WNiG	Kamil Potyrała Paweł Gorczyca	Rok: II	Grupa: 3	Numer ćwiczenia: 5
Laboratorium: Mechanika i wytrzymałość materiałów	Temat: Próba statyczna ściskania sprężyn śrubowych

1. Cel ćwiczenia:

Zdjęcie charakterystyk λ = f(P) dwóch sprężyn pracujących:

1. pojedynczo,

2. równolegle,

3. szeregowo.

Wyznaczenie dla każdej ze sprężyn:

1. modułu sprężystości postaciowej (G),

2. stałej sprężyny (c).

Obliczenie stałej (c) dla układu sprężyn połączonych:

1. równolegle,

2. szeregowo.

Przedmiotem badań będą sprężyny śrubowe walcowe wykonane z drutu,
o przekroju kołowym.

Zależność skrócenia sprężyny (λ) od siły ściskającej (P) można przedstawić w ten sposób, że skrócenie sprężyny jest wprost proporcjonalne do działającej siły (P):

λ = cP

gdzie: współczynnik proporcjonalności (c) zwany jest stałą sprężyny.

gdzie: G - moduł sprężystości postaciowej,

d - średnica drutu,

n - liczba zwojów sprężyny,

D - średnica sprężyny.

Znając wartość siły (P), przy której nastąpiło maksymalne skrócenie sprężyny oraz wartość tego skrócenia (λ) z poprzednich równań wyznaczamy moduł sprężystości postaciowej (G):

Stała sprężyny wyznaczamy z równanie:

Układ równoległy:

Jeżeli mamy układ dwóch sprężyn połączonych równolegle to:

P = P₁ + P₂

λ = λ₁ = λ₂

stąd otrzymujemy stałą układu dwóch sprężyn połączonych równolegle

Układ szeregowy:

Jeżeli mamy układ dwóch sprężyn połączonych szeregowo to:

P = P₁ = P₂

λ = λ₁ + λ₂

stąd otrzymujemy stałą układu dwóch sprężyn połączonych szeregowo

gdzie: P - siła dla całego układu,

P_i - siła w i-tej sprężynie (i=1,2),

λ - odkształcenie układu,

λ_i - odkształcenie i-tej sprężyny (i=1,2),

c_i - stała i-tej sprężyny (i=1,2).

Do zdjęcia charakterystyk λ = f(P) wykorzystujemy maszynę wytrzymałościową o napędzie mechanicznym. Wartość siły ściskającej wskazywana jest przez wskazówkę siłomierza. Graficzny obraz zależności skrócenia sprężyny od działającej siły, wykreśla pisak urządzenia samopiszącego. Otrzymany wykres to charakterystyka ściskanej sprężyny
λ = f(P).

2. Opracowanie wyników:

D1		73,4
D2		48,0
d1		7,9
D2		3,3
n1		5
n2		7

Przeprowadzana próba	max	Pmax
ściskanie sprężyny 1	41	630
ściskanie sprężyny 2	51	380
ściskanie sprężyn połączonych równolegle	41	1020
ściskanie sprężyn połączonych szeregowo	92	850

G1		62402
G2		389107
c1		0,065
c2		0,134
cr		0,044
csz		0,199

3.Wnioski

Próby przeprowadzamy jedynie do momentu, kiedy mamy do czynienia ze ściskaniem, a nie zgniataniem sprężyn. W chwili, kiedy zaczyna następować przyrost siły bez jednoczesnego przyrostu skrócenia sprężyny przerywamy doświadczenie (zaczyna się proces zgniatania sprężyny) i odczytujemy wartość siły (P_max) odpowiadającą maksymalnemu skróceniu sprężyny (λ_max). Po przeprowadzonym ćwiczeniu możemy stwierdzić, że siła potrzebna do ściśnięcia sprężyn nie zależy tylko od rozmiarów sprężyny, ale również od stałej sprężystości postaciowej (G). Sprężyna grubsza wolniej ulega odkształceniu w porównaniu do sprężyny cieńszej . Natomiast sprężyny połączone równolegle ulegają ściskaniu jeszcze wolniej. W przypadku sprężyn zestawionych szeregowo obserwujemy najpierw ściskanie sprężyny bardziej podatnej i gdy ona zostanie ściśnięta, dopiero wówczas następuje ściskanie drugiej sprężyny. Jest to dobrze widoczne na wykresie. Do punktu A jest ściskana sprężyna pierwsza, po przekroczeniu tego punktu następuje ściskanie sprężyny drugiej o czym świadczy zmiana kąta nachylenia wykresu.

---