Akademia Górniczo-Hutnicza
im. St. Staszica w Krakowie
Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
LABORATORIUM
Podstawy mechaniki i konstrukcji maszyn
Ćwiczenie nr 2
Badanie wytrzymałości mechanicznej połączeń śrubowych poddanych jednoosiowemu rozciąganiu.
Opracowali:
Baran Maciej
Duda Beata
Pokwiczał Martyna
Rutkowska Alicja
Tempka Marta
1.CEL ĆWICZENIA:
Wyznaczenie określenia wytrzymałości mechanicznej połączeń śrubowych poddanych jednoosiowemu rozciąganiu.
2. SCHEMAT STANOWISKA BADAWCZEGO:
Maszyna wytrzymałościowa używana do próby rozciągania: 1 – korpus maszyny, 2 – śruba, 3 – nastawnik, 4 – korba, 5 – uchwyt szczękowy, 6 – przyciski sterownicze, 7 – badana próbka, 8 – uchwyt szczękowy (nieruchomy), 9 – układ dźwigniowy, 10 – tarcza siłomierza, 11 – rejestrator, 12 – wymienny obciążnik, 13 – listwa pomiarowa
3. TABELA WYNIKÓW POMIARÓW I OBLICZEŃ
| Nazwa | Śruba nr 1 (mała) | Śruba nr 2 (średnia) | Śruba nr 3 (duża) |
|---|---|---|---|
| Średnica nominalna śruby d[mm] | M6 | M8 | M8 |
| Klasa własności mechanicznej śruby | 5.8 | 6.8 | 5.8 |
| Średnica rdzenia śruby d3[mm] | 4,684 | 6,355 | 6,355 |
| Wyznaczona eksperymentalnie wartość siły niszczącej [kN] | 14,8 | 26 | 24,5 |
| Wartość siły niszczącej teoretycznej[kN] | 8,6 | 19,02 | 15,85 |
4.OBLICZENIA
Śruba nr 1
Klasa 5.8
Wspolczynnik bezpieczenstwa Xc = 1
Sila niszczaca 14.8 [MPa]
Srednica nominalna sruby : M6
d3 z tablic = 4.684
Obliczenie wytrzymałości na rozciąganie
0, 01 Rm = 5
Rm = 500 [MPa]
Obliczenie granicy plastyczności
Re = 5 • 8 • 10
Re = 400[MPa]
Obliczenie pola przekroju poprzecznego śruby
$$A = \frac{\pi \bullet d_{3}^{2}}{4} = \frac{3,14 \bullet {(4,684)}^{2}}{4} = 17,2\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Obliczenie siły niszczącej
$$k_{r} = \frac{R_{m}}{X_{c}}$$
$$k_{r} = \frac{500\lbrack MPa\rbrack}{1} = 500\lbrack MPa\rbrack$$
$$k_{r} = \frac{P}{A}$$
P = kr • A = 500[MPa] • 17, 2[mm2] = 8 600[N] = 8, 6[kN]
Śruba nr 2
Klasa 6.8
Sila niszczaca 26[kN]
Srednica nominalna sruby M8
Wspolczynnik bezpieczenstwa Xc = 1
d3 z tablic = 6, 355
Obliczenie wytrzymałości na rozciąganie
0, 01 Rm = 6
Rm = 600 [MPa]
Obliczenie granicy plastyczności
Re = 6 • 8 • 10
Re = 480[MPa]
Obliczenie pola przekroju poprzecznego śruby
$$A = \frac{\pi \bullet d_{3}^{2}}{4} = \frac{3,14 \bullet ({6,355}^{2})}{4} = 31,7\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Obliczenie siły niszczącej
$$k_{r} = \frac{R_{m}}{X_{c}}$$
$$k_{r} = \frac{600\lbrack MPa\rbrack}{1} = 600\lbrack MPa\rbrack$$
$$k_{r} = \frac{P}{A}$$
P = kr • A = 600[MPa] • 31, 7[mm2] = 19 020[N] = 19, 02[kN]
Śruba nr 3
Klasa 5.8
Sila niszczaca 24, 5[kN]
Srednica nominalna sruby M8
Wspolczynnik bezpieczenstwa Xc = 1
d3 z tablic = 6, 355
Obliczenie wytrzymałości na rozciąganie
0, 01 Rm = 5
Rm = 500 [MPa]
Obliczenie granicy plastyczności
Re = 5 • 8 • 10
Re = 400[MPa]
Obliczenie pola przekroju poprzecznego śruby
$$A = \frac{\pi{d_{3}}^{2}}{4} = \frac{3,14 \bullet {(6,355)}^{2}}{4} = 31,7\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Obliczenie siły niszczącej
$$k_{r} = \frac{R_{m}}{X_{c}}$$
$$k_{r} = \frac{500\lbrack MPa\rbrack}{1} = 500\lbrack MPa\rbrack$$
$$k_{r} = \frac{P}{A}$$
P = kr • A = 500[MPa] • 31, 7[mm2] = 15 850[N] = 15, 85[kN]
5. WYNIKI PRZEPROWADZONEGO DOŚWIADCZENIA
Dla śruby M6:
Nastąpiło całkowite ścięcie gwintu na śrubie przy działaniu siły rozciągającej o wartości 14, 8 [kN]
14, 8[kN] = 14 800[N]>8 600[N] = 8, 6[kN]
Siła, która zniszczyła gwint (śrubę) jest większa od siły obliczonej teoretycznej na podstawie danych producenta o ok. 6, 2[kN] (6 200[N] ) . Prawdopodobnie różnica ta wynika z przyjętego przez producenta współczynnika bezpieczeństwa dla zabezpieczenia się przed niedotrzymaniem norm zwiększając wymaganą wytrzymałość śrub .
Dla śrub M8
Nastąpiło całkowite ścięcie gwintu na śrubie nr. 2 (średniej) przy działaniu siły rozciągającej o wartości 26[kN]
26[kN] = 26 000[N] > 19 020[N] = 19, 02[kN]
Nastąpiło całkowite ścięcie gwintu na śrubie nr. 3 (dużej) przy działaniu siły rozciągającej o wartości 24, 5[kN]
24, 5[kN] = 24 500[N] > 15 840[N] = 15, 84[kN]
Siła, która zniszczyła gwint (śrubę) jest większa od siły obliczonej teoretycznej na podstawie danych producenta o ok.6, 98[kN] (6 980[N]) w przypadku śruby nr.2 ‘średniej’, a ok.8, 66[kN] (8 660[N]) w przypadku śruby nr.3 ‘dużej’. Prawdopodobnie różnica ta wynika z przyjętego przez producenta współczynnika bezpieczeństwa dla zabezpieczenia się przed niedotrzymaniem norm zwiększając wymaganą wytrzymałość śrub.
Wyszukiwarka