Zasada i obsługa maszyny wytrzymałościowej i zrywarki

Maszyna wytrzymałościowa - jest to przyrząd służący do badania wytrzymałości materiałów. Próbka materiału poddawana jest naprężeniom prowadzącym do jej odkształcenia; mierzone są przy tym wartości sił i odkształceń.

Ze względu na rodzaj testowanych odkształceń, maszyny wytrzymałościowe możemy podzielić na:

1. zrywarki - do sił rozciągających - służą do zrywania np. próbek stalowych, nici itd.

2. Prasy - do sił ściskających - służą do ściskania np. próbek betonowych,

3. maszyny uniwersalne - do sił ściskających i rozciągających.

Maszyny wytrzymałościowe do sił ściskających po przezbrojeniu mogą być wykorzystywane do badania wytrzymałości na zginanie.

Ze względu na sposób przeprowadzenia testu, wyróżniamy:

1. Maszyny wytrzymałościowe do prób statycznych - wzrost naprężeń następuje powoli w czasie; zakłada się, że zależność odkształcenia od przyłożonej siły jest stała w czasie

2. Maszyny wytrzymałościowe do prób dynamicznych - różnią się od statycznych krótkotrwałym działaniem przykładanej siły. W odróżnieniu od prób statycznych, dynamiczne badanie wytrzymałości wymaga rejestracji nie tylko wartości przykładanej siły, ale również czasu trwania udaru; badane materiały, takie jak kompozyty, polimery, zmieniają swoje własności fizyczne w trakcie udaru, przez co ich wytrzymałość

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, działania, konserwacji i sprawdzania maszyn do

prób rozciągania; przygotowanie próbek oraz poznanie kształtu i sposobów ich mocowania

w uchwytach zrywarek.

.Wiadomości uzupełniające.

Do prób wytrzymałościowych na rozciąganie stosuje się obecnie przeważnie uniwersalne

maszyny wytrzymałościowe, na których - oprócz rozciągania - można przeprowadzić

badania ściskania, zginania, a nieraz również ścinania oraz pewne próby technologiczne.

Maszyny wytrzymałościowe mają napęd mechaniczny lub hydrauliczny. Każda maszyna do

zrywania składa się z trzech części:

1 ) ramy z chwytami próbek,

2 ) mechanizmu napędowego,

3 ) przyrządów pomiarowych i rejestrujących wskazania.

Rama składa się z dwóch części: ruchomej i stałej. Przy napędzie mechanicznym ruchoma

rama jest napędzana za pośrednictwem śruby, której ruch obrotowy jest przekształcany - z

użyciem nakrętki - na ruch postępowy ramy.

Śruba, poprzez przekładnię mechaniczną jest napędzana bądź ręcznie, bądź za pomocą

silnika. W maszynach hydraulicznych ruch ramy odbywa się pod wpływem ciśnienia oleju na

połączony z ramą tłok. Olej jest tłoczony przez pompę napędzaną najczęściej silnikiem

elektrycznym. Część nieruchoma maszyny jest umocowana na fundamencie. Wartość siły

rozciągającej wyraża się wzorem

F = p x At [N]

, gdzie: p - ciśnienie oleju [Pa], At -

powierzchnia tłoka [m2].

Pomiaru siły dokonuje się za pomocą odpowiednio wyskalowanego manometru, lub,

częściej z użyciem dynamometru wahadłowego. Rysunek 1a przedstawia schemat maszyny

wytrzymałościowej uniwersalnej o napędzie hydraulicznym, z siłomierzem wahadłowym.

Próbkę 1 do rozciągania mocuje się w uchwytach 2. Śrubą 5 ustala się położenie głowicy

uchwytowej dolnej. Przez otwarcie odpowiedniego zaworu tłoczy się olej pod tłok 6, który

za pośrednictwem górnej poprzeczki i cięgien 7 oddziałuje na górną głowicę uchwytową.

Ściskanie odbywa się między płytami 3, zginanie zaś - po oparciu próbki na podporach 4 -

z użyciem odpowiedniego trzpienia. Przestrzeń cylindra roboczego jest połączona

przewodem z przestrzenią cylindra pomiarowego 8. Tłok pomiarowy 9 poprzez dźwignię z

wahadłem oddziałuje na zębatkę 10, która przesuwając się powoduje obrót wskazówki 11,

wyznaczającej na podziałce wartość działającej siły.

Maszyny wytrzymałościowe są najczęściej wyposażone w urządzenia rejestrujące.

Wydłużaniu się próbki towarzyszy ruch obrotowy bębenka z nałożoną nań kartką papieru.

Połączony z wskazówką 11 pisak 12 ( rys.1.1b ) kreśli na kartce wykres, którego rzędne w

każdym punkcie są proporcjonalne do wartości siły działającej na próbkę. W ten sposób

otrzymuje się wykres rozciągania próbki aż do jej zerwania, przedstawiający zależność

wydłużenia od obciążenia.

Próbki są mocowane w uchwytach zbudowanych w różny sposób. Może to być

zaciskający się zespół klinów szczękowych lub pierścieni dzielonych układanych w

pierścieniu niedzielonym, może to być wreszcie uchwyt gwintowy lub inny. Części

uchwytowe próbek muszą mieć kształt i wymiary odpowiednie do uchwytów zrywarki.

Nowoczesne maszyny umożliwiają zmianę zakresów obciążeń, np. maszyna 100 kN (

10000 kG ) może być nastawiana zarówno na maksymalne obciążenie 1, 2, 5, 10 i 50 kN (

100, 200, 500, 1000, 5000 kG ).

Rys.1.Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa.

Odpowiedni zakres dobiera się, obliczając wstępnie maksymalną siłę zrywającą Fm wg

wzoru:

Fm = So x Rm

w którym: So - przekrój próbki materiału badanego,

Rm - orientacyjna wartość wytrzymałości na rozciąganie.

Wartość Fm powinna mieścić się między 60 a 100 % zakresu pomiarowego dynamometru.

Dla zapewnienia odpowiedniej dokładności pomiarów maszyna wytrzymałościowa musi być

ustawiona w pomieszczeniu ogrzewanym, o temperaturze ok. 20oC. W pomieszczeniu, w

którym maszyna jest ustawiona, należy zachować czystość. Elementy lakierowane powinny

być oczyszczone z kurzu, części współpracujące ze sobą należy smarować.

Po zainstalowaniu maszyny należy ją zgłosić do legalizacji w Okręgowym Urzędzie Miar.

Przed zgłoszeniem należy sprawdzić działanie uchwytów do próbek rozciąganych. Płyty do

prób ściskania i zginania powinny zapewniać osiowość obciążenia; błąd płaskości ich

powierzchni nie może przekraczać 50 m / 50 mm. Urządzenie do prób zginania powinno

mieć wymiary podpór i trzpieni zgodne z aktualnie obowiązującą normą. Mechanizm

obciążający próbkę powinien zapewniać możliwość regulacji prędkości wzrostu obciążenia i

odkształcenia. Wskazówka siłomierza powinna wykazywać zmiany obciążeń bez opóźnień

lub przyśpieszeń. Średni błąd wskazań siłomierza może wynosić max 1 %.

Szczegółowego sprawdzenia maszyn wytrzymałościowych należy dokonać w oparciu o

aktualnie obowiązującą normę.

Przebieg ćwiczenia.

1.Sprawdzić zakres obciążeń maszyny - skontrolować obciążniki i zrównoważyć je przez

uruchomienie maszyny luzem, nastawiając wskazówkę na zero; sprawdzić wskazania

siłomierza maszyny siłomierzem kontrolnym zamocowanym e uchwytach próbek.

2.Założyć papier na bęben i wykanać osie współrzędnych przez przesunięcie pisaka.

3.Sprawdzić uchwyty i zamocować w nich próbki uprzednio dobrane i oznakowane (

ocechowane ).

---