Лабы сапромат / Laboratornaya_rabota_18_Opredelenie_ugla_zakruch

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №18

Определение угла закручивания круглого стержня

Цель работы: Определить зависимость угла закручивания от приложенного момента и соответствие экспериментального угла теоретическому.

Теоретическая часть

Угол закручивания стержня круглого сечения определяется по формуле:

; рад (1)

где - крутящий момент, ;

- длина стержня, ;

- полярный момент инерции сечения, .

Для круглого сечения:

(2)

где - модуль сдвига, МПа. Для стали ;

- диаметр стержня.

Угол закручивания переведем из радиан в градусы и преобразуем формулу (1):

; град. (3)

Формула (1) выведена на основании закона Гука, т.е. угловые деформации должны быть прямо пропорциональны касательным напряжениям, что соблюдается, пока касательные напряжения не превысят предела пропорциональности . На диаграмме это прямой участок.

Испытательная установка и образец

Образец для определения угла закручивания изготавливают из стали цилиндрической формы (см. рис. 1).

Рис. 1. Образец для испытания на кручение

Левая головка имеет квадратное сечение для закрепления в опоре. Правая головка имеет цилиндрическую форму. В торце ее выполнено шестигранное отверстие, в которое вставляется динамометрический ключ. К наружной цилиндрической поверхности с помощью хомутика крепится стрелка.

Образец крепится в опоре 1 с помощью накладки 2 и гайки-барашка.

Рис. 2. Установка для определения угла закручивания

Опора крепится к столу винтами 8. Опора 4 имеет ролики для снижения трения между образцом 3 и опорой. Образец закручивают динамометрическим ключом 5. Угол закручивания определяют по углу поворота стрелки 7 относительно транспортира 6. Установка изготовлена студентом БарГУ Кадевичем В.Е.

Порядок проведения испытаний

1. Измерить и записать диаметр и длину образца. В длину образца включается только проточенная часть, а головки не включаются, так они имеют значительно большее поперечное сечение и практически не влияют на угол закручивания.

2. Закрепить к столу опору 1 с помощью винтов 8.

3. Поставить на стол опору 4.

4. Вставить образец 3 в опору 1.

5. Закрепить на образце стрелку 7.

6. Закрепить образец 3 в опоре 1 с помощью накладки 2.

7. Вставить динамометрический ключ в паз образца.

8. Приложить необходимый момент к динамометрическому ключу и определить значение угла закручивания образца.

9. Записать значения момента и угла закручивания.

10. Повторить опыт при следующем значении момента и т.д.

11. Значения моментов и углов поворота сечений записать в таблицу.

Обработка результатов испытаний

1. Вычислить полярный момент инерции по формуле (2).

2. Определить теоретические углы закручивания по формуле (3), подставив последовательно значения момента 1, 2, 3, 4 и 5 .

3. Построить график теоретического угла закручивания, проведя прямую с начала координат до вычисленной точки при моменте 5 .

4. На графике отложить точки, полученные экспериментально.

Форма отчета

Лабораторная работа №18

Тема:

Цель работы:

1. Эскиз образца.

2. Результаты вычислений полярного момента инерции и теоретических углов закручивания.

3. Теоретические и экспериментальные углы привести в таблице:

Значение момента,	Значение угла закручивания, град.
	Теоретическое	Экспериментальное
1
2
3
4
5

4. График теоретического и экспериментального угла закручивания.

Контрольные вопросы

1. До какого предела величина деформации следует закону Гука?

2. Какие свойства материала характеризует модуль сдвига ?

3. Как изменяется угол закручивания с увеличением диаметра в 2 раза?

4. Зависит ли угол закручивания от длины образца ? Влияет ли общая длина ?

5. Как перевести значение угла из радиан в градусы?

6. Зависит ли жесткость образца от его диаметра?

Методические указания разработал:

к.т.н., доцент Летковский Л.И.