Порядок проведення роботи

Перед випробуванням штангенциркулем вимірюють зовнішній діаметр D_зовн. і діаметр d прутка пружини. При знаходженні числа витків n треба враховувати лише робочі витки, тобто виключати ділянки витків, які щільно прилягають до опорних плит. Результати обміру пружини записують до журналу лабораторних робіт.

Прикладають попереднє навантаження і записують початкове показання прогиноміра, потім створюють ряд однакових ступенів навантаження, фіксуючи кожного разу відповідну осадку. Такий спосіб прикладення навантажень дозволяє перевірити лінійну залежність між навантаженнями і переміщеннями і точніше визначити приріст осадки пружини. Після цього починають обробку результатів випробувань.

Обробка результатів експерименту і теоретичні розрахунки

Підраховують прирости осадки пружини, які відбуваються при кожному ступені навантаження (від наступного показання прогиноміра віднімають попереднє). Потім знаходять середнє значення приросту:

, /6.2/

де і - число приростів навантаження.

Виконавши цю роботу, знаходять приріст осадки за теоретичною формулою

/6.3/

і знаходять розбіжність між дослідним і теоретичним результатами, обчислюючи в процентах відношення

Контрольні питання

1. На який вид деформації розраховують циліндричні гвинтові пружини?

2. Значення кута нахилу витка пружини.

3. Якими внутрішніми силовими факторами нехтують при розрахунку циліндричних гвинтових пружин?

4. Як можна отримати розрахункову формулу для підрахунку осадки пружини?

5. Як впливають параметри пружини на її осадку (записати розрахункову формулу)?

Лабораторна робота № 7 Випробування сталевого стрижня на кручення з визначенням модуля зсуву сталі

Мета роботи - експериментально перевірити закон Гука при крученні круглого стрижня й визначити модуль зсуву сталі.

Під крученням розуміють такий вид навантаження стрижня, при якому в кожному його поперечному перерізі виникає лише крутний момент (усі інші внутрішні силові фактори перетворюються на нуль). Деформація кручення викликається парами сил, площини дії яких перпендикулярні до осі стрижня. Механізм деформування круглого бруса полягає у взаємному повороті суміжних перерізів один відносно одного як “жорстких“ дисків. Такий кут повороту називається кутом закручування. Його значення для стрижня круглого поперечного перерізу обчислюється на основі закону Гука за формулою

, /7.1/

де М_кр - крутний момент у перерізі; l - довжина ділянки стрижня, яка закручується; G - модуль зсуву матеріалу стрижня; полярний момент інерції круглого поперечного перерізу; d - діаметр перерізу стрижня.

Вимірявши розміри стрижня d і l і визначивши в процесі випробувань М_кр і , з формули /7.1/ легко отримати значення G:

G = /7.2/

Опис обладнання

Робота виконується на випробувальний машині на кручення КМ‑50 (максимальний момент в 50 кГсм). Зазначена машина дає можливість проводити такі випробування:

а) визначення модуля пружності матеріалу при зсуві G;

б) визначення відносного зсуву при крученні ;

в) визначення технічної границі пропорційності матеріалу при крученні _пц;

г) визначення умовної границі текучості матеріалу при крученні _т (_0,5);

д) визначення справжньої границі міцності матеріалу при крученні _к;

е) визначення умовної границі міцності матеріалу при крученні _мц;

є) дослідження характеру руйнування матеріалу при крученні (відрив чи зсув).

Основні вузли машини КМ‑50 (рис.7.1.):

1 - привід машини; 2 - затискачі; 3 - екстензометр; 4 - головка навантаження; 5 - силовимірювач; 6 - електроапаратура. Станина машини являє собою жорстку раму, утворену корпусом приводу, двома колонами і головкою навантаження. Розміри робочого простору машини передбачають можливість установлення електричної печі, а також інших пристроїв, які використовуються при проведенні експериментів.

Для вимірювання взаємного кута закручування двох контрольних перерізів стрижня при його роботі в пружній зоні застосовується екстензометр, схема встановлення якого показана на рис.7.2. Екстензометр має два кільця – нижнє 1, із закріпленими на ньому кронштейном 3 та індикатором 2, і верхнє 5 зі змінними планками 4. Обидва кільця закріплюються на зразку 6, що випробовується. Довжина розрахункової частини (100 чи 200 мм) установлюється змінними планками.

Кут закручування контрольних перерізів підраховується за показаннями індикатора. Конструктивні розміри екстензометра обрані таким чином, що ціна однієї поділки відповідає куту закручування в 1’ (мінуту).