Zárójelentés a Gyümölcsfák csillapítási tulajdonságai rázáskor c. kutatási témáról

Hasonló dokumentumok
Mechanika I-II. Példatár

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

Rezgés tesztek. 8. Egy rugó által létrehozott harmonikus rezgés esetén melyik állítás nem igaz?

Rugalmas állandók mérése

Rezgőmozgás, lengőmozgás

Méréstechnika. Rezgésmérés. Készítette: Ángyán Béla. Iszak Gábor. Seidl Áron. Veszprém. [Ide írhatja a szöveget] oldal 1

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Egy nyíllövéses feladat

A mérés célkitűzései: A matematikai inga lengésidejének kísérleti vizsgálata, a nehézségi gyorsulás meghatározása.

11.3. Az Achilles- ín egy olyan rugónak tekinthető, amelynek rugóállandója N/m. Mekkora erő szükséges az ín 2 mm- rel történő megnyújtásához?

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

Tömegmérés stopperrel és mérőszalaggal

Műszaki Tudományi Kar Szerkezetépítési és Geotechniaki Tanszék szervezésében TMDK tábor

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

Járműelemek. Rugók. 1 / 27 Fólia

Akusztikus aktivitás AE vizsgálatoknál

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

Newton törvények és a gravitációs kölcsönhatás (Vázlat)

Méréselmélet és mérőrendszerek

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Rugalmas tengelykapcsoló mérése

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

3. Fékezett ingamozgás

BUDAÖRS, KORLÁTOZOTT IDEJŰ VÁRAKOZÁSI ÖVEZET,

Méréselmélet és mérőrendszerek 2. ELŐADÁS (1. RÉSZ)

A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA MEGOLDÁSI ÚTMUTATÓ

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Példa: Tartó lehajlásfüggvényének meghatározása végeselemes módszer segítségével

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

2. Rugalmas állandók mérése

1. A hang, mint akusztikus jel

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

13.1. Példa: Nem kötött lánc szerű rezgőrendszer sajátfrekvenciái és rezgésképei. m 1. c 12. c 23 q 3

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

GÉPEK DINAMIKÁJA 9.gyak.hét 1. és 2. Feladat

Mérést végezte: Varga Bonbien. Állvány melyen plexi lapok vannak rögzítve. digitális Stopper

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

Modern fizika laboratórium

Nagyfeszültségű távvezetékek termikus terhelhetőségének dinamikus meghatározása az okos hálózat eszközeivel

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

Szinkronizmusból való kiesés elleni védelmi funkció

CSAPADÉK ÉS TALAJVÍZSZINT ÉRTÉKEK SPEKTRÁLIS ELEMZÉSE A MEZŐKERESZTES-I ADATOK ALAPJÁN*

Intelligens Technológiák gyakorlati alkalmazása

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Kutatási beszámoló február. Tangens delta mérésére alkalmas mérési összeállítás elkészítése

Hajlított tartó elmozdulásmez jének meghatározása Ritz-módszerrel

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI KAR GÉPÉSZMÉRNÖKI TANSZÉK SPM BEARINGCHECKER KÉZI CSAPÁGYMÉRŐ HASZNÁLATA /OKTATÁSI SEGÉDLET DIAGNOSZTIKA TANTÁRGYHOZ/

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

A vizsgálatok eredményei

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Dr. habil. Czupy Imre

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

Lineáris erőtörvény vizsgálata és rugóállandó meghatározása

A fény tulajdonságai

Mérési jegyzőkönyv. M1 számú mérés. Testek ellenállástényezőjének mérése

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

Szerkezettan

Elektromos egyenáramú alapmérések

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Magspektroszkópiai gyakorlatok

2. mérés Áramlási veszteségek mérése

A MEFA-rugós tartók kifejezetten a flexibilis csőrögzítésekhez, illetve aggregátorok elasztikus tartóihoz lettek kifejlesztve.

Bevezetés a méréstechinkába, és jelfeldologzásba jegyzőkönyv

Nyomás a dugattyúerők meghatározásához 6,3 bar. Nyersanyag:

1. melléklet: Szabványok által definiált hatások és azok előfordulásai

SZELLŐZTETŐ- RENDSZER. A ventilátor 50%-os fordulaton történő működtetése 70%-os energiafelhasználás. csökkenést eredményez. SZELLŐZTETŐ- RENDSZER

Az egységugrás függvény a 0 időpillanatot követően 10 nagyságú jelet ad, valamint K=2. Vizsgáljuk meg a kimenetet:

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

A mérési eredmény megadása

TÉRFOGATÁRAM MÉRÉSE. Mérési feladatok

Laboratóriumi vizsgálatok összehasonlító elemzése

Pneumatikus kompatibilitás

1. számú ábra. Kísérleti kályha járattal

RAY MECHANIKUS KOMPAKT HŐMENNYISÉGMÉRŐ

Ütközések vizsgálatához alkalmazható számítási eljárások

Példa: Tartó lehajlásfüggvényének meghatározása a Rayleigh Ritz-féle módszer segítségével

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

2.4. Coulomb-súrlódással (száraz súrlódással) csillapított szabad rezgések

Általános csőszerelési előkészítő és kiegészítő feladatok-ii.

Tartószerkezetek I. (Vasbeton szilárdságtan)

Modern Fizika Labor Fizika BSC

3. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Gyakorló feladatok Feladatok, merev test dinamikája

Átírás:

Zárójelentés a Gyümölcsfák csillapítási tulajdonságai rázáskor c. kutatási témáról Előzmények A farázás csillapító hatását az eddigi kutatásokban elhanyagolták. A gyümölcsfát ugyanis merev befogásúnak tekintették, és a talaj hatását figyelmen kívül hagyták. Ebben az esetben csak a fatörzs és a lombozat hatása érvényesülhetett. Ezek csillapítása valóban nem jelentős, mivel a fatörzs deformációja lényegesen kisebb, mint a rázási befogóhely kitérése, ezért a fellépő veszteségek nem számottevőek. A lombozat csillapítását korábban csak a légellenállásból számították, amely szintén elenyésző. 1. A csillapítás eddigi mérési módszerei A talaj csillapítását korábban a hagyományos ejtési kísérlettel és a rezgések rögzítésével mérték, amelyre a dinamikus hatás és a rezgések kis amplitúdója jellemző. Ezzel a módszerrel meghatározott logaritmikus dekrementum nem haladta meg a 0,7 és 1,0 közötti értékeket, amely lényegesen kisebb a valós értéknél. A vázágak és a rajtuk lévő lomb csillapítása a kalapácsos ütőpróba és rezgésmérés segítségével elvégezhető ugyan, de a kapott görbék, ezek időbeli változásai jelentős zavaró körülményeket mutattak. Az ezekből számított logaritmikus dekrementum értéke 0,2 0,4 közé tehető, amely szintén kisebb a ténylegesnél. Erre a mérésre is jellemző, hogy a kalapáccsal keltett rezgések amplitúdója kicsi, ezért viszonylag kicsi a csillapítási érték is, amely amplitúdófüggő. Ezekből arra következtettünk, hogy valós értékekhez csak üzemi viszonyok között végzett kísérletekkel juthatunk. Ezt elősegítették a különböző rázógépeken mért teljesítményadatok is, amelyek jelentős veszteségekre utaltak. 2. A talaj csillapító hatása Termőterületi vizsgálatokon mérések alapján bizonyítottuk, hogy a fatörzs gépi rázásakor a környezetében lévő talaj is rezgőmozgást végez a gyökerek közvetítésével. Alacsony rázásnál jelentős térfogatú, illetve tömegű talaj is rezeg. Két rázógép-típus rezgésgörbéin feltűnő volt, hogy a rázószerkezetek kikapcsolása után a forgatyús-hajtóműves gépnél a rázó igen rövid időn belül leállt (1./a ábra), ugyanakkor a kétforgótömeges szerkezetnél a leállás több ciklus lefutása után következett be(1./b ábra). Az utóbbi rázó saját tömege, ezáltal a mozgási energiája ugyanis lényegesen nagyobb, ugyanakkor házának tömege energiát nem nyel el. Ezekből a megfigyelésekből arra következtettünk, hogy a rezgőrendszer mozgási energiáját elsősorban a talaj nyeli el, amely nagy energia-felvevő képességgel rendelkezik, és fő forrása az energiaveszteségeknek. Tipikus kifutási diagrammot mutat a 2. ábra a része az alábbi jellemző adatokkal: befogási magasság h = 30 cm, összes redukált tömeg m r = 400 kg, a fához kapcsolt járulékos tömeg m 1 = 650 kg, stacionárius jellemzők a hajtás kikapcsolása előtt: frekvencia f = 13,5 Hz, a rázási pont gyorsulása a = 66 m/s 2, amplitúdója A = 9,17 mm. A hajtás kikapcsolása után a rendszer mozgási energiáját elsősorban a talaj emésztette fel, a rázószerkezet acél háza, mint járulékos tömeg, energiát nem nyelt el. Amint a 2. ábra b

részén látható, a lassulás ideje alatt a frekvencia és kitérés ciklusonként változik, ezért a mozgási energiára (munkára)vonatkozó számításokat ciklusonként kell elvégezni. A rezgőrendszer munkája egy ciklus alatt L 1 = ( m 1 + m r ) A 2 2 = ( m 1 + m r ) A a (1) ahol m 1 rázószerkezet házának tömeg, amely együtt mozog a fával,kg m r rázási pontra redukált fa és talaj tömege, kg a rázási pont gyorsulása, m/s 2 A rázási pont kitérése, m A csillapítás munkája egy ciklus alatt L d = m r A 2 2 = m r A a (2) Ismerve a mozgási energia ciklusonkénti változását, a logaritmikus dekrementum a fenti egyenletek egyenlőségéből kiszámítható az egyes ciklusokban: ( m1 mr ) ( A a) i i (3) mr ( A a) i ahol (A a) az (A a) szorzat ciklusonkénti változása. A (3) egyenlet segítségével a logaritmikus dekrementum számolható a teljes kifutási szakaszra, amelynek eredményeit a 3. ábra szemlélteti. Ezen egy átmeneti zónát lehet megfigyelni, amely alatt a rezgőrendszer a stacionáriusból átmegy az instacionárius állapotba. Ez idő alatt a logaritmikus dekrementum gyorsan nő, majd állandó marad δ = 3,0 érték körül. Megállapítható, hogy a kezdeti 1,15 érték δ = 3,0 értékre emelkedése megfelel az (m 1 +m r )/m r = 2,625 tömegviszonynak. Az ábra az A.a szorzat mint kiegészítő változó értékeit is mutatja. A többi kifutási diagramm feldolgozása hasonló eredményt adott. 3. A vázágak és lombozat csillapítása A vázág és lomb veszteség-meghatározásánál a vázág kalapáccsal való megütésekor tapasztaltuk, hogy az ütés nagyságától függően az eredmények nagy szórást mutattak, ezen kívül a rezgésképek sem tették sok esetben lehetővé a megbízható kiértékelést. Használtunk nehéz, több kg-os kalapácsot is. A kéregsérülés csökkentése, és az ütés erősségének növelése céljából gumi-lappal is kísérleteztünk, amelynél az ütési energia gumilapon keresztül adódott át a vázágra. A 4. ábrán a különböző ütési módszerekkel nyert rezgésképek láthatók, amelyekkel nagyon eltérő logaritmikus dekrementum számítható. Végül a statikus kitérés módszere bizonyult legjobbnak, amely során a vázágat 10-20 mm-rel térítettük ki nyugalmi állapotából, majd hirtelen szabaddá téve, a vázág egyre kisebb amplitúdójú lengéseket végzett. Az ág csillapodását gyorsulásmérővel lehetett meghatározni, és az indulást követő amplitúdók csökkenése alapján kiértékelni. A csillapítás ugyanis nemlineáris, vagyis a mozgás amplitúdójától is függ. Tapasztalat, hogy kis amplitúdók esetén a csillapítás kisebb. Ez a tendencia a 4. ábrán is nyomon követhető.

Az eredményeket összegezve, a következő állapítható meg. A statikus kitérítés módszerével a kapott logaritmikus dekrementumok zöme a 0,63-0,75 intervallumba esett, középértékben 0,69 adódott (1. táblázat). 1. táblázat. A vázágakon mért logaritmikus dekrementum adatai statikus kitérítés módszerével. A vázágak átmérője 55-85 mm. Az adatok száma Maximális érték Minimális érték Középérték Szórás 34 0,84 0,55 0,69 ±0,08 A szokásos kalapácsütési módszerrel a logaritmikus dekrementum a 0,2-0,3 mezőbe esett. Nehéz kalapáccsal, és gumilemezen keresztül történő ütéssel az értékek hasonlóak voltak a statikus kitérés módszerével nyert adatokhoz, de nagyobb szórással. A kísérleti adatokból látható, hogy a lomb vesztesége is viszonylag nagy, és ezért a számítások során nem hanyagolható el. A lomb vesztesége valószínűleg azzal magyarázható, hogy a vékony ágak még nem eléggé fás állagúak, így kevésbé rugalmasak, ezért energiatároló képességük kicsi. A pontosabb okok feltárása még további vizsgálatokat igényel. 4. A rázógép energiafelhasználása A fő energiaelnyelő a talaj és a lomb. A csillapítás teljesítménye - amely azonos a nettó energiafelvétellel az üresjárati energiafelvétel nélkül a (4) egyenlettel számolható az eredő logaritmikus dekrementum (5) segítségével. A csillapítási teljesítmény arányos azzal a tömeggel, amely részt vesz a rezgésben, és egy adott energiaelnyelési képességgel rendelkezik. mr 2 3 Pd A Pth (4) 2 δ = δ eredő logaritmikus dekrementum Amennyiben az eredő tömeg több, különböző elnyelő-képességű résztömegből tevődik össze, akkor a veszteségeket résztömegenként kell számbavenni, majd összegezni. Jelen esetben a talaj és lombkorona energiaelnyelésével számolunk, ezért az egyenértékű logaritmikus dekrementum az alábbi módon számolható: = s m s / m r + c m c / m r (5) és m r = m s + m c ahol az s és c indexek a talajra, illetve a lombozatra (lombkoronára) vonatkoznak. A szükséges redukált tömegadatokat az 5. ábrán láthatjuk a rázási magasság függvényében, 180 mm törzsátmérőjű szilvafára vonatkozólag. Ezek után az (5) egyenlet segítségével az eredő logaritmikus dekrementum egyszerűen számolható. A számított és mért értékek összehasonlítását a 2. táblázatban láthatjuk. A legjobb közelítést δ s = 3,0 és δ c =

0,68 értékek felvételével kaptuk, amelyek teljesen összhangban vannak a mért értékekkel. A befogási magasság széles tartományában a hibák a ± 5,0 % határon belül vannak. 2. táblázat. A számított és mért logaritmikus dekrementumok összehasonlítása. A szilvafa törzsátmérője 180 mm. Befogási magasság, m Számított log. dekrementum Mért log. dekrementum Hiba [b] 0 [a] 2,88 2,95-0,024 0,3 2,61 2,75-0,051 0,5 2,187 2,20-0,006 0,7 1,774 1,68 +0,056 0,9 1,26 1,25 +0,008 1,1 1,05 1,05 0,000 [a] extrapolálással. [b] (számíttt log. dekrementum mért log. dekrementum) / mért logaritmikus dekrementum. Az eredmények ismeretében megállapítható, hogy a törzsrázók energiafogyasztása nagy, különösen alacsony rázási magasságnál. Ennek oka a jelentős térfogatú talaj rezgése, amely nagy energia-elnyelési képességgel rendelkezik. A lombkorona energiaelnyelése szintén nagyobb, mint ahogy azt korábban gondolták. Az eredményekből az is világosan látszik, hogy az energia csökkentésének legegyszerűbb módja a rázási magasság növelése. A rázógépek egy része ugyanakkor konstrukciós okok miatt nem teszi lehetővé magasabb megfogási hely beállítását. 5. Javaslatok az eredmények hasznosítására 1. Új vizsgálati módszert dolgoztunk ki a talaj tényleges energia-elnyelési képességének meghatározására. 2. Új vizsgálati módszer a vázágak és rajta a lomb csillapításának meghatározására. 3. Új módszert állítottunk fel a farázógépek teljesítményigényének kiszámítására a csillapítás alapján. Alapadatok szolgáltatása a szilvafatörzs és -lomb tömegére vonatkozóan a törzsátmérő függvényében (6. ábra). A szilvafa reakciónyomatéka a törzsátmérő függvényében (7. ábra). 4. Az eredmények alapján a célszerű rázási hely a fatörzs lehető legmagasabb pontján, legalább 1 m a talajfelszín felett. Erre a már meglévő törzsrázógépek jelentős része nem alkalmas.

1. ábra. Két különböző rázógép kifutási diagramja a forgattyús-hajtóműves, b - kétfogótömeges 2. ábra. Kifutási szakasz csillapított rezgésgyorsulási görbéí a rázógáp-talaj rendszer lassulása, b - frekvencia és amplitúdó változása az idő függvényében

3. ábra. A log. dekrementum változása 4. ábra. Különböző rezgéscsillapítási görbék a könnyű kalapácsütés ø250 mm fatörzsön, talaj közelében, b - erős kalapácsütés ø250 mm fatörzsön, talaj közelében, c - erős kalapácsütés ø70 mm vázágon, csillapító anyagon keresztül.

5. ábra. A redukált tömeg változása a rázómagasság szerint m c lomb tömege, m s talajtömeg, m r össztömeg 6. ábra. A fatörzs és a lomb tömegének változása a törzsátmérő szerint

7. ábra. A szilvafa reakciónyomatéka a törzsátmérő függvényében