Исследование характеристик винтовых пружин растяжения

 

Цель работы: Определить расчётную и экспериментальную характеристики цилиндрической пружины растяжения и её погрешности.

 

Общие и теоретические сведения

  Винтовые пружины относятся к наиболее распространённым упругим элементам, применяемым в машиностроении. Они используются, как измерительные; для кинематического замыкании цепи; в качестве аккумуляторов энергии; в качестве упругих опор.

Основой характеристикой винтовых пружин является зависимость деформации f  пружины от нагрузки Р

,

где G – модуль упругости второго рода (G = 8000 M Па для стальных пружин);

п – рабочее число витков; D ср, – средний диаметр витка пружины, мм; d - диаметр проволоки, мм. Жёсткость пружины    с = P / f.

Работа выполняется на лабораторной установке, показанной на рис.1.

 

Рис.1. Схема лабораторной установки

Для исследования пружин растяжения рамка 1 и каретка 2 снабжены крючками. Каретка перемещается с помощью зубчато-винтовой передачи 5 по вертикальным направлениям при вращении рукоятки 3. При деформации пружины усилие через рамку передаётся на измерительную пружину 4, на которой подвешена рамка. Деформация измерительной пружины вызывает отклонения стрелки индикатора 6, шкала которого должна быть проградуирована в единицах измерения силы. Деформация исследуемой пружины определяется с помощью шкалы 7 на рамке и конуса 8 на каретке. Фиксация каретки осуществляется стопорным винтом 9.

 

Порядок выполнения работы

1.Произвести тарировку шкалы индикатора 6 для измерения усилий. С этой
целью необходимо установить стрелку индикатора на нуль и,
последовательно устанавливая на рамку 1 различные тарировочные
грузы, зафиксировать соответствующие показания индикатора. Цена
деления индикатора определяется как среднее арифметическое   из
отношений приращения ΔР веса грузов к соответствующим приращениям
Δп   делений по шкале индикатора.

2. На крючки подвесить исследуемую пружину. Вращением маховика
растянуть, а потом сжать пружину, при этом фиксировать (5...7 точек)
соответствующие значения по индикатору и линейке. Предварительно
нужно установить стрелку индикатора и нониус на нуль. Результаты
исследований занести в таблицу, на основании которой построить график
изменения деформации от нагрузки пружины при её уменьшении и
увеличении. Построить график и указать не нём погрешности.

3. Определить теоретическую нагрузку по формуле ,

задаваясь полученной величиной деформации.  Определить абсолютные погрешности по формуле:     и относительные погрешности по формуле: .

4. В отчёте вычертить структурную схему установки и рабочий чертёж пружины.

5. Отчёт о выполненной работе представить по стандартной форме.

Контрольные вопросы

1. Основное назначение пружин и примеры использования в машиностроительных конструкциях.

2. Материалы для изготовления пружин и термообработка.

3. Что такое класс и разряд пружины?

4. Виды и конфигурация пружин.

5. Какие напряжения испытывает сечение пружины?

6. Назовите упругие погрешности пружины.

7. Какие факторы влияют на характеристику прибора лабораторной установки?

 

Лабораторная работа 11