Цены снижены! Бесплатная доставка контурной маркировки по всей России

В каких единицах измеряется частота вращения: Страница не найдена — Строительство котельных

Содержание

Движение по окружности, период обращения и частота.

1. Равномерное движение по окружности

Внимание следует обратить на то, что криволинейные движения более распространены, чем прямолинейные. Любой криволинейное движение можно рассматривать как движение по дугам окружностей с разными радиусами. Изучение движения по кругу дает также ключ к рассмотрению произвольного криволинейного движения.

Мы будем изучать движение тел по окружности с постоянной по модулю скоростью. Такое движение называют равномерным движением по кругу.

Наблюдения показывают, что маленькие частицы, которые отделяются от тела, вращающегося летят с той скоростью, которой владели в момент отрыва: грязь из-под колес автомобиля летит по касательной к поверхности колес; раскаленные частицы металла отрываются при заточке резца о точильный камень, вращающийся также летят по касательной к поверхности камня.

Таким образом,

 Во время движения по кругу скорость в любой точке траектории направлена ​​по касательной к окружности в этой точке.

Необходимо обратить внимание учащихся, что при равномерном движении по окружности модуль скорости тела остается постоянным, но направление скорости все время меняется.

2. Период вращения и вращающаяся частота

Движение тела по окружности часто характеризуют не скоростью движения, а промежутком времени, за которое тело совершает один полный оборот. Эта величина называется периодом вращения.

Период обращения — это физическая величина, равная промежутку времени, за который тело равномерно вращается, делает один оборот.

Период вращения обозначается символом T. Например, Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365,25 суток.

При расчетах период обычно выражают в секундах. Если период обращения равен 1с, это означает, что тело за одну секунду делает один полный оборот. Если за время t тело сделало N полных оборотов, то период можно определить по формуле:

   

Если известен период обращения Т, то можно найти скорость тела v.

За время t, равное периоду Т, тело проходит путь, равный длине окружности: . Итак,

   

Движение тела по окружности можно характеризовать еще одной величиной — числом оборотов по кругу за единицу времени. Ее называют вращающейся частотой:

частота вращения равна количеству полных оборотов за одну секунду.

Частота вращения и период обращения связаны следующим соотношением:

   

Частоту в СИ измеряют в

   

3. Вращательное движение

В природе довольно распространенный вращательное движение: вращение колес, маховиков, Земли вокруг своей оси и т. Д.

Важной особенностью вращательного движения является то, что все точки тела движутся с тем же периодом, но скорости различных точек могут существенно отличаться, поскольку разные точки движутся по кругам различных радиусов.

Например, при суточном вращении Земли быстрее других движутся точки, находящиеся на экваторе, так как они движутся по кругу крупнейшего радиуса — радиуса Земли. Точки же земной поверхности, находящиеся на других параллелях, движутся с меньшей скоростью, так как длина каждой из этих параллелей меньше длины экватора.

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ

  1. Приведите два-три примера криволинейного движения.
  2. Приведите два-три примера равномерного движения по кругу.
  3. Что такое вращательное движение? Приведите примеры такого движения.
  4. Как направлена ​​мгновенная скорость при движении по кругу Приведите два-три примера.

1.Равномерное движение по кругу. Внимание учащихся следует обратить на то, что криволинейные движения более распространены, чем прямолинейные. Любой криволинейное движение можно рассматривать как движение по дугам окружностей с разными радиусами. Изучение движения по кругу дает также ключ к рассмотрению произвольного криволинейного движения. Мы будем изучать движение тел по окружности с постоянной по модулю скоростью. Такое движение называют равномерным движением по кругу.

Наблюдения показывают, что маленькие частицы, которые отделяются от тела, вращающегося летят с той скоростью, которой владели в момент отрыва: грязь из-под колес автомобиля летит по касательной к поверхности колес; раскаленные частицы металла отрываются при заточке резца о точильный камень, вращающийся также летят по касательной к поверхности камня. Таким образом, • Во время движения по кругу скорость в любой точке траектории направлена ​​по касательной к окружности в этой точке. Необходимо обратить внимание учащихся, что при равномерном движении по окружности модуль скорости тела остается постоянным, но направление скорости все время изменяется.

2. Период вращения и частота вращения. Движение тела по окружности часто характеризуют не скоростью движения, а промежутком времени, за которое тело совершает один полный оборот. Эта величина называется периодом вращения. • Период вращения — это физическая величина, равная промежутку времени, за который тело равномерно вращается, делает один оборот. Период вращения обозначается символом T. Например, Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365,25 суток. При расчетах период обычно выражают в секундах. Если период обращения равен 1с, это означает, что тело за одну секунду делает один полный оборот. Если за время t тело сделало N полных оборотов, то период можно определить по формуле: если известен период обращения Т, то можно найти скорость тела v. За время t, равное периоду Т, тело проходит путь, равный длине окружности:. Итак, движение тела по окружности можно характеризовать еще одной величиной — числом оборотов по кругу за единицу времени. Ее называют вращающейся частотой: • вращающаяся частота равна количеству полных оборотов в одну секунду. Частота вращения и период обращения связаны следующим соотношением:  Частоту в СИ измеряют в обратных секундах.

3. Вращательного движения. В природе довольно распространенно вращательное движение: вращение колес, маховиков, Земли вокруг своей оси и т. д.Важной особенностью вращательного движения является то, что все точки тела движутся с тем же периодом, но скорости различных точек могут существенно отличаться, поскольку разные точки движутся по кругам различных радиусив. Например, при суточном вращении Земли быстрее других движутся точки, находящиеся на экваторе, так как они движутся по кругу самого большого радиуса — радиуса Земли. Точки же земной поверхности, находящиеся на других параллелях, движутся с меньшей скоростью, так как длина каждой из этих параллелей меньше длины экватора.

★ Что такое частота вращения в каких единицах она измеряется |

Формула частоты в физике. Подача зависит от его конструкции, скорости вращения рабочего колеса, Измерить подачу насоса можно различными приспособлениями:. .. это Что такое ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ?. Равномерное вращение тел например, Земли и других планет вокруг Солнца СИ частоту вращения измеряют с 1 или оборотах в секунду.. .. Работа центробежного насоса в трубопроводной сети. 7 апр 2013 Коленчатые валы двигателей трактора имеют частоту вращения от 60 до 100 оборотов секунду В каких единицах она измеряется?. .. Формула угловой скорости в физике. величина, равная отношению числа оборотов, совершённых телом, ко времени вращения. Обозначается обычно п. Единица Ч. в СИ с 1.. .. 1.Получить представление о криволинейном движении, частоте. Она имеет направление вдоль мгновенной оси вращения совпадающее с направлением поступательного правого винта, если его вращать в сторону. .. ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ. колебаний величина обратная периоду, определяет количество циклов за период, она герцах 1Гц 1 секунду. то частота основного колебания соответствует частоте вращения, которая измеряется Виброускорение обычно измеряют в единицах СКЗ g ускорение. .. Измерения угловой скорости Лабораторная работа. 6 фев 2016 частотой вращения, оно? Что называется массой, в каких единицах она измеряется?. .. Период и частота переменного тока Школа для электрика: все. 21. угловой скоростью,? 22. Что называется частотой вращения, в каких единицах она измеряется?. .. Физические величины и единицы их измерения в системе СИ.
Описание формулы, период, скорость ускорение. Вспомни вращение это количество оборотов за одну секунду. Частота и. .. Что называется тангенциальным ускорением материальной. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея. Что называется частотой вращения, в каких единицах она измеряется? 23. Связь между.
Обработка резанием: Учебное пособие. Читать бесплатно. В каких единицах она измеряется? Определите частоту вращения шпинделя шлифовального станка, если его угловая скорость равна А с. Б.400. .. Б1.Б.6 Физика. Период и частота вращения материальной точки по окружности. 4. каких единицах она измеряется в системе СИ? Какие Вы знаете внесистемные. .. Заключение диссертационного совета.pdf. T. секунда. периодического процесса. v, f. герц, Гц. Циклическая круговая. omega. радиан в секунду, рад с. Частота вращения. .. Вопросы к экзамену по физике. С какой будет вращаться платформа, если человек перейдет ее Что называется частотой вращения, в каких единицах она измеряется?. .. 38.07.03 Б2.Б.3 Физика.doc. Частота численно равна числу оборотов, совершаемых единицу времени. технике частоту вращения принято измерять оборот минуту. абсцисс равен погрешности результата измерения напряжения она вычисляется по формуле 2, В каких единицах они измеряются?. .. Физика. Она представляет собой колебаний или число периодов секунду и обозначается электрической сети частота равна 50 Гц. Ток В современных генераторах переменного тока вращается их магнитная приборы, позволяющие точно измерять такие сверхвысокие частоты.. .. Движение по окружности, угловая скорость, частота, период. 20 дек 2018.7 в каких единицах она измеряется?. Почему вращения магнитного поля формула 3, стр. 10 и номинальная скорость. .. Открытый урок физики по теме Криволинейное движение. 9 й. Скорость измеряют м мин всех видах обра ботки резанием, ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ По расчетной скорости Что называется скоростью резания, и в каких единицах она из меряется при.
.. заочников. процессов. Формула равна количеству повторений. Циклическая измеряется в радианах, деленных на секунду: рад с. Формулы для вычисления частоты дискретных событий, частота вращения.. .. 2.06. Период и частота вращения. Что называется частотой вращения, оно? Физический смысл массы тела, в каких единицах она измеряется?.

Частота вращения: формула – jelectro.ru

При проектировании оборудования необходимо знать число оборотов электродвигателя. Для расчёта частоты вращения есть специальные формулы, различные для двигателей переменного и постоянного напряжения.

Тахометр

Синхронные и асинхронные электромашины

Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.

Синхронная скорость

Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.

Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение “S”. Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается. Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя. Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • f – частота сети,
  • p – число пар полюсов,
  • s – скольжение.

Формула расчёта скорости асинхронного двигателя

Такие устройства есть двух типов:

  • С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
  • С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:

  • Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
  • Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
  • Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Внимание! Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

Двигатели постоянного тока

Кроме машин переменного напряжения есть электродвигатели, подключающиеся к сети постоянного тока. Число оборотов таких устройств рассчитывается по совершенно другим формулам.

Номинальная скорость вращения

Число оборотов аппарата постоянного тока рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • U – напряжение сети,
  • Rя и Iя – сопротивление и ток якоря,
  • Ce – константа двигателя (зависит от типа электромашины),
  • Ф – магнитное поле статора.

Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электромашины, напряжению на обмотке возбуждения и якоре или вращательному моменту на валу двигателя. Их изменение позволяет регулировать частоту вращения. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов пользуются силой тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжения на якоре.

Формула расчёта числа оборотов двигателя постоянного тока

Число оборотов коллекторных электродвигателей переменного тока можно найти по той же формуле.

Регулировка скорости

Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Она возможна в двух диапазонах:

  1. Вверх от номинальной. Для этого уменьшается магнитный поток при помощи добавочных сопротивлений или регулятора напряжения;
  2. Вниз от номинальной. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электромотора или включить последовательно с ним сопротивление. Кроме снижения числа оборотов это делается при запуске электродвигателя.

Знание того, по каким формулам вычисляется скорость вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.

Видео

Оцените статью:

Электромагнитные дефекты | Спектральная вибродиагностика

«Диагностика дефектов вращающегося оборудования по вибрационным сигналам» 2012 г.

3.2. Дефекты оборудования уровня «механизм»

Анализируя сигналы с датчиков вибрации, установленных на опорных подшипниках электрических машин, можно выявить достаточно много специфических дефектов состояния, возникающих только в электродвигателях и генераторах различного типа. Причиной повышенной вибрации электрических машин могут являться как различные внутренние электромагнитные дефекты электрических машин, так некоторые специфические особенности проявления электромагнитных процессов в обмотках и сердечниках, т. е. это просто может отражать особенности нормальной работы электродвигателей и генераторов во вращающихся агрегатах.

Применение вибрационных методов диагностики дефектов состояния электродвигателей и генераторов обычно является первым этапом в оценке их состояния. Так происходит потому, что они позволяют оперативно анализировать состояние оборудования непосредственно во время его работы, или как это принято называть в литературе, реализуют диагностику и мониторинг технического состояния в режиме «on-line».

После применения вибрационного анализа для диагностики дефектов в электрических машинах, и выявления основных характерных признаков существования того или иного дефекта, можно, а иногда даже необходимо, применять другие, специализированные и, естественно, более точные методы диагностики состояния электрических машин.

Очевидно, что описание этих методов выходит за рамки данной работы, и ознакомиться с ними можно, если обратиться к другой, более специализированной литературе. Частично, но все равно более широко, чем это обычно делается в «обычной» литературе по вибрационной диагностике, эти методы рассмотрены в данном разделе. Некоторые аспекты диагностики электротехнического оборудования приведены ниже, в соответствующем разделе.

При выборе дефектов, которые мы описываем в данном разделе, мы исходили из простого определения. Если дефект можно диагностировать при помощи установки датчиков вибрации на опорных подшипниках, то его описание включено в данный раздел. Если же для диагностики необходимо устанавливать датчики вибрации в других точках контролируемой электрической машины, то описание диагностики таких дефектов вынесено в особый раздел данного методического руководства.

Обычные, достаточно широко распространенные причины повышенной вибрации электрических машин «не электромагнитного характера», такие как небаланс, проблемы подшипников, наличие изогнутого вала, и т. д. в данном разделе методического руководства никак не рассматриваются. По вопросам диагностики этих дефектов в двигателях и генераторах вибрационными методами следует обращаться к соответствующим разделам данного руководства.

Для проведения диагностики различных электромагнитных дефектов в электрических машинах необходимо использовать измерительное оборудование, имеющее достаточно высокие эксплуатационные параметры. Не все приборы, хорошо подходящие для диагностики дефектов механической природы возникновения, такие как небаланс, расцентровка, и т. д., могут быть использованы для анализа технического состояния электрических машин переменного тока.

Для успешной диагностики различных электромагнитных проблем в электрических двигателях и генераторах необходим анализатор спектров вибросигналов с очень высокой разрешающей способностью, с числом спектральных линий, не меньшем, чем 3200, а желательно и лучше. Кроме того, такой прибор должен иметь возможность проводить регистрацию вибрационных сигналов в течение достаточно длительного интервала времени, не менее 10 — 20 секунд. Это необходимо делать для эффективного разделения проблем механической и электромагнитной природы возникновения, что возможно сделать только в момент отключения контролируемого агрегата от питающей сети.

Измерение вибрации на подшипниках электродвигателей и генераторов нужно всегда проводить в трех направлениях — вертикальном, поперечном и осевом, иначе потом будет невозможно провести полную диагностику состояния. Идеальным является синхронная регистрация (не путать с синхронизированной регистрацией, которая гораздо менее эффективна) сразу шести вибросигналов с двух подшипников электрической машины. Обычно это повышает достоверность диагнозов дополнительно не менее чем на 10 %.

3.2.6.1. Описание физических процессов в электрических машинах

Вопросами диагностики текущего технического состояния и поиска дефектов в электрических машинах обычно занимаются специальные электротехнические службы, знакомые с особенностями физических процессов в двигателях и генераторах. Для тех, кто раньше не был практически связан с процедурой оценки состояния электротехнического оборудования, необходимо обязательно ознакомиться со специальной литературой, описывающей основные особенности его работы.

Дело в том, что существует несколько типов электрических машин, процессы в которых значительно отличаются друг от друга. Кроме того, в каждом типе электрических машин существует несколько специфических особенностей, не зная которые очень сложно проводить корректную оценку их технического состояния.

В самом начале данного раздела, на первом этапе описаний, кратко вспомним некоторые основные определения и понятия из минимального, по объему, курса электрических машин. Сделаем это для простоты объяснения причин возникновения вибрации в электрических машинах, а так же для того, чтобы не загромождать эти объяснения в дальнейшем, Знание этих основополагающих понятий совершенно необходимо для проведения корректного диагностирования дефектов электрических машин, для правильного толкования спектрального состава регистрируемых вибрационных сигналов.

По принципу действия различают три основных типа широко применяемых электрических машин:

  • Синхронные машины переменного тока, в которых частота вращения ротора совпадает с частотой вращения электромагнитного поля в зазоре. Эти машины могут работать в режимах двигателя и генератора, в практике встречаются и те, и другие.
  • Асинхронные машины переменного тока, в которых ротор вращается несколько медленнее. Величина отставания ротора от статора составляет несколько процентов, и характеризуется термином «скольжение». Теоретически также могут работать в режимах двигателя и генератора, но на практике встречаются практически одни двигатели.
  • Машины постоянного тока. Это также обратимые электрические машины, допускающие двигательный и генераторный режимы работы. На практике встречаются и те, и другие исполнения машин постоянного тока.

В данном разделе методического руководства будут рассмотрены основные способы диагностики состояния и поиска дефектов состояния электрических машин переменного тока, синхронных и асинхронных, как наиболее распространенных в промышленности и в быту. Электромагнитные проблемы машин постоянного тока очень сложно поддаются диагностике, в основе которой лежит анализ вибрационных сигналов с опорных подшипников, поэтому рассматриваться здесь не будут.

Синхронные и асинхронные машины являются по своему принципу действия обратимыми, т. е. могут работать в как режиме двигателя, так и в режиме генератора. В дальнейшем диагностика дефектов статоров синхронных и асинхронных машин, двигателей и генераторов, не будет подразделяться, т. к. они имеют одинаковые по конструкции статоры. Синхронные машины отличаются от асинхронных только конструкцией ротора, что найдет отражение в специальном подразделе, где будут описаны наиболее часто встречающиеся дефекты короткозамкнутых роторов.

Очень важно уже на самом первом этапе диагностики, заранее, определиться с диапазоном численных значений частоты вращения ротора и электромагнитного поля в зазоре. Для этого необходимо знать оборотную частоту вращения электромагнитного поля статора и оборотную частоту вращения ротора электрической машины переменного тока. Именно они определяют требования к приборам вибрационного контроля.

Максимальная частота вращения ротора электрической машины переменного тока определяется в размерности «обороты в минуту». В иностранной литературе широко используется термин RPM, что является сокращением стандартного параметра «Rotation Per Minute», т. е. те же «обороты в минуту». Эта максимальная частота вращения также является и номинальной, так как в нормальных условиях частота вращения машины переменного тока редко регулируется, а если и регулируется, то практически всегда с использованием преобразователей частоты.

Частота вращения ротора численно равна произведению частоты питающей сети, измеряемой в [Гц], умноженной на переводной коэффициент, равный 60 (количество секунд в одной минуте). В России принят стандарт частоты питающей сети в 50 Гц. Поэтому максимально возможная частота вращения роторов двигателей и генераторов переменного тока составляет 3000 об/мин. При частоте питающей сети в 60 Гц, что являющейся стандартной в Америке и в Японии, максимальная частота вращения ротора машины переменного тока составит 3600 об/мин.

В зависимости от особенностей конструкции статоров машин переменного тока частота вращения электромагнитного поля в зазоре может изменяться. Для определения этой частоты формула определения частоты вращения поля должна быть дополнена еще одним сомножителем «Р», находящимся в знаменателе:

N0 = 60 * F1 / P

Таким образом, частота вращения электромагнитного поля в зазоре электрической машины N0 равняется частному от деления максимальной частоты вращения электромагнитного поля в зазоре на число «пар полюсов статора – Р». Это конструктивный параметр обмотки статора, и он может принимать только целые значения, равные 1, 2, 3, 4, 5 и т. д. При этом частота вращения поля в зазоре электрической машины будет равна соответственно 3000 об/мин, 1500, 1000, 750, 600 и т. д.

При числе пар полюсов, отличном от единицы, частота вращения поля в зазоре электрической машины отлична от частоты питающей сети, причем в меньшую сторону от стандартных 3000 об/мин. Это очень важно учитывать при первой диагностике состояния «мало знакомых» электрических машин по спектрам вибросигналов.

В синхронных электрических машинах переменного тока частота вращения ротора всегда совпадает с частотой вращения электромагнитного поля в зазоре. Именно поэтому такие машины называются синхронными. Такие электрические машины имеют достаточно большую мощность, что связано с особенностями их конструкции. Можно смело утверждать, что «встретить» синхронную машину с мощностью менее 1000 кВт на практике очень сложно. Их мало, но они имеют большую единичную мощность, генераторы достигают мощностей до 800 МВт и более.

В асинхронных машинах переменного тока частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения электромагнитного поля в зазоре на небольшую величину, ротор отстает от электромагнитного поля. Это отставание обычно называется скольжением «s» и измеряется в долях от единицы или в процентах. Имеющаяся небольшая разница в частотах вращения поля и ротора называется частотой скольжения ротора, которая измеряется в герцах или в процентах. В диагностике дефектов ротора асинхронного двигателя эта частота имеет большое значение.

Стандартный ряд рабочих частот вращения роторов асинхронных двигателей, в зависимости от числа пар полюсов обмотки статора, можно примерно представить в виде последовательности чисел — 2900 об/мин, 1450 об/мин, 970 об/мин.

Из этого ряда» хорошо видно, что частота вращения ротора асинхронной электрической машины всегда отстает от частоты вращения электромагнитного поля в зазоре электрической машины. Для сравнения напомним, что в синхронных машинах переменного тока, где частота вращения ротора совпадает с частотой вращения поля в зазоре,  этот ряд рабочих частот вращения электрических машин составляет 3000, 1500, 1000 об/мин.

Отдельно необходимо остановиться на термине, который практические диагносты достаточно широко используют на практике, но, может быть, не совсем корректно понимают его смысл. В самом общем случае этот термин звучит примерно как «электромагнитные вибрации и электромагнитные гармоники в спектре вибрационного сигнала».

В электрических машинах переменного тока возможно возникновение специфических вибраций двух типов. Конечно, реальных причин повышения вибрации в электродвигателях и генераторах может быть гораздо больше, но при измерении вибрационных сигналов на опорных подшипниках реально зарегистрировать можно только «отклики» от этих двух причин. В другом разделе нашего руководства мы частично затронем некоторые другие аспекты вибрационной диагностики состояния электротехнической составляющей электрических машин, здесь же мы рассмотрим только способы диагностики возможных «механических дефектов» электрических машин.

Для начала дадим определение основным электромагнитным вибрациям, которые можно зарегистрировать на опорных подшипниках синхронных и асинхронных электрических машин. Как мы уже говорили, они могут возникать по нескольким причинам.

Во-первых, это электромагнитные вибрации ферромагнитных сердечников и стальных конструктивных элементов электротехнического оборудования, по которым во время работы оборудования протекает переменный магнитный поток.

Эти вибрации возникают за счет специфического процесса, который в литературе называется магнитострикцией. Этот эффект обусловлен тем, что при перемагничивании ферромагнитных материалов сердечника происходит изменение внутренней ориентации элементарных намагниченных частиц, доменов. При каждом перемагничивании сердечника происходит поворот доменов на 180 градусов, что в итоге и приводит к небольшому «линейному расширению» ферромагнитного материала. Чем больше величина магнитного потока в сердечнике, тем больше размеры элементарных доменов в ферромагнитном сердечнике, и тем больше будут вибрации сердечника электрической машины.

Поскольку перемагничивание сердечника магнитным потоком происходит дважды за один период питающей сети, то и частота вибрации, обусловленная эффектом магнитострикции, равняется удвоенной частоте питающей сети, т. е. она равняется 100 Гц. Мы обращаем дополнительное внимание читателя на то, что вне зависимости от оборотной частоты вращения ротора электрической машины, частота вибрации сердечника (пакета стали статора) всегда равняется 100 Гц.

Если оборотная частота ротора равняется 50 Гц, то гармоника электромагнитной вибрации располагается на спектре «в том месте», где может находиться вторая гармоника оборотной частоты. Если же оборотная частота ротора равняется, например, 25 Гц, то гармоника электромагнитной вибрации на спектре будет располагаться на месте четвертой гармоники оборотной частоты. Этими двумя простыми примерами мы еще раз подчеркнули, что электромагнитная гармоника не связана с частотой вращения ротора электрической машины, а зависит только от частоты питающей сети.

Во-вторых, вибрации в электрической машине вызываются специфическими электродинамическими силами, которые в литературе принято называть «амперовыми силами», т. к. их величина определяется по закону Ампера. Смысл закона Ампера звучит следующим образом – на два проводника с током действует сила взаимного притяжения, пропорциональная квадрату протекающего по проводникам тока, и обратно пропорциональная расстоянию между проводниками. Если направление тока в обоих проводниках одинаковое, то проводники притягиваются друг к другу. Если токи в параллельных проводниках текут в разные стороны, то проводники отталкиваются друг от друга.

Самое важное для нас в этом законе заключается в том, что в числителе стоит произведение токов в проводниках, т. е. квадрат тока промышленной частоты. Из тригонометрии следует известное соотношение, гласящее, что квадрат синусоидального сигнала есть другой гармонический сигнал, но имеющий удвоенную частоту. Таким образом, мы аналогично получаем, что сила электродинамического воздействия между двумя проводниками с синусоидальными токами промышленной частоты имеет удвоенную частоту, относительно частоты питающей сети.

Таким образом, мы определили, что вибрации электрической машины, не вызванные механическими проблемами, имеют удвоенную частоту относительно частоты питающей сети, т. е. равную 100 Гц. Это определение относится как к электромагнитным причинам повышенной вибрации, возникающим в сердечниках электрических машин силами магнитострикции, так и к электродинамическим силам взаимодействия проводников друг с другом, возникающим при протекании токов по обмоткам электрической машины.

Все это можно сказать несколько иначе. Основная, или, говоря терминами, принятыми в вибрационной диагностике, оборотная частота электромагнитных сил и вибраций в электрической машине равна удвоенной частоте питающей сети. Это совершенно отдельная сила, не связанная с частотой вращения ротора, что может быть легко выяснено при помощи средств кепстрального анализа. Она просто имеет частоту, равную удвоенной частоте питающей сети. Гармоники основной частоты этой силы имеют значения 200 Гц, 300, 400 и т. д. В чистом виде эта сила очень явно проявляется в статическом электрооборудовании. Примером этого является трансформатор, в котором гармоника вибрации с частотой питающей сети в 50 Гц практически отсутствует, а максимальное значение имеет гармоника вибрации с частотой 100 Гц.

Есть еще и третья (по порядку нашего повествования, а не по порядковому номеру в спектре) гармоника вибрации, имеющая электромагнитную природу возникновения. Она называется зубцово – пазовой гармоникой. Она не всегда столь значительна, как первые две, но сказать о ней все равно нужно.

Зубцово – пазовая гармоника вызывается особенностями конструктивного исполнения электрической машины переменного тока. У нее на статоре и на роторе обмотка всегда укладывается в пазах. При вращении ротора в зазоре статора возникает периодическое чередование ферромагнитных зубцов и пазов на статоре и роторе. Это приводит к модуляции магнитного потока в зазоре частотой, связанной с количеством пазов на роторе и статоре электрической машины.

При разработке электрических машин принимаются все меры, чтобы исключить влияние зубцово — пазовой структуры на работу машины. На статоре и роторе всегда различное число пазов, на роторе применяется «скос» пазов, когда ось паза идет не вдоль оси ротора, а как бы немного закручена вокруг оси и т. д. Тем не менее, существуют типы электрических машин, в которых «пазовая» гармоника оборотной частоты ротора является явно выраженной на спектре.

Необходимо хорошо понимать, что все эти три гармоники в спектре вибросигнала, имеющие электромагнитную природу возникновения, не всегда являются признаками наличия дефектов в контролируемой электрической машине, они практически всегда сопровождают ее работу. Признаком наличия дефекта обычно является увеличение амплитуд электромагнитных гармоник выше некоторого уровня, являющегося порогом нормального состояния оборудования.

Основной признак того, что анализируемая гармоника в спектре сигнала вибрации имеет электромагнитную причину возникновения — мгновенное исчезновение этой гармоники сразу после отключения электрической машины от сети.

Очень важным является то, что диагностика причин повышенной вибрации электрических машин должна проводиться при возможно большей нагрузке двигателя. Если исследования будут проводиться на холостом ходу, или же при небольшой нагрузке, то диагностика дефектов будет затруднена.  

3.2.6.2. Сводка электромагнитных проблем ротора и статора

Приведем краткую сводку по электромагнитным проблемам электрических машин, которые можно эффективно диагностировать по спектрам вибросигналов. Здесь же приведем все характерные признаки каждого вида дефекта.

Для описания дефектов здесь и далее будем использовать термины:

F1 — частота питающей сети, в России равна 50 Гц.

FЭМ — частота электромагнитных сил в электрических машинах, равна удвоенной частоте сети, в России 100 Гц.

N0 — частота вращения поля в зазоре электрической машины, численно равна частному от деления 3000 на число пар полюсов Р, которое может принимать целые значения от единицы и более (об/мин).

F0 — частота электромагнитного поля в зазоре, Гц.

FP — собственная частота вращения ротора электрической машины. Для синхронных машин она равна частоте вращения поля. Для асинхронных машин она меньше на величину скольжения ротора.

FP = F0 (1 — s)

s - скольжение ротора относительно электромагнитного поля в асинхронных машинах, безразмерная величина, численно равняется разнице между частотой вращения поля в зазоре и частотой вращения ротора, отнесенной к частоте вращения поля в зазоре

s = (N0FP) / N0

FП — зубцово — пазовая частота вибрации, численно равная произведению числа пазов (на роторе или статоре) на частоту электромагнитного поля в зазоре. Может быть повышенной относительно статора, относительно ротора, может быть разностная или суммарная частота биений пазовых частот ротора и статора.

Наиболее важные проблемы статора, которые можно диагностировать на основе анализа вибрационных сигналов:

  • Ослабление прессовки пакета стали, обрыв или замыкание стержней, витков, или даже секций в обмотке статора. Соответствующие вибрации проявляются на частоте действия электромагнитных сил FЭМ, равной удвоенной частоте питающей сети. Особое внимание при диагностике такого дефекта следует уделять наличию дробных гармоник электромагнитной частоты — 1/2, 3/2, 5/2 и т. д. от основной частоты. По значению частоты эти гармоники соответствуют основной и нечетным гармоникам питающей сети. Появление этих гармоник в спектре вибрационного сигнала говорит об опасной степени развития дефекта, о необходимости оперативного принятия соответствующих мер. 
  • Эксцентриситет, эллипсность внутренней расточки статора относительно оси вращения ротора. Возникает обычно как дефект монтажа подшипниковых стоек, дефект состояния подшипниковых щитов или при общей деформации корпусных элементов самого статора. В вибрации проявляется на частоте вращения поля в зазоре, а также и на частоте действия электромагнитных сил в электрической машине, равной 100 Гц. Иногда сопровождается появлением боковых гармоник вблизи частоты 100 Гц. Дефект обычно сопровождается неравенством вертикальной и поперечной составляющих соответствующих гармоник. Пространственный максимум гармоник соответствует направлению эксцентриситета смещения оси статора. Наиболее просто направление смещения оси статора относительно оси ротора диагностируется при снятии «розы вибраций», когда датчик последовательно перемещается по огибающей вокруг подшипника со смещением при каждом измерении на угол 30 — 45  градусов.
  • Неправильный взаимный осевой монтаж активных пакетов ротора и статора. Иногда для данного дефекта используется термин: «неправильная установка электромагнитных осевых разбегов». При работе электрической машины, в результате сил магнитного притяжения, пакет ротора всегда стремится к положению точно под пакетом статора.

Если этому стремлению будут препятствовать неправильно смонтированные в осевом направлении подшипники, то в них будут возникать компенсирующие осевые усилия, которые и вызовут осевые вибрации подшипников. Подшипники достаточно быстро нагреются и выйдут из строя. Иногда ротор двигателя «утягивается» в осевом направлении валом механизма, что возможно при неправильном осевом монтаже приводного механизма, сопровождающемся малой осевой подвижностью в соединительной муфте.

Основные проблемы ротора, диагностируемые по вибрации:

  • Эксцентриситет внешней поверхности ротора относительно оси его вращения. На спектре вибросигнала этот дефект проявляется в усилении первой гармоники частоты вращения ротора. Усиливается частота действия электромагнитной силы, вокруг которой иногда появляются боковые гармоники, сдвинутые друг от друга на частоту скольжения ротора, умноженную на число полюсов.
  • Обрыв или нарушение контакта в стержнях или кольцах «беличьей клетки» в асинхронном двигателе. Обычно проявляется на спектре вибрационного сигнала вблизи частоты вращения вала ротора. Кроме того, этот дефект всегда сопровождается появлением вблизи основной гармоники частоты вращения ротора боковых гармоник, сдвинутых относительно гармоники частоты вращения ротора на интервал, равный произведению частоты скольжения на число полюсов двигателя. Очевидно, что этот дефект присущ только асинхронным двигателям, а в синхронных машинах он никак не проявляется.
  • Ослабление прессовки всего пакета стали ротора или только в области зубцов. Сопровождается усилением второй гармоники питающей сети или, при ослаблении стали в области зубцов, появлением пазовой частоты ротора с боковыми полосами, сдвинутыми друг от друга на частоту, равную двойной питающей частоте. Такой дефект на практике диагностируется достаточно сложно, так как его спектральные признаки напоминают признаки других дефектов, и проявляются не очень сильно, чаще всего неявно.

3.2.6.3. Диагностика электромагнитных проблем статора

При всех проблемах статора синхронной или асинхронной электрической машины, имеющих в своей основе первопричину электромагнитной природы, в спектре вибросигнала возникает весьма специфическая картина. В основном она сопровождается возникновением высокой амплитуды основной гармоники на частоте электромагнитных процессов FЭМ. Как уже неоднократно говорилось выше, ее частота равна удвоенной частоте питающей сети, т. е. всегда равняется 100 Гц. Еще раз напоминаем, что эта частота никак не связана с оборотной частотой вращения ротора.

Этот эффект достаточно хорошо объясняется с точки зрения физики происходящих в стали статора процессов. Силы взаимного притяжения, действующие между «распрессоваными» листами электротехнического железа или элементами крепления пакета стали, имеют максимум амплитуды дважды за один период изменения питающей сети — во время абсолютного минимума и максимума магнитного потока. Чем сильнее будет распрессован пакет статора электрической машины, тем большую амплитуду в спектре будет иметь основная электромагнитная гармоника.

Аналогично выглядит картина взаимодействия между элементами обмотки статора. Математически это объясняется тем, что электромагнитные силы пропорциональны квадрату тока или магнитного потока. Поскольку и тот и другой синусоидальны, то их произведение также пропорционально синусоиде, но изменяющейся уже с удвоенной частотой, относительно исходной частоты питающей сети.

На спектре вибрационного сигнала, приведенном на рисунке 3.2.6.1., картина появления электромагнитных проблем в статоре выражается в усилении пика на электромагнитной частоте. При значительных дефектах в стали могут появиться и вторая (200 Гц) гармоника электромагнитной частоты FЭМ, и даже третья (300 Гц).

Кроме того, в спектре может появиться также целый ряд дробных гармоник, имеющих кратность 1/2 от электромагнитной гармоники. В данной ситуации, по своей частоте, эти гармоники будут численно соответствовать нечетным целым гармоникам частоты питающей сети. Такое совпадение двух семейств гармоник усложняет их разделение частоте, требуя большей внимательности и применения дополнительных диагностических средств.

Очень важно хорошо понимать и помнить основное различие синхронных и асинхронных электрических машин, значительно влияющих на диагностику дефектов по спектрам вибрационных сигналов.

Гармоники вибрации от электромагнитных процессов в статоре синхронной машины, по своей физической природе, являются синхронными относительно частоты вращения ротора. В асинхронном двигателе эти же семейства гармоник являются несинхронными, т. к. частота вращения ротора и частота питающей сети не кратны между собой, а различаются между собой пропорционально частоте скольжения. В данном определении под коэффициентом кратности соотношений частот мы понимаем влияние числа пар полюсов обмотки, уложенной в пазах статора.

Ослабление прессовки активного железа статора в электрической машине обуславливается, в основном, двумя часто встречающимися причинами — или общим ослаблением элементов крепления железа статора, или же явлением «отслоения» крайних листов и пакетов стали.

При этих локализациях дефекта железа статора важную роль начинает играть место установки вибродатчика. Чем ближе он устанавливается к дефектному месту пакета статора, чем короче будет путь прохождения «полезного» вибрационного сигнала, тем более корректно можно будет проводить диагностирование и, достаточно часто, удается даже локализовать место проявления дефекта. Наиболее эффективно датчик вибрации устанавливать не на опорных подшипниках ротора, а непосредственно на корпусе сердечника статора, а еще лучше и на самом пакете активной стали.

Аналогично обстоит дело и с особенностями проявления в спектрах вибросигналов различных дефектов обмоток статора, но поиск их и локализация происходят гораздо сложнее. Более подробно мы рассмотрим этот вопрос в другом разделе данного руководства, однако основные требования к месту установки датчика вибрации останутся прежними – как можно ближе к возможному месту возникновения предполагаемого дефекта пакета или обмотки статора.

Самое главное, что нужно помнить при диагностике дефектов, что различить тип диагностируемого в статоре электрической машины дефекта, имеет — ли он «чисто электрическую природу возникновения», или же он обусловлен одними «магнитными проблемами», методами спектральной вибрационной диагностики практически невозможно. Единственный, достаточно корректный признак наличия короткозамкнутого витка в обмотке статора (электрическая причина возникновения повышенных вибраций) — наличие боковой гармоники вблизи частоты 100 Гц, и ее чаще всего обнаружить не удается. В большинстве практических случаев необходимо применение более специализированных методов диагностики состояния электрических машин.

3.2.6.4. Проблемы эксцентричности пакета статора

Эксцентриситет статора возникает чаще всего как дефект изготовления «шихтованного» пакета стали статора, или как дефект монтажа статора. Очень высока вероятность возникновения эксцентриситета статора в процессе монтажа электрической машины, особенно, если статор и подшипниковые опоры монтируются раздельно. Данный дефект статора может возникнуть в результате ослабления фундамента или как итог тепловых и иных деформаций в агрегате и фундаменте.

Для примера на рисунке 3.2.6.2. приведен спектр вибросигнала, зарегистрированного на подшипнике асинхронного двигателя, имеющего номинальную  частоту вращения ротора,  равную  n0 = 1480 об/мин. Этот спектр соответствует наличию в электрической машине достаточно развитого дефекта типа «эксцентриситет статора».

Эксцентриситет статора приводит, с точки зрения физики протекания электромагнитных процессов, к периодическому изменению магнитной проводимости воздушного зазора, к ее пульсации, или, говоря иными словами, к ее модуляции. Эта пульсация  происходит с удвоенной частотой сети, т. е. с частотой воздействия электромагнитных сил.

Удвоение частоты пульсации относительно питающей сети возникает из — за того, что мимо зоны окружности статора, где произошло изменение величины зазора, поочередно проходят и северный, и южный полюса электромагнитного поля, вращающегося в зазоре электрической машины. Удвоенные пульсации магнитной проводимости приводят к такой же пульсации магнитного потока и, как результат, к пульсации электромагнитной силы и вибрации с частотой 100 Гц.

Дополнительно несколько возрастает амплитуда гармоники на частоте вращения электромагнитного поля в зазоре. Это позволяет в асинхронных двигателях хорошо дифференцировать эксцентричность статора от эксцентричности ротора, где вибрация идет с частотой вращения ротора. Для выявления этого различия необходимо наличие спектроанализатора с хорошим разрешением.

Для разделения эксцентриситетов статора и ротора в синхронной машине между собой, при диагностике следует помнить, что эксцентриситет статора неподвижен в пространстве и различен по амплитуде вибрации в направлениях измерения вибрации. Благодаря такой локализации эксцентриситет статора приводит к возникновению направленной в пространстве вибрации. Это можно выявить при помощи последовательного перемещения вибродатчика по контролируемому подшипнику «вокруг вала». Эксцентриситет же ротора всегда «вращается» вместе с ротором, поэтому он не имеет стационарного максимума при определенном значении угла установки датчика. При эксцентриситете статора такой максимум явно выражен.

Для исключения проявления эксцентриситета в вибрации электрических машин необходимо, чтобы воздушный зазор между статором и ротором должен быть неизменным по окружности. Обязательно должно соблюдаться требование к качеству взаимного монтажа статора и ротора, что различие в величине воздушного зазора вдоль окружности не должно превышать значение в 5% для асинхронных двигателей и генераторов, и не превышать 10 % для синхронных двигателей. Значение этого параметра жестко контролируется при помощи специальных щупов при монтаже электрической машины. Такая процедура измерения должна производиться при нескольких взаимных положениях ротора и статора.

3.2.6.5. Эксцентричный ротор

Это достаточно часто встречающаяся в практике причина повышенной вибрации асинхронных электрических машин. У синхронных электрических машин переменного тока этот дефект менее заметен из-за больших рабочих зазоров.

При наличии эксцентриситета ротора в характере распределения электромагнитного поля в зазоре двигателя возникает ряд особенностей. Плотность электромагнитного поля вдоль окружности зазора изменяется вместе с поворотом ротора. Это приводит, из-за переменного зазора, к неравномерности тягового усилия двигателя. При совпадении оси поля статора с зоной увеличенного зазора тяговое усилие несколько уменьшается, при этом возрастает величина частоты скольжения. При смещении оси поля в зону меньшего зазора тяговое усилие растет, частота скольжения падает. При числе пар полюсов статора, большем единицы, такой процесс повторяется «Р» раз.

Если бы мы имели очень чувствительные приборы для измерения частоты вращения ротора, то мы бы обнаружили следующее. В интервале перемещения ротора от зоны, с увеличенным зазором в сторону зоны, с уменьшенным зазором, ротор бы ускорился в своей частоте вращения на небольшое значение. На интервале перехода ротора обратно, к зоне с увеличенным зазором, ротор бы замедлился на то же значение. Конечно, таких приборов у нас нет, но это видно на спектре с большой разрешающей способностью, где появляются признаки таких изменений скорости.

На спектре вибросигнала, показанном на рисунке 3.2.6.3., вокруг основной частоты вращения ротора, должны появиться симметрично расположенные боковые пики, гармоники, напоминающие зубцы короны. Симметрия пиков относительно основной частоты достаточно хорошо понятна — это следствие «мини ускорений и мини замедлений» частоты вращения ротора вокруг своего среднего значения. Аналогичные зубцы, даже еще большей интенсивности, появляются и вокруг пика электромагнитной силы, на частоте, равной второй гармонике питающей сети.

Необходимо пояснить причины проявления эксцентричности ротора на этой частоте.

Вращение эксцентричного ротора модулирует проводимость зазора с удвоенной частотой. При числе пар полюсов, равном единице частота вращения поля равна 50 Гц, удвоенная частота сети, частота электромагнитной вибрации равна 100 Гц. Эксцентричность ротора приводит к модуляции электромагнитной силы. При уменьшении числа пар полюсов частота вращения поля в зазоре уменьшится в Р раз. Переменный зазор ротора за один свой оборот будет модулировать электромагнитную силу 2 х Р раз больше частоты своего вращения, что как раз и соответствует частоте электромагнитной силы.

Эксцентричный ротор генерирует вокруг FP и вокруг FЭМ семейства гармоник, представляющих из себя пики, сдвинутые на одинаковый шаг по частоте. Сдвиг между этими гармониками равен произведению частоты скольжения на число полюсов обмотки статора

DF = FS * 2 * P

Причина такого шага между зубцами на спектре по частоте достаточно корректно объясняется. Частота скольжения есть разностная частота биений между частотой вращения поля и частотой вращения ротора. В течении одного оборота эксцентриситет ротора влияет «2 х Р» раз на тяговое усилие двигателя, которое связано с частотой скольжения ротора. Сама частота скольжения FS иногда видна на спектре, на начальном участке, на самой низкой частоте. Она проявляется обычно в диапазоне от 0,3 до 2,0 Гц. Для ее регистрации нужен низкочастотный датчик.

Необходимо помнить, что во временном сигнале эксцентриситет ротора проявляется в виде пульсирующей вибрации, средняя частота которой располагается в диапазоне частот (или вблизи него) между FЭМ и гармоникой оборотной частоты ротора, по частоте чуть меньшей, чем у электромагнитной силы (порядковый номер этой гармоники ротора равен удвоенному числу пар полюсов статора). Разделить эти гармоники на спектре можно только при высоком частотном разрешении используемого анализатора вибрационных сигналов.

Эксцентричность ротора обычно проявляется и в вертикальной, и в поперечной проекции вибрации. Иногда ее удается обнаружить даже и в осевой проекции. Так бывает при наличии эксцентричности ротора не по всей его длине, а только в районе одного, если смотреть вдоль оси ротора, края пакета электротехнической стали.

Эксцентричность ротора часто носит нестационарный характер, когда в спектре работающего двигателя имеется характерная картина, а практические измерения зазора не подтверждают диагноз. Причина здесь обычно в термических процессах, когда по тем или иным причинам ротор несимметрично нагревается, изгибается и дает картину эксцентриситета.

После останова двигателя, в процессе его разборки для измерения зазора, температуры быстро выравниваются и диагноз не подтверждается. Часто так бывает при обрывах стержней или «частичных задеваниях» ротора об неподвижные элементы, когда ротор так же начинает односторонне нагреваться.

3.2.6.6. Неправильный осевой монтаж двигателя

Принцип действия всех электрических машин переменного тока примерно одинаков - вращающий момент создается за счет взаимодействия магнитного поля статора с магнитным полем ротора (синхронные машины) или с роторными проводниками с током (асинхронные машины).

Простейший аналог, характеризующий работу синхронной электрической машины переменного тока – притяжение двух постоянных магнитов, из которых один есть вращающееся магнитное поле статора, а второй жестко зафиксирован на роторе. В асинхронной машине переменного тока все выглядит немного иначе – вращающееся магнитное поле статора увлекает за собой проводники с током, которыми являются стержни короткозамкнутой клетки ротора.

В синхронном электродвигателе машине энергия подается одновременно в ротор от источника постоянного тока, и в статор из питающей промышленной сети. В асинхронном электродвигателе внешняя энергия подается только из питающей сети в статор, поэтому для работы двигателя часть энергии должна быть передана (трансформирована) через зазор во вращающийся ротор. Только в этом случае возникает электромагнитное взаимодействие между полями ротора и статора. Наличие передачи энергии через зазор объясняет необходимость максимального уменьшения воздушного зазора в асинхронных машинах, а так же их большую чувствительность этого типа электрических машин к нелинейности величины зазора между ротором и статором.

Сила взаимного притяжения между ротором и статором является векторной величиной и состоит из трех составляющих — радиальной составляющей, касательной, полезной, и осевой. Касательная составляющая электромагнитной силы в зазоре является полезной, т. к. именно она создает вращающий момент. Радиальная составляющая есть сила притяжения ротора к статору и при постоянстве величины воздушного зазора эти силы, диаметрально противоположно, взаимно компенсируются.

Рассмотрим чуть подробнее осевую составляющую сил взаимного притяжения в зазоре электрической машины. Если магнитные сердечники ротора и статора в осевом направлении расположены непосредственно друг против друга, то и суммарная осевая составляющая силы электромагнитного притяжения ротора и статора равна нулю. Иначе будет происходить в том случае, когда произойдет взаимное осевое смещении сердечников ротора и статора. При этом итоговая осевая сила не будет равна нулю, она будет стремиться вернуть ротор в исходное нейтральное положение. Чем больше будет величина осевого смещения, тем больше будет величина осевого усилия, втягивающего ротор внутрь статора.

Величина допустимого свободного осевого перемещения ротора относительно статора определяется особенностями монтажа опорных подшипников ротора. Она максимальна при использовании подшипников скольжения, и минимальна при использовании подшипников качения, особенно радиально – упорного типа.

Если осевая подвижность ротора достаточна для перемещения его в нейтральное положение, то проблем с увеличением вибраций не будет. Если же возникнет препятствие к такому осевому перемещению, то на нем возникнет значительная осевая вибрация. Частота этой вибрации, как это показано на рисунке 3.2.8.4., обычно равняется частоте электромагнитных сил. Иногда гармоники вибрации возникают и частоте вращения ротора, это зависит от состояния поверхностей в месте препятствии к осевому смещению. Наиболее часто такая проблема возникает у асинхронных электродвигателей с подшипниками качения, осевая подвижность которых почти нулевая.

Осевая вибрация в электродвигателях, оборудованных подшипниками качения, обычно возникает при следующих основных причинах:

  • При осевом смещении магнитных пакетов статора и ротора, обусловленном особенностями их взаимного первичного монтажа.
  • При неполной посадке подшипников на вал, или в подшипниковых щитах, после проведения ремонтных работ.
  • При смещении подшипниковых щитов, или посадочных мест подшипников после выполнения ремонтных и восстановительных работ.

Вне зависимости от причины возникновения повышенных осевых усилий на опорные подшипники качения, это довольно опасный дефект. Большинство подшипников качения не предназначены для компенсации осевых усилий, и поэтому в такой ситуации достаточно быстро выходят из строя.

У подшипников скольжения обычно существует больший конструктивный «осевой разбег», поэтому осевые вибрации в них возникают гораздо реже. Кроме того, подшипники скольжения обычно используются в крупных синхронных электрических машинах, в которых вопрос компенсации осевых усилий, по причине наличия больших воздушных зазоров, стоит менее остро.

Тем не менее, и в таких условиях осевая подвижность подшипников скольжения может оказаться недостаточной для компенсации дефектов монтажа. В таком случае возникает осевая вибрация, обычно выражающаяся в возникновении трения галтели вала о торцевую поверхность подшипникового вкладыша.

Для устранения осевой вибрации в насосных агрегатах необходимо корректно и комплексно выставлять при монтаже все три так называемых в практике «осевых разбега», расположенных в насосе, в муфте и в электродвигателе.

Достаточно часто вал электродвигателя «утягивается в осевые вибрации» валом насоса при дефектах системы осевой разгрузки рабочего колеса насоса. Парадокс диагностики — дефект в насосе, а вибрация в двигателе.

На практике бывают случаи, когда для борьбы с осевыми вибрациями ротор в подшипниках скольжения, перед пуском, принудительно смещают в осевом направлении, например, при помощи лома, и после этого двигатель некоторое время хорошо работает. С течением времени, в процессе работы, ротор смещается обратно, и осевые вибрации агрегата снова возрастают до прежнего значения.

3.2.6.7. Обрыв стержней ротора

Наиболее распространенным конструктивным исполнением обмотки ротора асинхронного двигателя является короткозамкнутый ротор с «беличьей клеткой». У такого ротора в пазах, без изоляции, забиваются медные или латунные стержни, или же пазы полностью залиты сплавом алюминия. Концы стержней, по торцам ротора, объединяются замыкающими кольцами из такого же материала.

В процессе работы, а особенно при пуске асинхронного электродвигателя, по стержням беличьей клетки протекает большой ток, и они сильно нагреваются. Частой причиной выхода из строя двигателя является нарушение контакта стержней с замыкающими кольцами, называемые в практике «отгоранием стрежней». Появление такого дефекта в отдельных стержнях приводит к увеличению нагрузки на оставшиеся стержни, дополнительному перегреву их, и также к последующему «отгоранию», и т. д. Весь этот лавинообразный процесс разрушения обмотки ротора сопровождается потерей мощности электродвигателя, к его постепенному перегреву и выходу из строя.

Выявление начальных признаков повреждений стержней клетки ротора является очень актуальной задачей и позволяет повысить надежность работы асинхронных двигателей с короткозамкнутой клеткой на роторе.

Рассмотрим особенности физических процессов и вибрационных признаков этого в роторе, имеющем характерные признаки начальной стадии данного дефекта. Будем считать, что повредился один стержень короткозамкнутой клетки.

Необходимо сразу же сказать, что спектр вибрации асинхронного электродвигателя с отгоревшим стержнем во многом похож на спектр вибрации двигателя, имеющего эксцентричный ротор. На первый взгляд между этими дефектами мало общего, но при ближайшем рассмотрении можно выявить причины возникновения сходства вибрационных сигналов, зарегистрированных на опорных подшипниках.

Как и при эксцентричном роторе, отгоревший стержень приводит к модулированию величины тягового усилия двигателя. В момент прохождения зоны отгоревшего стержня мимо электромагнитного полюса (скорее наоборот, т. к. поле асинхронного электродвигателя обгоняет ротор) тяговое усилие импульсно уменьшиться, ротор чуть-чуть замедлится. В это время под полюс поля подойдет зона бездефектного стержня, в нем за счет возросшего скольжения будет несколько больший ток, тяговое усилие также импульсно возрастет, и ротор чуть-чуть ускорится.

Эти импульсные мини ускорения и мини замедления ротора на спектре будут характеризоваться  возникновением боковых зубцов вокруг основной гармоники частоты вращения ротора. Такой спектр для двигателя с частотой вращения ротора 2920 об/мин показан на рис 3.2.6.5. Понятно, что зубец (гармоника) с чуть меньшей частотой будет соответствовать моменту времени с замедлением, а зубец (гармоника) с чуть большей частотой будет принадлежать участку времени с ускорением ротора.

Сразу же напрашивается аналогия, что если поврежденных стержней в роторе будет не один, а два, то боковых гармоник будет по две с каждой стороны оборотной частоты, если будет три дефектных стержня – три пары боковых гармоник, и так далее. Это так, и не так. Примерно в половине практических случаев такой эффект соответствия количества дефектных стержней и боковых гармоник будет соблюдаться, а в половине случаев такого количественного соответствия не будет.

Корректное описание такой особенности картины спектрального отображения «дефектных» стержней на спектре вибрационных сигналов является очень сложным, и мы его здесь опустим. Мы ограничимся простой констатацией факта, что если боковых гармоник на спектре более двух (пар), то на роторе находится больше двух отгоревших стержней, или, говоря точнее, стержней с дефектами контакта. Если боковых гармоник всего две, то количество стержней с дефектами точно не определено.

Разделить две причины повышенной вибрации, о которых мы начали рассуждение, это эксцентриситет ротора и отгоревшие стержни беличьей клетки, возможно, но только при наличии у диагноста «хорошего анализатора спектров вибрационных сигналов». В данном случае речь идет о хорошем спектральном разрешении прибора, он должен рассчитывать спектры с разрешением не хуже 3200 частотных линий. В этом случае дефекты можно разделить, учитывая особенности различия их спектрах вибрационных сигналов.

Это следующие различия:

  • Характерная «корона» из зубцовых гармоник вокруг пика электромагнитной частоты FЭМ проявляется на спектре различно — при эксцентриситете ротора она имеется во всех режимах работы диагностируемой электрической машины. При наличии в роторе дефекта типа «дефектный стержень», корона на спектре появляется только при значительной нагрузке электрической машины, на холостом ходу она отсутствует.
  • При эксцентриситете ротора «корона» практически симметрична по величинам зубцовых гармоник относительно центрального пика, а при дефектах стержней пик на меньшей частоте всегда меньше «зеркального» пика на большей частоте. Этот факт достаточно хорошо сообразуется с картиной физических процессов. Уменьшение скорости происходит при нормальном скольжении и нормальном токе в последнем (перед дефектным) «хорошем» стержне клетки. Ускорение же ротора происходит при увеличенном скольжении, большем токе в первом «хорошем» стержне и, как результат, с большим ускорением.
  • За счет колебательного «успокоения» пульсации частоты вращения ротора, после прохождения стержня с дефектом, что может возникать при определенных параметрах нагрузки на валу электродвигателя, на спектре вибрационного сигнала может возникнуть несколько гармоник частоты вращения ротора, и обычно все они окружены «коронами». Такая же картина может возникать при наличии механических или электромагнитных ослаблений в электрической машине. Параметр «электромагнитное ослабление» раскрывать мы не будем из-за его специфичности, оставив его для исследования специалистам по электрическим машинам.

В качестве численного ограничения степени проявления этого дефекта можно считать, что «короны» у исправного двигателя быть не должно. Если она появилась, и наибольший пик «короны» превысил 10 % от центрального пика — вероятность существования отгоревших стержней в обмотке ротора очень большая. Для контроля количественного значения признаков этого дефекта лучше использовать спектры с логарифмической шкалой по амплитуде. Если на нем пики «короны» будут меньше основного пика менее, чем на 20 dВ, то предполагаемый дефект имеет место. 

В заключение, подчеркивая особенности диагностики данной причине повышенной вибрации, необходимо еще раз указать, что такая диагностика возможно только с применением анализаторов спектров с высокой разрешающей способностью. Это нужно для разделения на спектре частот вращения поля, ротора и боковых гармоник. Центральный пик «короны» должен соответствовать частоте вращения ротора, а не быть равным частоте вращения поля в зазоре.

3.2.6.8. Дефекты зубцово — пазовой структуры

Такая неисправность не очень часто встречается в практике, но, тем не менее, ее можно достаточно просто описать и успешно диагностировать.

Условно эту неисправность можно представить в виде ротора, у которого отсутствует один ферромагнитный зуб. Это приводит к тому, что мимо пазов статора перемещается «магнитный непериодический» элемент, наводящий в обмотке статора импульсы, число которых за один оборот будет численно равно числу пазов на статоре. На спектре вибрационного сигнала это будет представлено пиком на частоте, равной произведению частоты вращения ротора на число пазов статора.

Не вдаваясь в тонкости физического описания, следует также сказать, что дефектный зуб будет модулировать и электромагнитную силу статора. Это будет происходить потому, что дважды за свой один оборот вращающееся поле «будет натыкаться» на дефект магнитной проводимости воздушного зазора двигателя, на «отсутствующий» зуб ротора. На спектре вблизи пика зубцовой частоты появятся два зеркально расположенных пика, сдвинутых относительно своего «главного пика» на частоту электромагнитной силы FЭМ, как уже неоднократно говорилось равную удвоенной частоте питающей сети.

Наиболее сложным для диагностики будет спектр вибрации при наличии магнитных дефектов на роторе и статоре одновременно, причем дефектов множественных. На спектре будут присутствовать зубцовые частоты ротора и статора, а также будут частоты их биения, зашумленные множественными «зеркальными» пиками.

«Положительным» при этом будет то, что при таком дефекте обычно сильно падает тяговое усилие, возрастает потребляемый ток и двигатель очень быстро выходит из строя, обычно раньше, чем персоналу удается записать спектры и выявить множественный магнитный дефект методами вибрационной диагностики.

Приборы нашего производства для диагностики электромагнитных дефектов

  • ViAna-4 – универсальный 4-хканальный регистратор и анализатор вибросигналов, диагностика электромагнитных дефектов по току

В каких единицах измеряется угловая скорость

Углова́я ско́рость — векторная физическая величина, характеризующая скорость вращения тела. Вектор угловой скорости по величине равен углу поворота тела в единицу времени:

,

а направлен по оси вращения согласно правилу буравчика, то есть, в ту сторону, в которую ввинчивался бы буравчик с правой резьбой, если бы вращался в ту же сторону.

Единица измерения угловой скорости, принятая в системах СИ и СГС — радианы в секунду. (Примечание: радиан, как и любые единицы измерения угла, — физически безразмерен, поэтому физическая размерность угловой скорости — просто [1/секунда]). В технике также используются обороты в секунду, намного реже — градусы в секунду, грады в секунду. Пожалуй, чаще всего в технике используют обороты в минуту — это идёт с тех времён, когда частоту вращения тихоходных паровых машин определяли просто «вручную», подсчитывая число оборотов за единицу времени.

Вектор (мгновенной) скорости любой точки (абсолютно) твердого тела, вращающегося с угловой скоростью , определяется формулой:

где — радиус-вектор к данной точке из начала координат, расположенного на оси вращения тела, а квадратными скобками обозначено векторное произведение. Линейную скорость (совпадающую с модулем вектора скорости) точки на определенном расстоянии (радиусе) от оси вращения можно считать так: Если вместо радианов применять другие единицы углов, то в двух последних формулах появится множитель, не равный единице.

  • В случае плоского вращения, то есть когда все векторы скоростей точек тела лежат (всегда) в одной плоскости («плоскости вращения»), угловая скорость тела всегда перпендикулярна этой плоскости, и по сути — если плоскость вращения заведомо известна — может быть заменена скаляром — проекцией на ось, ортогональную плоскости вращения. В этом случае кинематика вращения сильно упрощается, однако в общем случае угловая скорость может менять со временем направление в трехмерном пространстве, и такая упрощенная картина не работает.
  • Производная угловой скорости по времени есть угловое ускорение.
  • Движение с постоянным вектором угловой скорости называется равномерным вращательным движением (в этом случае угловое ускорение равно нулю).
  • Угловая скорость (рассматриваемая как свободный вектор) одинакова во всех инерциальных системах отсчета, однако в разных инерциальных системах отсчета может различаться ось или центр вращения одного и того же конкретного тела в один и тот же момент времени (то есть будет различной «точка приложения» угловой скорости).
  • В случае движения одной единственной точки в трехмерном пространстве можно написать выражение для угловой скорости этой точки относительно выбранного начала координат:

, где — радиус-вектор точки (из начала координат), — скорость этой точки. — векторное произведение, — скалярное произведение векторов. Однако эта формула не определяет угловую скорость однозначно (в случае единственной точки можно подобрать и другие векторы , подходящие по определению, по другому — произвольно — выбрав направление оси вращения), а для общего случая (когда тело включает более одной материальной точки) — эта формула не верна для угловой скорости всего тела (так как дает разные для каждой точки, а при вращении абсолютно твёрдого тела по определению угловая скорость его вращения — единственный вектор). При всём при этом, в двумерном случае (случае плоского вращения) эта формула вполне достаточна, однозначна и корректна, так как в этом частном случае направление оси вращения заведомо однозначно определено.

  • В случае равномерного вращательного движения (то есть движения с постоянным вектором угловой скорости) декартовы координаты точек вращающегося так тела совершают гармонические колебания с угловой (циклической) частотой, равной модулю вектора угловой скорости.
  • При измерении угловой скорости в оборотах в секунду (об/с), модуль угловой скорости равномерного вращательного движения совпадает с частотой вращения f, измеренной в герцах (Гц), то есть в таких единицах . В случае использования обычной физической единицы угловой скорости — радианов в секунду — модуль угловой скорости связан с частотой вращения так: . Наконец, при использовании градусов в секунду связь с частотой вращения будет: .

Связь с конечным поворотом в пространстве

  • Пусть поворот, изменяющийся во времени, задан величиной угла и ортом оси конечного поворота в пространстве. Тогда угловая скорость, соответствующая этому повороту, равна

.

.

  • Если для описания поворота используется кватернион, выражаемый через угол и орт оси поворота как , то угловая скорость находится из выражения .

.

См. также

Литература

  • Лурье А. И. Аналитическая механика\ А. И. Лурье. – М.: ГИФМЛ, 1961. – С. 100-136

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Угловая скорость» в других словарях:

УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ — векторная величина, характеризующая быстроту вращения твёрдого тела. При равномерном вращении тела вокруг неподвижной оси численно его У. с. w=Dj/Dt, где Dj приращение угла поворота j за промежуток времени Dt, а в общем случае w=dj/dt. Вектор У.… … Физическая энциклопедия

УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ — УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ, скорость изменения угловой позиции предмета относительно фиксированной точки. Средняя величина угловой скорости w предмета, движущегося от угла q1 до угла q2 за время t выражается как (q2 q1)w)/t. Мгновенной угловой скоростью… … Научно-технический энциклопедический словарь

УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ — УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ, величина, характеризующая быстроту вращения твердого тела. При равномерном вращении тела вокруг неподвижной оси абсолютная величина его угловой скорости w=Dj/Dt, где Dj приращение угла поворота за промежуток времени Dt … Современная энциклопедия

УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ — векторная величина, характеризующая быстроту вращения твердого тела. При равномерном вращении тела вокруг неподвижной оси абсолютная величина его угловой скорости , где приращение угла поворота за промежуток времени ?t … Большой Энциклопедический словарь

угловая скорость — Кинематическая мера вращательного движения тела, выражаемая вектором, равным по модулю отношению элементарного угла поворота тела к элементарному промежутку времени, за который совершается этот поворот, и направленным вдоль мгновенной оси… … Справочник технического переводчика

угловая скорость — векторная величина, характеризующая быстроту вращения твердого тела. При равномерном вращении тела вокруг неподвижной оси абсолютная величина его угловой скорости ω = Δφ/Δt, где Δφ приращение угла поворота за промежуток времени Δt. * * * УГЛОВАЯ … Энциклопедический словарь

угловая скорость — kampinis greitis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. angular speed; angular velocity vok. Winkelgeschwindigkeit, f rus. угловая скорость, f pranc. vitesse angulaire, f … Automatikos terminų žodynas

угловая скорость — kampinis greitis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vektorinis dydis, lygus kūno pasisukimo kampo pirmajai išvestinei pagal laiką: ω = dφ/dt; čia dφ – pasisukimo kampo pokytis, dt – laiko tarpas. Kai kūnas sukasi tolygiai … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

угловая скорость — kampinis greitis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. angular speed; angular velocity vok. Winkelgeschwindigkeit, f rus. угловая скорость, f pranc. vitesse angulaire, f … Fizikos terminų žodynas

Угловая скорость — величина, характеризующая быстроту вращения твёрдого тела. При равномерном вращении тела вокруг неподвижной оси численно его У. с. ω =Δφ/ Δt, где Δφ приращение угла поворота φ за промежуток времени Δt. В общем случае У. с. численно равна… … Большая советская энциклопедия

Угловой скоростью называется величина, численно равная скорости точек, расположенных от оси на расстоянии единицы длины.

При вращении тела вокруг неподвижной оси АВ каждая точка тела М описывает окружность, перпендикулярную к оси, центр Р которой лежит на оси.

Скорость точки M направлена нормально к плоскости МАВ в сторону вращения. Равномерное вращение точки характеризуется постоянной угловой скоростью.

Угловой скоростью тела называют отношение угла поворота к интервалу времени, в течение которого совершен этот поворот. Если угловую скорость обозначить через w, то:

Угловая скорость выражается в радианах в секунду (рад/с).

При равномерном вращении, когда известна угловая скорость в начальный момент времени t = 0, можно определить угол поворота тела за время t и тем самым положение точек тела:

За один период (промежуток времени Т, в течение которого тело совершает один оборот по окружности) угол поворота φ равен рад: = wT, откуда:

Связь угловой скорости с периодом Т и частотой вращения ν выражается соотношением:

А связь между линейной и угловой скоростями определяется соотношением:

Тестирование онлайн

Так как линейная скорость равномерно меняет направление, то движение по окружности нельзя назвать равномерным, оно является равноускоренным.

Угловая скорость

Выберем на окружности точку 1. Построим радиус. За единицу времени точка переместится в пункт 2. При этом радиус описывает угол. Угловая скорость численно равна углу поворота радиуса за единицу времени.

Период и частота

Период вращения T – это время, за которое тело совершает один оборот.

Частота вращение – это количество оборотов за одну секунду.

Частота и период взаимосвязаны соотношением

Связь с угловой скоростью

Линейная скорость

Каждая точка на окружности движется с некоторой скоростью. Эту скорость называют линейной. Направление вектора линейной скорости всегда совпадает с касательной к окружности. Например, искры из-под точильного станка двигаются, повторяя направление мгновенной скорости.

Рассмотрим точку на окружности, которая совершает один оборот, время, которое затрачено – это есть период T. Путь, который преодолевает точка – это есть длина окружности.

Центростремительное ускорение

При движении по окружности вектор ускорения всегда перпендикулярен вектору скорости, направлен в центр окружности.

Используя предыдущие формулы, можно вывести следующие соотношения

Точки, лежащие на одной прямой исходящей из центра окружности (например, это могут быть точки, которые лежат на спице колеса), будут иметь одинаковые угловые скорости, период и частоту. То есть они будут вращаться одинаково, но с разными линейными скоростями. Чем дальше точка от центра, тем быстрей она будет двигаться.

Закон сложения скоростей справедлив и для вращательного движения. Если движение тела или системы отсчета не является равномерным, то закон применяется для мгновенных скоростей. Например, скорость человека, идущего по краю вращающейся карусели, равна векторной сумме линейной скорости вращения края карусели и скорости движения человека.

Вращение Земли

Земля участвует в двух основных вращательных движениях: суточном (вокруг своей оси) и орбитальном (вокруг Солнца). Период вращения Земли вокруг Солнца составляет 1 год или 365 суток. Вокруг своей оси Земля вращается с запада на восток, период этого вращения составляет 1 сутки или 24 часа. Широтой называется угол между плоскостью экватора и направлением из центра Земли на точку ее поверхности.

Связь со вторым законом Ньютона

Согласно второму закону Ньютона причиной любого ускорения является сила. Если движущееся тело испытывает центростремительное ускорение, то природа сил, действием которых вызвано это ускорение, может быть различной. Например, если тело движется по окружности на привязанной к нему веревке, то действующей силой является сила упругости.

Если тело, лежащее на диске, вращается вместе с диском вокруг его оси, то такой силой является сила трения. Если сила прекратит свое действие, то далее тело будет двигаться по прямой

Как вывести формулу центростремительного ускорения

Рассмотрим перемещение точки на окружности из А в В. Линейная скорость равна vA и vB соответственно. Ускорение – изменение скорости за единицу времени. Найдем разницу векторов.

Разница векторов есть . Так как , получим

Движение по циклоиде*

В системе отсчета, связанной с колесом, точка равномерно вращается по окружности радиуса R со скоростью , которая изменяется только по направлению. Центростремительное ускорение точки направлено по радиусу к центру окружности.

Теперь перейдем в неподвижную систему, связанную с землей. Полное ускорение точки А останется прежним и по модулю, и по направлению, так как при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой ускорение не меняется. С точки зрения неподвижного наблюдателя траектория точки А — уже не окружность, а более сложная кривая (циклоида), вдоль которой точка движется неравномерно.

Мгновенная скорость определяется по формуле

Контрольно-измерительные материалы для проведения экспертизы освоения обучающимися программы МДК 04.01 «Технология обработки на металлорежущих станках»

38 и менее

70 и менее

2 (неудовлетворительно)

Контрольно-измерительные материалы для проведения экспертизы освоения обучающимися программы МДК 04.01 «Технология обработки на металлорежущих станках»

Вариант 1

Образовательное учреждение

«ИМТ  им. С. Н. Борина»

Группа

№ ______

Фамилия, имя

 

Задания

Баллы, max

  1. Расшифровать модель станка 6Н81Г

6-

Н-

8-

1-

Г-

5

2. Выбрать правильный ответ и закончить предложение:

Наибольший диаметр сверления сверлильного станка 2Н118Н

1.до 118 мм

2.до 20 мм

3.до18 мм

4.до 110 мм  

1

3. Выбрать правильный ответ и закончить предложение:

Передняя бабка круглошлифовального станка осуществляет:

1.движение продольной подачи

2.движения резания

3.вращение детали

4.движение поперечной подачи

1

4. Установить соответствие между основными узлами фрезерного станка и их назначением:

Узлы станка:

1Коробка скоростей

2.Станина

3.Хобот

Назначение:

А.Для передачи шпинделю станка различных чисел оборотов.

Б.Для поддержания при помощи серьги конус фрезерной оправки с фрезой.

В.Для крепления всех узлов и механизмов станка.

3

5. Выбрать правильный ответ:

Стойкость режущего инструмента (фрезы) зависит от:

  1. Скорости резания.
  2. Толщины среза
  3. Ширины среза
  4. Все выше перечисленное

1

6. Дополнить предложение:

Подготовка станка к изготовлению детали с заданной производительностью для обеспечения требуемой точности и шероховатости поверхности — называется

1

7.Указать процесс изображенный на рисунке 1

1. Установка дополнительной серьги

2. Выдвижение хобота и снятие серьги

3. Установка дополнительной серьги.

4.  Закрепление фрезы на оправке 

1

8.   Задача.

Посчитать на сколько делений нужно повернуть лимб поперечной подачи при обтачивании детали за 1 подход

D = 28  мм

d = 24 мм

цена одного деления лимба = 0.05 x D мм

 

1

9. Определить угол поворота                

1.       Формула

 

2.       Угол поворота

 

 

 

 

 

 
 

tgα=    °     ´

 

 

 

 

 

 

 

 

2

10. Установить последовательность закрепления фрезы на оправке:

1 установить фрезу

2 выдвинуть хобот

3 снять серьгу

4 вставить оправку в шпиндель станка

5 закрепить фрезу

6 надеть на оправку кольца и фрезу

6

11. Установить соответствие

Вид фрезерования

1.фрезерование неглубоких пазов

2.фрезерование глубоких пазов

Инструменты

А) дисковые пазовые фрезы с зубьями на цилиндрической части.

Б) трехсторонние дисковые фрезы.

2

3

12. Установить соответствие

Зенкеры подразделяются:

1) По методу крепления

2) По конструкции

3) По материалу и режущей части

А) быстрорежущие и твердосплавные

Б) цельные и сборные

В) хвостовые и насадные

13. Определить глубину резания, данные занести в таблицу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5

14. Установить соответствие между абразивными материалами и их применением.

Абразивные материалы                                Применение

1 Алмаз                                              А) для полирования камней                                 

2 Наждак                                            кости, древесины.

3. Пемза                                              Б) для изготовления

                                                            наждачных шкурок.

4 Гранат                                             В) для удаления старой 

                                                            краски, при обработке резины, 

                                                            кожи.

                                                            Г) для изготовления

                                                           алмазных кругов.

4

15. Указать назначение приспособления, изображенного на рисунке

1) Для закрепления заготовок на столе

2) Для закрепления круглых заготовок

3) Для обработки наклонных плоскостей

4) Для обработки многогранников  

                                                                               

1

16. Назовите углы резания при установке резца.

α –

β –

γ –

δ –

4

17. С помощью какого приспособления передается вращательное движение заготовке, закрепленной в центрах

1) люнет

2) хомутик

3) планшайба

 

1

18. Написать формулу, по которой производится расчет частоты вращения шпинделя

1

19.Указать, в каких единицах измерения измеряется частота вращения шпинделя

1) м/мин

2) мм

3) мин/об

4) об/мин

1

20. Какие центра позволяют избежать изнашивание центровых отверстий детали при работе с большими скоростями?

1) упорные

2) вращающиеся

1

21. Выбрать способ обработки конической поверхности если длина конуса 12 мм, угол уклона 30˚

1) смещение заднего центра 

2) поворотом верхней части суппорта

3) широким резцом.

1

22. При помощи какого приспособления крепится фреза с цилиндрическим хвостовиком.

1) переходная втулка

2) цанговый патрон

3) в отверстие шпинделя

1

23. Выбрать правильные ответы:

Причины, по которым отверстие уведено в сторону.

1)      неправильная заточка сверла

2)      завышенная подача

3)      недостаточное охлаждение

4)      отсутствие предварительного центрирования.

2

24. Выберите правильный ответ.

Уступы обрабатывают:

А. дисковыми фрезами;

Б. концевыми фрезами;

В. торцовыми фрезами;

       Г. цилиндрическими фрезами.

3

   

Критерии оценок

Баллы

Проценты

Отметка

46-52

90 — 100

5 (отлично)

42-46

80- 90

4 (хорошо)

38-42

70 — 80

3 (удовлетворительно)

38 и менее

70 и менее

2 (неудовлетворительно)

Контрольно-измерительные материалы для проведения экспертизы освоения обучающимися программы МДК 04.01 «Технология обработки на металлорежущих станках»

Вариант 1

Образовательное учреждение

«ИМТ  им. С. Н. Борина»

Группа

№ ______

Фамилия, имя

 

Задания

Баллы, max

  1. Расшифровать модель станка 6Н81Г

6-

Н-

8-

1-

Г-

5

2. Выбрать правильный ответ и закончить предложение:

Наибольший диаметр сверления сверлильного станка 2Н118Н

1.до 118 мм

2.до 20 мм

3.до18 мм

4.до 110 мм  

1

3. Выбрать правильный ответ и закончить предложение:

Передняя бабка круглошлифовального станка осуществляет:

1.движение продольной подачи

2.движения резания

3.вращение детали

4.движение поперечной подачи

1

4. Установить соответствие между основными узлами фрезерного станка и их назначением:

Узлы станка:

1Коробка скоростей

2.Станина

3.Хобот

Назначение:

А.Для передачи шпинделю станка различных чисел оборотов.

Б.Для поддержания при помощи серьги конус фрезерной оправки с фрезой.

В.Для крепления всех узлов и механизмов станка.

3

5. Выбрать правильный ответ:

Стойкость режущего инструмента (фрезы) зависит от:

  1. Скорости резания.
  2. Толщины среза
  3. Ширины среза
  4. Все выше перечисленное

1

6. Дополнить предложение:

Подготовка станка к изготовлению детали с заданной производительностью для обеспечения требуемой точности и шероховатости поверхности — называется

1

7.Указать процесс изображенный на рисунке 1

1. Установка дополнительной серьги

2. Выдвижение хобота и снятие серьги

3. Установка дополнительной серьги.

4.  Закрепление фрезы на оправке 

1

8.   Задача.

Посчитать на сколько делений нужно повернуть лимб поперечной подачи при обтачивании детали за 1 подход

D = 28  мм

d = 24 мм

цена одного деления лимба = 0.05 x D мм

 

1

9. Определить угол поворота                

1.       Формула

 

2.       Угол поворота

 

 

 

 

 

 
 

tgα=    °     ´

 

 

 

 

 

 

 

 

2

10. Установить последовательность закрепления фрезы на оправке:

1 установить фрезу

2 выдвинуть хобот

3 снять серьгу

4 вставить оправку в шпиндель станка

5 закрепить фрезу

6 надеть на оправку кольца и фрезу

6

11. Установить соответствие

Вид фрезерования

1.фрезерование неглубоких пазов

2.фрезерование глубоких пазов

Инструменты

А) дисковые пазовые фрезы с зубьями на цилиндрической части.

Б) трехсторонние дисковые фрезы.

2

3

12. Установить соответствие

Зенкеры подразделяются:

1) По методу крепления

2) По конструкции

3) По материалу и режущей части

А) быстрорежущие и твердосплавные

Б) цельные и сборные

В) хвостовые и насадные

13. Определить глубину резания, данные занести в таблицу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5

14. Установить соответствие между абразивными материалами и их применением.

Абразивные материалы                                Применение

1 Алмаз                                              А) для полирования камней                                 

2 Наждак                                            кости, древесины.

3. Пемза                                              Б) для изготовления

                                                            наждачных шкурок.

4 Гранат                                             В) для удаления старой 

                                                            краски, при обработке резины, 

                                                            кожи.

                                                            Г) для изготовления

                                                           алмазных кругов.

4

15. Указать назначение приспособления, изображенного на рисунке

1) Для закрепления заготовок на столе

2) Для закрепления круглых заготовок

3) Для обработки наклонных плоскостей

4) Для обработки многогранников  

                                                                               

1

16. Назовите углы резания при установке резца.

α –

β –

γ –

δ –

4

17. С помощью какого приспособления передается вращательное движение заготовке, закрепленной в центрах

1) люнет

2) хомутик

3) планшайба

 

1

18. Написать формулу, по которой производится расчет частоты вращения шпинделя

1

19.Указать, в каких единицах измерения измеряется частота вращения шпинделя

1) м/мин

2) мм

3) мин/об

4) об/мин

1

20. Какие центра позволяют избежать изнашивание центровых отверстий детали при работе с большими скоростями?

1) упорные

2) вращающиеся

1

21. Выбрать способ обработки конической поверхности если длина конуса 12 мм, угол уклона 30˚

1) смещение заднего центра 

2) поворотом верхней части суппорта

3) широким резцом.

1

22. При помощи какого приспособления крепится фреза с цилиндрическим хвостовиком.

1) переходная втулка

2) цанговый патрон

3) в отверстие шпинделя

1

23. Выбрать правильные ответы:

Причины, по которым отверстие уведено в сторону.

1)      неправильная заточка сверла

2)      завышенная подача

3)      недостаточное охлаждение

4)      отсутствие предварительного центрирования.

2

24. Выберите правильный ответ.

Уступы обрабатывают:

А. дисковыми фрезами;

Б. концевыми фрезами;

В. торцовыми фрезами;

       Г. цилиндрическими фрезами.

3

   

Критерии оценок

Баллы

Проценты

Отметка

46-52

90 — 100

5 (отлично)

42-46

80- 90

4 (хорошо)

38-42

70 — 80

3 (удовлетворительно)

38 и менее

70 и менее

2 (неудовлетворительно)

Контрольно-измерительные материалы для проведения экспертизы освоения обучающимися программы МДК 04.01 «Технология обработки на металлорежущих станках»

Вариант 1

Образовательное учреждение

«ИМТ  им. С. Н. Борина»

Группа

№ ______

Фамилия, имя

 

Задания

Баллы, max

  1. Расшифровать модель станка 6Н81Г

6-

Н-

8-

1-

Г-

5

2. Выбрать правильный ответ и закончить предложение:

Наибольший диаметр сверления сверлильного станка 2Н118Н

1.до 118 мм

2.до 20 мм

3.до18 мм

4.до 110 мм  

1

3. Выбрать правильный ответ и закончить предложение:

Передняя бабка круглошлифовального станка осуществляет:

1.движение продольной подачи

2.движения резания

3.вращение детали

4.движение поперечной подачи

1

4. Установить соответствие между основными узлами фрезерного станка и их назначением:

Узлы станка:

1Коробка скоростей

2.Станина

3.Хобот

Назначение:

А.Для передачи шпинделю станка различных чисел оборотов.

Б.Для поддержания при помощи серьги конус фрезерной оправки с фрезой.

В.Для крепления всех узлов и механизмов станка.

3

5. Выбрать правильный ответ:

Стойкость режущего инструмента (фрезы) зависит от:

  1. Скорости резания.
  2. Толщины среза
  3. Ширины среза
  4. Все выше перечисленное

1

6. Дополнить предложение:

Подготовка станка к изготовлению детали с заданной производительностью для обеспечения требуемой точности и шероховатости поверхности — называется

1

7.Указать процесс изображенный на рисунке 1

1. Установка дополнительной серьги

2. Выдвижение хобота и снятие серьги

3. Установка дополнительной серьги.

4.  Закрепление фрезы на оправке 

1

8.   Задача.

Посчитать на сколько делений нужно повернуть лимб поперечной подачи при обтачивании детали за 1 подход

D = 28  мм

d = 24 мм

цена одного деления лимба = 0.05 x D мм

 

1

9. Определить угол поворота                

1.       Формула

 

2.       Угол поворота

 

 

 

 

 

 
 

tgα=    °     ´

 

 

 

 

 

 

 

 

2

10. Установить последовательность закрепления фрезы на оправке:

1 установить фрезу

2 выдвинуть хобот

3 снять серьгу

4 вставить оправку в шпиндель станка

5 закрепить фрезу

6 надеть на оправку кольца и фрезу

6

11. Установить соответствие

Вид фрезерования

1.фрезерование неглубоких пазов

2.фрезерование глубоких пазов

Инструменты

А) дисковые пазовые фрезы с зубьями на цилиндрической части.

Б) трехсторонние дисковые фрезы.

2

3

12. Установить соответствие

Зенкеры подразделяются:

1) По методу крепления

2) По конструкции

3) По материалу и режущей части

А) быстрорежущие и твердосплавные

Б) цельные и сборные

В) хвостовые и насадные

13. Определить глубину резания, данные занести в таблицу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5

14. Установить соответствие между абразивными материалами и их применением.

Абразивные материалы                                Применение

1 Алмаз                                              А) для полирования камней                                 

2 Наждак                                            кости, древесины.

3. Пемза                                              Б) для изготовления

                                                            наждачных шкурок.

4 Гранат                                             В) для удаления старой 

                                                            краски, при обработке резины, 

                                                            кожи.

                                                            Г) для изготовления

                                                           алмазных кругов.

4

15. Указать назначение приспособления, изображенного на рисунке

1) Для закрепления заготовок на столе

2) Для закрепления круглых заготовок

3) Для обработки наклонных плоскостей

4) Для обработки многогранников  

                                                                               

1

16. Назовите углы резания при установке резца.

α –

β –

γ –

δ –

4

17. С помощью какого приспособления передается вращательное движение заготовке, закрепленной в центрах

1) люнет

2) хомутик

3) планшайба

 

1

18. Написать формулу, по которой производится расчет частоты вращения шпинделя

1

19.Указать, в каких единицах измерения измеряется частота вращения шпинделя

1) м/мин

2) мм

3) мин/об

4) об/мин

1

20. Какие центра позволяют избежать изнашивание центровых отверстий детали при работе с большими скоростями?

1) упорные

2) вращающиеся

1

21. Выбрать способ обработки конической поверхности если длина конуса 12 мм, угол уклона 30˚

1) смещение заднего центра 

2) поворотом верхней части суппорта

3) широким резцом.

1

22. При помощи какого приспособления крепится фреза с цилиндрическим хвостовиком.

1) переходная втулка

2) цанговый патрон

3) в отверстие шпинделя

1

23. Выбрать правильные ответы:

Причины, по которым отверстие уведено в сторону.

1)      неправильная заточка сверла

2)      завышенная подача

3)      недостаточное охлаждение

4)      отсутствие предварительного центрирования.

2

24. Выберите правильный ответ.

Уступы обрабатывают:

А. дисковыми фрезами;

Б. концевыми фрезами;

В. торцовыми фрезами;

       Г. цилиндрическими фрезами.

3

   

Критерии оценок

Баллы

Проценты

Отметка

46-52

90 — 100

5 (отлично)

42-46

80- 90

4 (хорошо)

38-42

70 — 80

3 (удовлетворительно)

38 и менее

70 и менее

2 (неудовлетворительно)

Контрольно-измерительные материалы для проведения экспертизы освоения обучающимися программы МДК 04.01 «Технология обработки на металлорежущих станках»

Вариант 1

Образовательное учреждение

«ИМТ  им. С. Н. Борина»

Группа

№ ______

Фамилия, имя

 

Задания

Баллы, max

  1. Расшифровать модель станка 6Н81Г

6-

Н-

8-

1-

Г-

5

2. Выбрать правильный ответ и закончить предложение:

Наибольший диаметр сверления сверлильного станка 2Н118Н

1.до 118 мм

2.до 20 мм

3.до18 мм

4.до 110 мм  

1

3. Выбрать правильный ответ и закончить предложение:

Передняя бабка круглошлифовального станка осуществляет:

1.движение продольной подачи

2.движения резания

3.вращение детали

4.движение поперечной подачи

1

4. Установить соответствие между основными узлами фрезерного станка и их назначением:

Узлы станка:

1Коробка скоростей

2.Станина

3.Хобот

Назначение:

А.Для передачи шпинделю станка различных чисел оборотов.

Б.Для поддержания при помощи серьги конус фрезерной оправки с фрезой.

В.Для крепления всех узлов и механизмов станка.

3

5. Выбрать правильный ответ:

Стойкость режущего инструмента (фрезы) зависит от:

  1. Скорости резания.
  2. Толщины среза
  3. Ширины среза
  4. Все выше перечисленное

1

6. Дополнить предложение:

Подготовка станка к изготовлению детали с заданной производительностью для обеспечения требуемой точности и шероховатости поверхности — называется

1

7.Указать процесс изображенный на рисунке 1

1. Установка дополнительной серьги

2. Выдвижение хобота и снятие серьги

3. Установка дополнительной серьги.

4.  Закрепление фрезы на оправке 

1

8.   Задача.

Посчитать на сколько делений нужно повернуть лимб поперечной подачи при обтачивании детали за 1 подход

D = 28  мм

d = 24 мм

цена одного деления лимба = 0.05 x D мм

 

1

9. Определить угол поворота                

1.       Формула

 

2.       Угол поворота

 

 

 

 

 

 
 

tgα=    °     ´

 

 

 

 

 

 

 

 

2

10. Установить последовательность закрепления фрезы на оправке:

1 установить фрезу

2 выдвинуть хобот

3 снять серьгу

4 вставить оправку в шпиндель станка

5 закрепить фрезу

6 надеть на оправку кольца и фрезу

6

11. Установить соответствие

Вид фрезерования

1.фрезерование неглубоких пазов

2.фрезерование глубоких пазов

Инструменты

А) дисковые пазовые фрезы с зубьями на цилиндрической части.

Б) трехсторонние дисковые фрезы.

2

3

12. Установить соответствие

Зенкеры подразделяются:

1) По методу крепления

2) По конструкции

3) По материалу и режущей части

А) быстрорежущие и твердосплавные

Б) цельные и сборные

В) хвостовые и насадные

13. Определить глубину резания, данные занести в таблицу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5

14. Установить соответствие между абразивными материалами и их применением.

Абразивные материалы                                Применение

1 Алмаз                                              А) для полирования камней                                 

2 Наждак                                            кости, древесины.

3. Пемза                                              Б) для изготовления

                                                            наждачных шкурок.

4 Гранат                                             В) для удаления старой 

                                                            краски, при обработке резины, 

                                                            кожи.

                                                            Г) для изготовления

                                                           алмазных кругов.

4

15. Указать назначение приспособления, изображенного на рисунке

1) Для закрепления заготовок на столе

2) Для закрепления круглых заготовок

3) Для обработки наклонных плоскостей

4) Для обработки многогранников  

                                                                               

1

16. Назовите углы резания при установке резца.

α –

β –

γ –

δ –

4

17. С помощью какого приспособления передается вращательное движение заготовке, закрепленной в центрах

1) люнет

2) хомутик

3) планшайба

 

1

18. Написать формулу, по которой производится расчет частоты вращения шпинделя

1

19.Указать, в каких единицах измерения измеряется частота вращения шпинделя

1) м/мин

2) мм

3) мин/об

4) об/мин

1

20. Какие центра позволяют избежать изнашивание центровых отверстий детали при работе с большими скоростями?

1) упорные

2) вращающиеся

1

21. Выбрать способ обработки конической поверхности если длина конуса 12 мм, угол уклона 30˚

1) смещение заднего центра 

2) поворотом верхней части суппорта

3) широким резцом.

1

22. При помощи какого приспособления крепится фреза с цилиндрическим хвостовиком.

1) переходная втулка

2) цанговый патрон

3) в отверстие шпинделя

1

23. Выбрать правильные ответы:

Причины, по которым отверстие уведено в сторону.

1)      неправильная заточка сверла

2)      завышенная подача

3)      недостаточное охлаждение

4)      отсутствие предварительного центрирования.

2

24. Выберите правильный ответ.

Уступы обрабатывают:

А. дисковыми фрезами;

Б. концевыми фрезами;

В. торцовыми фрезами;

       Г. цилиндрическими фрезами.

3

   

Критерии оценок

Баллы

Проценты

Отметка

46-52

90 — 100

5 (отлично)

42-46

80- 90

4 (хорошо)

38-42

70 — 80

3 (удовлетворительно)

38 и менее

70 и менее

2 (неудовлетворительно)

Частота вращения шпинделя: определение, ряды и график частот: определение, формула, расчет

Для обработки различных заготовок и получения конкретных изделия часто применяется фрезеровальное или токарное оборудование. Оно характеризуется просто огромным количество различных особенностей, среди которых отметим наличие шпинделя. Предназначение подобного узла заключается в креплении заготовки или инструмента на момент работы. Выделяют довольно большое количество различных параметров, которые должны учитываться.

Примером можно назвать то, что частота вращения шпинделя варьируется в достаточно большом диапазоне, выбирается в зависимости от области применения оборудования и многих других моментов. Самостоятельно определить частоту вращения шпинделя можно исключительно при проведении теоретических расчетов, фактический показатель указывается производителем оборудования в инструкции по эксплуатации. Рассмотрим подробнее то, как рассчитать скорость вращения шпинделя и какими особенностями обладает устанавливаемый узел на станках.

Определение частоты вращения

Часто определение частоты вращения шпинделя проводится при создании технологической карты получения того или иного изделия. Именно поэтому для определения точного значение нужно уделить внимание исходным данным. В большинстве случаев они выглядят следующим образом:

  1. Тип применяемого материала при создании заготовки. В большинстве случаев эта сталь, которая обладает определенным показателем твердости, а также пределом прочности. В большинстве случаев заготовка представлена углеродистой сталью, которая характеризуется относительно невысокой степенью обрабатываемости. Также могут использоваться различные цветные сплавы, а также чугун. От типа применяемого материала во многом зависит то, какая нагрузка должна оказываться на поверхность для снятия определенного слоя материала. Во многом именно тип материала определяет скорость вращения шпинделя, который выбирается во всех случаях обработки.
  2. Диаметр заготовки может варьироваться в достаточно широком диапазоне. При этом для расчета основных параметров учитывается величина припуска. Она разделяется на несколько проходов в зависимости от того, какой точности размеров и качества поверхности нужно добиться после механической обработки. Чаще всего точение разбивается на несколько основных операций: черновое, чистовое и финишное. При черновом, как правило, выбирается больший показатель снимаемого материала, за счет чего проводится уменьшение частоты вращения шпинделя. При чистовой обработке показатель может быть существенно повышен, так как нагрузка на основные элементы существенно снижается. Финишное резание позволяет получить низкую степень шероховатости, которая свойственна деталям, которые применяются при создании ответственных механизмов.
  3. Длина обрабатываемой детали имеет значение при выборе основных параметров резания. Это связано с тем, что обработка может проводится в несколько этапов. Слишком большая длина изделия определяет существенное повышение нагрузки на шпиндель и крепление режущего инструмента.
  4. Квалитет точности и требуемая шероховатость считаются важными параметрами, которые оказывают влияние на число оборотов шпинделя. Высокую точность можно достигнуть исключительно при выборе высокой скорости вращения шпинделя и применении более современного оборудования. Наиболее высокий показатель квалитета точности можно достигнуть при применении станков с ЧПУ, так как их конструкция характеризуется высокой жесткостью и точностью позиционирования отдельных узлов относительно друг друга.

Для определения рассматриваемого показателя применяется формула, которая выглядит следующим образом: n=1000V/nd. Приведенная выше информация указывает на то, что частота вращения во многом зависит от диаметра и скорости резания, определяется в самых различных случаях.

Измеряется рассматриваемый показатель в единице, которая определяет число сделанных оборотов в минуту. Эта единица считается мировой, применяется в большинстве случаев и может переводится в другие. При расчетах редко получается точный результат, поэтому берется приближенный параметр из таблицы.

Расчет режима резания вызывает довольно много трудностей при отсутствии требующейся информации. Основными параметрами можно назвать следующее:

  1. Для начала уделяется внимание типу подходящего режущего инструмента, его материалу и геометрическим параметрам. В продаже встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения инструментов, поэтому выбору следует уделять довольно много внимания. Режущая часть часто изготавливается из быстрорежущей стали, но также есть варианты исполнения, кромка которых представлена твердым износостойким сплавом. На токарном станке устанавливаются резцы, режущая кромка которых может повторять различную форму. Примером можно назвать проходные, отрезные резцы, а также варианты исполнения, предназначенные для получения канавок. Куда более сложная характерна для фрез, которые могут применяться для получения плоской поверхности. При непосредственном выборе инструмента рекомендуется проводить его визуальный осмотр, так как дефекты могут стать причиной повреждения инструмента и его быстрого износа, возникновения многих других проблем.
  2. Следующий шаг заключается в непосредственном выборе подходящего станка для получения детали. В этом случае не стоит забывать о том, что все оборудование может работать при определенном диапазоне вращения шпинделя. Кроме этого, выбор проводится в зависимости от типа проводимой работы. Примером можно назвать то, что токарное оборудование может проводить лишь наружное точение, а также отрезание и расстачивание и некоторые другие работы. Весьма сложной задачей можно назвать нарезание резьбы, для чего также проводится выбор частоты вращения. Для получения корпусных деталей, сверления и других подобных операций часто выбирается фрезеровальное оборудование, работа которого возможна от блока числового программного управления. На сегодняшний день проводится выпуск достаточно большого количества различных моделей станков, некоторые из них могут устанавливаться в домашней мастерской и при этом имеют достаточно широкий диапазон частоты вращения.
  3. Следует провести расчет режимов резания. Наиболее важными параметрами можно назвать скорость резания, величина подачи и многие другие моменты. Технологическая карта, как правило, представлена чертежом с режимами резания, которые выведены в отдельной таблице. В подобном случае также проводится указание показателя частоты вращения шпинделя, который выбирается с рекомендуемого диапазона. Частота вращения шпинделя – параметр, который определяет многое на момент обработки: степень нагрева кромки, ее износа, производительность оборудования и многое другое. Все оборудование может работать при определенной частоте вращения, которая выбирается путем выбора соответствующего режима резания. Основные параметры рассчитываются при применении определенных формул, которые можно встретить в самой различной технической документации.
  4. Рекомендуется также проводить проверку выбранных режимов резания. При этом проводится расчет мощности привода, прочность механизма подач, уделяется внимание прочности державки и пластинки твердого сплава. Не стоит забывать о том, что неправильный выбор основных параметров становится причиной не только получения низкокачественного изделия, но и износу основных узлов. Подобные расчеты проводятся исключительно с учетом технических особенностей оборудования, а также выбранной оснастки.
  5. Наиболее важным параметром принято считать также количество времени, которое требуется для выполнения конкретной операции. Этот показатель применяется для определения производительности и себестоимости изделия. Наименьший параметр характерен для станков с ЧПУ, так как они могут работать при высоких показателях частоты вращения шпинделя, а на перемещение основных узлов уходит минимальное количество времени. Именно поэтому подобное оборудование устанавливается в случае, когда нужно достигнуть высокий параметр производительности.

Заключительный этап связан с проверкой эффективности выбранного режима резания, а также правильности подобранного обрабатывающего оборудования.

При отсутствии основной информации рассчитать частоту вращения шпинделя об/мин практически невозможно. Однако, прибора, который позволит определить значение с высокой точностью, практически нет. Единица измерения определенного шпинделя может переводится в другие значения, к примеру, количество оборотов в течение минуты или часа.

Важно учитывать тот момент, что количеству оборотов будут соответствовать определенные условия обработки заготовки. К примеру, слишком высокое значение становится причиной повреждения инструмента, при слишком малом добиться требуемых параметров будет практически невозможно.

Скорость вращения шпинделя

При рассмотрении формулы, которая применяется для расчетов частоты вращения шпинделя, уделяется внимание скорости. Она также должна выбираться в зависимости от определенных условий эксплуатации оборудования. Для расчета скорости вращения -шпинделя станка может применяться формула: v=пdn/1000.

Скорость вращения токарного станка по металлу используется в качестве показателя скорости резания. От него зависит следующее:

  1. Производительность труда. Стоимость изделия во многом зависит от того, сколько времени было потрачено на его получение. Для повышений производительности труда следует существенно повысить значение скорости резания. Однако это не всегда можно провести, так как слишком высокий показатель может привести к серьезным проблемам, к примеру, нагреву инструмента или износу основной части.
  2. Шероховатость получаемой поверхности также варьирует в большом диапазоне. С увеличением скорости резания можно существенно повысить качество готового изделия. Поэтому высокие значения применяются в большинстве случаев при чистовом точении.

Выбор определенного показателя скорости вращения шпинделя проводится в зависимости от возможностей применяемого оборудования. Слишком высокий показатель нельзя устанавливать по причине того, что подобная эксплуатация оборудования приводит к сильному износу.

В заключение отметим, что неправильный расчет частоты вращения может привести к весьма тяжелым последствиям. Это связано с возможностью износа привода, а также других элементов. Не рекомендуется выбирать максимальные показателе частоты вращения и скорости резания, так как это может привести к повышенному износу и возможности износа применяемого инструмента.

Скорость — Единицы измерения — Edexcel — GCSE Maths Revision — Edexcel

Скорость — это мера того, насколько быстро что-то движется.

Скорость объекта — это то, как далеко объект перемещается за одну единицу времени. Формула для вычисления скорости:

\ [\ text {speed} = \ frac {\ text {distance}} {\ text {time}} \]

Самыми распространенными единицами измерения скорости являются метры в секунду (м / с ), километров в час (км / ч) и миль в час (миль / ч).

В обычном автомобильном путешествии скорость автомобиля будет меняться.Расстояние, разделенное на время, вычислит среднюю скорость автомобиля.

Пример

Автомобиль преодолевает 120 миль за 2 часа 30 минут. Рассчитайте среднюю скорость автомобиля в милях в час.

\ [\ text {Средняя скорость} = \ frac {\ text {distance}} {\ text {time}} \]

Единицы измерения скорости — мили в час, поэтому время должно быть в часах.

В часе 60 минут. 30 минут — это полчаса.

Общее время в пути 2.5 часов.

\ [\ text {Средняя скорость} = \ frac {120} {2.5} \]

Средняя скорость 48 миль в час.

Формулу скорости можно изменить, чтобы рассчитать затраченное время или пройденное расстояние.

\ [\ text {Distance} = \ text {speed} \ times \ text {time} \]

\ [\ text {Time} = \ frac {\ text {distance}} {\ text {speed}} \]

Вопрос

Лаура проходит 17 км со средней скоростью 4,25 км / ч. Подсчитайте, сколько времени ей потребовалось, чтобы завершить путешествие.

Показать ответ

\ [\ text {Time} = \ frac {\ text {distance}} {\ text {средняя скорость}} \]

\ [\ text {Time} = \ frac {17} {4.25} \]

Время = 4 часа (единицы скорости — км / ч, поэтому время измеряется в часах)

Скорость и скорость

Скорость и скорость

Скорость — это то, насколько быстро что-то движется.

Velocity — это скорость с направлением .

Говоря, что собака Ариэль бежит со скоростью 9 км / ч, (километров в час) — это скорость.

Но сказать, что он бежит 9 км / ч на запад — это скорость.

Скорость Скорость
Имеет: звездная величина звездная величина и направление
Пример: 60 км / ч 60 км / ч Север
Пример: 5 м / с 5 м / с вверх

Представьте, что что-то движется вперед и назад очень быстро: у него высокая скорость, но низкая (или нулевая) скорость.

Скорость

Скорость измеряется как расстояние, пройденное с течением времени.

Скорость = Расстояние Время

Пример: автомобиль проезжает 50 км за час.

Его средняя скорость 50 км в час (50 км / ч)

Скорость = Расстояние Время знак равно 50 км 1 час

Мы также можем использовать эти символы:

Скорость = Δs Δt

Где Δ (« Delta ») означает «изменение», а

  • s означает расстояние («s» для «пробела»)
  • т означает время

Пример: вы пробегаете 360 м за 60 секунд.

Скорость = Δs Δt

= 360 м 60 секунд

= 6 месяцев 1 секунда

Итак, ваша скорость составляет 6 метров в секунду (6 м / с).

Квартир

Скорость обычно измеряется в:

  • метр в секунду (м / с или мс -1 ), или
  • км / ч (км / ч или км ч -1 )

км — это 1000 м, а в часе 3600 секунд, поэтому мы можем преобразовать следующим образом (см. Метод преобразования единиц, чтобы узнать больше):

1 метр 1 с × 1 км 1000 кв.м × 3600 с 1 ч знак равно 3600 м · км · с 1000 с · м · ч знак равно 3.6 км 1 ч

Так 1 м / с равна 3,6 км / ч

Пример: Что такое 20 м / с в км / ч?

20 м / с × 3,6 км / ч 1 м / с = 72 км / ч

Пример: Что такое 120 км / ч в м / с?

120 км / ч × 1 м / с 3,6 км / ч = 33,333 … м / с

Средняя и мгновенная скорость

В приведенных примерах вычисляется средняя скорость : как далеко что-то перемещается за период времени.

Но со временем скорость может измениться. Автомобиль может ехать быстрее и медленнее, может даже останавливаться на светофоре.

Итак, существует также мгновенная скорость : скорость в момент времени во времени. Мы можем попытаться измерить его, используя очень короткий промежуток времени (чем короче, тем лучше).

Пример: Сэм использует секундомер и измеряет 1,6 секунды, когда машина проезжает между двумя столбами на расстоянии 20 м друг от друга. Что такое мгновенная скорость

?

Что ж, мы не знаем точно, так как машина могла ускоряться или замедляться в течение этого времени, но мы можем оценить:

20 метров 1.6 с = 12,5 м / с = 45 км / ч

Это действительно все еще средняя, ​​но близкая к мгновенной скорости.

Постоянная скорость

Когда скорость не меняется, это постоянная .

Для постоянной скорости средняя и мгновенная скорости одинаковы.

Скорость

Velocity — это скорость с направлением .

На самом деле это вектор …

… поскольку он имеет звездную величину и направление

Поскольку направление важно, скорость использует смещение вместо расстояния:

Скорость = Расстояние Время

Скорость = Рабочий объем Время в направлении.

Пример: вы идете от дома до магазина за 100 секунд, какова ваша скорость и какова ваша скорость?

Скорость = 220 кв.м 100 с = 2,2 м / с

Скорость = 130 кв.м 100 с Восток = 1,3 м / с Восток

Вы забыли свои деньги, поэтому поворачиваетесь и возвращаетесь домой еще через 120 секунд: какова ваша скорость и скорость туда и обратно?

Общее время 100 с + 120 с = 220 с:

Скорость = 440 кв.м 220 с = 2.0 м / с

Скорость = 0 м 220 с = 0 м / с

Да, скорость равна нулю, когда вы закончили там, где начали.

Узнайте больше на Vectors.

Родственник

Движение относительно. Когда мы говорим, что что-то «покоится» или «движется со скоростью 4 м / с», мы забываем сказать «относительно меня» или «относительно земли» и т. Д.

Подумайте вот о чем: вы действительно стоите на месте? Вы находитесь на планете Земля, которая вращается со скоростью 40 075 км в день (около 1675 км / ч или 465 м / с) и движется вокруг Солнца со скоростью около 100 000 км / ч, которое само движется через Галактику.

В следующий раз, когда вы будете гулять, представьте, что вы неподвижны, и это мир движется у вас под ногами. Чувствует себя прекрасно.

Это все относительно!

Что такое скорость и как ее вычислить

Что такое скорость
  • Когда мы говорим, что тело движется быстро (или медленно), мы имеем в виду его скорость.
  • Скорость объекта определяется как расстояние, пройденное им за единицу времени.
    . Единица измерения скорости в системе СИ — метр в секунду (м / с).
  • Следовательно, объект, который движется быстрее, преодолевает большее расстояние за секунду (единицу времени) по сравнению с объектом, который движется медленнее.

Различные единицы скорости

В зависимости от потребности и контекста скорость измеряется в разных единицах. Как вы уже знаете, единица измерения скорости в системе СИ — метр в секунду. Еще одна часто используемая единица измерения — километр в час (км / ч). Когда мы говорим о скорости самолетов и автомобилей, правильнее было бы использовать км / ч, чем м / с.Давайте посмотрим, как можно выразить скорость школьного автобуса (приведенного в примере 1) в км / ч.
Скорость в км / ч
Расстояние, пройденное автобусом = 7200 м
Пройденное расстояние в километрах = 7200 ÷ 1000 = 7,2 км
Затраченное время = 1800 с
Время в часах = 1800 ÷ 3600 = 0,5 ч
Следовательно, скорость автобус = 7,2 ÷ 0,5 = 14,4 км / ч

Скорость в м / с можно легко преобразовать в км / ч, разделив ответ в м / с на 5/18 или умножив на 18/5. Вы знаете, как мы это получили?
1 км = 1000 м
1 ч = 3600 с
1 км / ч = 1000 м / 3600 с
= 5/18 м / с

Когда автомобиль (или любое другое транспортное средство) движется, интересно найти как быстро он движется.Вы видели счетчик, установленный в автомобиле? В автомобиле счетчик устанавливается на приборной панели, а в скутерах и мотоциклах — сверху. Он используется для отображения скорости и расстояния, пройденного автомобилем. Прибор / измеритель скорости автомобиля называется спидометром . Расстояние, пройденное автомобилем, отображается прибором под названием одометр . Оба они обычно подходят друг к другу. Эти инструменты будут показывать скорость и пройденное расстояние одновременно.

Скорость и расстояние, пройденное транспортным средством

Расчет скорости

Шрейя, Рональд, Сабина и Кирит участвовали в гонке. Им потребовалось 20, 22, 25 и 28 секунд соответственно, чтобы добраться до финиша. Как вы думаете, кто бежал быстрее всех, а кто — медленнее?
Мы можем вычислить скорость объекта, если знаем расстояние, которое он проходит за заданный промежуток времени. Посмотрим, как это делается.

В приведенном выше примере, допустим, это был забег на 100 метров.Шрея пробежала дистанцию ​​за 20 с. Какая скорость у Шреи? Поскольку скорость — это расстояние, пройденное за единицу времени, скорость Шреи можно рассчитать, разделив пройденное ею расстояние на время, которое она потратила, чтобы преодолеть это расстояние.
Следовательно, скорость Шреи равна
\ (\ frac {\ text {Пройденное расстояние}} {\ text {Время, затраченное на преодоление расстояния}} = \ frac {\ text {100 м}} {\ text {20 с}} = 5 ~ \ text {m / s} \)
Аналогичным образом вычислите скорость Рональда, Сабины и Кирита.
Рассмотрим еще один пример.

Пример 1: Школьный автобус преодолевает расстояние 7200 м за 1800 с.Рассчитайте его скорость.
Решение: Мы знаем, что скорость определяется как пройденное расстояние, разделенное на затраченное время.
Дано: Расстояние, пройденное автобусом = 7200 м
Затраченное время = 1800 с
\ (\ text {Скорость} = \ frac {\ text {Пройденное расстояние}} {\ text {Время затрачено}} \)
\ (= \ frac {\ text {7200 m}} {\ text {1800 s}} = 4 ~ \ text {m / s} \)

На практике очень немногие объекты долго перемещаются с постоянной скоростью. Ваш школьный автобус может много раз ускоряться и замедляться по дороге в школу.Для расчета скорости в таких случаях мы используем понятие средней скорости. Средняя скорость определяется как общее пройденное расстояние, разделенное на общее время, затраченное на прохождение этого расстояния.

Что такое скорость в физике?

Скорость определяется как векторное измерение скорости и направления движения. Проще говоря, скорость — это скорость, с которой что-то движется в одном направлении. Скорость автомобиля, движущегося на север по главной автомагистрали, и скорость запуска ракеты в космос можно измерить с помощью скорости.

Как вы могли догадаться, скалярная (абсолютная величина) величина вектора скорости — это скорость движения. В терминах исчисления скорость — это первая производная положения по времени. Вы можете рассчитать скорость, используя простую формулу, которая включает скорость, расстояние и время.

Формула скорости

Самый распространенный способ вычисления постоянной скорости объекта, движущегося по прямой линии, — это использовать эту формулу:

r = d / t
  • r — скорость или скорость (иногда обозначается как v для скорости)
  • d — пройденное расстояние
  • t — время, необходимое для завершения движения

Единицы скорости

Единицы измерения скорости в системе СИ (международные) — м / с (метры в секунду), но скорость также может быть выражена в любых единицах измерения расстояния за время.Другие единицы измерения включают мили в час (миль / ч), километры в час (км / ч) и километры в секунду (км / с).

Скорость, скорость и ускорение

Скорость, скорость и ускорение связаны друг с другом, хотя представляют собой разные измерения. Будьте осторожны, чтобы не путать эти значения друг с другом.

  • Скорость , согласно ее техническому определению, является скалярной величиной, которая указывает скорость движения на расстояние за время. Единицы измерения — длина и время.Другими словами, скорость — это мера расстояния, пройденного за определенный промежуток времени. Скорость часто описывают просто как расстояние, пройденное за единицу времени. Это скорость движения объекта.
  • Скорость — это векторная величина, которая указывает смещение, время и направление. В отличие от скорости, скорость измеряет смещение, — векторную величину, указывающую разницу между конечным и начальным положением объекта. Скорость измеряет расстояние, скалярную величину, которая измеряет общую длину пути объекта.
  • Ускорение определяется как векторная величина, которая указывает скорость изменения скорости. Он имеет размеры длины и времени во времени. Ускорение часто называют «ускорением», но на самом деле оно измеряет изменения скорости. В автомобиле можно каждый день испытывать ускорение. Вы нажимаете на педаль газа, и машина разгоняется, увеличивая скорость.

Почему скорость имеет значение

Скорость измеряет движение, начавшееся в одном месте и направленное в другое место.Практическое применение скорости безгранично, но одна из наиболее распространенных причин для измерения скорости — это определение того, как быстро вы (или что-либо в движении) прибудете в пункт назначения из заданного места.

Скорость позволяет создавать расписания для путешествий, что является распространенным типом физических задач, которые ставят перед студентами. Например, если поезд отправляется с Пенсильванского вокзала в Нью-Йорке в 14:00. и вы знаете скорость, с которой поезд движется на север, вы можете предсказать, когда он прибудет на Южный вокзал в Бостоне.

Пример задачи о скорости

Чтобы понять скорость, рассмотрим пример задачи: студент-физик роняет яйцо с очень высокого здания. Какова скорость яйца через 2,60 секунды?

Самая сложная часть решения для скорости в такой физической задаче, как эта, — это выбрать правильное уравнение и подставить правильные переменные. В этом случае для решения проблемы следует использовать два уравнения: одно для определения высоты здания или расстояния, на которое проходит яйцо, а второе — для определения конечной скорости.

Начните со следующего уравнения для расстояния, чтобы узнать, какой высоты было здание:

d = v I * t + 0,5 * a * t 2

где d — расстояние, v I — начальная скорость, t — время, а a — ускорение (которое представляет силу тяжести, в данном случае при -9,8 м / с / с). Подключите свои переменные, и вы получите:

d = (0 м / с) * (2,60 с) + 0,5 * (- 9,8 м / с 2 ) (2.60 с) 2
d = -33,1 м
(отрицательный знак указывает направление вниз)

Затем вы можете вставить это значение расстояния, чтобы найти скорость, используя окончательное уравнение скорости:

v f = v i + a * t

где v f — конечная скорость, v i — начальная скорость, a — ускорение и t — время. Вам нужно найти конечную скорость, потому что объект ускоряется на своем пути вниз.Поскольку яйцо было брошено, а не брошено, начальная скорость была 0 (м / с).

v f = 0 + (-9,8 м / с 2 ) (2,60 с)
v f = -25,5 м / с

Итак, скорость яйца через 2,60 секунды составляет -25,5 метра в секунду. Скорость обычно указывается как абсолютное значение (только положительное), но помните, что это векторная величина, которая имеет направление, а также величину. Обычно движение вверх обозначается положительным знаком, а движение вниз — отрицательным, просто обратите внимание на ускорение объекта (отрицательное = замедление и положительное = ускорение).

Время, скорость и скорость | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните взаимосвязь между мгновенной скоростью, средней скоростью, мгновенной скоростью, средней скоростью, смещением и временем.
  • Рассчитайте скорость и скорость с учетом начального положения, начального времени, конечного положения и конечного времени.
  • Постройте график зависимости скорости от времени с учетом графика положения от времени.время.
  • Расскажите о графике зависимости скорости от времени.

Движение — это нечто большее, чем расстояние и смещение. Такие вопросы, как: «Сколько времени занимает пешая гонка?» и «Какая была скорость бегуна?» невозможно ответить без понимания других концепций. В этом разделе мы добавляем определения времени, скорости и скорости, чтобы расширить наше описание движения.

Как обсуждалось в разделе «Физические величины и единицы», наиболее фундаментальные физические величины определяются тем, как они измеряются.Так обстоит дело со временем. Каждое измерение времени включает в себя измерение изменения некоторой физической величины. Это может быть число на цифровых часах, сердцебиение или положение Солнца на небе. В физике время определяется просто: время, — это изменение, , или интервал, в течение которого происходит изменение. Невозможно знать, что время прошло, если что-то не изменится.

Время или изменение калибруется путем сравнения со стандартом. Единицей измерения времени в системе СИ является секунда, сокращенно с.Мы можем, например, наблюдать, что некий маятник совершает полный оборот каждые 0,75 с. Затем мы могли бы использовать маятник для измерения времени, считая его колебания или, конечно, подключая маятник к часовому механизму, который регистрирует время на циферблате. Это позволяет нам не только измерить количество времени, но и определить последовательность событий.

Как время соотносится с движением? Обычно нас интересует время, затраченное на конкретное движение, например, сколько времени требуется пассажиру самолета, чтобы добраться от своего места до задней части самолета.Чтобы найти истекшее время, мы отмечаем время в начале и в конце движения и вычитаем два. Например, лекция может начаться в 11:00 утра. и закончится в 11:50 утра, чтобы прошедшее время составило 50 минут. Истекшее время Δ t — разница между временем окончания и временем начала,

Δ т = т f т 0 ,

, где Δ t — изменение во времени или прошедшее время, t f — время в конце движения, а t 0 — время в начале движения.(Как обычно, символ дельты, Δ, означает изменение количества, которое следует за ним.)

Жизнь проще, если время начала t 0 принять равным нулю, как при использовании секундомера. Если бы мы использовали секундомер, он просто показывал бы ноль в начале лекции и 50 минут в конце. Если t 0 = 0, то Δ t = t f t .

В этом тексте для простоты

  • движение начинается в момент времени, равный нулю ( t 0 = 0)
  • символ t используется для истекшего времени, если не указано иное (Δ t = t f t )

Ваше понятие скорости, вероятно, совпадает с ее научным определением.Вы знаете, что если у вас есть большое смещение за небольшой промежуток времени, у вас есть большая скорость, и эта скорость выражается в единицах расстояния, разделенных на время, таких как мили в час или километры в час.

Средняя скорость

Средняя скорость — это смещение (изменение положения), деленное на время перемещения ,

[латекс] \ bar {v} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t} = \ frac {{x} _ {f} — {x} _ {0}} {{t} _ {f} — {t} _ {0}} [/ latex],

, где [latex] \ bar {v} [/ latex] — это средняя скорость , (обозначенная полосой над v ), Δ x — изменение положения (или смещения), а x f и x 0 — конечная и начальная позиции временами t f и t 0 соответственно.Если время пуска t 0 принять равным нулю, то средняя скорость будет просто

[латекс] \ bar {v} = \ frac {\ Delta x} {t} [/ latex].

Обратите внимание, что это определение указывает, что скорость является вектором, потому что смещение — это вектор . У него есть и величина, и направление. Единица измерения скорости в системе СИ — это метры в секунду или м / с, но широко используются многие другие единицы, такие как км / ч, миль / ч (также обозначаются как мили в час) и см / с. Предположим, например, что пассажиру самолета потребовалось 5 секунд, чтобы переместиться на −4 м (отрицательный знак указывает, что смещение происходит в сторону задней части самолета).Его средняя скорость будет

.

[латекс] \ bar {v} = \ frac {\ Delta x} {t} = \ frac {-4 \ text {m}} {5 \ text {s}} = — \ text {0,8 м / с. } [/ латекс]

Знак минус указывает, что средняя скорость также направлена ​​к задней части самолета.

Однако средняя скорость объекта ничего не говорит нам о том, что с ним происходит между начальной и конечной точками. Например, мы не можем сказать по средней скорости, останавливается ли пассажир самолета на мгновение или отступает назад, прежде чем он уйдет в заднюю часть самолета.Чтобы получить более подробную информацию, мы должны рассмотреть меньшие сегменты поездки за меньшие промежутки времени.

Чем меньше временные интервалы, учитываемые в движении, тем детальнее информация. Когда мы доводим этот процесс до его логического завершения, у нас остается бесконечно малый интервал. В течение такого интервала средняя скорость становится мгновенной скоростью или скоростью в определенный момент . Например, автомобильный спидометр показывает величину (но не направление) мгновенной скорости автомобиля.(Полиция выдает билеты на основе мгновенной скорости, но при расчете того, сколько времени потребуется, чтобы добраться из одного места в другое во время поездки, вам нужно использовать среднюю скорость.) Мгновенная скорость v — это средняя скорость при заданной скорости. конкретный момент времени (или бесконечно малый интервал времени).

Математически, нахождение мгновенной скорости v в точный момент времени t может включать определение предела, операцию вычисления, выходящую за рамки этого текста.Однако во многих случаях мы можем найти точные значения мгновенной скорости без расчетов.

В обиходе большинство людей используют термины «скорость» и «скорость» как синонимы. В физике, однако, они не имеют одинакового значения и представляют собой разные концепции. Одно из основных различий заключается в том, что скорость не имеет направления. Таким образом, скорость является скаляром . Так же, как нам нужно различать мгновенную скорость и среднюю скорость, нам также необходимо различать мгновенную скорость и среднюю скорость.

Мгновенная скорость — величина мгновенной скорости. Например, предположим, что пассажир самолета в один момент времени имел мгновенную скорость -3,0 м / с (минус означает направление к задней части самолета). При этом его мгновенная скорость составляла 3,0 м / с. Или предположим, что однажды во время похода по магазинам ваша мгновенная скорость составляет 40 км / ч на север. Ваша мгновенная скорость в этот момент будет 40 км / ч — такая же величина, но без указания направления.Однако средняя скорость сильно отличается от средней скорости. Средняя скорость — это пройденное расстояние, разделенное на затраченное время.

Мы отметили, что пройденное расстояние может быть больше перемещения. Таким образом, средняя скорость может быть больше средней скорости, которая представляет собой смещение, деленное на время. Например, если вы едете в магазин и возвращаетесь домой через полчаса, а одометр вашего автомобиля показывает, что общее пройденное расстояние составило 6 км, то ваша средняя скорость составила 12 км / ч. Однако ваша средняя скорость была равна нулю, потому что ваше смещение в оба конца равно нулю.(Смещение — это изменение положения и, таким образом, равно нулю для поездки туда и обратно.) Таким образом, средняя скорость равна , а не , просто величина средней скорости.

Другой способ визуализировать движение объекта — использовать график. График положения или скорости как функции времени может быть очень полезным. Например, для этой поездки в магазин графики положения, скорости и зависимости скорости от времени показаны на рисунке 4. (Обратите внимание, что на этих графиках изображена очень упрощенная модель поездки.Мы предполагаем, что скорость постоянна во время поездки, что нереально, учитывая, что мы, вероятно, остановимся в магазине. Но для простоты мы смоделируем его без остановок и изменений скорости. Мы также предполагаем, что маршрут между магазином и домом является совершенно прямой линией.)

Линейный преобразователь скорости и скорости

• Стандартные преобразователи единиц измерения • Определения единиц измерения • Онлайн-преобразователи единиц измерения

Определения единиц для преобразователя линейной скорости и скорости

Конвертер длины и расстоянияПреобразователь массыКонвертер объема сухого воздуха и общих измерений при варкеПреобразователь площадиПреобразователь объёма и общего измерения при варкеПреобразователь температурыПреобразователь давления, напряжения, модуля ЮнгаПреобразователь энергии и работыПреобразователь силыПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный конвертер скорости и скоростиКонвертер угла Хранение данныхКурсы обмена валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаПреобразователь момента инерцииПреобразователь момента силыКонвертер крутящего моментаПреобразователь удельной энергии, теплоты сгорания (на единицу температуры) Преобразователь интерваловКонвертер коэффициента теплового расширенияПреобразователь теплового сопротивленияПреобразователь теплопроводности Конвертер удельной теплоемкости terПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаПреобразователь коэффициента теплопередачиКонвертер объемного расходаПреобразователь массового расходаМолярный расходомерКонвертер массового потока Конвертер скорости передачиКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиКонвертер яркостиКонвертер яркостиКонвертер разрешения цифрового изображенияПреобразователь частоты и длины волныОптическая мощность (диоптрия) в преобразователь фокусного расстоянияПреобразователь оптической мощности (диоптрия) в увеличение (X) Конвертер электрического заряда Конвертер плотности зарядаКонвертер плотности поверхностного зарядаКонвертер объёмной плотности заряда Конвертер электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимостиПреобразователь электрической проводимостиПреобразователь емкостиПреобразователь индуктивностиПреобразователь реактивной мощности переменного токаПреобразователь единиц магнитного поля в ваттах и ​​дБм Конвертер плотности потока Конвертер мощности поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности дозы полного ионизирующего излученияРадиоактивность.Конвертер радиоактивного распада Конвертер радиоактивного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифрового изображения Конвертер единиц измерения объема древесиныКалькулятор молярной массыПериодическая таблица

метр в секунду

A метр в секунду (м / с, м · с⁻¹) — это производная единица СИ как для скорости (скалярное значение), так и для скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество метров, пройденных за одну секунду.

метр / час

метр в час (м / ч, м · ч⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество метров, пройденных за один час.

метров в минуту

Метр в минуту (м / мин, м · мин⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество метров, пройденных за одну минуту.

километров в час

километра в час (км / ч, км · ч⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество километров, пройденных за один час.

километров в минуту

километров в минуту (км / мин, км · мин⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество километров, пройденных за одну минуту.

километров в секунду

километров в секунду (км / с, км · с⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество километров, пройденных за одну секунду.

сантиметр / час

сантиметр в час (см / ч, см · ч⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество сантиметров, пройденное за один час.

сантиметр в минуту

сантиметр в минуту (см / мин, см · мин⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество сантиметров, пройденное за одну минуту.

сантиметр в секунду

сантиметр в секунду (см / с, см · с⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление).Он определяется как количество сантиметров, пройденное за одну секунду.

миллиметр / час

миллиметр в час (мм / ч, мм · ч⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество миллиметров, пройденных за один час.

миллиметр в минуту

миллиметр в минуту (мм / мин, мм · мин⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление).Он определяется как количество миллиметров, пройденных за одну минуту.

миллиметр в секунду

миллиметр в секунду (мм / с, км · с⁻¹) — это метрическая единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление). Он определяется как количество миллиметров, пройденных за одну секунду.

фут / час

A фут в час (фут / ч, фут · ч⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы.Он определяется как количество футов, пройденных за один час.

футов в минуту

A футов в минуту (фут / мин, фут · мин⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, указывающее как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы. Он определяется как количество футов, пройденных за одну минуту.

футов в секунду

A футов в секунду (фут / с, фут · с⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы.Он определяется как количество футов, пройденных за одну секунду.

ярдов в час

ярдов в час (ярд / ч, ярд · ч⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы. Он определяется как количество ярдов, пройденных за один час.

ярдов в минуту

ярдов в минуту (ярд / мин, ярд · мин⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы.Он определяется как количество ярдов, пройденных за одну минуту.

ярдов в секунду

ярдов в секунду (ярд / с, ярд · с⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы. Он определяется как количество ярдов, пройденных за одну секунду.

миль / час

миль в час (миль / ч, миль · ч⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы.Он определяется как количество миль, пройденных за один час.

миль / мин

миля в минуту (миль / мин, ми · мин⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы. Он определяется как количество миль, пройденных за одну минуту.

миль в секунду

миль в секунду (миль / с, mi · s⁻¹) — это единица измерения скорости (скалярное значение) и скорости (векторное значение, которое указывает как величину, так и конкретное направление) в США. Обычные единицы и британские имперские единицы.Он определяется как количество миль, пройденных за одну секунду.

узлов

Международный узел (узлы-узлы) — внесистемная единица измерения скорости, равная одной морской миле (1,852 км) в час или 0,514 м / с. Узел принят к использованию в Международной системе единиц (СИ). Во всем мире узел используется в метеорологии, в морской навигации и авиации.

узлов (Великобритания)

британский узел (узлы-узлы) — устаревшая единица измерения скорости, не входящая в систему СИ, равная одной морской миле Адмиралтейства Великобритании или 6 080 футам или 1853.184 метра в час.

Скорость света в вакууме

Скорость света в вакууме (c) — универсальная физическая константа, точно равная 299 792 458 метрам в секунду. В британских единицах измерения эта скорость составляет приблизительно 186 282 мили в секунду. Согласно специальной теории относительности, c — максимальная скорость, с которой может перемещаться вся энергия, материя и информация во Вселенной.

Космическая скорость — первая

Первая космическая скорость — это минимальная скорость, с которой тело должно быть запущено, чтобы вывести его на круговую орбиту вокруг Земли, если не принимать во внимание силы сопротивления и вращение планеты.С этой скоростью тело будет привязано к гравитационному полю Земли по круговой орбите вокруг Земли.

Космическая скорость — секунда

Космическая скорость секунда — это минимальная скорость, с которой тело должно быть запущено, чтобы преодолеть гравитационное поле Земли. С этой скоростью тело выйдет из гравитационного поля Земли, но будет связано с Солнцем из-за гравитационного поля Солнца.

Космическая скорость — третья

Третья космическая скорость — это минимальная начальная скорость, необходимая телу для преодоления гравитационных полей Земли и Солнца и выхода за пределы Солнечной системы.

Скорость звука в чистой воде

Скорость звука в чистой воде — это расстояние, пройденное за единицу времени звуковой волной, распространяющейся через чистую воду. Скорость звука в воде в 4,3 раза выше, чем в воздухе.

Маха (20 ° C и 1 атм)

Число Маха (Ma, M ) — это отношение скорости объекта, движущегося в жидкости, к скорости звука в этой жидкости. Поскольку это соотношение двух скоростей, это безразмерная величина. Скорость звука зависит от температуры, состава атмосферы и давления.Следовательно, число Маха может быть одинаковым для разных фактических скоростей самолета в разных условиях.

Маха (стандарт СИ)

Число Маха (Ма, M ) — это отношение скорости объекта, движущегося в жидкости, к скорости звука в этой жидкости. Поскольку это соотношение двух скоростей, это безразмерная величина. Скорость звука зависит от температуры, состава атмосферы и давления. Следовательно, число Маха может быть одинаковым для разных фактических скоростей самолета в разных условиях.

Преобразование единиц измерения с помощью преобразователя линейной скорости и скорости Преобразователь

Возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Ветер — метеобиний

Что такое ветер?

В метеорологии ветер — это направленное движение массы воздуха. в атмосфере земли.Измеряются скорость и направление ветра, которые выражаются в следующих единицах:

Скорость:

  • Метр в секунду (м / с) — это единица СИ для скорости
  • .
  • Километры в час (км / ч) — единица метрической системы
  • миль в час (миль / ч) — единица измерения, используемая в США и Великобритании

Направление:

  • Градус (°). Решающее значение для определения направления ветра имеет направление, с которого дует ветер. Ветер южный, дует с юга на север (направление ветра 180 °)

Как измеряется ветер?

Поскольку ветер обладает массой, он может перемещать объекты, что в некоторых измерительных приборах для измерения ветра (анемометр) воспользуйтесь.Таким образом, скорость ветра может быть определена скоростью пропеллера. В качестве альтернативы, различные измерительные устройства измеряют скорость ветра по отражению или скорости волн (звука, света) (см. измерение методы).

Часовые значения скорости являются средними с интервалом от 6 до 10 минут. Эти 10-минутные интервалы состоят из 4 измерений в секунду, которые суммируются до 10 минут. Максимальная и минимальная скорости выводятся из 3-секундного интервалы, состоящие из 12 отдельных измерений.

Направление может быть определено, например, с помощью флюгера, который каждую секунду выводит измеренное значение. Это также усреднены за 10 минут, а затем агрегированы с почасовыми значениями.

Рисунок 1: Метеостанция в Ла-Бревине, Швейцария

Как следует настроить анемометр?

Анемометр должен быть размещен на ровной поверхности (оптимально скошенная трава) на высоте десяти метров над землей в соответствии с Стандарты ВМО.Рядом не должно быть крупных препятствий (деревья, здания), влияющих на циркуляцию воздуха. В расстояние от более крупного препятствия до счетчика должно быть как минимум в 4 раза больше высоты объекта.

Скорость и направление ветра меняются с увеличением высоты над землей. Поэтому метеорологические мачты обычно установить датчики ветра на разной высоте (2 м, 10 м, 80 м и т. д.).

Какие измерительные инструменты используются?

Рис. 2. Чашечный анемометр с ветровая флюгер

Национальные метеорологические службы обычно используют одно из следующих двух устройств для измерения скорости и направления ветра:

  • Чашечный анемометр с флюгером (см. Рисунок 2)
  • Ультразвуковой анемометр, который измеряет скорость и направление ветра (см. Рисунок 3)

Какие другие методы измерения доступны?

Чашечный или пропеллерный анемометр измеряет скорость ветра, используя круговую скорость устройства.Это включает ветер флюгер, который измеряет направление ветра. Эти устройства наиболее распространены и часто встречаются в частных здания. Их измерения относительно точны, но у них есть недостаток, заключающийся в том, что они могут быть заблокированы. пыль или в море солью.

Другие анемометры (SODAR / LIDAR) проводят измерения с использованием доплеровского сдвига частоты. Это так называемый доплеровский эффект работает следующим образом: если звуковые / световые волны ударяются о частицу в воздухе, которая движется к измерителю, отраженная волна будет иметь более высокую частоту, чем выходной сигнал.С помощью этого сдвига частоты оба ветра направление и скорость можно вычислить и, таким образом, измерить. Эти измерительные приборы имеют то преимущество, что они может создавать трехмерное изображение воздушных потоков высотой до 200 м. Это особенно полезно при оценке ветряной электростанции. локации. Однако инструменты работают с ограниченной точностью только при выпадении осадков (дождь, снег и т. Д.). присутствует, так как волны отражаются и водой.

Ультразвуковой анемометр измеряет время, которое проходит между передачей и приемом сигнала между двумя рецепторы.Если у сигнала попутный ветер, он будет быстрее скорости звука, если у него встречный ветер, он будет помедленнее. Так как цикл измерения этого устройства занимает всего около 5 мсек, можно выполнить до 200 циклов измерения в секунду. выполнила. Это дает возможность измерять микроциркуляцию. Но этот инструмент ненадежен для использования в осадки.

Для очень высоких скоростей ветра существуют также анемометры давления Пито (трубки Пито). Они измеряют давление разница между входящим воздухом и нормальным давлением.

Трудности измерения ветра

Самая большая проблема с ветром заключается в том, что каждый маленький объект вызывает турбулентность. Даже линии электропередачи достаточно, чтобы закрутить ветер на определенное расстояние. Поскольку датчики ветра обычно нуждаются в регулярном и постоянном ветре для обеспечения точной замеров турбулентность нежелательна. Поэтому тем более важно, чтобы измерение ветра размещать в месте, где нет препятствий.

В случае пропеллерных или корпусных анемометров также существует проблема загрязнения или блокировки пылью или вблизи море солью.Поэтому их необходимо регулярно обслуживать. Кроме того, эти устройства имеют определенную задержка при сильных порывах ветра, так как снаряды сначала должны разогнаться, а скорость винта не меняется немедленно. Более серьезной проблемой является превышение скорости после порыва ветра из-за того, что устройства создается с минимальным трением (для быстрого ускорения), уменьшение скорости воздушного винта задерживается еще больше с уменьшением скорости ветра.

Сколько имеется измерительных станций?

В Швейцарии есть 155 официальных измерительных станций MeteoSwiss, которые измеряют скорость и направление ветра.Однако этого недостаточно для общенациональной измерительной сети, представляющей Швейцарию.

alexxlab / 29.04.2021 / Разное

Добавить комментарий

Почта не будет опубликована / Обязательны для заполнения *