PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego w Kaliszu
Laboratorium Wytrzymałości Materiałów Sprawozdanie z ćwiczenia nr ........
Temat ćwiczenia:

1. Wprowadzenie

2. Cel ćwiczenia

3. Schematy i opisy stanowiska

4. Metodyka pomiarów i obliczeń

5. Wyniki obliczeń oraz wykresy

6. Wnioski własne z przeprowadzonego ćwiczenia

1. Wprowadzenie:

W czasie pracy belka ulega odkształceniu. Początkowo prostoliniowa oś belki zmienia się na krzywoliniową. Krzywa ta nazywa się linią ugięcia osi belki.
     Przemieszczenie środka ciężkości przekroju w kierunku prostopadłym do osi belki nazywamy ugięciem belki, a największe ugięcie - strzałką ugięcia belki.

Sprężyny płaskie to elementy taśm, płaskowników lub blach o niewielkiej grubości i przekroju kwadratowym lub kołowym. Mogą być sprężyny wygięte, ich kształt zależny jest od miejsca pracy.

Sprężyny płaskie o stałym przekroju poprzecznym są narażone na zginanie. Wytrzymałość tych sprężyn obliczę wg wzoru:

σ_g = ≤ k_g

Rys.1

Wartość strzałki ugięcia tych sprężyn zależy od sposobu ich mocowania, wartości obciążenia, kształtu przekroju oraz własności materiału.

Obliczanie sprężyn płaskich najczęściej polega na ustaleniu wymiarów b × h wg znanej strzałki ugięcia i pozostałych wymiarów. W tym przypadku do wzoru na strzałkę ugięcia podstawia się wartość siły F, obliczonej na podstawie M_{g max} oraz I_x.

$$f = \frac{F*l^{3}}{3EI_{x}}$$

1. Celem ćwiczenia jest badanie strzałki ugięcia sprężyny stykowej pod wpływem obciążenia. Ćwiczeni ma określić wartość ugięcia sprężyny stykowej wykorzystywanej w systemach stykowych pod wpływem obciążenia zginającego sprężynę.

Badania przeprowadza się na stanowisku zapewniającym obciążenie sprężyny i pomiar jej ugięcia. Związek między ugięciem a siłą obciążającą decyduje o pracy zestyku. Właściwy dociska elementów stykowych zapewnia niską oporność połączenia.

1. Schemat stanowiska pomiarowego.

1. Wyposażenia stanowiska:

• Przyrząd do pomiaru strzałki ugięcia,

• Suwmiarka,

• Mikrometr,

• Komplet odważników laboratoryjnych.

1. Schemat Stanowiska pomiarowego strzałki ugięcia sprężyny płaskiej stykowej

Rys. 2 Stanowisko do pomiaru strzałki ugięcia sprężyny płaskiej:

1-badana sprężyna, 2-podstawa, 3-sprężyna stykowa, 4-sprężyna stalowa, 5-śróba mikrometryczna, 6-panewka, 7-popychacz, 8-dźwignia, 9-szalka, 10-żarówka.

Badana sprężyna 1 utwierdzona jest w podstawie 2 razem z e sprężyną 3. Sprężyna 3 posd wpływem nacisku sztywnej sprężyny stalowej 4 dociskana jest do końcówki śruby mikrometrycznej 5. Na końcu badanej sprężyny 1 umocowana jest panewka 6 Współpracująca z popychaczem 7, na który naciska dźwignia 8 podparta na łożysku nożowym. Drugi koniec dźwigni 8 jest obciążony szalką 9. moment zwierania styków sprężyny 1 i 3 sygnalizowany jest zapaleniem żarówki 10.

Rys. 3 kształt sprężyny stykowej.

1. Metodyka pomiarów i obliczeń:

1. Dane:

• kg = 5 * 10⁵ kN/m

• E = 8,9 * 10 ⁷ kN/m

1. Pomiary:

• b = 12 mm = 0,012 m

• h = 1 mm = 0,001 m

• l = 125 mm = 0,125 m

1. Obliczenia:

• Obliczenie maksymalnego obciążenia sprężyny:

$$Q = \ \frac{b*h^{2}*kg}{6*l} = \frac{0,012*\ {0,001}^{2}*5*10^{8}}{6*0,125} = 8\ N$$

$$m = \ \frac{Q}{g} = \ \frac{8}{9,81} = 0,81549\ kg$$

m = 815,49 g

Lp.	Odczyt z śruby mikrometrycznej [mm]	Obciążenie [g]	Strzałka ugięcia sprężyna duża * 10^-3 [m]	Strzałka ugięcia zmierzona * 10^-3 [m]
1	5,15	0	0	0
2	5,54	10	4,983	0,39
3	6,04	20	9,967	0,89
4	6,56	30	14,950	1,41
5	7,84	50	24,917	2,69
6	8,35	60	29,900	3,2
7	9,16	70	34,883	4,01
8	9,90	80	39,867	4,75

$$I = \frac{h*b^{3}}{12} = \frac{0,001*{0,012}^{3}}{12} = \ 1,44\ *\ 10^{- 10}$$

$f = \frac{F*l^{3}}{3EI_{x}} = \frac{0,010*9,81*{0,125}^{3}}{3*8,9*10^{7}*1,44*10^{- 10}} = 4,983*\ 10^{- 3}$m

1. Wykres strzałki ugięcia:

1. Wnioski: