Laboratorium z wytrzymałości materiałów
WBMiZ grupa M 1 Rok II sem. IV Zespół nr 2 1 Bartczak Tomasz 2 Augustyniak Bartłomiej 3 Batura Paweł		Temat: Charakterystyka sprężyn śrubowych .
Prowadzący: dr Stasiewicz	Data: 17.04.02		Ocena:

Wyznaczanie charakterystyk sprężyn

1. Cel wyznaczania sztywności i charakterystyk sprężyn.

Sprężyny są elementami maszyn spełniającymi różnorodne zadania. Służą między innymi do akumulowania energii, łagodzenia uderzeń i tłumienia drgań. Sprężyny te pracują pojedynczo lub w zestawach ( szeregowych lub równoległych ), co powoduje różną sztywność wymaganą od nich warunkami eksploatacji, specyfiką ich przeznaczenia i spełnianymi przez nie funkcjami.

Ponieważ drut sprężyny narażony jest głównie na skręcanie, to sztywność określonej sprężyny będzie zależeć od wymiarów sprężyny (od długości jej drutu i jego pola przekroju poprzecznego ).

2. Krótki opis badania .

Badaną sprężynę w przypadku ściskania umieszcza się między płytkami maszyny do badania sprężyn. Jedna płytka połączona jest z układem pomiaru siły, która działa na sprężynę (lub układ sprężyn). Druga płytka natomiast połączona jest z belką napędową. Wartość ugięcia poszczególnych sprężyn lub układu sprężyn mierzona jest za pomocą suwmiarki. Na stanowisku badawczym umieszcza się kolejne sprężyny, a później układ sprężyn równoległy i szeregowy.

3) Tabela z wynikami doświadczenia.

Lp.	Sprężyna 1		Sprężyna 2		Układ sprężyn równoległy
		f 1	F 1	f 2	F 2	f	F
		mm	N	mm	N	mm	N
1	4,38	2	2,68	1	2,90	3
2	7,46	4	5,61	2	6,10	6
3	10,53	6	8,13	3	9,39	9
4	13,88	8	10,76	4	12,29	12
5	16,66	10	13,65	5	15,5	15
6	19,37	12	16,25	6	17,90	18
7	21,85	14	19,04	7	20,48	21
8	24,28	16	21,92	8	22,90	24
9	26,69	18	24,52	9	25,49	27
10	28,96	20	26,90	10	27,79	30
11	31,28	22	29,25	11	30	33
12	33,22	24	31,69	12	32,18	36

1. Wymiary badanych sprężyn.

1. sprężyna 1:

• liczba zwojów czynnych n = 5

• średnica wewnętrzna D _w = 38 mm

• średnica drutu śruby d ₁ = 4,1 mm

2. sprężyna 2 :

• liczba zwojów czynnych n = 6

• średnica wewnętrzna D _w = 30,9 mm

• średnica drutu śruby d ₂ = 3,1 mm

2. Wyznaczenie sztywności badanych sprężyn na podstawie wykresów.

Korzystając z wykresów i z zależności ugięcia f od działającej siły F, wyznaczamy współczynnik nachylenia prostej regresji:,

1. dla sprężyny 1 :
   

2. dla sprężyny 2 :
   

c) dla połączenia równoległego:

3. Sztywność sprężyn wyznaczonych według wzorów teorii wytrzymałości materiałów :

, gdzie : d - średnica drutu sprężyny n - ilość zwojów

D=Dw+d G - stała sprężystości

G = 1,05*10 ⁵ MPa (dla stali)

a) dla sprężyny 1. : C=

b) dla sprężyny 2. : C=

c) dla połączenia równoległego:

Wykres zależności siły i ugięcia dla :

a) sprężyny 1.

b) sprężyny 2.

c) sprężyn połączonych równolegle:

Wnioski

Wykresy przedstawiające zależność ugięcia względem działającej siły na sprężynę, ewentualnie układ sprężyn , noszą nazwę charakterystyk sprężyn . Stała sprężyny jest tu reprezentowana przez tangens nachylenia prostej charakterystyki do osi przedstawiającej ugięcie.

Charakterystyka sprężyny obrazuje jej przydatność do celów konstrukcyjnych . Nachylenie prostej mówi nam o podatności sprężyny na odkształcenia. Analizując wykresy , jakie otrzymaliśmy na stanowisku badawczym , można wyciągnąć następujące wnioski :

• sprężyna 2 jest bardziej podatna na odkształcenia sprężyste . Jest ona mniejsza od sprężyny 1 , to znaczy posiada mniejsze parametry geometryczne , które jak już wcześniej wspomniano w istotny sposób wpływają na własności sprężyste danej sprężyny .Sprężyna to łagodniej i bardziej elastycznie przenosi wszelkie obciążenia ,czulsza jest na uderzenia , lecz nie tłumi tak intensywnie drgań , jak większa sprężyna 1.

• większa sprężyna jest sztywniejsza , a co za tym idzie należy na taką sprężynę wywrzeć większy nacisk w celu jej odkształcenia . Z tego względu sprężyna 1 ma większą stałą sprężystości C .