Akademia Górniczo – Hutnicza
im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Katedra Transportu Linowego

Maszyny i Urządzenia Transportowe

Sprawozdanie: Badanie właściwości mechanicznych drutów

Sprawozdanie wykonali:

L.p.	Imię i nazwisko	Podpis
1.
2.
3.
4.
5.

1. Cel ćwiczenia:

Celem wykonanego ćwiczenia było zbadanie wybranych własności mechanicznych drutów stalowych używanych w budowie lin stalowych. Każda próbka przeszła następujące badania w celu sprawdzenia ich zgodności z obowiązującymi normami:

• Próba rozciągania

• Próba jednokierunkowego skręcania

• Próba dwukierunkowego przeginania

1. Przebieg ćwiczenia

   1. Zrywanie drutu:

Badanie zostało przeprowadzone według normy PN-EN 10002-1 AC:1998. Próba wykonana została na zrywarce uniwersalnej, której schemat znajduje się poniżej:

Na początku badania należało zmierzyć średnicę drutu (w naszym przypadku narzędziem pomiarowym była suwmiarka o dokładności 0,05 [mm]) w dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach, ponieważ przekrój niekoniecznie jest idealnie kołowy, drut pracował w linie, stąd mógł ulec zniszczeniu, dzięki dwóch pomiarom wykluczamy ewentualny błąd pomiaru średnicy. Kolejną czynnością było zamontowanie drutu w uchwytach maszyny, która po uruchomieniu stopniowo zwiększa naprężenia rozciągające w próbce. W trakcie trwania pomiaru rejestrowana jest wartość siły oraz maksymalna wartość odpowiadająca sile zrywającej. Dzięki zmierzonym wartościom (średnicy oraz maksymalnej sile rozciągającej) można obliczyć wytrzymałość próbki na rozciąganie R_m.

Pomiary:

• Średnica: d = 2, 45 [mm]

• Siła zrywająca: F = 4950 [N]

Obliczenie wytrzymałości na rozciąganie R_m:

$$R_{m} = \frac{F}{A}$$

$$A = \frac{\pi d^{2}}{4} = \frac{\pi \bullet {2,45}^{2}}{4} = 4,714\ \lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$

$$R_{m} = \frac{4*F}{\pi*d^{2}}\ \left\lbrack \frac{N}{\text{mm}^{2}} \right\rbrack = \lbrack MPa\rbrack$$

$$R_{m} = \frac{4*4950}{\pi*{2,45}^{2}} = 1050\ \lbrack MPa\rbrack$$

Przyjęto, że drut został wykonany w I klasie wytrzymałości na rozciąganie, 1570 [MPa].

1. Skręcanie jednokierunkowe drutu:

Badanie zostało przeprowadzone według normy PN – ISO 7800:1996. Do badania użyto maszyny – skręcarki, której schemat znajduje się poniżej:

Podczas ćwiczenia należało zamontować w maszynie drut oraz obciążyć go poprzez przekładnię siłą równą ok. q=2%F – siły zrywającej. Skręcanie należało przeprowadzać aż do momentu pęknięcia drutu. Podczas pomiaru maszyna rejestruje liczbę skręceń.

Wyniki pomiarów:

• Obliczenie długości próbki:

h = 100 • d

h = 100 * 2, 45 = 245 [mm]

• Obliczenie ciężaru potrzebnego do obciążenia drutu:

q = 2%F = 0, 02 • F

q = 0, 02 * 4950 = 99 [N]

• Wskazanie licznika: 26 pełnych obrotów

Minimalna liczba skręceń według normy PN-ISO 2231:1996 dla danego przedziału wymiarowego to 24 obroty, drut spełnia ten wymóg. Dla porównania, norma PN – ISO 3154:1997, „Liny splotkowe do wyciągów górniczych” wymaga, aby próbka taka wytrzymała co najmniej 28 skręceń – badany drut nie spełnia tego wymogu.

1. Przeginanie dwukierunkowe drutu:

Badanie zostało przeprowadzone według normy PN – ISO 7801:1996. Wykonane zostało na maszynie, której schemat znajduje się poniżej:

Badanie należy wykonać, mocując drut w maszynie w taki sposób, by był on ściśnięty poniżej przekroju przeginania na wałeczkach, najważniejszych dobieranym parametrem jest promień przeginania, który jest wielokrotnością średnicy nominalnej drutu. Próbę przeprowadzać należy aż do momentu pęknięcia drutu, jedno pełne przegięcie liczone jest od pionowej pozycji wyjściowej, przez pozycję poziomą i powrót do pozycji wyjściowej (w jedną stronę), częstość z jaką powinny być przeprowadzane przegięcia to 1 przegięcie na sekundę.

Wyniki pomiaru:

• Na podstawie norm dobrano:

  • r = 7, 5 ± 0, 1 [mm]

  • h = 25 [mm]

  • d_g =  3, 5 [mm]

• Wskazanie licznika: 11 pełnych przegięć

Minimalna liczba przegięć według normy PN-ISO 2231:1996 dla danego przedziału wymiarowego to 10, drut spełnia ten wymóg. Dla porównania również w tym badaniu, norma PN – ISO 3154:1997 wymaga, aby próbka wytrzymała co najmniej 14 przegięć – badany drut po raz kolejny nie spełnia tego wymogu.

1. Wnioski

Drut, który badano poddany został trzem próbom wytrzymałościowym. Próby skręcania i zginania przeszły minimalne określone normą PN-ISO 2232:1996 wymagania co do ilości skręceń i przegięć. Według normy PN-ISO 2232:1996 jest on zdatny do eksploatacji. Odnosząc jednak wyniki badań do bardziej wymagającej normy górniczej PN-ISO 3154:1997, nie jest on zdatny do dalszej eksploatacji gdyż obie próby w których został on sprawdzany (jednokierunkowe skręcanie oraz przeginanie dwukierunkowe) wypadły poniżej minimalnej wartości dopuszczalnej przez normę.