Akademia Górniczo-Hutnicza

Im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Maszyny i urządzenia transportowe.

Laboratorium - sprawozdanie

Badanie właściwości mechanicznych drutów.

Wykonali:

Nicpoń Paweł

Nawalany Michał

Nawrot Mateusz

Nowak Bartosz

Gr 5B, rok IIIA, MiBM, IMiR

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zbadanie wybranych własności mechanicznych drutów stalowych używanych na liny stalowe. Każda próbka została poddana próbie rozciągania, jednokierunkowego skręcania oraz dwukierunkowego przeginania w celu sprawdzenia jej przydatności w świetle obowiązujących norm.

Przebieg ćwiczenia:

1. Zrywanie drutu

Badanie zostało przeprowadzone według normy PN-EN 10002-1 AC:1998.

• Schemat układu (zrywarka uniwersalna)

• Opis wykonania badania:

Na początku zostaje zmierzona średnica druta w dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach gdyż jego przekrój nie koniecznie jest idealnie kołowy. Następnie drut jest mocowany w uchwytach. Maszyna, po uruchomieniu, stopniowo zwiększa naprężenia rozciągające w próbce. W trakcie pomiaru rejestrowana jest wartość siły oraz zaznaczana maksymalna wartość odpowiadająca sile zrywającej. Wartość średnicy oraz siła pozwala na obliczenie wytrzymałości próbki na rozciąganie R_m.

• Wyniki pomiaru:

- średnica d=2,3 [mm]

- prędkość zwiększania obciążenia na zrywarce: 25 [MPa/s]

- siła zrywająca F=5550 [N]

Obliczenie wytrzymałości na rozciąganie R_m:

$$R_{m} = \frac{4*F}{\pi*d^{2}}\ \left\lbrack \frac{N}{\text{mm}^{2}} \right\rbrack = \lbrack MPa\rbrack$$

$$R_{m} = \frac{4*5550}{\pi*{2,3}^{2}} = 1336\ \lbrack MPa\rbrack$$

Drut zostaje przypisany do klasy wytrzymałości na rozciąganie 1570 [MPa], klasa I.

Wartość siły zrywającej jest zbyt niska => drut nie spełnia wymagań normy.

1. Skręcanie jednokierunkowe drutu:

Badanie zostało przeprowadzone według normy PN-ISO 7800:1996

• Schemat układu (skręcarka)

• Opis wykonania badania:

Drut zostaje zamocowany w maszynie oraz obciążony siłą równą w przybliżeniu 2%F – siły zrywającej. Skręcanie przeprowadza się aż do momentu pęknięcia drutu. Podczas pomiaru rejestrowana jest liczba skręceń.

• Wyniki pomiaru:

- Obliczenie długości próbki:
h=100*d=230 [mm]

- Obliczenie ciężaru potrzebnego do wstępnego obciążenie drutu:
2%*F=0,02*5550=111 [N] = 11,1 [kg]

- Wskazanie licznika: 24 pełne obroty

Norma PN-ISO 3154:1997 („Liny splotowe do wyciągów górniczych”) wymaga aby próbka wytrzymała co najmniej 28 skręceń (klasa I).

Ilość skręceń otrzymanych w próbie skręcania jednokierunkowego jest mniejsza od dopuszczalnej => drut nie spełnia wymagań normy.

1. Przeginanie dwukierunkowe drutu:

Badanie zostało przeprowadzone według normy PN-ISO 7801:1996.

• Schemat układu:

• Opis wykonania badania:

Drut jest mocowany w przyrządzie w taki sposób, aby był on ściśnięty poniżej przekroju przeginanego na wałeczkach. Najważniejszym dobieranym parametrem jest promień przeginania, który jest wielokrotnością średnicy nominalnej drutu. Próbę przeprowadza się aż do pęknięcia drutu. Jedno pełne przegięcie liczone jest od pionowej pozycji wyjściowej do powrotu w to położenie. Częstość to 1 przegięcie na sekundę.

• Wyniki pomiaru:

Na podstawie normy dobrano:

- r=2,5 ± 0,1 [mm]
- h=25 [mm]
- d_g1=2,5 [mm] i d_g2=3,5 [mm]

Wskazanie licznika: 20 pełnych przegięć.

Norma PN-ISO 3154:1997 („Liny splotowe do wyciągów górniczych”) wymaga, aby próbka wytrzymała co najmniej 15 przegięć.

Ilość przegięć otrzymana podczas przeprowadzania badania dwukierunkowego przeginania drutu jest większa niż wartość minimalna według normy => drut spełnia wymagania.

Wnioski:

Drut który został poddany trzem próbom wytrzymałościowym nie jest zdatny do dalszej eksploatacji, ponieważ wyniki dwóch z nich (rozciągania oraz jednokierunkowego skręcania), w odniesieniu do wartości dopuszczalnych podanych w normach, były negatywne. Drut ten posiada liczne deformacje powierzchniowe, które mogą być wynikiem punktowych styków drutu w splotce.