Лабораторна робота № 6 Визначення осадки циліндричної гвинтової пружини

Мета роботи - визначити дослідним шляхом осадку циліндричної гвинтової пружини; порівняти знайдене значення з результатом теоретичного розрахунку.

Маємо циліндричну гвинтову пружину з малим кутом нахилу витків , навантажену осьовою стискальною силою /рис.6.1/.

Значення кута  не перевищує 5...10. У поперечному перерізі такої пружини виникають два внутрішніх силових фактори: крутильний момент Мк = Р і поперечна сила Q = P. Значення останньої порівняно невелике, і нею в першому наближенні можна знехтувати. Таким чином, розглядається лише кручення кожного елемента дроту пружини. Під впливом осьового навантаження висота пружини істотно не змінюється. Різницю між висотами пружини в ненавантаженому і навантаженому станах називають осадкою пружини і позначають  .

Формулу для підрахунку осадки пружини  легко отримати, якщо прирівняти роботу статично прикладеної зовнішньої сили і потенційної енергії деформації, накопиченої в пружині:

 = , /6.1/

де Р - осьова сила пружини; D – середній діаметр витка пружини; n - число робочих витків пружини; G - модуль зсуву матеріалу, з якого виготовлено пружину; d - діаметр поперечного перерізу дроту пружини.

Опис обладнання

Випробування проводяться на універсальній машині УММ-5, призначеній для випробування зразків матеріалу на розтяг, стиск і поперечний згин (рис.6.2). Станина машини складається з жорсткої рами, утвореної порожнистою чавунною основою 7, колонами 4, 14 і верхньою поперечкою 1. В середині основи розміщені вантажний гвинт 6 з гайкою і черв’ячна передача навантажувального механізму машини.

Гайка обертається електродвигуном 10 через редуктор 9 і варіатор 11 так, що швидкості навантаження можуть змінюватись. Конструкція обох затискачів однакова.

Верхній затискач 2 нерухомий. Для більш швидкого переміщення нижнього затискача 3 при встановленні його відповідно довжині зразка, що випробовується, користуються рукояткою 8 від двоступінчастого редуктора 5.

Для вимірювання як розтягальних, так і стискальних зусиль є маятниковий силовимірювальний пристрій. Сила опору зразка навантаженню передається важільній системі, змонтованій у поперечці 1. Створений цією силою момент передається на маятник 13, який відхиляється при зростанні навантаження. При відхиленні він переміщує зубчасту рейку, яка обертає зубчасте колесо, насаджене на вісь стрілки шкали 16. Машина може бути настроєна на різні границі вимірювання навантажень шляхом підвішування змінних вантажів 12 до штанги маятника. Машина обладнана самописним діаграмним приладом для запису кривих у координатах "навантаження - деформація".

Для вимірювання осадки пружини використовується прогиномір такої будови: до рухомого затискача підв’язана тонка нитка. Нитку перекинуто через невеликий блок, що сидить на

спільній осі зі стрілкою циферблату. До вільного кінця нитки прив’язаний невеликий вантаж, що підтримує її натяг (див. рис.6.1).

При осадці пружини нитка переміщується в той же бік і повертає блок зі стрілкою. Переміщення стрілки по циферблату на одну поділку відповідає приросту осадки пружини на 0,1 мм.