Grupa GL04

Piątek 13:00-15:30

WIMiC

PMiKM
Laboratorium:

Temat:
Badanie wytrzymałości połączenia śrubowego poddanego jednoosiowemu rozciąganiu.

Katarzyna Łysak
Karolina Kordek
Katarzyna Kurek
Katarzyna Kozłowska
Beata Król
Marta Kluczyńska
Zuzanna Majewska
Barbara Łagowska
Ilona Kieliba
Joanna Kudyba
Piotr Klocek
Adrian Lech

Data oddania sprawozdania:

31.01.2012

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z wytrzymałością złącza śrubowego obciążonego siła osiową.

1. Stanowisko badawcze.

Maszyna wytrzymałościowa używana do próby rozciągania:

1 – korpus maszyny,

2 – śruba,

3 – nastawnik,

4 – korba,

5 – uchwyt szczękowy(dolny),

6 – przyciski sterownicze,

7 – badana próbka,

8 – uchwyt szczękowy(górny),

9 – układ dźwigniowy,

10 – tarcza siłomierza,

11 – rejestrator,

12 – wymienny obciążnik,

13 – listwa pomiarowa

Maszyna ta ma napęd mechaniczny i jej główne części to: rama z chwytami próbek, mechanizm napędowy, przyrządy pomiarowe pokazujące wartości użytej siły. Rama złożona jest z dwóch części: ruchomej i stałej. Ruchoma rama napędzana jest za pośrednictwem śruby, której ruch obrotowy jest przekształcany na ruch postępowy ramy. Badaną śrubę umieszcza się w dwóch uchwytach, a te z kolei umieszcza się w uchwytach maszyny wytrzymałościowej. Części uchwytowe próbek muszą mieć kształt i wymiary odpowiednie do uchwytów zrywarki. Podczas ruchu obrotowego śruby w dół, następuje ruch postępowy ruchomej ramy, również w dół, w wyniku czego zamocowana próbka ulega rozciąganiu. Podczas rozciągania próbki urządzenia pomiarowe pokazują jaka siła działa na próbkę. Po rozerwaniu jedna ze wskazówek powraca do pierwotnego położenia, druga zaś pozostaje w miejscu w którym siła osiągnęła wartość graniczą i nastąpiło rozerwanie śruby.

1. Zestawienie wyników pomiaru.

	Śruba numer 1- M8	Śruba numer 2-M8	Śruba numer 3-M6
Nominalna średnica śruby [mm]	8	8	6
Zmierzona średnica rdzenia śruby	7.16	7.18	5.5
Znormalizowana średnica rdzenia śruby	6,47	6,47	4,68
Klasa własności mechanicznych	8.8	5.8	5.8
Siła niszcząca wyznaczona eksperymentalnie [kN]	35	22.2	11.90
Siła niszcząca obliczona [kN]	26, 288	16, 43	8.9568

Przyjmujemy, że całkowity współczynnik bezpieczeństwa jest równy:

x_c = 1

$\frac{F}{A}$= kr

$A = \frac{\pi d^{2}}{4}$

Obliczenia dla śruby numer 1:

1. Obliczanie doraźnej granicy wytrzymałości na rozciąganie

R_m = 8·100 = 800[MPa]=800 •10⁶[Pa]

1. Obliczanie przekroju śruby według normy

$A = \frac{\pi d^{2}}{4}$

$A = \frac{\pi {6,47}^{2}}{4} = 32,86\ \left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$=32,86∙10⁻⁶[m²]

1. Obliczenie wytrzymałości na rozciąganie

k_r=$\frac{R_{m}}{x_{c}}$

$k_{r} = \frac{800\left\lbrack \text{MPa} \right\rbrack}{1} =$800 •10⁶[Pa]

1. Obliczamy siłę niszczącą teoretyczną

F = k_rA

F = 800 * 10⁶[Pa]32, 86 • 10⁻⁶[m2]=26, 288[N]=26, 288[kN]

Obliczenia dla śruby numer 2:

1. Obliczanie doraźnej granicy wytrzymałości na rozciąganie

R_m = 5·100 = 500[MPa]=500•10⁶[Pa]

1. Obliczanie przekroju śruby według normy

$A = \frac{\pi d^{2}}{4}$

$A = \frac{\pi {6,47}^{2}}{4} = 32,86\ \left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$=32,86∙10⁻⁶[m²]
Obliczenie wytrzymałości na rozciąganie

$k_{r} = \frac{500\left\lbrack \text{MPa} \right\rbrack}{1} = 500\left\lbrack \text{MPa} \right\rbrack$=500•10⁶[Pa]

1. Obliczamy siłę niszczącą teoretyczną

F = k_rA

F = 500 * 10⁶[Pa]32, 86 • 10⁻⁶[m2 = 16430[N]=16, 43[kN]

Obliczenia dla śruby numer 3:

1. Obliczanie doraźnej granicy wytrzymałości na rozciąganie

R_m = 5·100 = 500[MPa]=500•10⁶[Pa]

1. Obliczanie przekroju śruby według normy

$A = \frac{\pi d^{2}}{4}$

$A = \frac{\pi {4.68}^{2}}{4} = 17.193\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$

1. Obliczenie wytrzymałości na rozciąganie

$k_{r} = \frac{500\left\lbrack \text{MPa} \right\rbrack}{1} = 500\left\lbrack \text{MPa} \right\rbrack$=500•10⁶[Pa]

1. Obliczamy siłę niszczącą teoretyczną

F = k_rA

F = 500 * 10⁶[Pa]17.193 * 10⁻⁶[m²] = 8596.5[N]=8.5965[kN]

Wnioski:
Mniejszą wytrzymałość otrzymujemy w wyniku obliczeń teoretycznych, co jest wynikiem dobierania przez producentów śrub klas wytrzymałości wyższych, niż rzeczywiście mają śruby, a to dlatego, że wolą mieć pewność iż dana część wytrzyma obciążenie. Klasy wytrzymałości są zawsze podawane z pewnym zapasem.
Zerwanie śruby następowało w przekroju rdzenia, ponieważ w tym miejscu śruba ma najmniejszy przekrój, czyli najmniejszą wytrzymałość.