CC BY
10
й 50
Рис. 4. Розрахунковi кривi моменту у пружногмуфти сталог жорсткост1 (а) ¿пружно! муфти з регульованою жорстюстю (Ь)
Побудована математична модель дае можливкть ощнювати ефективнiсть роботи та здiйснювати обгрунтований вибiр характеристик керованих вiброзахис-них пристроив.
Лiтература
1. Вейц В.Л., Вербовой П.Ф., Кочура А.Е. и др. Динамика управляемого электро-механи-ческого привода с асинхронными двигателями. - К.: Наук. думка, 1988. - 272 с.
2. Харченко Е. В. Динамические процессы буровых установок. - Львов: Свщ 1991. - 176 с.
3. Цехнович Л. И. О динамике электропривода постоянного тока с упругой связью// Электричество. 1968. №6. - С. 28-31.
4. Чабан В. И. Основы теории переходных процессов электромашинных систем. - Львов: Вища школа. Изд-во при Львов. ун-те, 1980. - 200 с.
Науковшммсник^ОО^шп^^Л
ъ
а
УДК 681. 817. 061. 6 Доц. 1.Р. Кенс, к.т.н.; С.С. Мергель, к.т.н.;
О.Г. Алещенко - УкрДЛТУ
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИЗНАЧЕННЯ Ф1ЗИКО-АКУСТИЧНИХ ПАРАМЕТР1В ДЕРЕВИНИ
Наведено методики та результат експериментального визначення фiзико-акустичних параметрiв основних промислових деревинних порщ Украши. Подано рекомендаци щодо оптимального використання деревини спецпризначення.
Одним iз об'ективних показниюв квалiметрri деревини спещального при-значення е и фiзико-акустичнi параметри. Для визначення цих параметрiв експе-риментальним шляхом можна застосувати iмпульсний або резонансний метод. Обидва методи вщносяться до методiв неруйшвного контролю, що дозволяе про-водити дефектоскошю i квалiметрiю деревини спецiального призначення без втрат i вiдходiв.
За основний iнтегральний показник фiзико-акустичних параметрiв деревини прийнято акустичну константу, на величину яко'1 значною мiрою впливае модуль пружностi Е та густина деревини р. Залежнють акустично'1 константи А вщ величин Е та р е нелшшною [1]:
А = - = £, м4/(кг-с) (1)
р ъ
де с - швидюсть звуку в деревинi, м/с.
Украшський державний л1сотехн1чний ун1верситет
Деяю автори [2-4] додатково враховують в'язюсть деревини через логари фмiчний декремент поглинання:
п
К = -■ А, 6
(2)
де К - акустична константа з врахуванням в'язкоста; 6 - логарифмiчний декремент поглинання, Нп .
Таким чином, для визначення акустично! константи необхвдно експериме-нтальним шляхом визначити як швидкосп розповсюдження звуку в деревиш, так 1 ступеш поглинання звукових коливань. Найпростший спос1б визначення швидкосл розповсюдження звуку в деревиш е iмпульсний метод. Згiдно з ним на до-слiдний взiрець подаеться тестовий нормований ударний iмпульс i замiряеться час проходження звуково! хвилi мiж двома п'езоелектричними давачами ,Я2 (рис. 1).
А.
й
SI
5
Рис. 1. Принципова схема шпульсного методу визначення швидкоат звуку в деревиш
Швидюсть звуку i декремент поглинання при цьому визначаються за ств-ввдношеннями:
С =
I
-1пА-
А
(3,4)
де I - ввддаль м1ж давачами, м; т - час проходження звукового iмпульсу, с; А1 i А2 -амплiтуди сигналiв давачiв, м.
1мпульсний метод дозволяе безпосередньо визначити фiзико-акустичнi па-раметри деревини без врахування масштаб-час фактору. Але його практична реа-лiзацiя можлива тiльки при застосуванш високочутливих давачiв i високоточних осцилографiв для фiксацii електричних тестових iмпульсiв.
Резонансний метод, хоча i дозволяе визначити фiзико-акустичнi параметри деревини опосередковано, але при цьому необхщно враховувати масштабний фактор.
Експериментальне визначення ф1зико-акустичних параметр1в деревини ре-зонансним методом дещо простше в реалиаци. При цьому акустичш параметри визначаються опосередковано, на шдстав1 резонансно! частоти, певних геометри-чних розмiрiв, оскiльки резонанс частоти залежить не тшьки вiд фiзичних власти-востей деревини, але й ввд масштабного фактору [1].
На рис. 2 наведено схему експериментального визначення резонансно! частоти. Звуковi коливання в еталонному взiрцi 1 збуджуються за допомогою елект-ромагнiтного збудника спещально! конструкци (2), характеристика якого в дiапа-
5
* - Нп - непер; вщношення двох ф1зичних величин, натуральный логарифм якого дор1внюе одинищ
зон частот 300...4000 Гц практично лшшна. На цей збудник подаються електрич-нi звуковi коливання рiзних частот iз звукового електричного генератора (3) з по-стiйною амплiтудою. Збудник перетворюе електричнi коливання у мехашчш i передав цi коливання еталонному взiрцевi. Конструктивно збудник виконано як по-ляризований електромагнiтний електромехашчний перетворювач. На протилеж-ному юнщ взiрця розмiщено звуковий сенсор (4), який перетворюе звуковi мехiнiчнi коливання в електричний сигнал. Як сенсор використано вдентичний iз збудником електромехатчний зворотнiй перетворювач. Амплiтуда механiчних коливань у взiр-цi фiксуеться на рiзних частотах за допомогою електронного осцилографа.
Табл. 1. Залежтсть ф1}ико-акустичних параметрiв вiд структурних напрямтву
)ереви ш лист яних порiд як атзотропном у матерiалi
№ п/п Порода, висота i радь ус стовбура* £ Г8 я е А н ^ н м ^ ■г1 & ° ° 1 1 с Iй Резонансна частота, (/о, Гц) Швидюсть по-ширення звуку, (с, м/с) Динам1чний модуль пружносп, (Е108, Па) Акустична константа, (А, м4/кгс)
/ /г с сг Е, Ег А А
1. Ве эба
1 111* 13,4 0 492 448 71 2390 2390 - 1147 1147 - 6,5 5,9 - 2,3 2,6 -
2 112 13,0 0 494 456 70 2680 2680 - 1286 1286 - 8,2 7,3 - 2,6 2,8 -
3 121 13,6 0 502 464 70 2835 2835 - 1361 1361 - 9,3 8,6 - 2,7 2,9 -
4 122 13,4 0 504 465 70 2825 2825 - 1356 1356 - 9,3 8,5 - 2,7 2,9 -
5 131 13,7 0 521 482 68 2915 2915 - 1399 1399 - 10,2 9,4 - 2,8 2,9 -
6 132 12,9 0 499 464 70 3070 3070 - 1474 1474 - 10,8 10,1 - 2,9 3,2 -
2. Вшьха
1 111 11,1 0 469 437 69 3100 3100 3175 3175 1488 1488 1524 1524 10,4 9,7 11,0 10,1 3,2 3,4 3,2 3,5
3. Клен гостролистий
1 111 12,5 0 590 551 64 2610 2610 2640 2640 1253 1253 1267 1267 9,3 8,6 9,5 8,8 2,1 2,3 2,1 2,3
2 112 12,3 0 561 523 66 2745 2745 2842 2842 1318 1318 1364 1364 9,7 9,1 10,4 9,7 2,3 2,5 2,4 2,6
4. Клен-тр
1 111 11,3 0 625 587 62 3165 3165 3190 3190 1519 1519 1531 1531 14.4 13.5 14,6 13,8 2,4 2,6 2,4 2,6
5. Горiх чорний
1 111 9,8 0 599 569 63 3005 3005 3230 3230 1442 1442 1550 1550 12,5 11,8 14,4 13,7 2.4 2.5 2,6 2,7
6. Бук
1 111 34,4 29,1 841 819 56 2705 3015 2825 3135 1298 1447 1356 1505 14,1 17,1 15,5 18,5 1,5 1,8 1,6 1,8
2 111 11,5 0 709 673 56 3315 3315 3420 3420 1591 1591 1642 1642 17,9 17,0 19,1 18,1 2,2 2,4 2.3 2.4
7. Бальза
1 111 9,6 0 206 193 87 2760 2745 2790 2730 1325 1318 1339 1310 3,6 3,3 3,7 3,3 6,4 6,8 6,5 6,8
Примггка: *, 111 - 1 - номер стовбура; 1 - висота стовбура; 1 - ращус стовбура
УкрашськийдержавнийЛсотехшчнийунтерситет
Рис. 2. Схема експериментального визначення резонансног частоти
Отримана експериментальним шляхом залежнiсть амплiтуди мехашчних коливань вiд частоти дозволяе на mдставi вiдомих спiввiдношень [3] визначити швидюсть звуку та коефiцiент поглинання в деревиш за спiввiдношеннями:
п{/2 - /)
С = 2//, 8 = -
• /0 '
(5,6)
де: I - довжина взiрця; / - частота резонансу; /¡,/2 - частоти половинних амп-лiтуд.
Вперше експериментально доведено, що бук i горiх поряд з 1хшм високим модулем пружностi (Е 108 = 18,1 i Е 108 = 13,7- вiдповiдно) мають високу екс-плуатацiйну гiгроскопiчнiсть (табл. 1).
Дат табл. 1 в графiчному виглядi подано на рис. 1, 2.
«, 15 2,14 13
475 525 575 625 675 725 775 Рис. 3. Залежшсть Е вiд р
/о
380 360 340 320 300 280 260 240
-/,
— /г
20 40 60 80 100
Рис. 4. Залежшсть /о вiд Жабс
12
11
10
9
Р
0
В табл. 2 наводяться залежност для деяких хвойних порвд
Табл. 2. Залежшсть фЬзико-акустичних napaMempie eid структурних напрямтв в
дерев1 1ШХвой них nopid, як гшзотропном у Mamepimi
№ п/п Порода, висота i радiус стовбура* чО .Гг и е hQ ^ Пористють сухо! деревини (П, %) Резонансна частота, (/0, Гц) Швидкють поширення звуку, (с, м/с) Динашчний модуль пруж-ност^ (Е108, Па) Акустична константа, (А, м4/кг-с)
/ /г ct Cr Er A A
8. Ялина
1 111* 13,1 0 475 449 71 3480 3480 3695 3695 1670 1670 1774 1774 13,2 12,5 14,9 14,1 3,5 3,7 3,7 3,9
2 112 12,7 0 420 394 74 3470 3470 3640 3640 1666 1666 1747 1747 11,7 10,9 12,8 12,0 3,9 4,2 4,2 4,4
3 113 12,9 0 410 383 74 3465 3465 3672 3672 1663 1663 1763 1763 11,3 10,6 12,7 11,9 4,1 4,3 4,3 4,6
4 121 12,9 0 410 383 74 3385 3385 3540 3540 1625 1625 1669 1669 12,1 11,3 13,2 12,4 3,5 3,8 3,7 3,9
5 122 12,9 0 422 394 74 3380 3380 3550 3550 1622 1622 1704 1704 11,1 10,4 12,2 11,4 3,8 4,1 4,0 4,3
6 123 12,5 0 385 368 75 3430 3430 3600 3600 1646 1646 1728 1728 10,4 10,0 11,5 11,0 4,3 4,5 4,5 4,7
7 131 12,7 0 456 426 72 3655 3655 3730 3730 1754 1754 1790 1790 14.0 13.1 14,6 13,6 3,8 4,1 3,9 4,2
8 132 12,7 0 421 394 74 3400 3400 3570 3570 1632 1632 1714 1714 11,2 10,5 12,4 11,6 3,9 4,1 4,1 4,3
9 133 12,7 0 367 345 77 3280 3280 3380 3380 1574 1574 1622 1622 9,1 8,5 10,0 9,1 4,3 4,6 4,4 4,7
Залежшсть /0 вщ Wagc
1 111 99 78 775 697 71 2500 2610 2600 2730 1200 1253 1248 1310 11,2 10,9 12,1 12,0 1,6 1,8 1,6 1,9
2 111 63 49 640 598 71 2710 2745 2815 2865 1301 1318 1351 1375 10,8 10,4 11,7 11,3 2,0 2,2 2,1 2,3
3 111 39 33 550 536 71 2855 2865 2985 3020 1370 1375 1433 1449 10.3 10.1 11,2 11,1 2.5 2.6 2.6 2.7
4 111 25 20 515 499 71 2870 2940 2995 3060 1378 1411 1438 1469 9.8 9.9 10,6 10,8 2.7 2.8 2.8 2.9
5 111 13 0 475 449 71 3480 3480 3695 3695 1670 1670 1774 1774 13,2 12,5 14,9 14,1 3,5 3,7 3,7 3,9
Примггка: *, 111 - 1 - номер стовбура; 1 - висота стовбура; 1 - ращус стовбура
Лггература
1. Федюков В.И. Научные основы всеобщего обеспечения качества и сертификации лесоматериалов спецназначения. Автореф. дис. д.т.н. - М.: - 1998.
2. Emil Rajcan. Aplication of Acoustics to some problems of mateial science related to the making of musical snstruments/ ACUSTICA-acta Vol.84 (1998) p.122-128.
3. Y. Boding, B.A. Yayne. Mechanics of wood and wood composites. WNR. 7/29. New York.
4. Мергель С.С. Полшшення акустичних характеристик резонансно!' деревини/ Дис. на здоб. наук. ступ. к.т.н. - Львiв: УкрДЛТУ, 1994. - 155 с.
