INDICE

VIBRACIONES MECANICAS

INSTRUCTIVO DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE VIBRACIONES MECANICAS

INTRODUCCIN

El presente Instructivo de Prcticas de Laboratorio de Vibraciones Mecnicas ha sido elaborado para cubrir los requisitos de la materia de Vibraciones Mecnicas que se imparte en el Sistema Nacional de Institutos Tecnolgicos.

El propsito fundamental del laboratorio es el dar al alumno una visin objetiva del campo de las Vibraciones Mecnicas para complementar su formacin terico-prctica como ingeniero mecnico.

Esta actividad de laboratorio, junto con la participacin en las clases tericas y con el trabajo extra-clase del alumno, resolviendo problemas y desarrollando sus reportes de laboratorio, proporcionan el aprendizaje de las vibraciones mecnicas.

Para la realizacin de las prcticas se debe contar con el siguiente equipo:

1. Mdulo de Pruebas de Vibraciones Mecnicas TECQUIPMENT.

2. Analizador de Vibraciones de un canal.

3. Mquina de balanceo de rotores.

4. Rotor experimental.

El Instructivo contempla 11 prcticas de laboratorio y cada prctica requiere una sesin de 2 horas a la semana para su realizacin y 2 horas para la elaboracin del reporte.

El presente trabajo ha sido el resultado de una labor conjunta de varios alumnos de servicio social de este Instituto y de un servidor.

Dr. Alfonso C. Garca Reynoso

14 de marzo de 2003

PRACTICA No. 1

ANALISIS ARMONICO

Objetivo: Conocer el equipo de medicin de las vibraciones mecnicas y efectuar un anlisis armnico.

Equipo Utilizado:

Procedimiento:

1.- Conocer el funcionamiento del equipo

2.- Poner a girar el rotor y observar la seal de vibracin en el osciloscopio

3.- Hacer un barrido de frecuencias para obtener el espectro de Fourier.

4. Medir las velocidades angulares del motor y del rotor mediante la lmpara estroboscpica.Datos :

Dimetro de Polea: =

Dimetro del Rotor: =

Velocidad del Motor: = 1778 RPM

Velocidad del Rotor: =

Clculos:

1.-Verificar la velocidad del Rotor calculada con los datos, con la frmula y compararla con el valor ledo. Comentar sobre la diferencia observada de estos valores.

2. Mostrar el espectro de Fourier para un punto en la chumacera. Haga una interpretacin de la grfica.

PRACTICA No. 2

PENDULO SIMPLEObjetivo: Demostrar que el perodo de oscilacin de las partculas no depende de la masa sino de la longitud de la cuerda.

Teora:

Procedimiento: Para cada pndulo (de madera y de acero) variar la longitud L y medir el tiempo para 20 oscilaciones.

Longitud [L]

(m)AceroMadera

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

Clculos:

Para cada pndulo graficar Vs. L y determinar la constante de gravedad g. (nota : la pendiente es ). Comente sobre las diferencias.

PRACTICA No. 3

DETERMINACION DEL MOMENTO DE INERCIA DE UN PENDULO COMPUESTO

Objetivo: Determinar el momento de inercia de un cuerpo mediante la prueba de oscilacin como pndulo compuesto.

Teora:

Procedimiento:

1. Poner a oscilar el pndulo y medir el tiempo de 20 oscilaciones.

2. Hacerlo 3 veces y promediar

Prueba20

1

2

3

Promedio

Datos:

m=2.928 Kg.Clculos:

1. Calcular el momento de inercia experimental usando las ecuaciones (1) y (2).

2. Calcular el momento de inercia terico usando la ecuacin (3).

3. Calcular la diferencia en porcentaje y comentar sobre los errores de ambos mtodos.

PRACTICA No. 4

SISTEMA MASA - RESORTEObjetivo: Determinar la relacin constitutiva del resorte y su masa efectiva.Equipo:

Teora:

Procedimiento:

1. Efectuar las siguientes mediciones de deflexin esttica

M

(Kg)YX = (Y1 - Y0 )

Antes de carga

( Y1)Despus de carga

( Y0)XX (acumulada)

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8

3.2

3.6

4.0

2. Medir el tiempo de 10 oscilaciones para las siguientes cargas

M

(Kg)10 2

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8

3.2

3.6

La masa total debe incluir el soporte de los discos (1.83 Kg) como se indica:

La masa del resorte no interviene al 100%, sino su masa efectiva solamente.

Clculos:

1. Graficar el peso (mg) Vs la deflexin X y obtener la constante de resorte K mediante un ajuste de datos, trazando una recta desde el origen. 2. Graficar Vs M y obtener, a partir del cruce de la recta que tiene una pendiente calculada con el valor de K (obtenido previamente) con el eje de las abscisas, la masa efectiva del resorte. Comparar con el valor terico y explicar el significado de esta masa efectiva.

PRACTICA No. 5

DETERMINACION DEL MOMENTO DE INERCIA

Objetivo: Determinar experimentalmente el momento de inercia por el mtodo del cuerpo en cada.

Teora:

Perodo de aceleracin

.......(1)

Perodo de deceleracin.

......(2)

Despejar de (2) y sustituir en (1)

....(3)Otras ecuaciones

Notacin.

par de friccin

Velocidad mxima al golpear el piso

Velocidad angular mxima en el volante

Nmero de vueltas en cada

Nmero de vueltas en deceleracin

t1 = Tiempo en cadat2 = Tiempo en deceleracin

Procedimiento:

1. Dejar caer m y medir .

2. Medir en el perodo de deceleracin.

Datos:

Clculos:

1. Calcular las velocidades al momento de golpear la masa el piso.

2. Calcular el momento de inercia del rotor a partir de la ecuacin (3). Comentar sobre las precauciones que hay que tener para que este mtodo proporcione resultados precisos.

PRACTICA No. 6

OSCILACIONES TORSIONALES DE UN ROTOR SIMPLE

Objetivo: Analizar las vibraciones torsionales de un sistema no amortiguado.Teora:

Procedimiento:

1. Para cada una de las tres barras de torsin (, , ) excitar vibraciones libres.

2. Medir 10 ciclos (10 (n) de oscilacin libre en cada caso, repetir varias veces y obtener un promedio del perodo natural.

Datos:

Clculos por cada varilla:

1. Calcular la frecuencia natural terica .

2. Calcular la frecuencia natural experimental .

3. Comparar resultados en una tabla y comentar la causa de las diferencias entre lo terico y lo experimental.

Varilla

Promedio

Tabla de Comparacin Varilla Natu n r terica al TeFrecuencia Natural n experimental

al

PRACTICA No. 7

VIBRACIONES LIBRES AMORTIGUADOS DE UN SISTEMA RESORTE MASA RGIDAObjetivo: Observar el efecto del amortiguamiento en un sistema en vibracin libre.

Teora:

Procedimiento:

1. Para las posiciones L1 = 0.10, 0.15, 0.20 y 0.25 m del amortiguador viscoso, excitar vibraciones libres y graficar el desplazamiento x vs t2. Hacer lo anterior para los casos de configuracin del pistn con rea mxima y con rea mnima.

Datos

Tambor graficador D = 94.08mm

Velocidad del papel

Clculos:

1. De cada grfica obtenida determinar el perodo natural y el decremento logartmico .

2. Determinar el factor de amortiguamiento y graficar vs .3. Calcular a partir de la frmula (1).

4. Determinar c para los casos de rea mxima y rea mnima.

n

10cm Amin

15cm Amin

20cm Amin

25cm Amin

10cm Amax

15cm Amax

20cm Amax

25cm Amax

PRACTICA No. 8

VIBRACION FORZADA DE UN SISTEMA MASA RESORTE SIN AMORTIGUAMIENTO

Objetivo: Observar el fenmeno de la resonancia y determinar su frecuencia para un sistema de amortiguamiento despreciable.

Teora:

Procedimiento:

1. Variar la velocidad del motor (variar ) y observar como cambia la amplitud de vibracin.

2. Ajustar para provocar la resonancia.

3. Obtener la vibracin x vs t en el tambor graficador.

Datos:

Escala del graficador =

EMBED Equation.3 Clculos:

1. De la grfica x vs t medir el perodo natural y calcular .

2. Calcular la frecuencia natural y comparar con el valor anterior. Comentar las posibles causas de la diferencia entre estos dos valores de frecuencia.

PRACTICA No. 9

BALANCEO DINAMICO EN UN PLANO

Objetivo: Reducir la vibracin del rotor por debajo del nivel de tolerancia.

Teora:

Procedimiento:

1. Efectuar las corridas de prueba tal cual y con el peso de prueba obteniendo los fasores A(( y B((.

2. Calcular el peso de balanceo y efectuar la corrida para encontrar la vibracin residual

3. Repetir el balanceo hasta reducir la vibracin residual por debajo de: o

Clculos:

1. Calcular el peso de balanceo y todos los incrementos hasta reducir .

2. Calcular la eficiencia de balanceo

3. Explicar por qu no se reduce la vibracin a cero desde el primer ejercicio de balanceo.

PRACTICA No. 10

BALANCEO DINAMICO EN DOS PLANOS

Objetivo: Aplicar el mtodo de balanceo en dos planos para reducir la vibracin por debajo del nivel de tolerancia.Teora:

PRUEBACAPTADOR No.1CAPTADOR No.2

Tal cualNF

Wp1N2F2

Wp2N3F3

Procedimiento

1. Efectuar las 3 corridas de prueba para obtener los datos de vibracin que se indican en la tabla adjunta.

2. Calcular los pesos de balanceo y verificar la vibracin residual.3. Repetir el procedimiento hasta reducir la vibracin por debajo del lmite establecido.

Clculos:

1. Efectuar el clculo completo siguiendo la hoja de clculos.

Condiciones del RotorSmboloVibracin.

Punto No.FasePunto No.Amplitud

IRotor tal cualN12

F34

IIPeso en el lado cerca

5*6*

IIICarrera con peso en el lado cercaN278

F2910

IVPeso en el lado lejos

11*12

VCarrera con peso en el lado lejosN31314

F31516

Procedimiento

VIA = N2N A17*18

B = F3FB19*20

VII(A = F2F (A2122

(B = N3N (B2324

VIII25=211726=22/18(2526

27=231928=24/20(2728*

29=25+130=262(N2930

31=27+332=284(F3132

C = (FN C3334

D = (NF D3536

37=25+2738=2628((3738

IXVector UnitarioU3940

E = U (( E41*42

X43=33-4144=34/42(A4344

45=35-41 46=36/42(B4546

47=43-1748=44/18(4748

49=45-1950=46/20(4950

XI51=5+4752=648WCC5152

53=11+4954=1250WCl5354

2. Explicar por qu no se reduce la vibracin a cero desde el primer ejercicio de balanceo.

PRACTICA No. 11

ABSORBEDOR NO AMORTIGUADO DE VIBRACIONESObjetivo: Observar la aplicacin de un absorbedor de vibraciones en una viga con apoyos simples.

Teora:

Nota: debe incluirse en m2 la masa efectiva de la viga

Procedimiento:

1. Sin colocar las masas m2 ajustar la velocidad del motor hasta obtener una vibracin fuerte

2. Colocar las masas m2 y ajustar la longitud del absorbedor hasta que se elimine

seccin

transversal

de la viga del

absorbedor

Velocidad del motor =

Clculos:

1. Obtener la longitud L2 para la cual la vibracin en la viga principal se absorbe en su totalidad (se elimina).

2. Calcular el valor terico de L2 y comentar sobre la diferencia entre el valor de L2calculado y el valor obtenido experimentalmente.

EMBED Equation.3

L

g

m

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Para un cilindro

EMBED Equation.3

k

x

F

x

F

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED MSPhotoEd.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED MSPhotoEd.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Resonancia

EMBED Equation.3

Tambor graficador

D = 9.3cm

Tiempo para 10 vueltas

t =2min 46seg= 166 seg

Lmpara estroboscopica

posicin EMBED Equation.3

Coeficientes de influencia

(Fasores)

Captadores de vibracin

Lmpara

Estroboscpica

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Operadores de efecto cruzado

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Pesos de balanceo

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

PRACTICAS DE LABORATORIO ING. MECANICAPAGE 1

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