Laboratorium wytrzymałości materiałów
Rok II, semestr III Kierunek: Zarządzanie gr.4 Skład grupy: Małgorzata Marynowska Barbara Ratajska Aleksandra Skawińska Paulina Smorawska	Próba udarności - odporność na uderzenia Charakterystyka sprężyn Ćwiczenie nr 5
Data wykonania: 21.10.2010	Data oddania sprawozdania: 04.11.2010	Ocena:

1. Charakterystyka sprężyn

Opis przedmiotu badań oraz urządzenia do wyznaczania charakterystyki sprężyn.

Do głównych zadań śprężyn należy: akumulacja energii, łagodzenie uderzeń i tłumienie drgań. Najczęściej spotykamy śruby walcowe śrubowe, które mogą pracować pojedynczo lub w zestawie - szeregowym, równoległym oraz szeregowo-równoległym. Urządzenie do badania sprężyn posiada wiele elementów. Badaną sprężynę umieszcza się między płytami ściskającymi. Jedna z nich lub rewersor połączony jest z układem siły, a druga płytka z belką napędową. Urządzenie posiadało napęd ręczny. Podczas zajęć posługiwałyśmy się urządzeniem o numerze MVD2510 - HBM Hottinger Boldwin MessTechnik Scout 55 o szczegółowych parametrach: WA 50 mm, 104710064 Kraftautnehmer Force Tronsducer, Type sg 2kn=2mV/V 677077A.

Parametry badanych sprężyn były następujące:

Duża sprężyna	Mała sprężyna
l=73 mm 2R=D=52 mm n =3 d=5,3 mm	l=72 mm 2R=D=34,15 mm n =6 d=3,8 mm

Gdzie:

d-średnica wewnętrzna sprężyny

n- liczba zwojów czynnych

D-średnica całkowita sprężyny

l-długość sprężyny

II Doświadczalne wyznaczanie liniowej charakterystyki sprężyn kolejno dla:

• sprężyny 1

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0	0	0
2	5,43	50	50	48,26	0,58
3	10,53	100	100	99,98	0,01
4	15,59	150	150	151,3	-0,43
5	20,55	200	200	201,61	-0,54
6	25,53	250	250		-0,7
7	29,93	300
8
9
10
11

• sprężyny 2

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0	0	0
2	2,43	50	50	40,74	2,06
3	6,59	100	100	98,34	0,37
4	10,5	150	150	152,49	-0,55
5	14,35	200	200	205,8	-1,29
6	18,02	250	250	306,19	-1,47
7	21,6	300	300	353,13	-1,38
8	24,99	350	350	397,3	-0,7
9	28,18	400	400	439,4	0,6
10	31,22	450
11

• układu równoległego dwóch sprężyn

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0	0	0
2	3,3	100	100	86,62	1,67
3	5,59	150	150	141,95	1,01
4	7,86	200	200	196,8	0,4
5	10,09	250	250	250,69	-0,09
6	12,28	300	300	303,6	-0,45
7	14,46	350	350	356,28	-0,78
8	16,61	400	400	408,23	-1,03
9	18,72	450	450	459,21	-1,15
10	20,8	500	500	509,47	-1,18
11	22,8	550	550	557,8	-0,97
12	24,85	600	600	607,33	-0,92
13	26,78	650	650	653,97	-0,5
14	28,61	700	700	698,19	0,23
15	30,35	750	750	740,23	1,22
16	31,98	800
17
18

III Obliczanie charakterystyki sprężyn wg wzoru:


,

Gdzie za G przyjęto wartość 1,05*10⁵ Mpa

Następnie w Excelu została obliczona sztywność teoretyczna oraz błąd wynikający z różnic pomiarów sztywności doświadczalnej i teoretycznej.

Porównanie sztywności doświadczalnych z teoretycznymi

Sprężyna	Sztywność [N/mm]		Błąd [%]
		doświadczalna Cd		teoretyczna Ct
1	24,5511	10,1421	142,0603
2	11,605	13,8472	-16,1924
Układ równoległy	36,155	24,1630	49,6295

IV. Na podstawie danych zawartych w tabelach można sporządzić wykresy. Przedstawiają one zależność ugięcia od siły ściskającej w porównaniu z prostą regresji w zakresie liniowym dla 3 kolejnych układów

1. Duża sprężyna

2. 
   
   Mała sprężyna

3. Układ równoległy




V Wnioski:

Wykresy pokazują zależność ugięcia względem działającej na sprężynę siły. To na nich podstawie możemy scharakteryzować powyższe układy. Stała sprężyny pokazana jest przez tangens nachylenia prostej do osi ugięcia. Celem tej charakterystyki jest ocena przydatności sprężyny do celów konstrukcyjnych. Analizując dane powstałe podczas badania możemy stwierdzić że:

• Większa sprężyna jest sztywniejsza, czyli potrzebujemy większej siły aby ją odkształcić. Ma większą stałą sprężystości

• Mniejsza sprężyna szybciej ulega odkszałceniom plastycznym. Można stwierdzić że przenosi lepiej obciążenia i jest bardziej czuła na uderzenia niż większa sprężyna, lecz nie tłumi tak dobrze drgań jak w przypadku pierwszej.







---