Rezonans i anty-rezonans to dwa bardzo tajemnicze zjawiska. Rezonans i jego destruktywny potencja\u0142 cz\u0119sto przywodz\u0105 na my\u015bl katastrof\u0119 mostu Tacoma Narrows w 1940 roku. Natomiast anty-rezonans przywodzi na my\u015bl aktywne t\u0142umiki drga\u0144 masy na g\u00f3rnych pi\u0119trach, kt\u00f3re wyciszaj\u0105 budynki wzbudzane przez wiatr. W czasie uderze\u0144 wiatru budynek pozostaje nieruchomy, natomiast oscyluj\u0105 aktywne t\u0142umiki drga\u0144 masy. Jednak dobrze pami\u0119tam frustracj\u0119 jednego z moich koleg\u00f3w, kt\u00f3ry bez ko\u0144ca omawia\u0142 ze swoimi studentami zagadnienia anty-rezonansu, lecz wyniki jego wysi\u0142k\u00f3w by\u0142y marne lub wr\u0119cz zerowe.<\/p>\n

\nGdy popychamy dziecko na hu\u015btawce, a nasze pchni\u0119cia s\u0105 zgodne z pr\u0119dko\u015bci\u0105 dziecka, dodajemy energii jego ruchowi. Energia ta jest kumulowana i przy niewielkim t\u0142umieniu powstaj\u0105 bardzo energiczne drgania. Nasze pchni\u0119cia s\u0105 zgodne rezonansowo z drganiami ? czyli naturaln\u0105 cz\u0119stotliwo\u015bci\u0105 ? dziecka na hu\u015btawce. Przy takiej cz\u0119stotliwo\u015bci energia w ramach takiego systemu przep\u0142ywa bez ogranicze\u0144 w jedn\u0105 i drug\u0105 stron\u0119 pomi\u0119dzy energi\u0105 kinetyczn\u0105 a potencjaln\u0105, a system zachowuje si\u0119 jak zbiornik energii. Zawalenie si\u0119 mostu Tacoma Narrows by\u0142o skutkiem tego w\u0142a\u015bnie efektu: wiry wiatru rozchwia\u0142y most, zgodnie z jego naturaln\u0105 cz\u0119stotliwo\u015bci\u0105, doprowadzaj\u0105c do zawalenia. Przy cz\u0119stotliwo\u015bci antyrezonansowej system zachowuje si\u0119 jak uj\u015bcie energii w miar\u0119, jak energia wej\u015bciowa zostaje w pe\u0142ni uwi\u0119ziona w elementach zbieraj\u0105cych energi\u0119 dolnej cz\u0119\u015bci oryginalnego systemu; dzieje si\u0119 to w taki spos\u00f3b, \u017ce w punkcie pomiaru nie wykrywa si\u0119 \u017cadnego wyp\u0142ywu. Energia pochodz\u0105ca z wiatru uderzaj\u0105cego w budynek zostaje uwi\u0119ziona w podsystemie t\u0142umika drga\u0144 masy, powoduj\u0105c poruszanie si\u0119, podczas gdy sam budynek pozostaje nieruchomy.<\/p>\n

\nTo niezwykle ciekawe, lecz co to wszystko ma w\u0142a\u015bciwie wsp\u00f3lnego z mechatronicznymi systemami ruchu? Bardzo du\u017co! Aby dowiedzie\u0107 si\u0119 wi\u0119cej na ten temat, zwr\u00f3ci\u0142em si\u0119 do jednego z wiod\u0105cych ekspert\u00f3w w zakresie mechanizm\u00f3w podatnych, profesora Shorya Awtar?a, kt\u00f3ry wyk\u0142ada mechatronik\u0119 na Uniwersytecie Michigan w Ann Arbor. Nasza dyskusja by\u0142a zarazem instruktywna i ekscytuj\u0105ca. Jego g\u0142\u00f3wna my\u015bl by\u0142a taka, \u017ce w projektowaniu nie ma nic za darmo ? zawsze wi\u0105\u017ce si\u0119 to z jakim\u015b kompromisem. Najlepsz\u0105 drog\u0105 do opracowania dobrego projektu jest wzi\u0119cie pod uwag\u0119 wszelkich koniecznych kompromis\u00f3w, dokonanie oceny takich kompromis\u00f3w drog\u0105 modelowania i analizowania, a nast\u0119pnie dokonanie w\u0142a\u015bciwego wyboru w zale\u017cno\u015bci od tego, jakie s\u0105 konkretne potrzeby. W rzeczywistych systemach zawsze wyst\u0119puje podatno\u015b\u0107. Mo\u017ce ona mie\u0107 charakter niekorzystny i utrudnia\u0107 ruch, lecz mo\u017ce by\u0107 r\u00f3wnie\u017c wykorzystywana do istotnego polepszenia jako\u015bci tego ruchu. Trudno\u015bci powstaj\u0105 wtedy, gdy nie jest efektywnie modelowana lub po prostu ignorowana.<\/p>\n

\n<\/p>\n

\nDwuosiowe \u0142o\u017cysko gi\u0119tkie (S. Awtar).<\/em><\/p>\n

\nCelem mechatronicznych system\u00f3w ruchomych jest uzyskanie wysokiej jako\u015bci ruchu ? wysoka rozdzielczo\u015b\u0107, precyzja, dok\u0142adno\u015b\u0107 i pr\u0119dko\u015b\u0107 ? jak r\u00f3wnie\u017c wytrzyma\u0142o\u015bci na zmiany systemowe. W idealnym \u015bwiecie elementy maszyny by\u0142yby sztywne, nie istnia\u0142yby niedoskona\u0142o\u015bci lub tolerancje pomi\u0119dzy obr\u00f3bk\u0105 a monta\u017cem i nie by\u0142oby konieczno\u015bci pokonywania tarcia lub luzu. W\u0142\u0105czanie podatno\u015bci do projektu systemu mo\u017ce istotnie polepszy\u0107 jako\u015b\u0107 ruchu, a mo\u017ce si\u0119 to dzia\u0107 na trzy r\u00f3\u017cne sposoby. W celu wyeliminowania tarcia i luzu w sytuacji przenoszenia ci\u0119\u017car\u00f3w, projektant musi wykorzysta\u0107 \u0142o\u017cysko magnetyczne lub powietrzne, w przypadku kt\u00f3rych nie ma styku. Oba stanowi\u0105 nies\u0142ychanie skomplikowane wymagaj\u0105ce systemy. \u0141o\u017cysko gi\u0119tkie zapewnia zar\u00f3wno przenoszenie ci\u0119\u017caru, jak i ukierunkowanie ruchu, lecz jest to ruch niewielki, a jednocze\u015bnie eliminuje tarcie i luz (patrz rysunek przedstawiaj\u0105cy dwuosiowe \u0142o\u017cysko gi\u0119tkie S. Awtar?a). Ma zapewnia\u0107 optymalne roz\u0142o\u017cenie sztywno\u015bci oraz podatno\u015bci. Po drugie, przy przekazywaniu ruchu \u0142o\u017cyska gi\u0119tkie stosowane s\u0105 do kompensowania nieprostoliniowo\u015bci w projekcie lub wynikaj\u0105cej z tolerancji zwi\u0105zanej z wytwarzaniem lub monta\u017cem, jednocze\u015bnie eliminuj\u0105c tarcie i luz. I po trzecie, gdy mocuje si\u0119 dwa elementy, gi\u0119tkie zaciski zapewniaj\u0105 podobne korzy\u015bci.<\/p>\n

\nWiele naturalnych system\u00f3w wykorzystuje zjawisko podatno\u015bci, podczas gdy mechanizmy tworzone przez cz\u0142owieka cz\u0119sto unikaj\u0105 podatno\u015bci. Je\u015bli w projekcie systemu podatno\u015b\u0107 zostanie w\u0142a\u015bciwie uchwycona w modelu, mo\u017cliwe jest uzyskanie ruchu wysokiej jako\u015bci i wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 dzi\u0119ki podatno\u015bci ? czyli zjawisko to staje si\u0119 korzystne! Natomiast podatno\u015b\u0107 staje si\u0119 zdecydowanie niekorzystna, gdy nie jest w\u0142a\u015bciwie zrozumiana i brana pod uwag\u0119 w projekcie systemu. Ignorowanie wewn\u0119trznej podatno\u015bci lub unikanie wykorzystywania podatno\u015bci odpowiednio do potrzeb sprawia, \u017ce podatno\u015b\u0107 staje si\u0119 niebezpiecznym zjawiskiem!<\/p><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Rezonans i anty-rezonans to dwa bardzo tajemnicze zjawiska. Rezonans i jego destruktywny potencja\u0142 cz\u0119sto przywodz\u0105 na my\u015bl katastrof\u0119 mostu Tacoma Narrows w 1940 roku. Natomiast anty-rezonans przywodzi na my\u015bl aktywne t\u0142umiki drga\u0144 masy na g\u00f3rnych pi\u0119trach, kt\u00f3re wyciszaj\u0105 budynki wzbudzane przez wiatr. W czasie uderze\u0144 wiatru budynek pozostaje nieruchomy, natomiast oscyluj\u0105 aktywne t\u0142umiki drga\u0144 masy. Jednak dobrze pami\u0119tam frustracj\u0119 jednego z moich koleg\u00f3w, kt\u00f3ry bez ko\u0144ca omawia\u0142 ze swoimi studentami zagadnienia anty-rezonansu, lecz wyniki jego wysi\u0142k\u00f3w by\u0142y marne lub wr\u0119cz zerowe.<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_mi_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[],"tags":[157],"class_list":["post-3647","post","type-post","status-publish","format-standard","tag-igus"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3647","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3647"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3647\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3647"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3647"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3647"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}