Теоретическое обоснование

Инструкция по выполнению задания

1. Изучить методические указания по выполнению Лабораторной работы №3 «Определение осадки винтовой цилиндрической пружины».

2. Ознакомиться с видеоматериалом о проведении испытания винтовой цилиндрической пружины на растяжение.

Для просмотра обучающих видеоматериалов осуществить переход по ссылке: https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=d4JrsUA4b6c&feature=emb_logo

3. Оформить отчет по лабораторной работе. В отчете запишите цель работы. При помощи штангенциркуля измерить диаметр проволоки пружины и диаметр витков пружины. Подсчитать число рабочих витков пружины. Вычислить средний диаметр пружины. Определить опытным путём характеристику пружины, т. е. зависимость между осадкой пружины и осевой нагрузкой. Сопоставить полученные значения осадки пружины с вычисленными теоретически. Сделайте вывод о величинах осадки пружины, определенных опытным и расчетным путем. Ответьте на вопросы.

4. Отчет о выполнении лабораторной работы прислать на электронную почту baranovang1978.baranova@yandex.ru

Лабораторная работа №3

«Определение осадки винтовой цилиндрической пружины»

Цель работы — определить опытным путём характеристику пружины, т. е. зависимость между осадкой пружины и осевой нагрузкой. Сопоставить полученные значения осадки пружины с вычисленными теоретически.

Оборудование:

· установка для опытного определения осадки винтовой цилиндрической пружины;

· измерительный инструмент (штангенциркуль, индикаторные часы);

· калькулятор.

Теоретическое обоснование

Пружина – это упругий элемент, назначение которого заключается в накапливании и поглощении механической энергии. Цилиндрические винтовые пружины относятся к упругим элементам, широко применяемым в машиностроении и приборостроении. Их используют в качестве амортизаторов или аккумуляторов механической энергии, в установках передачи сил давления и в механизмах возврата детали в исходное положение.

По форме винтовые пружины делятся на цилиндрические, конические и фасонные. Наиболее широко в технике применяются цилиндрические винтовые пружины, воспринимающие осевую нагрузку и работающие на растяжение (рис. 3.1,а) или на сжатие (рис. 3.1,б). Пружины растяжения навивают без просвета между витками, пружины сжатия – с просветом.

Материал для пружин должен иметь высокие и стабильные упругие свойства. Поэтому основными материалами являются высокоутлеродистые стали 65, 70, марганцовистая сталь 65Г, кремнистые стали 60С2А, хромованадиевая сталь 50ХФА и др.

Осадка винтовой пружины т.е. перемещение точки приложения силы по направлению оси пружины, может быть вычислена по формуле:

3.1

где F - осевая нагрузка, Н;

D - средний диаметр витков пружины, мм;

D = D_н- d_п 3.2

где D_н–наружный диаметр витков пружины, мм

d _п - диаметр проволоки пружины, мм.

n- число витков пружины;

G - модуль сдвига, Н/мм²(для стали G = 8*10⁴ Н/мм²)

Формула (3.1) — приближенная, так как при ее выводе не были учтены влияния поперечной силы, кривизны стержня, угла подъёма витков и другие второстепенные факторы.

G Чтобы убедиться в том, что получаемые результаты вполне пригодны для практического использования, нужно измерить осадку пружины при данных нагрузках опытным путём и сопоставить с величиной осадки пружины, вычисленной по формуле (3.1).

Машины для испытания. Удобнее всего определить характеристику пружины на специальной машине для испытания цилиндрических винтовых пружин МИП-10. Для испытаний пружин при нагрузках больше 10 кгс используют машины УММ-5, Р-5, ИМ-4А и др.

Порядок выполнения работы:

1. При помощи штангенциркуля измерить диаметр проволоки пружины и диаметр витков пружины. Подсчитать число рабочих витков пружины. Оно может быть не целым числом. Вычислить средний диаметр пружины.

2. Пружину установить на испытательную машину. Провести нагружение пружины, наращивая нагрузку равными ступенями, фиксируя для каждой ступени нагружения величину осадки.

3. Сравнить полученные значения осадки пружины с вычисленными по формуле:

Протокол испытаний