Приложение г

Методика обработки результатов эксперимента

В данном приложении приводятся примеры обработки результатов исследований по каждой лабораторной работе и особенности измерений различных физических величин, а также некоторые тонкости при проведении измерений, чтобы получить наиболее адекватные результаты.

Лабораторная работа №МС–1

«Определение предельных нагрузок в шпоночном соединении»

Методика измерений в данной лабораторной работе основывается на том, что через датчик силы последовательно во времени регистрируется момент, приводящий к разрушению шпонки.

После проведения лабораторной работы программа формирует отчет, где представлена в табличной и в графической форме результаты эксперимента. Интерпретируя механизм разрушения шпонки, описанный в методических указаниях, принимаем, что моменту смятия соответствует граница линейного участка, а моменту среза граница полого участка кривой разрушения шпонки (рисунок Г1).

Рисунок Г1 – Результат эксперимента по разрушению шпонки

Для получения более точных результатов рекомендуется разрушение шпонки производить непрерывно, а именно постараться плавно повернуть ключом входной вал редуктора 2-3 раза. В случае появления характерных неровностей на графике необходимо построить аппроксимирующую кривую.

Лабораторная работа №МС–2

«Исследование нагрузочной способности клеммовых соединений»

При построении методики измерений учтены следующие факторы: реальная клемма имеет конечную жесткость, поэтому часть нагрузки, которая регистрируется «таблеточным» датчиком силы идет на выборку зазора и только после определенного значения начинает участвовать в создании контактного давления по поверхности клеммы. Эта часть силы вычитается из показаний датчика силы.

Для соответствия существующим расчетным моделям, где болт затяжки клеммового соединения установлен в непосредственной близости от окружности охватываемой детали сила затяжки болта умножается на коэффициент 2.8, полученный из уравнения равновесия моментов, поэтому показания силы затяжки превосходят диапазон датчика силы.

После проведения лабораторной работы программа формирует отчет, где представлена в табличной и в графической форме результаты эксперимента (рисунок Г2»). Для обработки результатов измерений рекомендуется взять несколько точек таким образом, чтобы значения силы затяжки совпадали с расчетными, либо нанести на графике результатов экспериментальных исследований значения, полученные в теоретическом расчете.

Рисунок Г2 – Результат эксперимента по исследованию

клеммового соединения

Так как выполнение лабораторной работы сопряжено с неизбежным износом поверхностей вала, рекомендуется накопить базу данных экспериментов и впоследствии проводить только модельный эксперимент, а для обработки выдавать результаты из базы данных.

Лабораторная работа №МС–3

«Исследование трения в резьбовых соединениях»

Методика измерений в данной лабораторной работе основывается на измерении момента на ключе при сборке болтового соединения с жесткой накладкой регистрируется суммарный момент трения в резьбе и на торцевой поверхности шляпки болта, а при сборке с шарикоподшипником момент трения на торце гайки заменяется моментом трения в подшипнике качения, который считается значительно меньше. Основываясь на этой разнице, вычисляется момент и коэффициент трения в резьбе.

После проведения лабораторной работы программа формирует отчет, где представлена в табличной и в графической форме результаты эксперимента (рисунок Г3»). Для обработки результатов измерений рекомендуется взять результаты моментов завинчивания и моментов в резьбе для двух различных сил.

Рисунок Г3 – Результат эксперимента по исследованию трения

в резьбовом соединении

Для получения более точных результатов динамометрический ключ стараться вращать без рывков.

Лабораторная работа № МС – 4.

«Определение усилий в затянутом болтовом соединении»

Методика измерений в данной лабораторной работе состоит в одновременном измерении силы затяжки болтового соединения и деформации болта на первом этапе и измерения части внешней силы, которая идет на разгрузку стыка с последующим измерением деформации болта.

После проведения лабораторной работы программа формирует отчет, где представлена в табличной и в графической форме результаты эксперимента (рисунок Г4»). Для обработки результатов рекомендуется взять линейные участки зависимостей силы от деформации, так как некоторые криволинейные изгибы могут получаться вследствие рывков или местных деформаций. Также необходимо понимать, что при затяжке болта, датчики сил показывают силу затяжки или силу в стыке соединяемых деталей, а при разгрузке датчики сил показывают часть внешней нагрузки, которая идет на раскрытие стыка.

Рисунок Г4 – Результат эксперимента по исследованию

распределения усилий в резьбовом соединении

Для получения более точных результатов рекомендуется перед началом проведения эксперимента вводить небольшое предварительное усилие затяжки болта для выборки зазоров.

Лабораторная работа № МС – 5

Установление характера распределения усилий в заклепочных швах

Методика измерений в данной лабораторной работе построена на одновременном измерении внешней растягивающей силы и напряжений (усилий) в различных точках верхней накладки, которая соединяет заклепками две пластины встык.

После проведения лабораторной работы программа формирует отчет, где представлена в табличной и в графической форме результаты эксперимента (рисунок Г5»).

Рисунок Г5 – Результат эксперимента по исследованию

распределения напряжений в заклепочном шве

Обработка результатов эксперимента заключается в анализе эпюры усилий в верхней накладке. Интерпретируя графически формулу (5.6) методических указаний, необходимо найти разницу сил на соседних участках (выделено линиями со стрелками), это и будут искомые усилия, приходящиеся на заклепки. Желательно брать результаты измерений для больших нагрузок 500–700 Н.

Для получения более точных результатов необходимо как можно более точно монтировать детали установки для избежания появления дополнительных силовых факторов кроме растягивающей силы.

Лабораторная работа № МС – 6

Установление характера распределения напряжений

в сварных фланговых швах

Методика измерений в данной лабораторной работе построена на одновременном измерении внешней растягивающей силы и напряжений (усилий) в различных точках верхней пластины приваренной к другой пластине фланговым швом.

После проведения лабораторной работы программа формирует отчет, где представлена в табличной и в графической форме результаты эксперимента (рисунок Г6»).

Обработка результатов эксперимента заключается в анализе эпюры усилий в верхней пластине. Интерпретируя графически формулу (6.13) методических указаний, необходимо найти разницу сил на соседних участках (выделено линиями со стрелками), это и будут искомые усилия (напряжения) в сварном шве. Последний участок выпадает из области согласования с теоретическими данными, так как помимо флангового шва здесь имеется участок сварного соединения с торцевой поверхностью верхней пластины, что не отражено в теоретических формулах.

Для получения более точных результатов необходимо как можно более точно монтировать детали установки для избежания появления дополнительных силовых факторов кроме растягивающей силы.

Рисунок Г6 – Результат эксперимента по исследованию

распределения напряжений в сварном шве