Wyznaczanie charakterystyk sprężyn |
1. Cel wyznaczania charakterystyk sprężyn.
Charakterystyka sprężyny obrazuje jej przydatność do celów konstrukcyjnych. O przydatności sprężyny do wykonywania określonej pracy decyduje ilość energii , jaką jest zdolna zakumulować. Odkształcenie sprężyny mierzymy wielkością wydłużenia lub skrócenia. Badanie polega na tym, że badaną sprężynę umieszcza się albo między płytkami albo zawiesza na hakach rewersora umieszczonego w belce pędowej urządzenia do wyznaczania charakterystyk. Następnie dokonuje się odczytu na tarczy siłomierza wartości siły działającej na sprężynę
2. Tabela pomiarów
Lp. |
Sprężna1 |
Sprężyna 2 |
Układ szeregowy |
Układ równoległy |
||||
|
[mm] |
[daN] |
[mm] |
[daN] |
f [mm] |
P [daN] |
f [mm] |
P [daN] |
1 2 3 4 5 |
6,9 7,2 7,5 7,8 8,1 |
2 4 6 8 10 |
7,1 7,4 7,7 8,0 8,3 |
2 4 6 8 10 |
1,5 2,1 2,7 3,4 3,9 |
2 4 6 8 10 |
6,7 6,8 6,9 7,1 7,2 |
2 4 6 8 10 |
Sprężyna 1 : D = 46,5 , d = 4,0 , n = 7 ; Sprężyna 2 : D = 37,15 , d = 3,4 , n = 7 .
3. Wykresy
Wykres zależności ugięcia od obciążenia
Wykres zależności ugięcia od obciążenia dla układu sprężyn szeregowego i równoległego.
4. Wyznaczenie sztywności sprężyn z wykresu .
Dla sprężyny 1 :
Dla sprężyny 2 :
5. Wyznaczenie sztywności sprężyn wg wzoru :
Jak widać z obliczeń , wartości stałych sprężyn wyznaczone na drodze doświadczalnej z wykresu posiadają zbliżone wielkości . Wartości stałych sprężynowych otrzymanych wg wzoru wytrzymałości materiałów
są znacznie zróżnicowane w stosunku do wartości stałych otrzymanych na drodze doświadczalnej . Związane to jest z małą dokładnością pomiarów uzyskanych podczas ćwiczenia .
6. Sztywność układów sprężyn wyznaczonych doświadczalnie i wg wzoru :
Stała sprężynowa doświadczalna
dla układu równoległego dla układu szeregowego
Stała sprężynowa obliczona ze wzorów
dla układu równoległego dla układu szeregowego
C = 13,2 C = 3,3
Stała sprężynowa dla układu szeregowego posiada taką samą wartość niezależnie od sposobu jej wyznaczenia . Stała sprężynowa dla układu równoległego posiada zbliżone wartości. Z przeprowadzonych obliczeń widać , że dla układów połączeń sprężyn ,otrzymaliśmy dość dokładne wartości stałych sprężyn. Rozbieżność w wynikach może być spowodowana małą dokładnością pomiarów w wyniku eksploatacji urządzenia pomiarowego.