ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET
TECHNOLOGICZNY w SZCZECINIE
KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN
Zakład Podstaw Konstrukcji Maszyn
INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
Sprężyny
Opracował:
dr inż. Marek Żebrowski
SZCZECIN 2010
ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET
TECHNOLOGICZNY w SZCZECINIE
KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN
Zakład Podstaw Konstrukcji Maszyn
INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
Sprężyny
Opracował:
dr inż. Marek Żebrowski
SZCZECIN 2010
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
2/17
SPIS TREŚCI
1.0. Podstawy teoretyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1. Definicje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2. Rodzaje elementów podatnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3. Materiały . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4. Sposoby wykonania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.5. Sztywność sprężyn zespołowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.6. Obliczanie sprężyn walcowych śrubowych naciskowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.0. Opis techniczny stanowiska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1. Stanowisko pomiarowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2. Oprzyrządowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.0. Przebieg zajęć laboratoryjnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1. Wyposażenie stanowiska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2. Wykaz czynności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3. Sprawozdanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.4. Forma zaliczeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
BIBLIOGRAFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
3/17
1.0. P
ODSTAWY TEORETYCZNE
1.1. Definicje
Sprężyna - element konstrukcyjny wykonany z materiału o dużym module sprężystości
i ukształtowana tak aby cechować się dużą podatnością na obciążenia większą, niż wynika to
z modułu sprężystości.
Sprężynica - element konstrukcyjny wykonany z materiału o niedużym module spręży-
stości cechująca się podatnością wynikająca z modułu sprężystości (zderzaki, wibroizolatory,
podkładki elastyczne itp).
Pręt sprężyny – prefabrykat z którego po odpowiednim ukształtowaniu, powstaje sprę-
ż
yna.
Charakterystyka sprężyny – wykres obciążenia sprężyny w funkcji parametru od-
kształcenia. Obciążenie może powstać od wektora siły (sprężyny ściskane lub rozciągane) lub
od momentu skręcającego lub zginającego. Odpowiednio, odkształcenie ma charakter prze-
mieszczenia liniowego końca sprężyny pod działaniem siły lub przemieszczenia kątowego na
zadanym promieniu wokół osi obrotu.
Sztywność – podstawowy parametr użytkowy sprężyn mający następujący charakter:
- sztywność miejscowa w przypadku sprężyn o nieliniowej charakterystyce :
C
dP
df
dM
d
=
∪
ϕ
(1)
gdzie: P, M - siła lub moment skręcający lub gnący obciążające sprężynę, f,
ϕ - ugięcie linio-
we lub odkształcenie kątowe sprężyny pod wpływem działania zewnętrznej siły lub momentu.
- sztywność stała, sprężyny o charakterystyce liniowej (w przybliżeniu):
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
M
f
P
C
∪
=
(1a)
1
4
3
2
Siła lub moment
P
2
P
1
Ugięcie lub kąt
Przeciążenie
Zakres
PRACY
Ugięcie
Rys. 1. Charakterystyki sprężyn; 1-
liniowa, 2 - progresywna, 3 -
degresywna, 4 - stała
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
4/17
gdzie:
∆P, ∆M – liniowe przyrosty obciążenia, ∆f, ∆ϕ – liniowe przyrosty odkształcenia.
1.2. Rodzaje elementów podatnych
1.3. Materiały
Na sprężyny stosuje się materiały o najwyższej wytrzymałości. Są to stale o dużej za-
wartości węgla, często z dodatkiem Mn, Si, Cr, V, Mo, W i innych pierwiastków, hartowane i
nisko odpuszczane.
Dla przekrojów pręta o średnicy d
≤ 10 mm, jest to zazwyczaj stal węglowa wyższej
jakości o zawartości 0,6
÷ 0,9% C lub drut sprężynowy o ok. 1,0% C. Dla d > 7 mm - stale
stopowe obrabiane cieplnie po ukształtowaniu sprężyny.
ELEMENTY PODATNE
S
PRĘŻYNY
S
PRĘŻYNICE
O
BCIĄŻENI
P
RZEKR
.
K
SZTAŁT
L
INIA
Z
MIENNOŚĆ
.
I
LOŚC
.
N
APRĘŻ
.
C
HARAKTERYSTYKA
C
HARAKTER PRACY
S
PRAWNOŚĆ
- ściskane
- rozciągane
- skręcane
- zginane
- okrągły
- kwadratowy
- prostokątny
- inny
- walcowe
- stożkowe
- talerzowe
- płaskie
- drążki skr.
- inny
- śrubowe
- spiralne
- proste
- łukowe
- ceowe
- inny
- o stałym przekroju
- o zmiennym
przekroju
- pojedyncze
- zespołowe:
szeregowe
równoległe
różnicowe
kombinowane
- beztarciowe
- tarciowe
- źródło siły
- kompensator wy-
dłużeń
- akumulator energii
- wzorzec siły
1)
- skręcane
- zginane
- liniowa
- progresywna
- degresywna
- płaska
- amortyzatory
- kompensatory wydłużeń
- uszczelki płąskie
- pierścienie uszczelniające
Rys. 2. Podział elementów podatnych
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
5/17
1.4. Sposoby wykonania
Dla pręta o średnicy d
≤ 8 ÷ 10 mm, sprężyny są wyginane lub zwijane na zimno po
obróbce cieplnej. Po zwijaniu mogą być nisko odpuszczane.
Dla pręta d > 8
÷ 10 mm sprężyny kształtowane są na gorąco przed obróbką cieplną.
Operacje powiększające wytrzymałość zmęczeniową:
− kulkowanie (powiększenie wytrzymałości o 50 ÷ 100%),
− szlifowanie powierzchni pręta.
Zabezpieczanie przed osiadaniem (zjawisko pełzania) dokonuje się przez przeprężanie
(obciążenie powyżej granicy sprężystości przez 48 h lub do 2000 obciążeń udarowych).
Stosuje się następujące zabezpieczanie przed korozją: malowanie, fosfatyzowanie,
cynkowanie, oksydowanie, chromowanie itp.
1.5. Sztywność zespołów sprężyn
Połączenie szeregowe (rys. 3a):
1
1
1
1
C
C
f
f
P
P
u
i
i
n
u
i
u
i
i
n
=
=
=
=
=
∑
∑
(2)
Znak stali R
m
MPa R
e
MPa
65, 65G
980
780
75
1080
880
50S
1080
930
85
1130
980
45S
1180
980
50S2, 50HF
1280
1080
55S2, 50HS
1320
1180
40S2
1370
-
60S2,50HG
1370
1180
60S2A
1520
1180
60SGH
1370
1230
60SG
1570
1370
C
C
P
2
1
u
C
C
P
P
2
2
1
C
n
u
C
C
P
P
1
u
u
C
P
P
1
n
2
u
a)
b)
c)
Rys. 3. Podstawowe zespoły
sprężyn; a) szeregowy, b)
równoległy, c) różnicowy
Tab. 1. Właściwości wytrzymałościowe stali sprężynowych po
obróbce cieplnej wg PN-74/H-84032.
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
6/17
gdzie: C
u
, f
u
, P
u
– sztywność, odkształcenie i siła zespołu składającego się z n sprężyn.
Połączenie równoległe (rys. 3b):
C
C
f
f
P
P
u
i
i
i
n
u
i
i
n
=
=
=
=
=
∑
∑
1
1
(3)
W połączeniu równoległym – aby naprężenia w poszczególnych sprężynach śrubo-
wych osiągały równocześnie jednakowe naprężenia musi być spełniony następujący warunek:
P P P
d
D
d
D
d
D
1
2
3
1
3
1
2
3
2
3
3
3
:
:
:...
:
:
:...
=
(4)
gdzie: P
1, 2, 3,...
- siły obciążające poszczególne sprężyny, d
1, 2, 3,...
- średnice prętów sprężyn,
D
1, 2, 3,...
- średnice podziałowe zwojów sprężyn.
Połączenie różnicowe (rys. 3c): C
C
C
f
f
P
P
P
u
u
u
=
−
=
= −
=
−
1
2
1
2
1
2
f
(5)
1.6. Obliczanie sprężyn walcowych śrubowych naciskowych
− naprężenia dopuszczalne dla sprężyn o pręcie skręcanym:
k
R
Z
s
m
so
≅
≅
⋅
2
2
1 33
; k
sj
,
(6)
− wskaźnik sprężyny:
w
D
d
=
(7)
gdzie: D – średnica podziałowa (rys. 6.4), d - średnica pręta:
d
P D
k
s sj
≥
⋅
⋅
8
3
π
,
(8)
− naprężenia styczne (dopuszcza się przekroczenie naprężeń stycznych o 12%):
Rys. 4. Sprężyna śrubowa ściskana
2
2
D
l
d
l
1
w
l
s
f
D
D
0
z
f
1
l
l
b
l
n
P
P
h
f
f
a
ΣΣΣΣ
m
in
n
b
l
1
P
P
2
n
bl
P
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
7/17
τ
π
=
⋅
⋅ ⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅ ≤
= +
⋅
+ ⋅
+
1
2
8
1
5
4
1
7
8
1
1
0
3
2
2
3
k P D
W
k D
d
P
k G d
z
D
f
k
k
w
w
w
c
s sj
,
(9)
gdzie: P – obciążenie sprężyny wywołujące ugięcie f, z
c
– czynna ilość zwojów, G – współ-
czynnik sztywności postaciowej materiału sprężyny (dla stali ok. 8,1
⋅10
4
MPa), W
0
–
wskaźnik wytrzymałości przekroju pręta na skręcanie:
W
d
0
3
16
=
⋅
π
(9a)
− ugięcie sprężyny:
f
G
z
D
d
P
G
z
D
k d
c
c
=
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
8
3
4
2
π
τ
(10)
− ilość zwojów czynnych:
z
G
d
f
P D
c
=
⋅
⋅
⋅
8
4
3
(11)
− całkowita ilość zwojów:
z
z
z
c
n
=
+
(12)
gdzie: z
n
= 2 – dla sprężyn zwijanych na zimno o zwojach końcowych przyłożonych i szlifo-
wanych lub nieszlifowanych,
z
n
= 1,5 – dla sprężyn jak wyżej zwijanych na gorąco zwojach końcowych przyłożo-
nych i szlifowanych;
− obciążenie sprężyny:
P
G
d
z
D
f
d
k D
c
=
⋅
⋅
⋅ =
⋅
⋅
⋅
8
8
4
3
3
π
τ
(13)
− sztywność:
C
P
f
P
f
G
d
z
D
c
=
=
=
⋅
⋅
∆
∆
8
4
3
(14)
gdzie:
∆P – zmiana obciążenia sprężyny wywołująca zmianę ugięcia ∆f (dla sprężyn o
charakterystyce nieliniowej)
− średnica podziałowa:
D
G d
f
z
P
d
k P
c
=
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
8
8
4
3
3
π
τ
(15)
− średnica zewnętrzna przy zblokowaniu: ′ ≅
+
⋅
D
D
x
z
z
2
2
0 1
,
(16)
−
skok zwojów: - dla sprężyn zwijanych na zimno o zwojach końcowych przyłożonych i
nieoszlifowanych gdy z
n
= 2:
s
l
z
d
z
n
c
=
−
+
⋅
0
1
(
)
(17)
- dla pozostałych:
s
l
z
d
z
n
c
=
−
−
⋅
0
0 5
(
, )
(17a)
gdzie: l
0
– długość sprężyny w stanie nie obciążonym.
− długość sprężyny całkowicie zblokowanej:
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
8/17
- dla sprężyn o końcach szlifowanych:
l
z
d
bl,min
(
, )
=
−
⋅
0 5
(18)
- dla sprężyn o końcach nieszlifowanych:
- gdy z = liczba połówkowa,
l
z
d
bl,min
(
, )
=
+
⋅
0 5
(18a)
- gdy z = liczba całkowita.
l
z
d
bl,min
(
)
=
+
⋅
1
(18b)
− długość sprężyny zblokowanej z uwzględnieniem odchyłek wymiarowych:
l
l
d
bl
bl
=
+
⋅
,min
,
0 5
(19)
− długość sprężyny zblokowanej z prześwitem między zwojami:
d
z
x
a
;
a
l
l
c
min
min
bl
n
⋅
⋅
=
+
=
∑
∑
(20)
gdzie: x – współczynnik zależny od wskaźnika w (rys. 5a – dla sprężyn zwijanych na zimno,
rys. 5b – dla sprężyn zwijanych na gorąco); indeks n przyjmuje oznaczenia: 2 – dla
sprężyn obciążanych zmęczeniowo, 1 – dla obciążanych statycznie.
− smukłość sprężyny:
λ =
l
D
0
(21)
− wskaźnik sprężystości:
%
100
l
f
0
⋅
=
η
(22)
− warunek stateczności (wyboczenia) sprężyny:
Sprężyna wymaga prowadzenia jeśli punkt na rysunku 6 określony współ-
rzędnymi:
λ (smukłość) i η (wskaźnik sprężystości) leży powyżej krzywej 1 –
sprężyny z równoległymi płaszczyznami podparcia i prowadzonym zamoco-
waniem, lub powyżej krzywej 2 – sprężyny o zmiennych warunkach podpar-
cia;
a)
b)
Rys. 5. Wartości współczynnika x (PN-85/M-80701), a) dla sprężyn zwijanych na zimno, b) dla
sprężyn zwijanych na gorąco
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
9/17
− częstotliwość drgań własnych, Hz:
n
d
z
D
G
k h G
G
w
c
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
= ⋅
⋅
⋅ ⋅
⋅
⋅
5 10
2
5 10
2
5
2
5
π
ρ
τ
ρ
(23)
gdzie:
ρ - gęstość materiału sprężyny, kg/m
3
(stal:
ρ = 7850 kg/m
3
), G – współczynnik sztyw-
ności postaciowej materiału sprężyny, MPa (stal: G = 8,1
⋅10
4
MPa), h = l
1
– l
2
= f
1
– f
2
- przemieszczenie robocze końca sprężyny, mm,
τ - naprężenie w sprężynie, MPa, D –
ś
rednica podziałowa, mm;
− praca odkształcenia: A
P f
=
⋅
2
(24)
− zdolność do akumulowania energii na jednostkę objętości:
A V
G
W
I
F
I
d
F
d
A
A
/
;
;
;
=
⋅
⋅
=
⋅
=
⋅
=
⋅
η
τ
η
π
π
2
0
2
0
0
4
2
2
32
4
(25)
Rys. 6. Warunek stateczności sprężyny (PN-85/M-
80701), 1 - sprężyny z równoległymi płaszczyz-
nami podparcia i prowadzonym zamoco-
waniem, 2 - sprężyny o zmiennych warunkach
podparcia
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
10/17
2.0. O
PIS TECHNICZNY STANOWISKA
2.1. Stanowisko pomiarowe
Stanowisko pomiarowe służące między innymi do badań sprężyn przedstawiono na
rysunku 7. W jego skład wchodzi maszyna wytrzymałościowa INSTRON z układami zasila-
nia i procesorowego sterowania oraz przyrządy do mocowania badanych sprężyn śrubowych.
Każdy cykl pomiarowy realizowany jest za pomocą wcześniej opracowanego progra-
mu. W związku z tym URUCHOMIENIE STANOWISKA DOKONUJE PROWADZĄ-
CY ZAJĘCIA LABORATORYJNE! Uruchomienie stanowiska przez studentów nie prze-
szkolonych w obsłudze maszyny wytrzymałościowej INSTRON grozi jej uszkodzeniem!
Rys. 7. Stanowisko do badań na maszynie wytrzymałościowej INSTRON
2.2. Oprzyrządowanie
Do wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych przewidziano cztery przyrządy ustawiane
na stoliku pomiarowym maszyny wytrzymałościowej. Każdy z przyrządów złożony jest z
zestawu tulei tak ukształtowanych, aby uzyskać wybrane układy sprężyn zespołowych składa-
Maszyna wytrzymałościowa INSTRON
Przyrząd pomiarowy
Panel sterowania
Procesor sterujący
Drukarka
Komputer
Monitor komputera
Panel sterowania II
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
11/17
jące się z dwóch sprężyn. Oprócz tego ww. przyrządach można wyznaczać charakterystyki
sprężyn pojedynczych.
W tablicy 1 przedstawiono sposób wykorzystania ww. przyrządów do wyznaczania
charakterystyk pojedynczych sprężyn. Na rysunku 8 przedstawiono przekroje montażowe
poszczególnych przyrządów służących do wyznaczania tych charakterystyk.
Tab. 1. Sposoby wyznaczania charakterystyk pojedynczych sprężyn z wykorzystaniem
przyrządów oznaczonych czterema kolorami; wymiary w mm.
Kolor spręży-
ny badanej
Kolor
przyrządu
Bez elementów wg rys. 9
Zakres
pomiarowy
Wysokość
początkowa
Czerwony
Spr. niebieska, tuleja 12
44,5
157,0
Niebieski
Spr. niebieska
24,2
183,7
Srebrzysta
Zielony
Spr. niebieska
8,36
161,4
Czerwony
Spr. srebrzysta
25,0
137,0
Niebieski
Spr. srebrzysta
32,3
191,4
Zielony
Spr. srebrzysta
43,0
195,6
Niebieska
Ż
ółty
Spr. sreb. tuleja: 42, 43, 44
43,0
206,0
Czerwony
4
3
33
2
31
32
2
11
12
1
3
7
Zielony
2
5
1
11
12
1
5
7
Czerwony
4
4
,5
1
9
6
Rys. 8. Wybrane sposoby wykorzystania przyrządów pomiarowych do wyznaczania charakte-
rystyk pojedynczych sprężyn
W celu ułatwienia składania poszczególnych przyrządów ich elementy składowe po-
malowano w jednakowych kolorach a zestawy do wyznaczania charakterystyk sprężyn zespo-
łowych, przedstawiono w przekrojach na rysunku 9.
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
12/17
4
4
4
3
2
1
4
2
3
1
4
1
3
3
1
2
3
1
3
2
2
4
2
3
2
2
2
1
2
1
1
2
1
1
1
2
19,5
157
19,5
200
19.5
236
19,5
204
R
ys
.
9
.
Z
es
ta
w
p
rz
yr
zą
d
ó
w
d
o
ć
w
ic
ze
n
ia
,
1
–
s
p
rę
ży
n
a
s
re
b
rz
ys
ta
,
2
–
s
p
rę
ży
n
a
n
ie
b
ie
sk
a
,
1
1
–
t
u
le
ja
p
o
d
st
a
w
y,
1
2
–
tu
le
ja
p
ro
w
a
d
zą
co
-d
o
ci
sk
a
ją
ca
,
2
1
–
t
u
le
ja
p
o
d
st
a
w
y,
2
2
–
t
u
le
ja
p
ro
w
a
d
zą
ca
s
p
rę
ży
n
y
n
ie
b
ie
sk
ie
j,
2
3
–
t
u
le
ja
d
o
ci
sk
a
-
ją
co
-p
ro
w
a
d
zą
ca
sp
rę
ży
n
y
sr
eb
rz
ys
te
j,
2
4
–
tu
le
ja
d
o
ci
sk
a
ją
ca
,
3
1
–
tu
le
ja
p
o
d
st
a
w
y,
3
2
–
tu
le
ja
p
ro
w
a
d
zą
co
-
d
o
ci
sk
a
ją
ca
s
p
rę
ży
n
y
n
ie
b
ie
sk
ie
j,
3
3
–
t
u
le
ja
p
ro
w
a
d
zą
co
-d
o
ci
sk
a
ją
ca
s
p
rę
ży
n
y
sr
eb
rz
ys
te
j,
4
1
–
t
u
le
ja
p
ro
w
a
d
zą
co
-
d
o
ci
sk
a
ją
ca
s
p
rę
ży
n
y
n
ie
b
ie
sk
ie
j,
4
2
–
p
o
d
kł
a
d
ka
,
4
3
–
n
a
kr
ę
tk
a
,
4
4
–
t
u
le
ja
d
o
ci
sk
a
ją
ca
C
ze
rw
o
n
y
N
ie
b
ie
sk
i
Z
ie
lo
n
y
Ż
ó
łt
y
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
13/17
W tablicy 2 przedstawiono parametry konstrukcyjne badanych sprężyn.
Tab. 2. Parametry konstrukcyjne badanych sprężyn, z
c
– ilość zwojów czynnych
(pozostałe oznaczenia jak na rys. 4, wymiary w mm).
Kolor sprężyny
d
D
z
c
s
l
0
Srebrzysta
4,5 21,75 20
7,05
146,5
Niebieska
6,5 49,50
9
13,33 127,0
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
14/17
4.0. P
RZEBIEG ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH
4.1. Wyposażenie stanowiska
W skład stanowiska laboratoryjnego wchodzą następujące urządzenia i ich wyposa-
rzenie:
1. Maszyna wytrzymałościowa INSTRON.
2. Komplet czterech przyrządów do wyznaczania charakterystyk zespołów sprężyn i
sprężyn pojedynczych oznaczonych kolorami w skład których wchodzą:
− czerwony – 2 tuleje,
− niebieski – 4 tuleje,
− zielony – 3 tuleje,
− żółty – 5 tulei.
3. Sprężyny śrubowe ściskane oznaczone kolorami:
− srebrzysty,
− niebieski.
4. Suwmiarka MAUb 140.
4.2. Wykaz czynności
Podczas trwania zajęć laboratoryjnych studenci wykonują następujące ćwiczenia.
1. Wyznaczenie charakterystyki sprężyny „srebrzystej”
Należy wykonać następujące czynności.
1.1. W przyrządzie oznaczonym kolorem czerwonym umieścić sprężynę „srebrzystą”
zgodnie z rysunkiem 8c.
1.2. Umieścić przyrząd ze sprężyną na centralnej części powierzchni stolika pomiaro-
wego maszyny wytrzymałościowej.
1.3. Prowadzący zajęcia dokonuje nastaw i uruchamia maszynę wytrzymałościową.
1.4. Po dokonaniu pomiaru jego wyniki należy zapisać na dyskietkę.
1.5. Wyjąć badaną sprężynę z przyrządu pomiarowego.
2. Wyznaczenie charakterystyki sprężyny „niebieskiej”
Należy wykonywać następujące czynności.
2.1. W przyrządzie oznaczonym kolorem czerwonym umieścić sprężynę „niebieską”
zgodnie z rysunkiem 8a.
2.2. Umieścić przyrząd ze sprężyną na centralnej części powierzchni stolika pomiaro-
wego maszyny wytrzymałościowej.
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
15/17
2.3. Prowadzący zajęcia dokonuje nastaw i uruchamia maszynę wytrzymałościową.
2.4. Po dokonaniu pomiaru jego wyniki należy zapisać na dyskietkę.
2.5. Wyjąć badaną sprężynę z przyrządu pomiarowego.
3. Wyznaczenie charakterystyki równoległego układu dwóch sprężyn
W tym celu należy wykonywać następujące czynności.
3.1. W przyrządzie oznaczonym kolorem czerwonym umieścić sprężynę „srebrną” i
„niebieską” zgodnie z rysunkiem 9a.
3.2. Umieścić przyrząd ze sprężyną na centralnej części powierzchni stolika pomiaro-
wego maszyny wytrzymałościowej.
3.3. Prowadzący zajęcia dokonuje nastaw i uruchamia maszynę wytrzymałościową.
3.4. Po dokonaniu pomiaru jego wyniki należy zapisać na dyskietkę.
3.5. Wyjąć badane sprężyny z przyrządu pomiarowego.
4. Wyznaczenie charakterystyki szeregowo-równoległego układu dwóch sprężyn
W tym celu należy wykonywać następujące czynności.
4.1. W przyrządzie oznaczonym kolorem niebieskim umieścić sprężynę „srebrną” i
„niebieską” zgodnie z rysunkiem 9b.
4.2. Umieścić przyrząd ze sprężyną na centralnej części powierzchni stolika pomiaro-
wego maszyny wytrzymałościowej.
4.3. Prowadzący zajęcia dokonuje nastaw i uruchamia maszynę wytrzymałościową.
4.4. Po dokonaniu pomiaru jego wyniki należy zapisać na dyskietkę.
4.5. Wyjąć badane sprężyny z przyrządu pomiarowego.
5. Wyznaczenie charakterystyki szeregowego układu dwóch sprężyn
W tym celu należy wykonywać następujące czynności.
5.1. W przyrządzie oznaczonym kolorem zielonym umieścić sprężynę „srebrną” i
„niebieską” zgodnie z rysunkiem 9c.
5.2. Umieścić przyrząd ze sprężyną na centralnej części powierzchni stolika pomiaro-
wego maszyny wytrzymałościowej.
5.3. Prowadzący zajęcia dokonuje nastaw i uruchamia maszynę wytrzymałościową.
5.4. Po dokonaniu pomiaru jego wyniki należy zapisać na dyskietkę.
5.5. Wyjąć badane sprężyny z przyrządu pomiarowego.
6. Wyznaczenie charakterystyki szeregowego układu dwóch sprężyn ze sztywnością de-
gresywną
W tym celu należy wykonywać następujące czynności.
6.1. W przyrządzie oznaczonym kolorem żółtym umieścić sprężynę „srebrną” i „nie-
bieską” zgodnie z rysunkiem 9d.
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
16/17
6.2. Umieścić przyrząd ze sprężyną na centralnej części powierzchni stolika pomiaro-
wego maszyny wytrzymałościowej.
6.3. Prowadzący zajęcia dokonuje nastaw i uruchamia maszynę wytrzymałościową.
6.4. Po dokonaniu pomiaru jego wyniki należy zapisać na dyskietkę.
6.5. Wyjąć badane sprężyny z przyrządu pomiarowego.
4.3. Sprawozdanie
Sprawozdanie z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych powinno zawierać.
1. Obliczenia konstrukcyjne sztywności sprężyn, „srebrzystej” i „niebieskiej”.
W tym celu należy wykorzystać parametry konstrukcyjne sprężyn przedstawione w tabli-
cy 2 oraz wzory zamieszczone w rozdziale 1.6. „Obliczanie sprężyn walcowych śrubo-
wych naciskowych”.
2. Rysunki wykonawcze sprężyn, „srebrzystej” i „niebieskiej” przy założeniu: siły początku
pracy sprężyn P1 = . . . N, siły końca zakresu pracy sprężyn P2 = . . . N, materiał spręży-
ny „srebrzystej” – 65G, sprężyny „niebieskiej” – 45S.
Pomocny jest do tego rysunek 4, wzory zamieszczone w rozdziale 1.6. „Obliczanie sprę-
ż
yn walcowych śrubowych naciskowych” oraz [4].
3. Charakterystyki sztywnościowe teoretyczne i zmierzone P = f (f) dla sprężyn: „srebrzystej”
i „niebieskiej” oraz badanych zespołów sprężyn.
4.4. Forma zaliczeń
W celu uzyskania zaliczenia z ćwiczenia laboratoryjnego należy spełnić następujące warunki:
− uczestniczyć czynnie w ćwiczeniach,
− poprawnie wykonać sprawozdanie,
− uzyskać pozytywną (co najmniej dostateczną) ocenę z zaliczenia.
B
IBLIOGRAFIA
[1] Branowski B.: Metalowe elementy sprężyste, PWN, Warszawa,
[2] Ciszewski A., Radomski T.: Materiały konstrukcyjne w budowie maszyn, PWN, War-
szawa, 1989.
[3] Dietrych M.: Podstawy konstrukcji maszyn, t. 3, PWN, Warszawa, 1989.
[4] Dobrzański T.: Rysunek techniczny maszynowy, „Omega”, Warszawa, 1992.
[5] PN-EN 13906-1:2003(U): Sprężyny śrubowe walcowe z drutu lub pręta okrągłego. Obli-
czenia i konstrukcja, Część 1: Sprężyny naciskowe, PKN.
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: SPRĘŻYNY str.
17/17
[6] PN-ISO 2162-2:1996: Rysunek techniczny maszynowy. Sprężyny. Przedstawianie da-
nych dla sprężyn śrubowych naciskowych walcowych, PKN.
KONIEC
Załącznik do instrukcji – rysunki wykonawcze elementów składowych poszczególnych przy-
rządów:
1. Rysunek SPR-1.01 – elementy przyrządu czerwonego.
2. Rysunek SPR-1.02 – elementy przyrządu niebieskiego.
3. Rysunek SPR-1.03 – elementy przyrządu zielonego.
4. Rysunek SPR-1.04 – elementy przyrządu żółtego.