществляется в соответствии с графиком, который называется……

21. Металлорежущие станки устанавливаемые в цехах заводов относятся к ……..
а) группе средних станков
б) группе средних и легких станков
в) группе тяжелых станков

22. Качество работы станка зависит от того как………

а) станок установлен
б)станок смонтирован
в) станок распакован и кто занимается сборкой

23. Крупные станки массой более 10 тонн устанавливают ……..
а) на спецфундаментах
б) на основании
в) на простые фундаменты

24. Фундаменты под станки подразделяют на ……… основные группы.

25. Элемент сооружения, на который устанавливается фундамент носит название …………….. станка.
26. Глубина на которую опускается фундамент при работе называется……
а) посадкой
б) усадкой
в) осадкой

27.Нормативы допустимого давления на грунт при заключении основания входят материалы:
а) крупные, средние, мелкие заполнитель

б) крупные, средние, мелкие и пылеватый заполнитель
в) гравий, крупный и плотный песок, пылеватый песок, грунт

28. При установке станков в цехе применяют ……….. основных методов.

29. Монтажную разметку производят перед установкой станков, применяя геодезические приборы и устройства, которые называют ………………

30. Крупные станки монтируют на элементах……..
а) башмаках
б) клиньях
в) подкладках

31. Станок устанавливают на фундамент только после затвердевания бетона, преждевременная нагрузка на фундамент вызывает его:
а) дефекты
б) растрескивание
в) выщелачивание

32. Соединение станка с полом здания либо фундаментом с устройствами называется …………….. монтажа.

33. При подготовке и осуществлении монтажа и сдаче станка входят операции……
1)разметка
2) изготовление
3) монтирование
4) доставка
5) распаковка
6) смазка
7) составление акта
8) включение станка
9) установка на фундамент.Укажите этапы правильного монтажа по нумерации.

34. Документ подтверждающий краткое описание состояния станка и устранение дефектов называется ……….
а) актом сдачи в ремонт
б) актом приемки из ремонта
в) актом прием – сдачи, реконструируемых объектов
35. Акт приемки из ремонта станка показывает, что агрегат исправлен …………………… и признан ……… к эксплуатации

36.От чего зависит глубина заложения фундамента оборудования……

а) от глубины промерзания грунта
б) от грунтовых вод
в) от группы грунта

37. Исходя из чего устанавливается высота фундамента над уровнем пола…..
а) исходя из массы машины
б) условий удобства обслуживания

38.Чем крепят оборудование станка к фундаменту?
а) сваркой
б) скобами
в) анкерными болтами

39. Отношение выполненного индустриальным методом объема монтажных работ к полному объему работ …………
а) индустриальный метод монтажа
б) индустриализация
в) степень индустриализации

40.Чем должно быть обеспечено тяжеловесное оборудование при выполнении работ…
а) инструментом
б) средствами индивидуальной защиты
в) грузоподъемными механизмами

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Онлайн
формат
Диплом
гособразца
Помощь в трудоустройстве

Видеолекции для
профессионалов

Свидетельства для портфолио
Вечный доступ за 120 рублей
311 видеолекции для каждого

Транспортировка и установка станков.

Консервация и упаковка -производится для предохранения станков, приспособлений, принадлежностей и инструмента от механических, физико-химических воздействий при транспортировании и хранении. Металлические поверхности, не имеющие лакокрасочные покрытие, обезжиривают, сушат и наносят кистью или пульверизатором ингибированную смазку НГ-203 толщиной не менее 0,5 мм. Упаковывается станок во внутреннюю (герметичные чехлы из полимерных материалов) и внешнюю (деревянные ящики) тару. Конструкция упаковочных ящиков (плотных или решетчатых, разовых или многоразовых) должна обеспечивать жесткость тары, сохранность станков при транспортировке, экономию лесоматериалов и низкую стоимость изготовления. Транспортировка оборудования автомобилем на расстояние до 300 км разрешается без упаковки.

Упаковка оборудования для транспортировки в термоусадочную пленку – надежный и недорогой способ комплексной защиты от механических повреждений и климатических факторов грузов разного назначения и форм массой от килограмма до нескольких тонн.
Простая технология упаковки оборудования в термоусадочную пленку не требует больших трудозатрат, сложных приспособлений, перемещения массивных грузов.
Изделие обертывается пленкой, места стыков запаиваются, вся поверхность прогревается – «гибкая тара» усаживается и принимает форму объекта.
ПРЕИМУЩЕСТВА УПАКОВКИ ОБОРУДОВАНИЯ В ТЕРМОУСАДОЧНУЮ ПЛЕНКУ DR.SHRINK ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ:
Упаковка сохраняет целостность и герметичность в диапазоне температур от -40 до +500°C при консервации и транспортировке на любые расстояния, даже на открытых платформах, без риска порчи, несанкционированных вскрытий, краж;
Разнообразие типоразмеров пленки (толщина – 150-300 мкм, ширина – 4-15 м, длина – 15-90 м) дает возможность паковать объекты любых габаритов в единое бесшовное полотно. Такая упаковка оборудования для транспортировки равномерно воспринимает нагрузки, не имеет ослабленных участков, поэтому отличается повышенной прочностью и надежностью;
Не охрупчивается и не растрескивается, обеспечивает защиту от коррозии, солнечного света, плесени и грибков.
ВИДЫ ОБОРУДОВАНИЯ, ПОДЛЕЖАЩИЕ УПАКОВКЕ В ТЕРМОУСАДОЧНУЮ ПЛЕНКУ:
Блочно-модульные устройства;
Станки и агрегаты;
Электротехническое оборудование, в том числе – электрораспределительные щиты;
Оборудование с повышенными требованиями к хранению и перевозкам.

Транспортирование машин (станков) проводится как с завода-изготовителя на завод-заказчик, так и внутри цеха для выполнения ремонтных работ. В каждом случае транспортирование необходимо выполнять строго по инструкции, указанной в паспорте или руководстве по эксплуатации.

Транспортирование с завода-изготовителя производится в специальной таре, которая должна быть прочной, простой, позволять производить погрузочно-разгрузочные ручные и механизированные работы, обеспечивать сохранность станка при транспортировании и длительном хранении. Степень защиты станка от повреждений определяется видом упаковки, предохраняющей его от ударов, толчков и атмосферных влияний.

Основным универсальным видом упаковки являются деревянные ящики плотные или решетчатые, разовые или многоразовые. Они используются при перевозке по железной дороге, речным, морским и автомобильным транспортом.

При перевозке автомобильным транспортом на расстояние до 300 км оборудование можно укрывать только чехлом или пленкой.

Для отгрузки крупногабаритных станков применяют облегченную упаковку «под колпаком», когда основную нагрузку несет сам станок, а не упаковка тары. Ящик только предохраняет станок от механических повреждений и коррозии. В подобном случае в станину ввертываются рым-болты, которые выводят за упаковку. За них зачаливают станок при погрузочно-разгрузочных работах.

Оборудование должно подвергаться консервации, и особенно все неокрашенные металлические поверхности.

Погрузку и разгрузку упакованного и распакованного станка осуществляют с помощью грузоподъемных механизмов, при этом необходимо избегать сильных толчков. Ящик со станком следует обводить канатом по указанным на ящике местам. При распаковке с начала снимают верхний щит упаковочного ящика, а затем — боковые щиты. Необходимо следить за тем, чтобы не повредить станок распаковочным инструментом.

Распакованный станок зачаливают, располагая пеньковые канаты или тросы согласно схеме транспортирования. Часто в передней и задней стенках станины (основании) предусмотрены сквозные отверстия, в которые вставляют стальные штанги, служащие для зачаливания. Чтобы не повредить тросом окрашенные поверхности, к которым он прилегает, устанавливают деревянные прокладки. Схемы зачаливания станин различных станков показаны на рис. 1.

Рис. 1. Схемы зачаливания станин

Перемещать станки по цеху можно волоком на листе, на специальной тележке или краном.

Для удобства ремонта тяжелые станки целесообразно располагать в зоне действия подъемно-транспортных средств.

После установки станки монтируют ( если они транспортировались в частично разобранном состоянии ), выполняют заземление, подводят электропитание, при необходимости соединяют коммуникации подачи смазочно-охлаждающей жидкости, стружкоудаления, сети сжатого воздуха.

При разработке технического проекта изделие должно делиться на транспортируемые части с указанием массы и центра тяжести, схемы строповки и характеристики строп.

При наличии выступающих за габариты изделия элементов необходимо предусматривать возможность их отсоединения и в дальнейшем присоединения.

Если крупные элементы изделия не связаны жестко, то они должны транспортироваться в виде блоков совместно с коммуникациями и обслуживающими конструкциями.

Пример: В разделе паспорта станка мод. 16K20 по распаковке и транспортированию его в цехе указано:

при распаковке надо следить за тем, чтобы не повредить станок распаковочным инструментом; рекомендуется вначале снимать верхний щит ящика, а затем — боковые; упаковочные листы на принадлежности и инструмент находятся в отдельных ящиках, помещенных в общей упаковке станка;

перед транспортированием станка в распакованном виде необходимо убедиться в том, что перемещающиеся узлы надежно закреплены на станине; задняя бабка и каретка закрепляются в крайнем положении; экран ограждения суппорта закрепляют от поворота вокруг стойки винтами или зажимают его между задней бабкой и верхней частью суппорта;

транспортирование станка осуществляется согласно схеме транспортирования (рис. 2) при помощи четырехстропного каната, концы 1 и 2 которого надеваются на две стальные штанги 3 диаметром 60 мм; штанги вставляются в специально предусмотренные отверстия в основании станка;

Рис. 2. Схема транспортирования станка

размеры А, Б, В до центра тяжести (ЦТ) станка зависят от расстояния между центрами; они даны при крайнем правом положении каретки; размер «1» определен конструкцией станка;

в местах прикасания каната к станку нужно установить деревянные прокладки 4;

при транспортировании к месту установки и при опускании на фундамент необходимо следить за тем, чтобы станок не подвергался сильным толчкам и сотрясениям.

Естественно, что приведенные общие положения по транспортированию станков должны конкретизироваться применительно к особенностям конкретной модели станка и его размерам.

Станок обычно устанавливают на фундамент. От правильной установки станка на фундаменте зависит точность его работы, жесткость и виброустойчивость. Конструктивно фундамент может быть оформлен в виде индивидуального устройства (для станков с большими динамическими нагрузками), в виде общего бетонного полотна толщиной 300—400 мм или отдельной ленты толщиной 150—700 мм и шириной 1200—3000 мм (для небольших и средних ставков), а иногда и из металлических лаг (из угловой стали, швеллеров и др.), утопленных в бетоне. Соотношение цемента, песка и щебня в составе бетона рекомендуется следующее: 1:3:5.

Станки высокой точности, а также станки, работающие с большими динамическими нагрузками, следует устанавливать на отдельных фундаментах. Размеры фундаментов указаны в паспорте станка или определяются расчетом. При установке станка на фундаменте с точностью, требуемой условиями эксплуатации, применяют регулирующие приспособления в виде клиньев, башмаков, металлических подкладок различной толщины или фундаментных, плит с регулирующими клиньями. Установку станка проверяют уровнем в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, точность выверки в продольном направлении составляет 0,02— 0,004 мм на 1000 мм, а в поперечном 0,03—0,05 мм на 1000 мм. Затем станок закрепляют фундаментными болтами и цементным раствором, который подлипают в опалубку у основания.

Чтобы выявить, можно ли получить на станке заданную точность, шероховатость поверхности обрабатываемых деталей и производительность, новые и отремонтированные станки при приемке подвергают испытаниям в соответствии с ГОСТом.

Технические условия при испытаниях предусматривают проверку качества изготовления деталей станка и оборку системы приводов, смазки и охлаждения. Для проверки работы всех механизмов и паспортных данных станок испытывают сначала на холостом ходу, а затем и в работе под нагрузкой путем обработки образцов, при нагрузке станка до номинальной мощности и при кратковременной перегрузке на 25% и на производительность, которая определяется количеством обработанных в единицу времени деталей. После этого станок проверяют на геометрическую точность, а также на шероховатость поверхности и точность обработанной детали. В последнее время металлорежущие станки подвергают и ряду других испытаний, например проверяется жесткость и другие показатели, важные при эксплуатации. Станки перед испытаниями устанавливают на клинья, не подливая цемента.

Установка станка на фундамент влияет на основные показатели его работоспособности. Наиболее распространена установка станков на фундаменты трех видов (рис. 22.1): бетонные полы первого этажа (общая плита цеха); утолщенные бетонные ленты (ленточные фундаменты); специально проектируемые массивные фундаменты (индивидуальные или групповые), фундаменты обычного типа (опирающиеся на естественное основание), свайные и виброизолированные (на резиновых ковриках или пружинах).

а — пол (общая плита); б — ленточный (сечение в плоскости, перпендикулярной к оси ленты); в — обычного типа; г — свайный; д — на резиновых ковриках; е — на пружинах.

Станки на фундаментах (рис. 22.2) устанавливают: с креплением анкерными болтами — на клиньях с заливкой опорной поверхности станины цементным раствором или на регулируемых опорных элементах (винтовых или клиновых) без заливки; без крепления болтами с заливкой опорной поверхности станины цементным раствором; без крепления болтами и без заливки на жестких металлических регулируемых опорных элементах; на упругих (в частности, на резинометаллических) опорах.

а, в — с заливкой опорной поверхности станины цементным раствором; б — без заливки раствором (с креплением болтами); г — на жестких регулируемых опорах; д – на резинометаллических опорах (без крепления болтами)

1. С какой целью и как проводился опыт с двумя маятниками?

Цель опыта:
Выяснить как зависит амплитуда вынужденных колебаний от частоты изменения вынуждающей силы.

Ход опыта:
Два маятника, висят на общем шнуре.
Длина маятника 2 неизменна, этой длине соответствует определенная частота свободных колебаний (т. е. собственная частота маятника).
Длину маятника 1 можно менять, подтягивая свободные концы нитей.
При изменении длины маятника 1 соответственно меняется его собственная частота.

Если отклонить маятник 1 от положения равновесия и отпустить, то он будет совершать свободные колебания.
Это вызовет колебания шнура, в результате чего на маятник 2 через его точки подвеса будет действовать вынуждающая сила.
Эта сила периодически меняется по модулю и направлению с такой же частотой, с какой колеблется маятник 1.
Под действием этой силы маятник 2 начнет совершать вынужденные колебания.

Если уменьшать длину маятника 1, то частота его колебаний, а значит, и частота изменения вынуждающей силы, действующей на маятник 2, будет увеличиваться, приближаясь к собственной частоте маятника 2.
При этом амплитуда установившихся вынужденных колебаний маятника 2 будет возрастать.
Она достигнет наибольшего значения, когда длины маятников сравняются, т. е. когда частота v вынуждающей силы совпадет с собственной частотой v_о маятника 2.
Маятники будут колебаться в одинаковых фазах.
Дальнейшее уменьшение длины маятника 1 приведет к тому, что частота вынуждающей силы станет больше собственной частоты маятника 2.
При этом амплитуда его колебаний начнет уменьшаться.

2. В чем заключается явление, называемое резонансом?

Амплитуда установившихся вынужденных колебаний достигает своего наибольшего аначения при условии, что частота v вынуждающей силы, равна собственной частоте v_о колебательной системы.
В этом заключается явление, называемое резонансом.

3. Какой из маятников колеблется в резонанс с маятником 3? По каким признакам это можно определить?

Есть 4 маятника, подвешенные к общему шнуру.
Маятники 1 и 3 имеют одинаковую длину.
Под действием свободных колебаний маятника 3 остальные маятники совершают вынужденные колебания.
При этом амплитуда колебаний маятника 1 значительно больше амплитуд маятников 2 и 4.
В данном случае маятник 1 колеблется в резонанс с маятником 3.

4. Почему амплитуда установившихся колебаний, вызванных вынуждающей силой, достигает наибольшего значения именно при совпадении частоты изменения этой силы с собственной частотой колебательной системы?

В этом случае направление вынуждающей силы в любой момент времени совпадает с направлением движения колеблющегося тела.
Таким образом создаются наиболее благоприятные условия для пополнения энергии колебательной системы за счет работы вынуждающей силы.

Чтобы сильнее раскачать качели, их подталкивают таким образом, чтобы направление действующей силы совпадало с направлением движения качелей.

4. К каким колебаниям - свободным или вынужденным - применимо понятие резонанса?

Понятие резонанса применимо только к вынужденным колебаниям.

5. В каких случаях резонанс может быть полезным явлением, а в каких - вредным?

Резонанс играет большую роль в самых разнообразных явлениях, причем в одних - полезную, в других - вредную.

Примеры полезного резонанса:

- раскачивание качелий,
- тяжелый язык большого колокола можно легко раскачать, действуя сравнительно небольшой силой с частотой, равной собственной частоте языка.

Примерами вредного проявления резонанса могут служить:

- сильное раскачивание железнодорожного вагона при случайном совпадении его собственной частоты колебаний на рессорах с частотой ударов колес на стыках рельсов,
- сильное раскачивание пароходов на волнах и др.

Когда резонанс может нанести ущерб, принимают меры к тому, чтобы не допустить его возникновения.

Многие заводские станки, отдельные части которых совершают периодические движения, устанавливают на массивном фундаменте, препятствующем возникновению колебаний всего станка.

Читайте также: