Ëàáî àòî íî ï àæíåíèå 611

<<назад съдържание® напред>>

Лабраторно упражнение 14

ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ЕЛАСТИЧНИ ЗВЕНА

Винтовите цилиндрични пружини са най-често използуваните еластични звена в машиностроенето. Характеристика се нарича зависимостта между пружинната сила и деформацията на пружината. Тази .зависимост се приема за линейна при цилиндрични винтови пружини с постоянна стъпка. Отноше- нието на нарастванията на силата и деформацията

(1) С = dF/df = F/f

се нарича коравина на пружината (пружинна константа). Определянето на тази

величина се прави експериментално чрез измерване натоварването и съответ- ната деформация на пружината, или аналитично по зависимостта

(2) C=Gd4 /8nаDср3 [N/m],

където G =8.1010 N/m е модул на напречна еластичност за стоманени пружи- ни, d е диаыеттр на тела, Dср е среден диаметър на навивките и nа е броят на активните навивки. Задачата на упражнението е експериментелно определяне характеристиките на пружини и съпоставянето им с изчислените такива. Лабораторното устрой- ство, показано на фиг.1, съдържа неподвижна вертикална колона 1, в която е лагеруван ходов винт 2, носещ гайка 3 и задвижван от червячната предавка 4,5 посредством ръчката 6. Гайката 3 е свързана неподвижно с плъзгач 7, монти- ран към колоната 1. Конзолата 8, посредством стопорен винт 9 се фиксира неподвижно към плъзгача 7. Изпитваната пружина 10 (или 10') се закрепва с единия си край към конзолата 8, а с другия - към рамката 11. Ако изпитваната пружина работи на опън, се. монтира над конзолата,а ако работи на натиск - под нея.Рамката 11 е фиксирана точково в горния си край към тензометрич- ната гредичка 12, а в долния си край чрез щифт 13 е свързана с корпуса. Пружинната сила натоварва на огъваване тензометричната гредичка 12, като деформацинята й се измерва посредством индикатора за премествана 14. Деформацията на пружината се отчита върку скалата 15.Преди измерването

на пруинната сила F се провежда тариране на тензометричната гредичка с индикатора. За тази цел конзолата 8 се повдига нагоре, индикаторът 14 се нулира и върху долната част на рамката 11 се поставят последователно тарировъчни тежести 16 с обща маса m = 1,2,3,4 и 5 kg. Отчитат се съответ-ните показания q1, q2, ... , q5 на индикатора 14. Тарировъчният коефициент ще бъде

(3) kFj=gi.mTj/qj ,

средният тарировъчен коефициент за пружинната сила е

(4) KF= g.(mT1+...+mT5)/5 = 1,962.(mT1+...+mT5).

За определянето на K T се попълва таблица 1.

Характеристиката иа изпитваната пружина се определя след сваляне на тарировъчиите тежести и установяване на конзолата 8 в положеиие, от- говарящо на свободна дължина иа пружината. Чрез завъртане на ръчката 6 пружината се иатоварва предварителио до показание q0 = 3 - 5 деления, което се приема за начално. Съответното показание иа скалата 15 се при- ема за нула. Увеличава се деформацията на пружината до f1 = 5 mm и се отчита показанието q0 на индикатора. При следващите измервания дефор- мацията fi се увеличава през 5 mm до достигане на пределно допустимата деформация qn . Попълва се таблица 2. В тази таблица пружинната сила се изчислява от

(5) F i= KF.q,

а текущата коравииа Ci на пружииата - по уравиеиието

(6) C =10-3.KF.(qi - q0)/fi.

Средната стойност на коравината ще бъде

(7) C = (C1+ C2 +...+Cn)/n

Така намерената коравина на пружината се сравнява с изчислената по формула (2). Влиянието на параметрите на пружината d, Dср, na върху нейната характеристика се изучава, като се променя само един от тяк (напр.Dср) и се попълват няколко таблици от вида на таблица 2. Характеристиките се постро- яват по данни от таблиците в обща координатна система /фиг.2/.

Точността, с която е определена експериментелно коравината С на пружината зависи от точността на измерваните величини F и f. Деформацията f на пружината се измерва пряко, при коетс се допуска първична грешка бf. Пружинната сила F се измерва непряко посредством индикатора за премест- ване и тарировъчния коефициент KF. Грешката при измервани на пружинна- та сила е

(8) бF = F.(3 SKF/KF + бq/q).

Тук бq е първичната грешка на индикатора, а SKF е средно- квадратичната грешка при определянето на тарировъчиия коефициент KF . Тази величина се изчислява с помощта на релацията

(9) SKF = g.{[(m1/q1) - (m/q)ср]2 +...+[(m5/q5) - (m/q)ср]2}1/2,

където

(10) (m/q)ср = (m1/q1 +...+ m5/q5)/5

е средноаритметичната стойност на отношенията mi/qi.. Изчисленията на SKF се правят с помощта на таблица 1.

Сумарната грешка бСs се намира чрез диференцирането на уравнение (6). Получава се

(11) бСs = C.(3.SKF/KF + бq/q + бf/f) .

Първичната грешка на индикатора ое приема бq =1 дел., а първичната

грешка при измерване на деформацията – бf =0,3 mm. За показанията q и f се вземат средни стойности за диапазона на измерванията, например q3 от табли-

ца 1 и fn/2 от таблица 2.

<<назад съдържание® напред>>

# ПРОТОКОЛ