3218343579

LABORATORIUM PKM

Temat: Wyznaczanie charakterystyki elementów podatnych

1. WPROWADZENIE

W budowie maszyn stosuje się często elementy, których zasadniczą cechą jest duża odkształcalność, znacznie większa niż odkształcalność innych części maszyn. Wszystkie elementy maszyn pod działaniem siły zmieniają wymiary, jednak jest to zjawisko uboczne i ich zasadniczym celem jest zachowanie kształtu, przenoszenie obciążenia, itp.

Zadania elementów podatnych mogą być następujące [1]:

•    Ustalenie położenia elementów układu z luzami. Realizuje się to przez wywieranie stałego jednostronnego nacisku przez element sprężysty. Luz pojawia się w wyniku nadania odpowiednich wymiarów współpracującym członom maszyn, zapewniających na przykład swobodny ruch względny w wyniku odkształceń członów maszyn pod działaniem sił statycznych oraz w wyniku procesów dynamicznych zachodzących w maszynach, a także w wyniku procesów zużycia.

•    Przyjmowanie (amortyzowanie) sił zewnętrznych, działających na maszynę i jej elementy, szczególnie sił o charakterze udarowym.

•    Właściwe kształtowanie charakterystyki dynamicznej maszyny, np.: częstość drgań własnych, rozpraszanie energii drgań, itp.

•    Akumulowanie energii w celu późniejszego jej wykorzystywania.

Ta różnorodność zastosowań powoduje zróżnicowanie rozwiązań konstrukcyjnych elementów podatnych. Zasadnicze różnice w budowie elementów podatnych są związane ze sposobem, w jaki nadaje się im dużą odkształcalność. Duże odkształcenia mogą być uzyskane bądź przez odpowiednie ukształtowanie elementów wykonanych z materiałów o dużej sztywności, np.: stali, bądź też przez zastosowanie materiałów o małej sztywności, np.: gumy.

Znamienną cechą elementów podatnych jest sztywność c definiowana jako pochodna obciążenia względem odkształcenia wywołanego tym obciążeniem:

dP . . dM c = — lub C — —, df    dtp

id

gdzie: P,M- siła, moment - obciążenie elementu podatnego, f, ę - wydłużenie, kąt obrotu - odkształcenie elementu podatnego.

Zależność Pff) lub M(<p) nazywamy charakterystyką sprężyny. Można wyróżnić elementy podatne o następujących charakterystykach (rys.1):

a)    liniowej, (obciążenie jest proporcjonalne do odkształcenia) c = const,

b)    progresywnej (obciążenie wzrasta szybciej niż odkształcenie) sztywność wzrasta wraz z odkształceniem,

c)    degresywnej (obciążenie wzrasta wolniej niż odkształcenie) sztywność maleje wraz z odkształceniem

Rys. 1. Charakterystyka elementów podatnych: a-liniowa; b - progresywna; c - degresywna.

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 3